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1、第五章 温度传感器的结构、原理与检测,汽车传感器,第一节 概述 第二节 热敏电阻式温度传感器 第三节 石蜡式气体温度传感器 第四节 双金属片式气体温度传感器 第五节 热敏铁氧体温度传感器,第一节 概 述,应用在汽车上的温度传感器有冷却液温度传感器、进气温度传感器、排气温度传感器、油温度传感器、蒸发器出口温度传感器和车内(外)温度传感器等。其作用是检测气体、液体的温度，并把检测结果转换成电信号输入给ECU。,一、温度传感器的类型,1.按结构原理分类,有热电偶式、线绕电阻式、热敏电阻式等，其特点是：线绕电阻式温度传感器精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应
2、温度较低；热电偶温度传感器精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理起使用。石蜡式、双金属片式、热敏铁氧体温度传感器均为非电量传感器。,2.按用途分类,第二节 热敏电阻式温度传感器,利用陶瓷半导体材料的电阻值随温度变化而变化的特性测量温度。,2.热敏电阻可分为：负温度系数(NTC)型热敏电阻。NTC(Negative Temperature Coefficient)正温度系数(PTC)型热敏电阻；PTC(Positive Temperature Coefficient),1.传感器原理,汽车上的冷却液、进气管、蒸发器出口、车内外等处的温度检测普遍采用 NTC 热敏电阻，本节所介绍的热敏
3、电阻温度传感器均为NTC 热敏电阻。,3.NTC热敏电阻,NTC热敏电阻的阻值与温度的关系可用下述公式表示：,式中 T 温度(K)；RT 热敏电阻在温度为T(K)时的热敏电阻阻值；R0 热敏电阻在温度为T0(T0 273.15K)时的阻值；B 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。,该关系式是经验公式，只在额定温度或额定电阻阻值 在一定范围内才具有一定的精确度，因为材料常数 B 本身也是温度的函数。,4.NTC热敏电阻R-T特性,B相同，R0不同时的 R-T 特性曲线示意图,R0相同，B不同时的 R-T 特性曲线示意图,注：根据国标规定，额定零功率电阻值是NTC热敏电阻在 基准温度 25 时测得的
4、电阻值 R25。,5.NTC热敏电阻结构,一、冷却液温度传感器的应用与检测,功用：检测发动机冷却液温度，并将其温度信号输入ECU，为修正喷油量及喷油时刻提供准确依据,1.冷却液温度传感器的功用,安装：安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水 套中。,如图所示，冷却液温度传感器与ECU的连接，当冷却液温度低，则热敏电阻值大，信号 THW 的分压值高；反之，信号 THW 的分压值低。,当信号THW的分压值高，则ECU可判断冷却液温度低，发动机处于冷起动或暖机工况，此时燃油蒸发性差，ECU应使混合气的浓度较大，以改善发动机的冷机运转。当信号THW的分压值低，则ECU可发动机已结束冷起动或暖机过
5、程，ECU按其他工况控制混合气的浓度。,1.开路的检测：测电阻，应随温度变化并与规定值相符2.在路的检测：测量电源电压；测量信号电压。,2.冷却液温度传感器的检测,二、进气温度传感器的应用与检测,1.传感器的结构,该传感器在电控燃油喷射系统中测量进气温度，并输入到ECU，用以修正体积型空气流量传感器由于大气温度变化带来的进气质量检测的误差。,2.传感器的功用,1）在D型EFI系统中，安装在空气滤清器之后的进气管上。,3.进气温度传感器的安装,安装位置有三种情况：,3）将进气温度传感器安装在进气压力传感 器内，如桑塔纳 2000型轿车。,2）在L型EFI系统中，安装在空气流量计内。,当信号THA
6、的电压高时，即热敏电阻值大，ECU可判断进气温度低，空气密度大，单位体积的空气质量大，同样的进气体积流量，则进气质量流量大，应适量增加喷油量；反之，适量减少喷油量。当进气温度传感器出现故障时，会使混合气过浓或过稀，使发动机工作不稳，这时应检查进气温度传感器。,4.传感器的检测,同冷却液温度传感器的检测。,空调制冷系统工作原理,三、蒸发器出口温度传感器的应用与检测,蒸发器出口温度传感器检测蒸发器表面温度，用于控制空调压缩机的工作状况，它的工作温度范围是2060。蒸发器出口温度传感器安装在空调蒸发器片上。,1.传感器的功用,温度控制系统检测蒸发器出口温度信号，与空调设定的调节信号比较，从而控制空调
7、压缩机电磁离合器的通断。检测蒸发器出口温度可以防止蒸发器出现结冰现象。,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 及导线连接情况，检查空调控制器总成的状况。2）拆下蒸发器出口温度传感器，用万用表测量传感器连接 器接头端子1和2之间的电阻，在 0时，电阻值为 4.55.2k；在15时，电阻值为 2.02.7k；当温度升高时，其电阻值逐渐降低。,2.传感器的检测,车内、外空气温度传感器用于检测车内、车外的空气温度，为汽车空调控制系统控制车内温度提供信息。,四、车内、外温度传感器应用与检测,1.传感器的功用,车内、外空气温度传感器均与空调系统中与设定电位计串联，空调控制系统根据检测车内、
8、外空气的温度控制空调压缩机的运转，保持车内温度在设定范围内。,车外温度传感器一般安装在汽车前部；车内温度传感器两个，分别安装在仪表板下面和后挡风玻璃下面。,2.传感器的安装,EGR：针对抑制NOx的生成设置的排气净化装置。,六、EGR监测温度传感器应用与检测,1.EGR废气再循环,NOx是高温富氧条件下生成的。EGR发动机的ECU根据发动机的转速、负荷、温度、进气流量和排气温度控制EGR电磁阀适时地打开，使排气管中的部分废气经EGR阀进入进气系统与混合气混合后进入气缸参与燃烧，以降低燃烧时气缸中的温度和含氧量来减少排气中的NOx的含量。若再循环的废气过量会影响发动机的动力性，特别是发动机处于怠
9、速、低速、大负荷及冷机工况时有明显影响。因此当发动机在怠速、低速、大负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免影响发动机性能；当发动机达到一定的转速、负荷及温度时，ECU控制适量的废气参与再循环。要使废气中的NOx尽可能低，必须根据发动机转速、负荷、温度及废气温度确定参与再循环的废气量。,2.EGR工作原理,EGR监测温度传感器检测EGR系统中再循环废气的温度，保证系统工作正常，减少汽车尾气 中NOx的含量。,3.传感器的功用,3.废气再循环控制过程,当EGR系统发生故障导致没有废气再循环时，其原因可能是EGR：,表 EGR监侧温度传感器的温度特性,4.EGR监测温度传感器的检测,监测温度
10、传感器连接电路断路或短路；控制系统发生故障，引起系统停止工作；管路中的沉积物堵塞了通路。,对于EGR监测温度传感器的检测主要是检查电 阻与温度的关系。检查时，应拆下EGR监测温度传感器，用专用设备加热，其电阻值与温度的关系应符合温度特性表规定值，如果与规定值相差很大，则应更换EGR监测温度传感器。,七、冷却液温度表传感器的应用,1.传感器的应用,冷却液温度传感器电阻在车检查,冷却液温度传感器电阻值的检查,2.传感器的检测,冷却液温度与电阻值的对应关系,排气温度传感器的外形及结构如图所示。,八、排气温度传感器的结构与检测,用以检测转化器内排放气体的温度，排气温度传感器安装在汽车排气装置三元催化转
11、化器上。,1.传感器结构,2.传感器功用,三元催化转换器由一个金属外壳，一个网底架和一个催化层(含有铂、铑等贵重金属)组成，当废气经过净化器时，铂催化剂就会促使HC与CO氧化生成水蒸汽和二氧化碳；铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧气。这些氧化反应和还原反应只有在温度达到250时才开始进行。,当排气温度传感器发生故障、催化器出现异常高温时，会导致催化器因高温而损坏，进而使汽车尾气排放物会严重超标；排气管部分发生堵塞使发动机工作不稳。就车检查时，应先使催化器处于暖机状态，约400，测量排气温度传感器的电阻。把排气温度传感器顶端感温部分加热到暗红色时，其电阻标准值应为0.420k。,3.排气温度传感
12、器的检测,检测自动变速器油的温度，输入到ECU进行换档控制、油压控制和锁止离合器控制。,九、自动变速器油温度传感器的应用与检测,1.传感器功用,2.安装位置：安装在自动变速器油底壳内的阀板上。,3.传感器的检测：方法同冷却液温度传感器的检测。,第三节 石蜡式气体温度传感器,一、石蜡式气体温度传感器的结构、原理,由于发动机的流经空气滤清器的进气温度随使用环境的不同而变化很大，在进气温度较低时，会出现怠速时发动机温度过低的情况，这将缩短发动机的使用寿命。在进气温度较高时，进气密度变低，同样体积的进气量其质量变少，改变了进气歧管的混合气浓度。石蜡式气体温度传感器利用了低温石蜡体积缩小、高温石蜡体积膨
13、胀的特性和进气岐管处的真空度控制不同状况的进气。,石蜡式气体温度传感器的结构如图所示，该传感器利用石蜡受热膨胀的特性检测温度，当温度升高时，石蜡膨胀，推动活塞运动，在设定温度打开或关闭阀门，在温度升高时，还改变了节流孔的横截面积。,1.传感器的结构与原理,该传感器用在化油器式发动机上，还起着调节器的作用。,2.传感器的应用,当进气温度低时，该传感器用于发动机进气温度调节；通过控制真空膜片负压驱动冷暖空气转换阀，使暖空气进入进气岐管，以保持发动机进气所需要的温度。当空气温度高时，该传感器用于发动机怠速修正。在设定温度打开阀门，还改变了节流孔的横截面积。将化油器旁通管直通大气，以保证进气歧管的混合
14、气达到最佳空燃比。,进气岐管,进气温度低于25时，完全吸入暖空气，不吸入冷空气；进气温度在2555 时，冷暖空气混合吸入；进气温度高于55时，吸入冷空气，且将化油器旁通管直 通大气。传感器的工作温度在40110范围内。,A-暖空气全开；B-冷暖空气混合；C-冷空气全开,3.系统的进气调温特性,二、石蜡式气体温度传感器的检测,发动机进气系统由于保养不善或不及时，容易使石蜡式气体温度传感器脏污，造成阀门开启动作不灵，低温时起不到进气温度调节作用，而在高温又起不到怠速补偿作用。当真空膜片破损时，该传感器完全失去作用。检查石蜡式气体温度传感器，主要检查传感器在不同温度下的工作情况。,1）在温度低于25
15、时，石蜡收缩，推动阀门活塞上移，关闭阀门，隔断大气通道；2）当温度处在2555时，石蜡膨胀，阀门逐渐打开，大气被引人；3）当温度高于55时，随着温度的上升，阀门会逐渐 开大。,检查步骤：,双金属片气体温度传感器用于化油器式发动机的进气温度检测，并通过真空膜片控制冷空气与热空气的混合比例。其原理与石蜡式气体温度传感器有些类似。,第四节 双金属片式气体温度传感器,双金属片式气体 温度传感器的结构,一、双金属片式气体温度传感器的结构、原理,其结构如图所示。利用双金属片受热弯曲变化控制阀门关闭和开启。当温度低时，双金属片不动，阀门关闭，当温度升高时，双金属片弯曲，阀门打开。,1.传感器结构与原理,双金
16、属片温度传感器装在空气滤清器入口处，该传感器通过进气温度变化来控制真空控制阀，使膜片式真空室与大气相通还是与进气岐管相通。进而实现进气温度的调节。,2.传感器的应用,1）当进气温度低于 40 时，双金属片真空控制阀关闭大气通道，使膜片真空室连通具有真空度的进气岐管，膜片和连杆上移，进气控制阀关闭冷空气进口。打开热空气通道，使经排气管表面加热空气进入空气滤清器。,3.进气温度调节的工作原理,进气温度低于 40,2）当进气温度高于40时，双金属片真空控制阀切断真空通道、接通大气，膜片下移，进气控制阀打开冷空气进口，而关闭热空气通道，使进气温度下降。3）当进气温度处在40 左右时，双金属片真空控制阀
17、使进气控制阀处于某一中间开启位置，保持进气温度40 左右。,进气温度高于40,第五节 热敏铁氧体温度传感器,一、热敏铁氧体温度传感器的结构、原理,1.传感器结构,热敏铁氧体温度传感器的结构,2.传感器工作原理,热敏铁氧体低于某一温度时是强磁性材料，当超过该温度时，其磁导率急剧下降，即从强磁性体向弱磁性体急速转变的性质，这种急变温度称为居里温度。利用居里特性就可以使舌簧开关导通或关断。如热敏铁氧体所处环境温度低于65时，铁氧体为强磁性体，被永久磁铁磁化，并与其形成一个磁铁，对舌簧开关的触点产生吸力，所以触点闭合。当热敏铁氧体周围温度高于 100 时，铁氧体的磁导率急剧下降，变为常磁性体，热敏铁氧
18、体基本上没有被磁化。舌簧开关的触点断开。,3.热敏铁氧体温度传感器的应用,热敏铁氧体温度传感器常用于控制散热器冷却风扇，它被安装在如图所示的散热器冷却水循环通路上，当冷却水温低于规定值时，该传感器舌簧开关闭合，风扇继电器触点断开，风扇停止运转；当水温高于规定值时，舌簧开关断开，风扇继电器触点闭合，风扇开始运转。,如图为热敏铁氧体温度开关式传感器控制散热器冷却风扇工作电路。,散热器冷却风扇工作电路,首先检查连接线路，检查有无断路、短路情况，再检查风扇继电器和热敏铁氧体温度传感器的工作状况。,二、热敏铁氧体温度传感器的检测,1）将温度传感器拆下，置于玻璃烧杯中并加水进行加热；2）在加热过程中，当水
19、温低于规定温度时，热敏铁氧体温 度传感器舌簧开关应闭合、电阻应为 0；3）在冷却水温高于规定值时，热敏铁氧体温度传感器舌簧开关断开、传感器不导通，电阻应为。,传感器的检测步骤：,否则，说明热敏铁氧体温度传感器已经损坏，应当更换。,课外作业：,1.提供220V交流调压器一个、电热水杯一个、玻璃温度计一 只、热敏电阻一个、数字万用表一块，试用所提供的 条件实现一简易热敏电阻阻值检测实验。1）简述以上各元器件的功用；2）画出检测装置的接线图；3）画出检测装置温度控制的框图；4）简述温度控制的方法；5）写出实验过程和步骤。,2.已知桑塔纳2000乘用车检测冷却液热温度的NTC热敏电阻 温度传感器电阻值与温度的关系，见教材76页，,1）试求热敏电阻的阻值与温度关系公式中的R0和B；,再用该公式计算76页表中对应值；,2）试用一二次函数描述76页表中阻值与温度对应关系。,
