汽车传感器课件第5章-温度分解优秀PPT.ppt
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1、第五章第五章 温度传感器的结构、原理与检测温度传感器的结构、原理与检测 汽车汽车传感器传感器第一节第一节 概述概述 其次节其次节 热敏电阻式温度传感器热敏电阻式温度传感器 第三节第三节 石蜡式气体温度传感器石蜡式气体温度传感器 第四节第四节 双金属片式气体温度传感器双金属片式气体温度传感器 第五节第五节 热敏铁氧体温度传感器热敏铁氧体温度传感器 第一节第一节 概概 述述 应用在汽车上的应用在汽车上的温度传感器温度传感器有有冷却液温度传感器冷却液温度传感器、进气进气温度传感器温度传感器、排气温度传感器排气温度传感器、油温度传感器油温度传感器、蒸发器出口蒸发器出口温度传感器温度传感器和和车内车内(
2、外外)温度传感器温度传感器等。其作用是检测气体、等。其作用是检测气体、液体液体的的温度温度,并把检测结果转换成电信号输入给,并把检测结果转换成电信号输入给ECU。一、一、温度温度传感器的类型传感器的类型1.1.按结构原理分类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: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;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,适应温度较低;性差,适应温度较低;热电偶温度传感器精度高,测量温度范围宽,但须要
3、协热电偶温度传感器精度高,测量温度范围宽,但须要协作放大器和冷端处理起运用。作放大器和冷端处理起运用。石蜡式、双金属片式、热敏铁氧体温度传感器均为非电量石蜡式、双金属片式、热敏铁氧体温度传感器均为非电量传感器。传感器。温度传感器温度传感器安安 装装 位位 置置用用 途途冷却液冷却液温度传感器温度传感器发动机缸体、缸盖的水套或节发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中。温器内并伸入水套中。检测发动机检测发动机冷却液温度冷却液温度输输入入ECU用于修正喷油用于修正喷油量。量。进进 气气温度传感器温度传感器D型型EFI装在空气滤清器之后或装在空气滤清器之后或进气压力传感器内;进气压力传感器内;L
4、型型EFI装装在空气流量计上。在空气流量计上。检测进气温度输入检测进气温度输入ECU用用于提供燃油喷射量和点火于提供燃油喷射量和点火正时依据。正时依据。排排 气气温度传感器温度传感器安装在汽车排气装置三元催化安装在汽车排气装置三元催化转化器上。转化器上。检测转化器内排放气体的检测转化器内排放气体的温度。温度。液压液压油油温度传感器温度传感器安装在自动变速器油底壳内的安装在自动变速器油底壳内的液压阀体上。液压阀体上。检测液压油温度输入检测液压油温度输入ECU用于换挡控制。用于换挡控制。蒸发器出口蒸发器出口温度传感器温度传感器安装在空调蒸发器片上。安装在空调蒸发器片上。检测蒸发器表面温度用于检测蒸
5、发器表面温度用于控制空调压缩机。控制空调压缩机。车内、外车内、外温度传感器温度传感器车外安装在汽车前部;车内安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。装在仪表板下和后挡风玻璃下。检测车内、外气温为汽车检测车内、外气温为汽车空调控制系统提供信息。空调控制系统提供信息。EGR监测监测温度传感器温度传感器安装在安装在EGR阀的出口处。阀的出口处。检测废气温保证发动机和检测废气温保证发动机和排放系统工作正常。排放系统工作正常。2.2.按用途分类按用途分类其次节其次节 热敏电阻式温度传感器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更而变更的特性利用陶瓷半导体材料的电阻值随温度
6、变更而变更的特性测量温度。测量温度。2.2.热敏电阻可分为热敏电阻可分为:负温度系数负温度系数(NTC)型热敏电阻。型热敏电阻。NTC(NegativeTemperatureCoefficient)正温度系数正温度系数(PTC)型热敏电阻;型热敏电阻;PTC(PositiveTemperatureCoefficient)1.1.传感器传感器原理原理汽车上的冷却液、进气管、蒸发器出口、车内外等处的汽车上的冷却液、进气管、蒸发器出口、车内外等处的温度检测普遍接受温度检测普遍接受NTC热敏电阻,热敏电阻,本节所介绍的热敏电阻本节所介绍的热敏电阻温度传感器均为温度传感器均为NTC热敏电阻。热敏电阻。3
7、.3.NTC热敏电阻热敏电阻NTC热敏电阻的阻值与温度的关系可用下述公式表示:热敏电阻的阻值与温度的关系可用下述公式表示:式中式中 T温度温度(K);RT 热敏电阻在温度为热敏电阻在温度为T(K)时的热敏电阻阻值;时的热敏电阻阻值;R0热敏电阻在温度为热敏电阻在温度为T0(T0273.15K)时的阻值;时的阻值;B热敏电阻的材料常数,又叫热敏指数。热敏电阻的材料常数,又叫热敏指数。该关系式是阅历公式,只在额定温度或额定电阻阻值该关系式是阅历公式,只在额定温度或额定电阻阻值在确定范围内才具有确定的精确度,因为材料常数在确定范围内才具有确定的精确度,因为材料常数B本身本身也是温度的函数。也是温度的
8、函数。4 4.NTC热敏电阻热敏电阻R-T特性特性B相同,相同,R0不同时的不同时的R-T特性曲线示意图特性曲线示意图R2R3R1B1B2B3B1=B2=B3R1R2R3200 C25 C100 C-50 CTRB1B2R1=R2200 C25 C100 C-50 CTB1B2B2 B1R25RR25相同,相同,B不同时的不同时的R-T特性曲线示意图特性曲线示意图注:依据国标规定,额定零功率电阻值是注:依据国标规定,额定零功率电阻值是NTCNTC热敏电阻在热敏电阻在 基准温度基准温度 25 25 时测得的电阻值时测得的电阻值 R25 R25。5 5.NTC热敏电阻结构热敏电阻结构紧固螺帽紧固螺
9、帽连接导线连接导线 汽车冷却系统汽车冷却系统 虽然发动机已进行了大量改进,但是在虽然发动机已进行了大量改进,但是在将化学能转换成机械能的过程中,汽油发将化学能转换成机械能的过程中,汽油发动机的效率仍旧不高。汽油中的大部分能动机的效率仍旧不高。汽油中的大部分能量(约量(约70%70%)被转换成热量,而散发这些热)被转换成热量,而散发这些热量则是汽车冷却系统的任务。量则是汽车冷却系统的任务。一辆在高速马路上行驶的汽车,其冷一辆在高速马路上行驶的汽车,其冷却系统所散失的热量足以供两个一般房屋却系统所散失的热量足以供两个一般房屋取暖。取暖。冷却系统的主要工作是将热量散发到冷却系统的主要工作是将热量散发
10、到空气中以防止发动机过热,但冷却系统还空气中以防止发动机过热,但冷却系统还有其他重要作用。假如发动机变冷,就会有其他重要作用。假如发动机变冷,就会加快组件的磨损,从而使发动机效率降低加快组件的磨损,从而使发动机效率降低并且排放出更多污染物。因此,冷却系统并且排放出更多污染物。因此,冷却系统的另一重要作用是使发动机尽快升温,并的另一重要作用是使发动机尽快升温,并使其保持恒温。当冷却液的温度约为使其保持恒温。当冷却液的温度约为9393时,发动机达到最佳运行状态。时,发动机达到最佳运行状态。在这个温在这个温度下:燃烧室的温度足以使燃料完全蒸发,度下:燃烧室的温度足以使燃料完全蒸发,因此可以更好地使燃
11、料燃烧并削减气体排因此可以更好地使燃料燃烧并削减气体排放。放。汽车冷却系统汽车冷却系统 早期的汽车接受风早期的汽车接受风冷技术,这种冷却方法冷技术,这种冷却方法不是在发动机中进行液不是在发动机中进行液体循环,而是通过发动体循环,而是通过发动机缸体表面附着的铝片机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。一个对气缸进行散热。一个功率强大的风扇向这些功率强大的风扇向这些铝片吹风,使其向空气铝片吹风,使其向空气中散热,从而达到冷却中散热,从而达到冷却发动机的目的。发动机的目的。大多数汽车接受的大多数汽车接受的是液冷,主要部件是冷是液冷,主要部件是冷却水温度传感器、节温却水温度传感器、节温阀、和风扇。阀、和风
12、扇。冷机起动时,风扇处于停止状态,节温阀也关闭,发动机冷冷机起动时,风扇处于停止状态,节温阀也关闭,发动机冷却液只在发动机水套里小循环,不易散热,同时受到冷却液温度却液只在发动机水套里小循环,不易散热,同时受到冷却液温度传感器的影响,会发出喷油、增大怠速阀门开度的指令,提高发传感器的影响,会发出喷油、增大怠速阀门开度的指令,提高发动机转速,有利于发动机快速升温。动机转速,有利于发动机快速升温。温度正常以后(温度正常以后(80-9080-90度),节温阀打开,发动机水套里面度),节温阀打开,发动机水套里面的冷却液通过节温阀流经散热器做大循环,带走大量的热量,保的冷却液通过节温阀流经散热器做大循环
13、,带走大量的热量,保持冷却液的正常温度。持冷却液的正常温度。假如车速慢甚至停车但不熄火,没有流淌空气帮助散热,发假如车速慢甚至停车但不熄火,没有流淌空气帮助散热,发动机会很快升温,这时温度传感器发出指令起动风扇帮助散热器动机会很快升温,这时温度传感器发出指令起动风扇帮助散热器散热。散热。一、冷却液温度传感器的应用与检测一、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供应精确依据为修正喷油量及喷油时刻供应精确依据1.冷却液温度传感器的功用冷却液温度传感器的功用安装:安装:安装在发动机缸体、缸
14、盖的水套或节温器内并伸入水安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中。套中。如图所示,冷却液如图所示,冷却液温度传感器与温度传感器与ECU的连的连接,当冷却液温度接,当冷却液温度低低,则热敏电阻值则热敏电阻值大大,信号,信号THW的分压值的分压值高高;反;反之,信号之,信号THW的分压的分压值低。值低。冷却液温度传感器冷却液温度传感器THWTHWRE2E2E1THW信号信号5V12VECU当信号当信号THW的分压值高,则的分压值高,则ECU可推断冷却液温度低,可推断冷却液温度低,发动机处于冷起动或暖机工况,此时燃油蒸发性差,发动机处于冷起动或暖机工况,此时燃油蒸发性差,ECU应应使混合
15、气的浓度较大,以改善发动机的冷机运转。使混合气的浓度较大,以改善发动机的冷机运转。当信号当信号THW的分压值低,则的分压值低,则ECU可发动机已结束冷起动可发动机已结束冷起动或暖机过程,或暖机过程,ECU按其他工况限制混合气的浓度。按其他工况限制混合气的浓度。1.开路的检测:测电阻,应随温度变更并与规定值相符开路的检测:测电阻,应随温度变更并与规定值相符2.在路的检测:测量电源电压;测量信号电压。在路的检测:测量电源电压;测量信号电压。冷却液温度传感器冷却液温度传感器THWTHWRE2E2E1THW信号信号5V12VECU2.冷却液温度传感器的检测冷却液温度传感器的检测七、冷却液温度表传感器的
16、应用七、冷却液温度表传感器的应用双金属片双金属片加热线圈加热线圈调节齿扇调节齿扇接线螺钉接线螺钉调节齿扇调节齿扇热敏电阻热敏电阻导线弹簧导线弹簧点火开关点火开关弹簧片弹簧片接线柱接线柱水温指示表水温指示表电源稳压器电源稳压器水温传感器水温传感器指针指针壳体壳体钢管钢管蓄电池蓄电池电热式水温表原理示意图电热式水温表原理示意图1.传感器的应用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在车检查冷却液温度传感器电阻值的检查冷却液温度传感器电阻值的检查温温度度计计温度温度传感器传感器万用表万用表温度温度传感器传感器万用表万用表2.传感器的检测传感器的检测冷却液温度冷却液温度-20020
17、406080电阻值电阻值(k)10 204 72 30.9 1.30.4 0.70.2 0.4冷却液温度与电阻值的对应关系冷却液温度与电阻值的对应关系二、进气温度传感器的应用与检测二、进气温度传感器的应用与检测绝缘套绝缘套外壳外壳热敏电阻热敏电阻铜垫圈铜垫圈防水插座防水插座1.1.传感器的结构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,并输入该传感器在电控燃油喷射系统中测量进气温度,并输入到到ECU,用以修正体积型空气流量传感器由于大气温度变更,用以修正体积型空气流量传感器由于大气温度变更带来的进气质量检测的误差。带来的进气质量检测的误差。2.2.传感器的传感器的功用功用1)在)在D
18、型型EFI系统中,安装在空气滤清器之后的系统中,安装在空气滤清器之后的进气管进气管上。上。3.3.进气温度传感器的安装进气温度传感器的安装安装位置有三种状况:安装位置有三种状况:3)将进气温度传感器安装在进气压力传感)将进气温度传感器安装在进气压力传感器内,如桑塔纳器内,如桑塔纳2000型轿车。型轿车。2)在)在L型型EFI系统中,安装在系统中,安装在空气流量计空气流量计内。内。热敏热敏电阻电阻壳壳体体连接导线连接导线当信号当信号THA的电压高时,即热敏电阻值大,的电压高时,即热敏电阻值大,ECU可推断可推断进气温度低,空气密度大,单位体积的空气质量大,同样的进气温度低,空气密度大,单位体积的
19、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;进气体积流量,则进气质量流量大,应适量增加喷油量;反之,适量削减喷油量。反之,适量削减喷油量。当进气温度传感器出现故障时,会使混合气过浓或过稀,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。使发动机工作不稳,这时应检查进气温度传感器。进气温度传感器进气温度传感器THATHARE2E2E1THA信号信号5V12VECU4.传感器的检测传感器的检测同冷却液温度同冷却液温度传感器的检测。传感器的检测。空调制冷系统工作原理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三、蒸发器
20、出口温度传感器的应用与检测压缩过程压缩过程冷凝过程冷凝过程蒸发过程蒸发过程膨胀过程膨胀过程制制冷冷空调制冷系统工作原理空调制冷系统工作原理压缩机:吸入来自蒸发器的低温低压制冷剂蒸压缩机:吸入来自蒸发器的低温低压制冷剂蒸汽,压缩使其压力和温度上升。汽,压缩使其压力和温度上升。冷凝器:热交换设备,使从压缩机排出的高温冷凝器:热交换设备,使从压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸汽液化或冷凝,并把热量散发、高压制冷剂蒸汽液化或冷凝,并把热量散发到车外空气中,使其凝合为高压制冷剂液体。到车外空气中,使其凝合为高压制冷剂液体。轿车一般安装在发动机冷却系散热器之前,利轿车一般安装在发动机冷却系散热器之前,利用发动
21、机冷却风扇吹来的空气冷却。用发动机冷却风扇吹来的空气冷却。储液干燥器:防止过多的液态制冷剂储存在冷储液干燥器:防止过多的液态制冷剂储存在冷凝器中,使冷凝器的传热面积削减使散热效率凝器中,使冷凝器的传热面积削减使散热效率降低,还可过滤制冷剂中的杂质,吸取制冷降低,还可过滤制冷剂中的杂质,吸取制冷剂中的水分,防止制冷系统管路脏堵和冰塞,剂中的水分,防止制冷系统管路脏堵和冰塞,爱护设备部件不受侵蚀,保证制冷系统的正爱护设备部件不受侵蚀,保证制冷系统的正常工作。常工作。压缩压缩机机冷冷凝凝器器温度温度传感传感器器膨膨胀胀阀阀储储气气筒筒蒸发蒸发器器高高压压低低压压冷冷风风空调制冷系统工作原理空调制冷系
22、统工作原理膨胀阀:对来自储液干燥器的高压液态制冷剂节流减压,既将液膨胀阀:对来自储液干燥器的高压液态制冷剂节流减压,既将液态高压制冷剂从孔口喷出,急剧膨胀,变成低压雾状体,以便吸态高压制冷剂从孔口喷出,急剧膨胀,变成低压雾状体,以便吸热气化。此外它还调整和限制进入蒸发器中的液态制冷剂量,使热气化。此外它还调整和限制进入蒸发器中的液态制冷剂量,使之适应制冷负荷的变更,同时防止压缩机出现液击现象(未蒸发之适应制冷负荷的变更,同时防止压缩机出现液击现象(未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩,极易引起压缩机阀片的损坏)的液态制冷剂进入压缩机后被压缩,极易引起压缩机阀片的损坏)和蒸发器出口蒸汽异样过热(
23、过热是指蒸汽实际温度高于蒸发温和蒸发器出口蒸汽异样过热(过热是指蒸汽实际温度高于蒸发温度的数值)。度的数值)。蒸发器:和冷凝器一样是热交换器,让低温低压的制冷剂在其管蒸发器:和冷凝器一样是热交换器,让低温低压的制冷剂在其管道中吸热并蒸发,使蒸发器和四周空气的温度降低,从而在鼓风道中吸热并蒸发,使蒸发器和四周空气的温度降低,从而在鼓风机的风力通过它时,输出更多的冷气。机的风力通过它时,输出更多的冷气。蒸发器出口温度传感器检测蒸发器表面温度,用于限制蒸发器出口温度传感器检测蒸发器表面温度,用于限制空调压缩机的工作状况,它的工作温度范围是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
24、温度传感器安装在空调蒸发器片上。蒸发器出口温度传感器安装在空调蒸发器片上。1.1.传感器的功用传感器的功用压缩机压缩机冷凝器冷凝器温度传感器温度传感器膨胀阀膨胀阀储气筒储气筒蒸发器蒸发器高压高压低低压压冷风冷风温度限制系统检测蒸发器出口温度信号,与空调设定的调温度限制系统检测蒸发器出口温度信号,与空调设定的调整信号比较,从而限制空调压缩机电磁离合器的通断。检测蒸整信号比较,从而限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。假如蒸发器的温发器出口温度可以防止蒸发器出现结冰现象。假如蒸发器的温度低于度低于0,凝合在蒸发器表面的水分就会结霜或结冰,严峻时,凝合在蒸发器
25、表面的水分就会结霜或结冰,严峻时会堵塞蒸发器的空气通道,导致冷却系统制冷效果明显降低。会堵塞蒸发器的空气通道,导致冷却系统制冷效果明显降低。为了避开蒸发器结霜,就必需将蒸发器的温度限制在为了避开蒸发器结霜,就必需将蒸发器的温度限制在0以上。以上。温度检测电路温度检测电路设定电位器设定电位器继继电电器器蒸发器温度传感器蒸发器温度传感器点火开关点火开关熔丝熔丝电磁电磁离合器离合器空调空调开关开关ONOFF蓄蓄电电池池低低 热敏电阻热敏电阻 高高汽车空调温度控制系统示意图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限制器总成之间的连接器)检查蒸发器温度传感器和空调限制器总成之间的连接器及
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