《新型汽车传感器执行器原理与故障检测-第2版》第三章-温度传感器

第三章温度传感器新型汽车传感器、执行器原理与故障检测第三章温度传感器一、概述温度传感器广泛应用于现代汽车发动机、冷却液温度、进气温度、自动变速器油温度、燃油喷射、自动变速器的换挡、离合器锁定、自动变速器和空调等系统，用于测量发动机的空调系统环境温度、室内温度等，为发动机的油压控制以及自动控制提供重要依据。温度传感器在工业自动化上有着广泛的用途，常用的温度传感器有热电阻术、热电偶式、热敏铁氧体式、晶体管型、集成型5种。热电阻式温度传感器是根据热电阻效应制成的传感器，热电阻效应是指物质的电阻率随其本身温度的变化而变化。热电阻按材料分为金属热电阻和热敏电阻。第三章温度传感器二、进气温度传感器1.进气温度传感器的结构、原理进气温度传感器用于检测进气温度，并将温度信号变换为电信号传送给ECU。进气温度信号是各种控制功能的修正信号。如果进气温度传感器信号中断，就会导致热启动困难，废气排放量增大。由于空气流量传感器测定的空气流量为体积流量，因此需要配装进气温度传感器和大气压力传感器。ECU根据发动机的进气温度和压力信号修正喷油量，使发动机自动适应外部环境温度（寒冷、高温）和压力（高原、平原）变化。当进气温度低时（空气密度大），热敏电阻的阻值大，传感器输入ECU的信号电压高，ECU控制喷油器增加喷油量；反之，当进气温度高时（空气密度小），热敏电阻阻值小，传感器ECU的信号电压底，ECU将控制喷油器减少喷油量。第三章温度传感器（1）进气温度传感器安装位置、结构进气温度传感器通常在空气滤清器之后的进气软管上或空气流量传感器上，有的还在空气流量传感器和谐振腔上各安装一个，以提高喷油量的控制精度如图3-2所示。进气温度传感器在电子汽油喷射系统中的作用是用来坝I量进气温度，因进气密度随温度改变而变化，而喷油量是按空气质量计算的，理想空气燃油比是14.7：1，因此，电控单元ECU必须根据进气温度对喷油量进行修正，以获得最佳的空燃比。进气温度传感器的结构如图3-3所示，主要由绝缘套、塑料外壳、防水插座、铜垫圈、热敏电阻等组成。第三章温度传感器第三章温度传感器第三章温度传感器（2）进气温度传感器工作原理进气温度传感器采用负温度系数的热敏电阻作为检测元件，为准确测量进气温度，常用塑料外壳加以保护，以防安装部位的温度影响传感器的工作精度。进气温度传感器与汽油喷射系统ECU的关系框图如图3-4所示。ECU根据进气温度传感器输入的信号来修正基本喷油量。进气温度传感器的工作特性如图3-5所示。第三章温度传感器2.进气温度传感器的检测方法（1）单体检测关闭点火开关，断开进气温度传感器线束连接器，从发动机上拆下传感器。用制冷剂或压缩空气对进气温度传感器降温，也可采用放入水中加温的方法对此传感器进行加温如图3-6所示。用万用表电阻挡测量传感器两端子间的电阻（阻值应在0.2～20kΩ），其电阻值随温度变化而变化的规律应与图3-5所示的特性曲线的变化规律相一致，如果电阻值不在此范围内，则应更换进气温度传感器。第三章温度传感器（2）就车检测法拔下传感器插头，接通点火开关，测量插头上THA端子与E2端子之间的电压应为5V，若无电压，则应检查ECU连接器上THA端子与E2端子间电压。若此电压为5V，则ECU与传感器之间线路有故障。若无5V电压，则为ECU有故障。插回插件，启动发动机，测量传感器THA端子与E2端子之间在不同温度下的电压，应在0.1～4.8V之间变化（车型不同略有差异，但变化规律基本上是相同的）。如果测量值与规定值不符，说明进气温度传感器有故障或者损坏，应重换新件。（3）检测进气温度传感器与ECU之间的连接线束的电阻值用高阻抗万用表的电阻挡测量传感器的信号端子与ECU的信号端子之间的连接线束及传感器的地线端子与ECU的地线端子之间的电阻。此时线路应导通，且电阻应小于1.5Ω，否则说明线束短路或接线端子的接触不好，应继续检查或更换线束。第三章温度传感器三、冷却温度传感器1.冷却液温度传感器工作原理冷却温度传感器用于检测发动机冷却水温，向ECU输入温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号，同时也是其它控制系统的控制信号。在冷却水温较低的冷机状态下，加浓空燃比，使发动机稳定地燃烧。在发动机为冷机时，如不能发出冷机状态信号，则空燃比变得稀薄，发动机处于不正常状态。反之，当发动机处于暖机状态，若发出冷机状态信号，空燃比过浓，发动机仍处于不正常状态。冷却液传感器的特性图如图3-7所示。冷却液温度传感器的接头端子与ECU的连接及电路的特点如图3-8所示，其中，THW为信号端子，为地线。第三章温度传感器第三章温度传感器从图3-8中可以看出，ECU使5V的电压通过1kΩ电阻和晶体三极管串联后再与10kΩ电阻的并联电路，然后经过传感器接地。在温度比较低时，传感器的热敏电阻的阻值较大，此时ECU使晶体三极管截止，5V的电压仅仅通过10kΩ电阻及传感器后接地，由于传感器的热敏电阻的阻值与10kΩ电阻的阻值相差不大，这样传感器所测得的数值比较准确;而当温度达到一个特定值51.6℃时，热敏电阻的阻值发生了很大的变化，此时其阻值相对10kΩ已经较小，测得的数值不再准确，这时ECU使晶体管导通，这样5V电压就通过1kΩ电阻和晶体三极管串联后再与10kΩ电阻的并联电路，然后经过传感器接地，由于并联后的阻值与1kΩ相差不大，即与温度升高后的传感器的阻值相差不大，这样即使温度升高后发生变化，也能使测量结果准确。第三章温度传感器2.冷却温度传感器安装位置、结构冷却液温度传感器（即水温传感器）一般装在电喷发动机的缸体缸盖的水套及上出水管等处，如图3-8所示。冷却液温度传感器的结构如图3-9所示，有两端子式和单端子式两种，主要由热敏电阻、金属引线、接线插座和壳体组。第三章温度传感器四、冷却液温度传感器的检测方法冷却液温度传感器的工作性能好坏直接影响着电喷发动机的喷油量，从而影响发动机的燃烧性能，若传感器损坏，会使汽车发动机出现不易启动、工作不平稳等故障，同时若出现此类故障，则应对此传感器进行检测。其实，在电控喷射的发动机上，一般的汽车都有故障自诊断系统，若传感器或其他元件损坏，则故障自诊断系统几乎都能检测到故障部位，且以故障码的形式在屏幕上显示出来。冷却液温度传感器的检测方法如下：第三章温度传感器1.检测冷却液温度传感器的电阻（1）就车检测。关闭点火开关，拔下冷却液温度传感器连接器接头，用高阻抗数字式万用表电阻挡检测传感器接头两端子间的电阻，如图3-11所示，阻值应在0.2～20kΩ之内，否则，若电阻值偏差过大，则说明传感器已失效或损坏，应更换传感器。（2）单体检测。从车上拆下冷却液温度传感器，并将其置于水杯中，缓慢加热提高水温，同时用万用表测量传感器两端子间的电阻值，如图3-12所示，其电阻值随温度的变化应符合表3-l中所示的要求，否则说明传感器已失效或损坏，应更换传感器。第三章温度传感器第三章温度传感器2.检测冷却液温度传感器的信号电压打开点火开关，用万用表的两端子分别连接冷却液温度传感器的信号线或ECU的信号线与地线，注意正负级，用其电压挡测量传感器的输出电压值，其大小应随冷却液温度的变化而变化，即温度低时电压高，温度高时电压低，测量结果应符合标准规定值，否则应更换传感器。3.检测冷却液温度传感器与ECU之间的连接线束的电阻值用高阻抗万用表的电阻挡测量传感器的信号端子与ECU的信号端子之间的连接线束及传感器的地线端子与ECU的地线端子之间的电阻，此时线路应导通，即电阻应小于1.5Ω，否则说明线束短路或接线端子的接触不好，应继续检查或更换线束。第三章温度传感器3.大众CC轿车冷却液温度传感器的检测大众CC、速腾、迈腾、高尔夫轿车、型轿车都使用同一型号的冷却液温度传感器G62，G62为负温度系数的热敏电阻，安装在发动机冷却液出水管即冷却水套中，用于检测发动机冷却液的温度，并把所检测到的温度信号以电信号的形式输入ECU，为修正喷油量及点火时间提供依据。G62的接头端子号码为1和2，与J623控制单元的T60/14和T60/57号接头端子相连，传感器与ECU的连接如图3-12所示。冷却液温度传感器G62不断地向ECU输入冷却液温度的信号，如果此温度传感器损坏，则信号也将中断，ECU也不能再确定水温，会导致发动机冷机或热机时启动困难、油耗增加、怠速不稳、排放升高等故障。冷却液温度传感器的检测方法如下：第三章温度传感器第三章温度传感器（1）检测电源电压。拔下冷却液温度传感器的连接器接头，打开点火开关，测量ECU相应端子间J623控制单元的T60/14和T60/57号的电压，应为5V左右。（2）检测信号电压。插上冷却液温度传感器的插头，接通点火开关，检测两端子2和端子1的的信号电压，应为0.5～4.8V，若电压值不在此范围内，则表明传感器已失效或损坏，应更换。冷却液温度传感器的信号电压与冷却液温度之间的关系如表3-2所示。第三章温度传感器（3）检测电阻。断开点火开关，拆下冷却液温度传感器，并将其放入装满水的容器里加热，用万用表测量不同温度下传感器两端子间的阻值，应满足表3-3中所示的要求，否则，应更换传感器。第三章温度传感器四、蒸发器出口温度传感器的结构与原理1．工作原理蒸发器出口温度传感器安装在汽车空调系统的蒸发器片上，如图3-16所示，用以检测蒸发器表面的温度变化，控制压缩机的工作状况。工作时，出口温度传感器检测蒸发器表面的温信号，并把它转化为电信号输人给温度控制系统的ECU，ECU将输入的温度信号与设定的温度调节信号进行比较后，控制空调压缩机电磁离合器的通断，从而对压缩机的工作进行控制;同时还能利用此传感器检测到的温度信号，防止蒸发器出现结冰现象。系统的原理框图如图3-17所示。第三章温度传感器第三章温度传感器2.结构蒸发器出口温度传感器仍采用负温度系数的热敏电阻为检测元件，其工作温度为20～6O℃，其结构与特性如图3-18所示。蒸发器出口温度传感器与ECU的连接图及电路图如图3-19、3-20b所示。第三章温度传感器第三章温度传感器3.蒸发器出口温度传感器的检测方法若空调系统发生了故障，且在蒸发器的制冷剂出口处即高压管路上出现了结冰现象（即冰堵）)，同时压缩机不能正常工作，则蒸发器出口温度传感器的连接电路可能出现断路或短路的故障，此时应对蒸发器出口温度传感器进行检测，检测方法如下：（1）检查蒸发器温度传感器和空调控制器总成之间的连接器及各导线的连接情况，检查空调控制器总成的状况。（2）电压测量拆卸右侧的脚部空间饰板，但连接线不断开，将点火开关旋至ON位置，用万用表测量传感器1和2两端子之间的电压，测量时电压会温度的升高而下降，在0℃时电压应为2.0～2.4V,在15℃时电压约为1.4～1.8V。（3）电阻测量拆下蒸发器传感器，测量连接器的端子1和2之间的电阻，正常电阻值4.5～5.2kΩ（0℃）；2.0～2.7kΩ（15℃）.第三章温度传感器五、排气温度传感器1.排气温度传感器工作原理当发动机起动时，起动信号开关（ST）打开，同时点火开关打开，此时，报警灯亮，这是制造厂为检查排气温度报警灯灯泡的灯丝是否良好而设置的功能。在行驶过程中，若排气温度过高超过9O0℃时，则排气温度传感器的电阻值降到0.43kΩ以下，此时排气温度报警灯点亮；当车厢底板温度超过125℃时，底板温度传感器的电阻超过2kΩ，这时在排气温度报警灯点亮的同时蜂鸣器也发出响声；当排气温度在900℃以下，底板温度也低于125℃时，排气温度传感器的电阻大于0.43kΩ，底板温度传感器的电阻值低于2kΩ，这时排气温度报警系统灯不亮，蜂鸣器也无声响，排气温度传感器报警系统电路如图3-21所示。第三章温度传感器2.排气温度传感器的结构排气温度传感器安装在汽车排气装置三元催化转化器上，用以检测转化器内排放气体的温度。排气温度传感器的外形及结构如图3-24所示，其安装位置如图3-25所示。这种传感器用于排气装置上三元催化转化器内温度异