第5章--汽车温度传感器

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，适应温

2、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。温度传感器安 装 位 置用 途冷却液温度传感器发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中。检测发动机冷却液温度输入ECU用于修正喷油量。进 气温度传感器D型EFI装在空气滤清器之后或进气压力传感器内；L型EFI装在空气流量计上。检测进气温度输入ECU用于提供燃油喷射量和点火正时依据。排 气温度传感器安装在汽车排气装置三元催化转化器上。检测转化器内排放气体的温度。液压油温度传感器安装在自动变速器油底壳内的液压阀体上。检测液压油温度输入ECU用于换挡控制

3、。蒸发器出口温度传感器安装在空调蒸发器片上。检测蒸发器表面温度用于控制空调压缩机。车内、外温度传感器车外安装在汽车前部；车内安装在仪表板下和后挡风玻璃下。检测车内、外气温为汽车空调控制系统提供信息。EGR监测温度传感器安装在EGR阀的出口处。检测废气温保证发动机和排放系统工作正常。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

4、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

5、的 R-T 特性曲线示意图 R2R3R1B1B2B3B1=B2=B3R1R2R3200C25C100C-50CTRB1 B2R1 =R2200C25C100C-50CTB1B2B2 B1R25RR0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 时测得的电阻值 R25。 5. NTC热敏电阻结构 紧固螺帽连接导线 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，

6、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。冷却液温度传感器THWTHWRE2E2E1THW信号5V12VECU 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。冷却液温度传感器THWTHWRE2E2E1THW信号5V12

7、VECU2.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绝缘套外壳热敏电阻铜垫圈防水插座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。热敏电阻壳体连接导线 当信号THA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

8、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。 进气温度传感器THATHARE2E2E1THA信号5V12VECU4.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压缩过程冷凝过程蒸发过程膨胀过程制冷 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.传感器的功用压缩机冷凝器温度传感器膨胀阀储气筒蒸发器高压低压冷风 温度控制系统检

9、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。温度检测电路设定电位器继电器蒸发器温度传感器点火开关熔丝电磁离合器空调开关ONOFF蓄电池低热敏电阻高汽车空调温度控制系统示意图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、

10、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、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 车内温度传感器日照传感器控制板后控制板车内温度传感器功率伺服机构 ECU 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

11、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

12、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.传感器的功用水温传感器怠速开关ECU曲轴位置传感器EGR温度传感器EGR阀电磁阀进气歧管 排气歧管 工 况电磁阀ERG阀发动机起动时 1.节气门位置传感器的怠速触点接通； 2.冷却水温低发动机转速 3.低于 900 r/min； 4.高于 3200 r/minEGR阀附近废气温度 5.低于 50 ； 6.高于 300 ; 若以上条件任一项出现，则实现右边控制ECU控制电磁阀阀门关闭。ERG阀阀门关闭，废气不参与再循环。除以上工况外ECU控制电磁阀阀门开启。废气参与再循环。3.废气再循环控制过程当EG

13、R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。 温 度50100200400电阻值(k)6357785.3 8.85.1 0.610.16 0.05七、冷却液温度表传感器的应用双金属片加热线圈调节齿扇接线螺钉

14、调节齿扇热敏电阻导线弹簧点火开关弹簧片接线柱水温指示表电源稳压器水温传感器指针壳体钢管蓄电池电热式水温表原理示意图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温度计温度传感器万用表温度传感器万用表2.传感器的检测冷却液温度-20020406080电阻值(k)102047230.91.30.40.70.20.4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护套 结合套 测温部分 (a)外形 (b)结构 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化器上。1.传感器结构2.传感器功用 三元催化

15、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。外壳 隔热材料 护板 排气温度传感器 催化剂 氧化铝 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

16、感器的检测 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 。 油温传感器ECU3. 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

17、、高温石蜡体积膨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至进气歧管 壳体 壳体 空气进口 垫片 阀门 推杆 节流孔单向阀 至真空膜片 温度设定手柄 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

18、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气达到最佳空燃比。 节流孔大气ITC阀门真空膜片冷空气冷暖空气转换阀排气歧管暖空气冷空气进气岐管 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

19、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

20、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.传感器结构与原理阀门双金属片小孔 至进气歧管 至真空膜片通大气 双金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.传感器的应用排气管热空气管双金属片真空控制阀节气门热空气进口进气控制阀膜片式真空室滤芯堵塞报警器陶真空软管冷空气进口进气恒温装置的结构原理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

21、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排气管热空气管双金属片真空控制阀节气门热空气进口进气控制阀膜片式真空室滤芯堵塞报警器陶真空软管冷空气进口进气恒温装置的结构原理进气温度低于 402）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。排气管热空气管双金属片真空控制阀节气门热空气进口进气控制阀膜片式真空室滤芯堵塞报警器陶真空软管冷空气进口进气恒温装置的结构原理进气温度高于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 永久磁铁舌簧开关热敏铁氧体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