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1、第五章 溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè),汽車傳感器,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 熱敏電阻式溫度傳感器 第三節(jié) 石蠟式氣體溫度傳感器 第四節(jié) 雙金屬片式氣體溫度傳感器 第五節(jié) 熱敏鐵氧體溫度傳感器,第一節(jié) 概 述,應(yīng)用在汽車上的溫度傳感器有冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、排氣溫度傳感器、油溫度傳感器、蒸發(fā)器出口溫度傳感器和車內(nèi)(外)溫度傳感器等。其作用是檢測(cè)氣體、液體的溫度，并把檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入給ECU。,一、溫度傳感器的類型,1.按結(jié)構(gòu)原理分類,有熱電偶式、線繞電阻式、熱敏電阻式等，其特點(diǎn)是： 線繞電阻式溫度傳感器精度高，但響應(yīng)特性差； 熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高，響應(yīng)特性較好，但線性差，

2、適應(yīng)溫度較低； 熱電偶溫度傳感器精度高，測(cè)量溫度范圍寬，但需要配合放大器和冷端處理起使用。 石蠟式、雙金屬片式、熱敏鐵氧體溫度傳感器均為非電量傳感器。,2.按用途分類,第二節(jié) 熱敏電阻式溫度傳感器,利用陶瓷半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化而變化的特性測(cè)量溫度。,2.熱敏電阻可分為： 負(fù)溫度系數(shù)(NTC)型熱敏電阻。 NTC(Negative Temperature Coefficient) 正溫度系數(shù)(PTC)型熱敏電阻； PTC(Positive Temperature Coefficient),1.傳感器原理,汽車上的冷卻液、進(jìn)氣管、蒸發(fā)器出口、車內(nèi)外等處的溫度檢測(cè)普遍采用 NTC 熱敏電阻，

3、 本節(jié)所介紹的熱敏電阻溫度傳感器均為NTC 熱敏電阻。,3.NTC熱敏電阻,NTC熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系可用下述公式表示：,式中 T 溫度(K)； RT 熱敏電阻在溫度為T(K)時(shí)的熱敏電阻阻值； R0 熱敏電阻在溫度為T0 (T0 273.15K) 時(shí)的阻值； B 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。,該關(guān)系式是經(jīng)驗(yàn)公式，只在額定溫度或額定電阻阻值 在一定范圍內(nèi)才具有一定的精確度，因?yàn)椴牧铣?shù) B 本身也是溫度的函數(shù)。,4. NTC熱敏電阻R-T特性,B相同，R0不同時(shí)的 R-T 特性曲線示意圖,R0相同， B不同時(shí)的 R-T 特性曲線示意圖,注：根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，額定零功率電阻值是NTC熱敏

4、電阻在 基準(zhǔn)溫度 25 時(shí)測(cè)得的電阻值 R25。,5. NTC熱敏電阻結(jié)構(gòu),一、冷卻液溫度傳感器的應(yīng)用與檢測(cè),功用：檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度，并將其溫度信號(hào)輸入ECU，為修正噴油量及噴油時(shí)刻提供準(zhǔn)確依據(jù),1.冷卻液溫度傳感器的功用,安裝：安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋的水套或節(jié)溫器內(nèi)并伸入水 套中。,如圖所示，冷卻液溫度傳感器與ECU的連接，當(dāng)冷卻液溫度低，則熱敏電阻值大，信號(hào) THW 的分壓值高；反之，信號(hào) THW 的分壓值低。,當(dāng)信號(hào)THW的分壓值高，則ECU可判斷冷卻液溫度低，發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷起動(dòng)或暖機(jī)工況，此時(shí)燃油蒸發(fā)性差， ECU應(yīng)使混合氣的濃度較大，以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 當(dāng)信號(hào)THW的分壓值低

5、，則ECU可發(fā)動(dòng)機(jī)已結(jié)束冷起動(dòng)或暖機(jī)過程， ECU按其他工況控制混合氣的濃度。,1.開路的檢測(cè)：測(cè)電阻，應(yīng)隨溫度變化并與規(guī)定值相符 2.在路的檢測(cè)：測(cè)量電源電壓；測(cè)量信號(hào)電壓。,2.冷卻液溫度傳感器的檢測(cè),二、進(jìn)氣溫度傳感器的應(yīng)用與檢測(cè),1.傳感器的結(jié)構(gòu),該傳感器在電控燃油噴射系統(tǒng)中測(cè)量進(jìn)氣溫度，并輸入到ECU，用以修正體積型空氣流量傳感器由于大氣溫度變化帶來的進(jìn)氣質(zhì)量檢測(cè)的誤差。,2.傳感器的功用,1）在D型EFI系統(tǒng)中，安裝在空氣濾清器之后的進(jìn)氣管上。,3.進(jìn)氣溫度傳感器的安裝,安裝位置有三種情況：,3）將進(jìn)氣溫度傳感器安裝在進(jìn)氣壓力傳感 器內(nèi)，如桑塔納 2000型轎車。,2）在L型EFI

6、系統(tǒng)中，安裝在空氣流量計(jì)內(nèi)。,當(dāng)信號(hào)THA的電壓高時(shí)，即熱敏電阻值大，ECU可判斷進(jìn)氣溫度低，空氣密度大，單位體積的空氣質(zhì)量大，同樣的進(jìn)氣體積流量，則進(jìn)氣質(zhì)量流量大，應(yīng)適量增加噴油量； 反之，適量減少噴油量。 當(dāng)進(jìn)氣溫度傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)使混合氣過濃或過稀，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)，這時(shí)應(yīng)檢查進(jìn)氣溫度傳感器。,4.傳感器的檢測(cè),同冷卻液溫度傳感器的檢測(cè)。,空調(diào)制冷系統(tǒng)工作原理,三、蒸發(fā)器出口溫度傳感器的應(yīng)用與檢測(cè),蒸發(fā)器出口溫度傳感器檢測(cè)蒸發(fā)器表面溫度，用于控制空調(diào)壓縮機(jī)的工作狀況，它的工作溫度范圍是2060。蒸發(fā)器出口溫度傳感器安裝在空調(diào)蒸發(fā)器片上。,1.傳感器的功用,溫度控制系統(tǒng)檢測(cè)蒸發(fā)器出口溫

7、度信號(hào)，與空調(diào)設(shè)定的調(diào)節(jié)信號(hào)比較，從而控制空調(diào)壓縮機(jī)電磁離合器的通斷。檢測(cè)蒸發(fā)器出口溫度可以防止蒸發(fā)器出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。,1）檢查蒸發(fā)器溫度傳感器和空調(diào)控制器總成之間的連接器 及導(dǎo)線連接情況，檢查空調(diào)控制器總成的狀況。 2）拆下蒸發(fā)器出口溫度傳感器，用萬用表測(cè)量傳感器連接 器接頭端子1和2之間的電阻， 在 0時(shí)，電阻值為 4.55.2k； 在15時(shí)，電阻值為 2.02.7k； 當(dāng)溫度升高時(shí)，其電阻值逐漸降低。,2.傳感器的檢測(cè),車內(nèi)、外空氣溫度傳感器用于檢測(cè)車內(nèi)、車外的空氣溫度，為汽車空調(diào)控制系統(tǒng)控制車內(nèi)溫度提供信息。,四、車內(nèi)、外溫度傳感器應(yīng)用與檢測(cè),1.傳感器的功用,車內(nèi)、外空氣溫度傳感器均與

8、空調(diào)系統(tǒng)中與設(shè)定電位計(jì)串聯(lián)，空調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)車內(nèi)、外空氣的溫度控制空調(diào)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，保持車內(nèi)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。,車外溫度傳感器一般安裝在汽車前部； 車內(nèi)溫度傳感器兩個(gè)，分別安裝在儀表板下面和后擋風(fēng)玻璃下面。,2.傳感器的安裝,EGR：針對(duì)抑制NOx的生成設(shè)置的排氣凈化裝置。,六、EGR監(jiān)測(cè)溫度傳感器應(yīng)用與檢測(cè),1.EGR廢氣再循環(huán),NOx是高溫富氧條件下生成的。EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、進(jìn)氣流量和排氣溫度控制EGR電磁閥適時(shí)地打開，使排氣管中的部分廢氣經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)與混合氣混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒，以降低燃燒時(shí)氣缸中的溫度和含氧量來減少排氣中的NOx的含量。

9、若再循環(huán)的廢氣過量會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速、低速、大負(fù)荷及冷機(jī)工況時(shí)有明顯影響。 因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速、低速、大負(fù)荷及冷機(jī)時(shí)，ECU控制廢氣不參與再循環(huán)，避免影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及溫度時(shí)，ECU控制適量的廢氣參與再循環(huán)。要使廢氣中的NOx盡可能低，必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度及廢氣溫度確定參與再循環(huán)的廢氣量。,2.EGR工作原理,EGR監(jiān)測(cè)溫度傳感器檢測(cè)EGR系統(tǒng)中再循環(huán)廢氣的溫度，保證系統(tǒng)工作正常，減少汽車尾氣 中NOx的含量。,3.傳感器的功用,3.廢氣再循環(huán)控制過程,當(dāng)EGR系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致沒有廢氣再循環(huán)時(shí)，其原因可能是EGR ：,表 EGR監(jiān)側(cè)

10、溫度傳感器的溫度特性,4. EGR監(jiān)測(cè)溫度傳感器的檢測(cè),監(jiān)測(cè)溫度傳感器連接電路斷路或短路； 控制系統(tǒng)發(fā)生故障，引起系統(tǒng)停止工作； 管路中的沉積物堵塞了通路。,對(duì)于EGR監(jiān)測(cè)溫度傳感器的檢測(cè)主要是檢查電 阻與溫度的關(guān)系。檢查時(shí)，應(yīng)拆下EGR監(jiān)測(cè)溫度傳感器，用專用設(shè)備加熱，其電阻值與溫度的關(guān)系應(yīng)符合溫度特性表規(guī)定值，如果與規(guī)定值相差很大，則應(yīng)更換EGR監(jiān)測(cè)溫度傳感器。,七、冷卻液溫度表傳感器的應(yīng)用,1.傳感器的應(yīng)用,冷卻液溫度傳感器電阻在車檢查,冷卻液溫度傳感器電阻值的檢查,2.傳感器的檢測(cè),冷卻液溫度與電阻值的對(duì)應(yīng)關(guān)系,排氣溫度傳感器的外形及結(jié)構(gòu)如圖所示。,八、排氣溫度傳感器的結(jié)構(gòu)與檢測(cè),用以檢

11、測(cè)轉(zhuǎn)化器內(nèi)排放氣體的溫度，排氣溫度傳感器安裝在汽車排氣裝置三元催化轉(zhuǎn)化器上。,1.傳感器結(jié)構(gòu),2.傳感器功用,三元催化轉(zhuǎn)換器由一個(gè)金屬外殼，一個(gè)網(wǎng)底架和一個(gè)催化層(含有鉑、銠等貴重金屬)組成，當(dāng)廢氣經(jīng)過凈化器時(shí)，鉑催化劑就會(huì)促使HC與CO氧化生成水蒸汽和二氧化碳；銠催化劑會(huì)促使NOx還原為氮?dú)夂脱鯕?。這些氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)只有在溫度達(dá)到250時(shí)才開始進(jìn)行。,當(dāng)排氣溫度傳感器發(fā)生故障、催化器出現(xiàn)異常高溫時(shí)，會(huì)導(dǎo)致催化器因高溫而損壞，進(jìn)而使汽車尾氣排放物會(huì)嚴(yán)重超標(biāo)；排氣管部分發(fā)生堵塞使發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)。 就車檢查時(shí)，應(yīng)先使催化器處于暖機(jī)狀態(tài)，約400，測(cè)量排氣溫度傳感器的電阻。把排氣溫度傳感器頂端感

12、溫部分加熱到暗紅色時(shí)，其電阻標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為0.420k。,3.排氣溫度傳感器的檢測(cè),檢測(cè)自動(dòng)變速器油的溫度，輸入到ECU進(jìn)行換檔控制、油壓控制和鎖止離合器控制。,九、自動(dòng)變速器油溫度傳感器的應(yīng)用與檢測(cè),1.傳感器功用,2.安裝位置：安裝在自動(dòng)變速器油底殼內(nèi)的閥板上 。,3. 傳感器的檢測(cè)：方法同冷卻液溫度傳感器的檢測(cè)。,第三節(jié) 石蠟式氣體溫度傳感器,一、石蠟式氣體溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理,由于發(fā)動(dòng)機(jī)的流經(jīng)空氣濾清器的進(jìn)氣溫度隨使用環(huán)境的不同而變化很大，在進(jìn)氣溫度較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過低的情況，這將縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。 在進(jìn)氣溫度較高時(shí)，進(jìn)氣密度變低，同樣體積的進(jìn)氣量其質(zhì)量變少，改變了進(jìn)氣

13、歧管的混合氣濃度。 石蠟式氣體溫度傳感器利用了低溫石蠟體積縮小、高溫石蠟體積膨脹的特性和進(jìn)氣岐管處的真空度控制不同狀況的進(jìn)氣。,石蠟式氣體溫度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，該傳感器利用石蠟受熱膨脹的特性檢測(cè)溫度，當(dāng)溫度升高時(shí)，石蠟膨脹，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，在設(shè)定溫度打開或關(guān)閉閥門，在溫度升高時(shí)，還改變了節(jié)流孔的橫截面積。,1.傳感器的結(jié)構(gòu)與原理,該傳感器用在化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)上，還起著調(diào)節(jié)器的作用。,2.傳感器的應(yīng)用,當(dāng)進(jìn)氣溫度低時(shí)，該傳感器用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度調(diào)節(jié)；通過控制真空膜片負(fù)壓驅(qū)動(dòng)冷暖空氣轉(zhuǎn)換閥，使暖空氣進(jìn)入進(jìn)氣岐管，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣所需要的溫度。 當(dāng)空氣溫度高時(shí)，該傳感器用于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速修正。在設(shè)定溫度

14、打開閥門，還改變了節(jié)流孔的橫截面積。將化油器旁通管直通大氣，以保證進(jìn)氣歧管的混合氣達(dá)到最佳空燃比。,進(jìn) 氣 岐 管,進(jìn)氣溫度低于25時(shí)，完全吸入暖空氣，不吸入冷空氣； 進(jìn)氣溫度在2555 時(shí)，冷暖空氣混合吸入； 進(jìn)氣溫度高于55時(shí)， 吸入冷空氣，且將化油器旁通管直 通大氣。 傳感器的工作溫度在40110范圍內(nèi)。,A-暖空氣全開；B-冷暖空氣混合；C-冷空氣全開,3.系統(tǒng)的進(jìn)氣調(diào)溫特性,二、石蠟式氣體溫度傳感器的檢測(cè),發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)由于保養(yǎng)不善或不及時(shí)，容易使石蠟式氣體溫度傳感器臟污，造成閥門開啟動(dòng)作不靈，低溫時(shí)起不到進(jìn)氣溫度調(diào)節(jié)作用，而在高溫又起不到怠速補(bǔ)償作用。當(dāng)真空膜片破損時(shí)，該傳感器完全

15、失去作用。檢查石蠟式氣體溫度傳感器，主要檢查傳感器在不同溫度下的工作情況。,1）在溫度低于25時(shí)，石蠟收縮，推動(dòng)閥門活塞上移， 關(guān)閉閥門，隔斷大氣通道； 2）當(dāng)溫度處在2555時(shí)，石蠟膨脹，閥門逐漸打開， 大氣被引人； 3）當(dāng)溫度高于55時(shí)，隨著溫度的上升，閥門會(huì)逐漸 開大。,檢查步驟：,雙金屬片氣體溫度傳感器用于化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度檢測(cè)，并通過真空膜片控制冷空氣與熱空氣的混合比例。其原理與石蠟式氣體溫度傳感器有些類似。,第四節(jié) 雙金屬片式氣體溫度傳感器,雙金屬片式氣體 溫度傳感器的結(jié)構(gòu),一、雙金屬片式氣體溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理,其結(jié)構(gòu)如圖所示。利用雙金屬片受熱彎曲變化控制閥門關(guān)閉和開啟。

16、當(dāng)溫度低時(shí)，雙金屬片不動(dòng)，閥門關(guān)閉，當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片彎曲，閥門打開。,1.傳感器結(jié)構(gòu)與原理,雙金屬片溫度傳感器裝在空氣濾清器入口處，該傳感器通過進(jìn)氣溫度變化來控制真空控制閥，使膜片式真空室與大氣相通還是與進(jìn)氣岐管相通。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣溫度的調(diào)節(jié)。,2.傳感器的應(yīng)用,1）當(dāng)進(jìn)氣溫度低于 40 時(shí)，雙金屬片真空控制閥關(guān)閉大氣通道，使膜片真空室連通具有真空度的進(jìn)氣岐管，膜片和連桿上移，進(jìn)氣控制閥關(guān)閉冷空氣進(jìn)口。打開熱空氣通道，使經(jīng)排氣管表面加熱空氣進(jìn)入空氣濾清器。,3.進(jìn)氣溫度調(diào)節(jié)的工作原理,進(jìn)氣溫度 低于 40,2）當(dāng)進(jìn)氣溫度高于40時(shí)，雙金屬片真空控制閥切斷真空通道、接通大氣，膜片下移，進(jìn)氣控

17、制閥打開冷空氣進(jìn)口，而關(guān)閉熱空氣通道，使進(jìn)氣溫度下降。 3）當(dāng)進(jìn)氣溫度處在40 左右時(shí)，雙金屬片真空控制閥使進(jìn)氣控制閥處于某一中間開啟位置，保持進(jìn)氣溫度40 左右。,進(jìn)氣溫度 高于40,第五節(jié) 熱敏鐵氧體溫度傳感器,一、熱敏鐵氧體溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理,1.傳感器結(jié)構(gòu),熱敏鐵氧體溫度傳感器的結(jié)構(gòu),2.傳感器工作原理,熱敏鐵氧體低于某一溫度時(shí)是強(qiáng)磁性材料，當(dāng)超過該溫度時(shí)，其磁導(dǎo)率急劇下降，即從強(qiáng)磁性體向弱磁性體急速轉(zhuǎn)變的性質(zhì)，這種急變溫度稱為居里溫度。利用居里特性就可以使舌簧開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷。 如熱敏鐵氧體所處環(huán)境溫度低于65時(shí)，鐵氧體為強(qiáng)磁性體，被永久磁鐵磁化，并與其形成一個(gè)磁鐵，對(duì)舌簧開關(guān)的觸

18、點(diǎn)產(chǎn)生吸力，所以觸點(diǎn)閉合。 當(dāng)熱敏鐵氧體周圍溫度高于 100 時(shí)，鐵氧體的磁導(dǎo)率急劇下降，變?yōu)槌４判泽w，熱敏鐵氧體基本上沒有被磁化。舌簧開關(guān)的觸點(diǎn)斷開。,3.熱敏鐵氧體溫度傳感器的應(yīng)用,熱敏鐵氧體溫度傳感器常用于控制散熱器冷卻風(fēng)扇，它被安裝在如圖所示的散熱器冷卻水循環(huán)通路上，當(dāng)冷卻水溫低于規(guī)定值時(shí)，該傳感器舌簧開關(guān)閉合，風(fēng)扇繼電器觸點(diǎn)斷開，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)水溫高于規(guī)定值時(shí)，舌簧開關(guān)斷開，風(fēng)扇繼電器觸點(diǎn)閉合，風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)。,如圖為熱敏鐵氧體溫度開關(guān)式傳感器控制散熱器冷卻風(fēng)扇工作電路。,散熱器冷卻風(fēng)扇工作電路,首先檢查連接線路，檢查有無斷路、短路情況，再檢查風(fēng)扇繼電器和熱敏鐵氧體溫度傳感器的工作狀況。,二、熱敏鐵氧體溫度傳感器的檢測(cè),1）將溫度傳感器拆下，置于玻璃燒杯中并加水進(jìn)行加熱； 2）在加熱過程中，當(dāng)水溫低于規(guī)定溫度時(shí)，熱敏鐵氧體溫 度傳感器舌簧開關(guān)應(yīng)閉合、電阻應(yīng)為 0； 3）在冷卻水溫高于規(guī)定值時(shí)，熱敏鐵氧體溫度傳感器舌簧開關(guān)斷開、傳感器不導(dǎo)通，電阻應(yīng)為 。,傳感器的檢測(cè)步驟：,否則，說明熱敏鐵氧體溫度