汽車溫度傳感器課件

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，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。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(NegativeTemperatureCoefficient)

正溫度系數(shù)(PTC)型熱敏電阻；PTC(PositiveTemperatureCoefficient)

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，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

R2R3R1B1B2B3B1=B2=B3R1>R2>R3200C25C100C-50CTRB1>

B2R1=R2200C25C100C-50CTB1B2B2B1R25RR0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熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度

25℃

時(shí)測(cè)得的電阻值

R25。

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。冷卻液溫度傳感器THWTHWRE2E2E1THW信號(hào)5V12VECU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，則ECU可發(fā)動(dòng)機(jī)已結(jié)束冷起動(dòng)或暖機(jī)過(guò)程，ECU按其他工況控制混合氣的濃度。1.開(kāi)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。冷卻液溫度傳感器THWTHWRE2E2E1THW信號(hào)5V12VECU2.冷卻液溫度傳感器的檢測(cè)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系統(tǒng)中，安裝在空氣流量計(jì)內(nèi)。熱敏電阻殼體連接導(dǎo)線當(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(guò)濃或過(guò)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。進(jìn)氣溫度傳感器THATHARE2E2E1THA信號(hào)5V12VECU4.傳感器的檢測(cè)同冷卻液溫度傳感器的檢測(cè)?？照{(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)壓縮過(guò)程冷凝過(guò)程蒸發(fā)過(guò)程膨脹過(guò)程制冷溫度控制系統(tǒng)檢測(cè)蒸發(fā)器出口溫度信號(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。溫度檢測(cè)電路設(shè)定電位器繼電器蒸發(fā)器溫度傳感器點(diǎn)火開(kāi)關(guān)熔絲電磁離合器空調(diào)開(kāi)關(guān)ONOFF蓄電池低熱敏電阻高汽車空調(diào)溫度控制系統(tǒng)示意圖?????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(wàn)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4.5～5.2kΩ；在15℃時(shí)，電阻值為2.0～2.7kΩ；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)。車外溫度傳感器車內(nèi)溫度傳感器日照傳感器控制板后控制板車內(nèi)溫度傳感器功率伺服機(jī)構(gòu)ECU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(kāi)，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(lái)減少排氣中的NOx的含量。若再循環(huán)的廢氣過(guò)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.傳感器的功用水溫傳感器怠速開(kāi)關(guān)ECU曲軸位置傳感器EGR溫度傳感器EGR閥電磁閥進(jìn)氣歧管

排氣歧管

工況電磁閥ERG閥發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)

1.節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點(diǎn)接通；2.冷卻水溫低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

3.低于900r/min；4.高于3200r/minEGR閥附近廢氣溫度

5.低于50℃；6.高于300℃;若以上條件任一項(xiàng)出現(xiàn)，則實(shí)現(xiàn)右邊控制ECU控制電磁閥閥門關(guān)閉。ERG閥閥門關(guān)閉，廢氣不參與再循環(huán)。除以上工況外ECU控制電磁閥閥門開(kāi)啟。廢氣參與再循環(huán)。3.廢氣再循環(huán)控制過(guò)程七、冷卻液溫度表傳感器的應(yīng)用雙金屬片加熱線圈調(diào)節(jié)齒扇接線螺釘調(diào)節(jié)齒扇熱敏電阻導(dǎo)線彈簧點(diǎn)火開(kāi)關(guān)彈簧片接線柱水溫指示表電源穩(wěn)壓器水溫傳感器指針殼體鋼管蓄電池電熱式水溫表原理示意圖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溫度計(jì)溫度傳感器萬(wàn)用表溫度傳感器萬(wàn)用表2.傳感器的檢測(cè)冷卻液溫度-20℃0℃20℃40℃60℃80℃電阻值(k)102047230.91.30.40.70.20.4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)護(hù)套結(jié)合套測(cè)溫部分(a)外形(b)結(jié)構(gòu)用以檢測(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溫部分加熱到暗紅色時(shí)，其電阻標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為0.4～20kΩ。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。油溫傳感器ECU3.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(guò)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(kāi)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)與原理至進(jìn)氣歧管殼體殼體空氣進(jìn)口墊片閥門推桿節(jié)流孔單向閥至真空膜片溫度設(shè)定手柄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(guò)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)定溫度打開(kāi)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。節(jié)流孔大氣ITC閥門真空膜片冷空氣冷暖空氣轉(zhuǎn)換閥排氣歧管暖空氣冷空氣進(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25～55℃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－40～110℃范圍內(nèi)。

A-暖空氣全開(kāi)；B-冷暖空氣混合；C-冷空氣全開(kāi)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(kāi)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25～55℃時(shí)，石蠟膨脹，閥門逐漸打開(kāi)，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(kāi)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(guò)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(kāi)啟。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(kāi)。1.傳感器結(jié)構(gòu)與原理閥門雙金屬片小孔至進(jìn)氣歧管至真空膜片通大氣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(guò)進(jìn)氣溫度變化來(lái)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)用排氣管熱空氣管雙金屬片真空控制閥節(jié)氣門熱空氣進(jìn)口進(jìn)氣控制閥膜片式真空室濾芯堵塞報(bào)警器陶真空軟管冷空氣進(jìn)口進(jìn)氣恒溫裝置的結(jié)構(gòu)原理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(kāi)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)的工作原理排氣管熱空氣管雙金屬片真空控制閥節(jié)氣門熱空氣進(jìn)口進(jìn)氣控制閥膜片式真空室濾芯堵塞報(bào)警器陶真空軟管冷空氣進(jìn)口進(jìn)氣恒溫裝置的結(jié)構(gòu)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)氣控制閥打開(kāi)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(kāi)啟位置，保持進(jìn)氣溫度40℃左右。排氣管熱空氣管雙金屬片真空控制閥節(jié)氣門熱空氣進(jìn)口進(jìn)氣控制閥膜片式真空室濾芯堵塞報(bào)警器陶真空軟管冷空氣進(jìn)口進(jìn)氣恒溫裝置的結(jié)構(gòu)原理進(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)

永久磁鐵舌簧開(kāi)關(guān)熱敏鐵氧體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(guò)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(kāi)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(kāi)關(guān)的觸點(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(méi)有被磁化。舌簧開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)斷開(kāi)。3.熱敏鐵氧體溫度傳感器的應(yīng)用