Датчики температуры для авто

Автомобильные датчики

Электронные системы управления современного автомобиля немыслимы без датчиков. Автомобильные датчики оценивают значения неэлектрических параметров и преобразуют их в электрические сигналы. В качестве сигнала выступает напряжение, ток, частота и др. Сигналы преобразуются в цифровой код и передаются в электронный блок управления, который в соответствии с заложенной программой приводит в действие исполнительные механизмы.

Датчики бывают активными и пассивными. В активном датчике электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования. Пассивный датчик преобразует внешнюю электрическую энергию.

Датчики применяются практически во всех системах автомобиля. В двигателе они измеряют температуру и давление воздуха, топлива, масла, охлаждающей жидкости. Ко многим движущимся частям автомобиля (коленчатый вал. распределительный вал, дроссельная заслонка. валы в коробке передач, колеса, клапан рециркуляции отработавших газов) подключены датчики положения и скорости. Большое количество датчиков используется в системах активной безопасности.

В зависимости от назначения различают следующие типы автомобильных датчиков: положения и скорости, расхода воздуха, контроля эмиссии отработавших газов, температуры, давления.

Датчики положения и скорости

Датчики положения и скорости выполняются контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток – склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.

К контактным датчикам положения относятся потенциометры с подвижными контактами. которые измеряют линейные и угловые перемещения объекта. Подвижные контакты перемещаются по длине переменного резистора и изменяют его сопротивление, пропорциональное фактическому перемещению объекта. Потенциометры широко используются в качестве датчика положения дроссельной заслонки, датчика положения педали газа, объемного расходомера воздуха, датчика уровня топлива и др.

В основу работы бесконтактных датчиков положения и скорости положены различные физические явления и эффекты, и соответствующие им датчики: индуктивные, Виганда, Холла, магниторезистивные, оптические и множество других.

Индуктивный датчик широко используется в качестве датчика положения коленчатого вала. Он содержат постоянный магнит, магнитопровод и катушку. Когда стальной объект (зуб шестерни) приближается к датчику, магнитное поле увеличивается, а в катушке наводится переменное напряжение. В отличие от индуктивных датчиков датчики Виганда не используют постоянный магнит, а активируются внешним магнитом.

Наиболее востребованные бесконтактные датчики построены на эффекте Холла. Суть эффекта заключается в том, что постоянный магнит, связанный с измеряемым объектом, при вращении генерирует напряжение, пропорциональное угловому положению объекта. В датчиках Холла используется несколько схем измерения положения и скорости: вращающийся прерыватель, многополюсный кольцевой магнит, ферромагнитный зубчатый ротор. Для измерения угловой скорости зубчатого ротора применяется дифференциальный датчик Холла – два рядом расположенных измерительных элемента, позволяющих видеть зуб и впадину одновременно.

Магниторезистивные датчики начали применяться сравнительно недавно, но очень популярны. Они построены на магниторезистивном эффекте - свойстве некоторых токонесущих материалов изменять свое сопротивление во внешнем магнитном поле. Различают анизотропные магниторезисторы (АМР) и гигантские магниторезисторы (ГМР). АМР-датчики используют электрическое сопротивление ферромагнитных материалов. Измерительный элемент ГМР-датчика состоит из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Анизотропные магниторезисторы применяются в датчике угла поворота рулевого колеса.

В оптическом датчике для определения углового положения используются светомодулирующий диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Диск располагается между светодиодом и фоторезистором. При перемещении (повороте) диска на фоторезисторе вырабатываются электрические импульсы, по которым определяется угол и скорость поворота вала.

Датчики расхода воздуха

Расход воздуха, поступающего в двигатель, определяется по объему или массе. Датчики определяющие расход воздуха по объему называют объемными расходомерами. Работа таких датчиков построена на оценке перемещения заслонки, пропорционального величине потока воздуха.

Расход воздуха по массе оценивается датчиком массового расхода воздуха. Наибольшее применение нашли микромеханические расходомеры, построенные на тонкопленочных нагреваемых элементах - терморезисторах. Воздух, проходя через терморезисторы, охлаждает их. При этом, чем больше проходит воздуха, тем сильнее охлаждаются терморезисторы. Определение массового расхода воздуха построено на измерении мощности и тока, необходимых для поддержания постоянной температуры терморезисторов.

Датчики контроля эмиссии отработавших газов

Регулирование содержания вредных веществ в отработавших газах обеспечивают датчики контроля эмиссии, к которым относятся датчик концентрации кислорода и датчик оксида азота.

Кислородный датчик (другое название – лямбда-зонд) устанавливается в выпускной системе и в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах вырабатывает определенный сигнал. На основании сигнала система управления двигателем поддерживает стехиометрический состав топливно-воздушной смеси (т.н. лямбда-регулирование).

На современных автомобилях, оборудованных каталитическим нейтрализатором, устанавливается два датчика концентрации кислорода. Кислородный датчик на выходе из нейтрализатора контролирует его работоспособность и обеспечивает содержание вредных веществ в отработавших газах в пределах установленных норм.

Датчик оксидов азота контролирует содержание оксидов азота в отработавших газах. Он устанавливается в выпускной системе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива после дополнительного (накопительного) нейтрализатора. Датчик включает две камеры. В первой камере оценивается концентрация кислорода. Во-второй камере происходит восстановление оксидов азота на кислород и азот. Концентрация оксидов азота оценивается по величине восстановленного кислорода.

Датчики температуры

Измерение температуры производится в различных системах автомобиля:

Датчики управления двигателем автомобиля (диагностика)

Для устранения неисправностей существуют базовые схемы проверок различных компонентов. В статье «Диагностика: датчики управления двигателем автомобиля» мы расскажем, как вести себя с теми или иными приборами, контролирующими работу мотора.

Датчик температуры мотора

Датчик температуры охлаждающей жидкости — датчик температуры мотора (ДТМ), но выглядит в виде термистора, т. е. полупроводникового резистора, его сопротивление изменяется в зависимости от температуры. Датчик вворачивается в проточный патрубок охлаждающей системы мотора и постоянно присутствует в потоке охлаждающей жидкости. Когда температура жидкости низкая датчик имеет высокое сопротивление (примерно 100 кОм при

44 °С), а когда температура высокая наоборот — низкое (11—34 Ом при 140 °С). ЭБУ мотора через сопротивление определенной величины подает к датчику стабилизированное напряжение в размере 5 В и при помощи делителя измеряет падение напряжения на приборе. На холодном двигателе оно будет высоким, а когда мотор прогрет — низким. По измеренному снижению напряжения на приборе, блок управления определяет температурный показатель охлаждающей жидкости. Данный показатель влияет на работу множества систем, которыми управляет автоматика.

К примеру, по температуре мотора корректируется состав воздушно-топливной смеси (ВТ-смеси): для холодного мотора смесь должна быть более обогащенной, для прогретого более обедненной. По температуре двигателя также корректируется угол опережения зажигания.

Плохое соединение (обрыв) в цепи датчика охлаждающей жидкости передастся в блок управления как низкая температура мотора. ВТ-смесь при этом сильно обогатиться обогащается, и мотор начинает работать менее экономично, загрязняет при этом окружающую среду. В памяти ЭБУ-Д (в регистраторе неисправностей) будет записан код, в расшифровке имеющий вид «Работа мотора на более богатой ВТ-смеси».

Неисправность датчика температуры жидкости или замыкание в цепи интерпретируется в ЭБУ мотора как перегрев. Система впрыска горючего будет формировать ВТ-смесь, которая переобеднена, и работа мотора станет неустойчивой. В памяти регистратора блока управления запишется код неисправности «Работа мотора на бедной ВТ-смеси».

Подобный датчик охлаждающей жидкости надо проверять в таких случаях, как:

негаснущая контрольная лампа «перегрев мотора» (если имеется);

обнаружение в регистраторе неисправности соответствующих кодов;

повышенный расход топлива, детонация или повышенная концентрации в выхлопных газах СО;

затрудненный пуск, неустойчивая работа или остановка мотора на холостом ходу.

Также при тестировании механизмов существует необходимость в использование технической документации для отдельно взятого авто или встроенное в ПО диагностических приборов пути неисправностей, дающие полную картину прошедшей проверки.

Устранения неисправностей и использование S.A.I.S. AUTODATA в поиске.

Перед тем как проверять датчик температуры охлаждающей жидкости стоит убедиться в правильности работы системы охлаждения мотора.

Система охлаждения должна быть корректно заправлена жидкостью «охлаждения». Резервуар расширителя и радиатор должны быть по норме заполнены. Крышку радиатора стоит снимать только на остывшем моторе, иначе охладитель, у которого температура работы более 100 С может причинить вам ожоги. Для простого функционирования датчика управления его механическая часть должна постоянно находиться в охлаждающей жидкости.

Крышка радиатора должна герметично закрываться, иначе в системе могут быть образованы воздушные «карманы» и показания прибора будут искажены.

Состав охладителя должен по всем показателям соответствовать рекомендациям производителя. Зачастую используется смесь 50% антифриза и 50% воды. По теплопроводности такая смесь считается оптимальной.

Вентилятор должен правильно работать, чтобы мотор не перегревался. Если в системе охлаждения присутствует электроконтактный термовыключатель или термостат, то необходимо убедиться в их полной способности к работе.

Диагностика датчиков температуры жидкости при помощи сканера Bosch KTS.

Фирма BOSCH (Германия)- мировой лидер на рынке диагностических датчиков для автомобилей. Применение передовых технологий, сотрудничество с автомобильными концернами, огромный опыт работы, позволило фирме BOSCH создать себе бренд изготовителя качественного и надежного оборудования. Следствием выполненной работы, является системная диагностика ESI[tronic] и KTS.

Все механизмы состоят из набора необходимых для работы кабелей и аппаратной части мультиплекора. Постоянное развитие ESI позволяет обновлять список диагностируемых блоков управления машиной, что дает возможность с уверенностью браться за работу почти с любой машиной. Итак, на сегодня огромный охват: 65 марок автомобилей. 1350 типов автомобилей, 145 автомобильных систем, около 17000 блоков управления.

Все это оборудование вполне удобно, позволяет быстро освоить все возможности и имеет понятное управление. Нет никаких сомнений в том, что этот продукт является самой универсальной и качественной системной диагностических датчиков.

Протоколы поддерживаемые Bosch KTS540:

• ISO 15765-4 (OBD)
• CAN ISO 11898
• ISO 9141-2 (K/L lines)
• SAE-J1850 SPC
• SAE-J1850 DLC
• Blink-code
• Low Speed CAN, Middle Speed-, High Speed-, CAN Single Wire

Возможности:

Базисные настройки

Сброс сервисных интервалов

Управление исполнительными механизмами

Вывод текущих данных в графическом или цифровом виде

Идентификация блоков (№ софта, название фирм производителя, …)

Удаление/чтение кодов ошибок и их расшифровка

Сканер отлично подойдет для диагностики опций всех приборов, включая датчик температуры охлаждающей жидкости. Интерфейс этой программы весьма прост и дает обширную информативность для устранения и поиска неисправности системы управления мотором. На дисплей монитора ноутбука или компьютера в составе KTS Bosch, который подключен к диагностическому бортовому разъему, выводятся значения датчика температуры в текущий период.

Датчик положения заслонки дросселя

Датчик положения заслонки дросселя устанавливается на дроссельном патрубке сбоку и связан с дроссельной заслонкой (точнее ее осью). Датчик выглядит в виде трех-выводного потенциометра, на один его вывод подается плюс стабилизированного напряжения 6 В, а другой вывод подразумевает за собой массу. С третьего вывода от ползунка (потенциометра) снимается сигнал для блока управления. Когда при воздействии, на педаль управления заслонка дросселя поворачивается, на выходе датчика напряжение изменяется. Когда заслонка закрыта оно ниже 1 В. Когда заслонка переходит в открытое положение, напряжение на выходе датчика повышается и при полностью открытой заслонке должно быть более чем 5 В. Отслеживая напряжение датчика на выходе, ЭБУ корректирует количество топлива впрыснутого форсунками в зависимости от градуса угла открытия заслонки дросселя. Так в системах питания топлива с электронноуправляемым впрыском выполняется акселерация. В подавляющем большинстве случаев датчик положения заслонки дросселя не требует никакого регулирования, так как ЭБУ воспринимает холостой ход, как начальную отметку. Однако датчики положения заслонки дросселя отдельных производителей все-таки нуждаются в некоторой настройке, которая в таком случае выполняется по методике и спецификации производителя. Эта процедура проверки не очень подходит для диагностики заслонки дросселя с электронным управлением.

Датчик концентрации кислорода

В современных машинных моторах, которые снабжены каталитическим нейтрализатором и системой впрыска топлива, надо точно следить за составом топливовоздушной смеси и поддерживать коэффициенты переобогащения воздуха на допустимом уровне (Лямбда равна 1), чем обеспечиваются уменьшение содержания токсичных веществ и экономия топлива. Для этого применяются ДКК (датчики управления концентрацией кислорода), которые устанавливаются системе отвода выхлопных газов и вырабатывают сигнал, который зависит от концентрации кислорода в выхлопном газе. Когда изменяется концентрация кислорода в выхлопных газах датчики концентрации кислорода формирует выходное напряжение, изменяемое приблизительно на 0,1В (содержание кислорода высокое— смесь бедная), до 0,9 В (низкое содержании кислорода — смесь богатая). Для правильной работы датчик должен иметь температуру выше, чем 300 °С. Поэтому после запуска двигателя для быстрого прогрева датчика управления, в него встроен нагревательный прибор. Сигнал от ДКК используется в блоке управления мотором для правки длительности открытого состояния форсунок и контроля стехиометрического состава смеси.

Зачастую используются титановые и циркониевые датчики концентрации кислорода, их работа основывается на том факте, что у них остается постоянным выходное напряжение (равно оно 0,45 В при а приблизительно равном

1), однако может поменяться скачком от 0,1 В до 0,9 В если изменился коэффициент (в диапазоне Лямбда= 0,99…1,1) избытка воздуха.

Есть несколько вариантов датчиков концентрации кислорода.

- Датчик с заземляемым корпусом и одним потенциальным выводом. От потенциального вывода сигнал поступит в блок управления. В качестве второго провода используют «массу» автомашины.

- Датчик с парой потенциальных выводов. Здесь измерительная цепь не связана с «массой» авто, а работает только второй провод.

- Датчик с установленными тремя выводами, на одном из них — измерительный сигнал, два оставшиеся — питание электронагревателя. В качестве «земли» выступает «масса» авто.

- Датчик, у которого четыре вывода. Здесь, и датчик, и нагреватель изолированы от «массы».

Диагностирование датчика концентрации кислорода при помощи сканера Bosch

Процедура диагностирования заключается в следующем.

Подключить сканер к разъему диагностики машины,

Хорошо прогреть датчик концентрации кислорода и двигатель в режиме холостого хода, потом поднять обороты до 3000 об/мин.

Убедиться, что системы управления мотором работают в замкнутом режиме, затем:

Устанавливаем на сканере режим осциллографа параметров датчика концентрации кислорода

Анализируем параметры работы всех датчиков

При исправности датчика ДКК и системы подачи топлива амплитуда сигнала должна плавно колебаться с частотой 4—19 Гц при постоянной скорости вращения коленчатого вала мотора. Нижний уровень должен быть в диапазоне 0,15—0,4 В, верхний — между 0,5—0,8 В.

Неисправности, которые приводящие к неверным показаниям датчика кислорода при диагностике датчиков управления двигателем автомобиля.

Стоит напомнить, что датчик кислорода реагирует на давление кислорода в отработанном газе, а не на наличие горючего, поэтому в ряде случаях датчик кислорода может ложно индицировать либо богатую, либо бедную смесь.

При пропуске зажигания (к примеру, закокосована или неисправна свеча) кислород не вступивший в реакцию горения поступит в выпускной коллектор, в нем датчик кислорода может ложно зарегистрировать обеднение воздушно-топливной смеси.

Если выпускной коллектор будет не герметичный, то датчик кислорода будет снимать показатели с кислород воздуха, который поступил извне.

В любом случае ЭБУ мотора реагирует на ложное обеднение воздушно-топливной смеси как на правдивое и автоматически повышает в цилиндры подачу топлива. Это может привести к забрызгиванию свечей, к значительному перерасходу топлива и к пропускам воспламенения.

Датчик кислорода может выдать не правдивый сигнал об обогащении топливной смеси, если датчик «отравлен». Отравление может наступить при появлении вредных веществ в коллекторе, что вызовет постепенный выход его из строя прибора или изменение его статических характеристик. Чаще всего отравляют датчика свинец (РЬ) или кремний (Si). Ложное обогащение может быть и при поломанном перепускном клапане в системе рециркуляции отработанных газов, со стороны высоковольтного близкорасположенного провода системы зажигания от электрических наводок, а также, если датчика кислорода плохо заземлен.

Датчики давления и температуры в шинах (TPMS)

TPMS - (Tire Pressure Monitoring System) - система контроля давления и температуры в шинах автомобиля. Данная система состоит из набора автономных датчиков температуры и давления и информационного блока с дисплеем, на который выводятся показания датчиков, располагающегося непосредственно в салоне автомобиля.

Почему необходим постоянный контроль температуры и давления в шинах?

По данным статистики 85% автовладельцев не проверяют давление в шинах. На глаз определить разницу в шинах на несколько десятых бар практически невозможно. А, между тем, по результатам исследований разница в 0,3 - 0,4 бар для ведущих передних колес или 0,5 - 0,7 бар - для задних колес явялется критической! Что означает "критическая разница"? Это означает, что Вы не можете быть уверенными в реакции автомобиля на разгон, торможение или изменения направления. Более того - неправильное давление в шине может привести к её взрыву! А знаете ли Вы, что без постоянного контроля давления в шине она может запросто взорваться прямо на ходу? Вы меняете резину весной - при этом температура не привышает и +2°С…+5°С градусов. А летом наступают дни, когда воздух прогревается вплоть до +30°С. Следовательно - если при +2°С у вас было давление 2 атмосферы, то в +30°С - может получиться и 3, и даже 4 атмосферы, в зависимости от свойств резины и времени нагрева.Температура в колесе при быстрой езде по трассе долгое время может из-за трения и 100°C достигать.

За 2007 год из-за проблем с давлением в шинах в мире погибло 660 человек и 33 000 получили травмы!

Неправильное давление в шине несет не только угрозу безопасности, но и чисто экономические потери. Из-за проблем с давлением в шинах расход топлива увеличивается примерно на 1,2 литра на 100 километров пройденного пути. Что при среднегодовом пробеге в 20 000 километров дает излишний расход в 240 литров бензина! Из-за излишнего или наоборот недостаточного давления в шине срок её службы уменьшается на 25-30%. Плюс ко всему - страдает подвеска вашего автомобиля!

Что касается контроля над температурой в шинах - это не менее важно, чем контроль над давлением! Изменение температуры в одном из колес во время движения может быть вызвано неполадками в тормозной системе (перегрев тормозных колодок, дисков/барабанов) или ходовой части. Можно сказать, что контроль над температурой в шинах - это превентивная мера диагностики ходовой части (например - по различной температуре в колесах можно определить необходимость проведения «развала-схождения»).