Контрольная работа по "Автотронике"

 

 

Задание 2. Датчик температуры воздуха с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления

Практически все применяемые  в настоящее время датчики  температуры выполнены на основе полупроводниковых резисторов, имеющих отрицательный температурный коэффициент сопротивления (TKR). Сопротивление таких датчиков уменьшается с увеличением температуры. Конструкция такого датчика показана на рис. 2.1.

 

Рис. 2.1. Конструкция датчика температуры охлаждающей жидкости:

1 – полупроводниковый  резистор, 2 – металлический корпус, 3 – электрические контакты.

 

Характеристики датчиков, применяемых различными производителями, отличаются друг от друга, однако в  принципе они похожи. Типичная зависимость сопротивления датчика от температуры охлаждающей жидкости приведена на рис. 2.2. Практически такие же характеристики имеют и датчики температуры всасываемого воздуха. Более того, очень часто в датчиках температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха используется один и тот же тип терморезистора. В этом случае такие датчики отличаются только конструкцией корпуса.

 

Рис. 2.2. Типичная характеристика температурного датчика

 

Температурные датчики  устанавливаются в различных  местах:

• В системе охлаждения для измерения температуры охлаждающей жидкости;
• Во впускном коллекторе для измерения температуры воздуха на впуске;
• В системе смазки двигателя для измерения температуры масла (устанавливается в зависимости от комплектации);
• В линии возврата топлива для измерения температуры топлива (устанавливается в зависимости от комплектации).

Датчики - это часть схемы с делителем напряжения, шунтированным напряжением 5 В.

Падение напряжения на резисторе  передается в ЭБУ через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и является, таким образом, мерой измерения температуры.

Температурная характеристика датчика хранится в памяти микропроцессора  ЭБУ двигателя, который определяет температуру как функцию полученного  значения напряжения.

 

Принцип действия. В основе работы этих датчиков лежит свойство проводников и полупроводников изменять свое сопротивление температуры. Но в отличие от датчиков, применяемых в контрольных приборах выходным сигналом датчиков температуры  используемых в МПСЗ, является не сопротивление, а напряжение. Упрощенная принципиальная схема датчиков температуры приведена на рис. 2.3. Терморезистор включен в одно из плеч измерительного моста (моста Уинстона). Такое подключение терморезистора обеспечивает независимость выходных сигналов датчика от колебаний напряжения в бортовой сети автомобиля.

 

 

Рис. 2.3. Принципиальная схема  датчика температуры МПС3:

- терморезистор;  , , , резисторы; УПС – усилительно-преобразовательная схема; - напряжение бортовой сети; - выходное напряжение датчика; - ток питания датчика

 

Снимаемый с диагонали измерительного моста, состоящего из резисторов , , и , сигнал усиливается и преобразуется в выходное напряжение датчика . Величина зависит от сопротивления резистора . При возрастании температуры окружающей среды сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению выходного напряжения . Параметры реального датчика подобраны таким образом, что напряжение линейно изменяется в зависимости от температуры окружающей среды причем величина (в милливольтах) при питании датчика постоянным током 1,5 мА численно равно измеряемой температуре, выраженной в градусах Кельвина и умноженной на десять. Если, например, измеряемая температура равна 50°С (323 °К), то на выходе датчика напряжение будет:

 

мВ=3,23В

 

Рис. 2.4. Датчик температуры 19.3828

 

Устройство, технические  характеристики. На всех автомобилях, оснащенных МПСЗ, установлены одинаковые датчики температуры модели 19.3828 (рис. 2.4). Датчик представляет собой залитую компаундом полупроводниковую микросхему (К1019ЕП1), выходное напряжение которой линейно зависит от температуры (рис. 2.5).

 

Рис. 2.5. Характеристика датчика 19.3828

 

На автомобилях ГАЗ  этот датчик установлен в корпусе  термостата, на автомобилях ВАЗ датчик температуры охлаждающей жидкости установлен на патрубке отвода охлаждающей жидкости из головки блока цилиндров, а датчик температуры воздуха – на корпусе воздушного фильтра. Параметры датчика приведены в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1. Параметры  датчика температуры 19.3828.

Напряжение питания, В	Потребляемы ток, мА	Диапазон температуры  охлаждающей среды, °С	Сопротивление, кОм	Вид зависимости,	Чувствительность, мВ/°С
5…120	5…5.0	-40…+125	24…27	Линейная	10

 

Диагностика датчиков. Большинство датчиков являются примерами двухпроводных датчиков и процедуры проверок подобны.

Подсоедините отрицательный  провод вольтметра к заземлению двигателя.

Определите контакты для сигнала и заземления. Подсоедините положительный провод вольтметра к  проводу, соединенному с контактом для сигнала на датчике (датчик расположен в блоке воздушного фильтра).

Включите зажигание (не запуская двигатель). В зависимости  от температуры воздуха должно быть получено напряжение от 2 до 3 В.

Напряжение сигнала  будет изменяться в соответствии с температурой воздуха во впускном тракте датчика или во впускном коллекторе. Когда температура воздуха в моторном отсеке или во впускном коллекторе возрастает, то напряжение сигнала, подходящего к электронному модулю управления уменьшается. Когда двигатель холодный, температура воздуха соответствует окружающей температуре. После запуска двигателя температура воздуха в моторном отсеке и во впускном коллекторе возрастает. Температура воздуха во впускном коллекторе возрастает примерно до 70°-80°, что намного превышает температуру воздуха в моторном отсеке.

При необходимости проведения проверок при различных температурах, датчик температуры воздуха можно нагреть с помощью бытового фена или охладить с помощью аэрозольного охладителя. Когда датчик нагревается или охлаждается, то температура изменяется, а вместе с ней сопротивление и напряжение.

• Проверьте, что напряжение расходомера воздуха соответствует его температуре. При этом потребуется термометр.
• Заведите двигатель и прогрейте его до нормальной рабочей температуры. Когда двигатель прогревается, то напряжение должно уменьшаться в соответствии с таблицей.
• Проделайте следующие проверки и проверьте, не равно пи напряжение сигнала датчика температуры воздуха 0 В). Это говорит о разрыве цепи или коротком замыкании на заземление или 5В (цепь датчика имеет разрыв).

 

Таблица 2.2. Напряжения и сопротивления датчика температуры воздуха (типичные значения для датчика температуры воздуха с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления)

Температура, °C	Сопротивление, Ом	Напряжение, В
1	2	3
0	4800-6600	4.00-4.50
10	4000	3.75-4.00
20	2200-2800	3.00-3.50
30	1300	3.25
40	1000-1200	2.50-3.00
50	1000	2.50
60	800	2.00-2.50
80	270-380	1.00-1.30
110		0.50
разрыв на цепи		5.0±0.1
замыкание на «землю»		0

 

На контакте для сигнала датчика температуры  воздуха напряжение равно нулю:

• Проверьте, что контакт для сигнала на датчике не закорочен на «землю».
• Проверьте целостность проводов для подачи сигнала между датчиком и электронным модулем управления.
• Если провода датчика в порядке, но напряжения от модуля управления нет, проверьте все соединения для подачи напряжения и для заземления на модуль управления. Если они в порядке, то под подозрение подпадает электронный модуль управления.

На контакте для сигнала датчика температуры воздуха напряжение равно 5,0 В.

Такое происходит при  разрыве цепи и может быть вызвано  следующими причинами:

1. контакт для сигнала в многоконтактном штекере датчика (или расходомер воздуха) не обеспечивает соединения с датчиком температуры воздуха;
2. цепь датчика разорвана;
3. соединение датчика с заземление разорвано.

Напряжение  сигнала или питания равно  напряжению аккумуляторной батареи.

Проверьте наличие короткого  замыкания на провод, соединенный  с положительным контактом аккумуляторной батареи или с проводом подачи напряжения питания.

Проверки сопротивления  с помощь омметра.

• Проверка сопротивления может быть сделана при различных температурах. Руководствуйтесь указаниями по проведению проверок напряжения при нагревании/охлаждении датчика температуры воздуха.
• Когда сопротивление датчика температуры воздух в пределах параметров для холодного двигателя (20°С), то температура охлаждающей жидкости также должна быть в пределах ±5°С от соответствующего значения.

Вывод. На современных легковых автомобилях установлено большое количество датчиков, реле, выключателей. Это связано как с ростом числа потребителей электроэнергии, так и со схемными решениями, направленные на повышение надежности и увеличение срока службы приборов электрооборудования. От работоспособности датчиков, реле, выключателей и переключателей зависит качество функционирования систем автомобиля, надежность и легкость его управления. Отказ в работе ряда этих устройств приводит к неверной оценке водителем состояние систем автомобиля, режимов движения, что может привести к возникновению аварийных ситуаций на дороге. Неисправность других датчиков, реле, выключателей и переключателей вызывает отказ или нарушение работы узлов, а иногда может быть причиной выхода из строя важнейших агрегатов автомобиля. Датчик температуры воздуха с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления является одним из таких устройств.

 

 

Список литературы

1. А.Э. Хрулев. Ремонт двигателей зарубежных двигателей.
2. Роторный топливный насос высокого давления VR. Перевод с английского. Учебное пособие - М.: ЗАО «Легион-Автодата», 2006.
3. Г. Виглеб. Датчики. Пер с нем. – М.: Мир, 1989. – 196с.
4. Д.А. Соснин. Автотроника. – М.: Солон – Пресс, 2001. -272с.