温度传感器在汽车气体检测中的应用与故障分析

1、第23卷第2/3期2010年6月常州工学院学报Jour nal of C hangzho u Institute of Techno logyV o l 123 No 12/3Jun 12010收稿日期:2010-05-05作者简介:徐磊(1976 ,男,工程师、实验师。温度传感器在汽车气体检测中的应用与故障分析徐 磊(常州工学院电子信息与电气工程学院,江苏常州213002摘要:汽车发动机进气、排气、尾气的温度,反应了发动机运行状态,是发动机运行正常与否的重要参数。文章从热电偶式温度传感器原理和性能出发,探讨热电偶式温度传感器在汽车检测中的应用,研究了控制发动机的热状态、利用进气温度和排气温度

2、进行计算进气量,排气量及排气净化的处理;利用汽车电子控制系统,使发动机运行在最佳的工作状况下。关键词:热电偶;温度传感器;进气温度检测;排气温度检测中图分类号:TP212111 文献标志码:A文章编号:1671-0436(201002/03-0039-04Application of Te mperature Sensor in Car GasD etection and Its Fail ure Anal ysisXU Lei(S chool of E lectron i c Infor m ati on &E l ectri c E ngineeri ng ,C hangzhou I n

3、stitute of Techn ology,Changzhou 213002Abst ract :A ut o m obile a ir intake ,exhaus,t and ta il g as te m perature refl e cts running states o f eng i n e ,w hich are t h e i m po rtant para m e ters o f eng i n e runn i n g nor m a l o r no.t From the princ i p l e and perfor m ance o ft h e ther

4、m o coup le te m perature sen sor ,t h is paper discusses app lications o f the t h er m ocoup le te m perature senso r i n the veh icle de tecti o n.Th is paper studies contro l o f eng i n e ther m a l sta te ,using a ir intake te m perature and exhaust te m pera ture to ca l c ulate gas flow,disp

5、lace m ent and exhaust purifica ti o n treat m en ;t itm akes an ana ly -sis o f detecti o n m ethods o f the coo li n g w ater te m perature and the i m pact on eng i n e perfo r m ance ;d iscusses te m perature senso r applica ti o n of the auto m o tive a ir conditi o n i n g sy ste m,and t h e v

6、eh icle electron ic contr o l syste m t h at a llow s the eng i n e to run i n the best w o rking conditi o ns .K ey words :t h er m o c ouple ;te m peratur e sens o r ;air intake te m per ature detecti o n ;exhaust te m perature detection0 引言随着汽车电子化程度的提高,汽车上使用的温度传感器越来越多。例如,要控制发动机的热状态、计算进气量及排气净化处理,都

7、需要有能够连续精确地测量进气温度、排气温度、空调温度的传感器。汽车电子控制系统中的电脑,能够及时对这些从传感器输入的温度信号进行处理,使发动机能在最佳的工况下工作。本文重点研究汽车发动机进出气温度、冷却水温度、空调温度的控制方法。1 热电偶式温度传感器原理及应用热电偶式温度传感器是利用热电效应原理制成的。图1是热电偶原理示意图,将两个不同材质的金属粘合在一起。如果温度变化,当A 、B 两点间温度不同时,两点间就会出现电位差v U A B ,该电位差仅决定于A 、B 两端的温度差。因此,通过测定电位差v U AB 就可以测出温度1。常州工学院学报2010年 汽车上使用的热电偶式温度传感器主要用于

8、测量较高温度的场合,如,发动机排气系统中排气温度的测定。这种传感器优点是测试温度高、体积小、响应速度快,缺点是热电位差不高,需放大后才能进行处理。 图1 热电偶的原理2 汽车气体温度传感器原理与故障分析211 进气温度传感器21111 进气温度传感器原理图2是进气温度传感器的结构原理示意图。进气温度传感器的作用是检测发动机的进气温度,为修正喷油量提供参考依据。在L 型电子燃油喷射装置中,进气温度传感器安装在空气流量传感器内;在D 型电子燃油喷射装置中,安装在空气滤清器外壳上或稳压罐内。 进气温度传感器采用负温度系数的热敏电阻作为检测元件,为准确地测量进气温度,采用塑料制造外壳加以保护,以防安装

9、部位的温度影响传感器的工作精度2。 图2 进气温度传感器结构 进气温度传感器与汽油喷射系统ECU 的关系框图如图3所示。ECU 根据进气温度传感器输入的信号来修正基本喷油量。进气温度传感器的特性如图4所示。 图3 进气温度传感器与汽油喷射系统图4 进气温度传感器的特性21112 进气温度传感器的故障分析进气温度传感器的检测,分单体检测和就车检测。(1单体检测。进气温度传感器的单体检测是将传感器放入温度为20e 的水中,1m in 后测量传感器端子间的电阻值,如图5所示。如果电阻值在2.22.7k 8之间,表明传感器良好;否则表示传感器已损坏,应更换新的传感器3。图5 进气温度传感器的单体检测图

10、6 进气温度传感器的就车检测(2就车检测。进气温度传感器就车检测如图6所示。拆下传感器的连接器,测定连接器的40第2/3期徐磊:温度传感器在汽车气体检测中的应用与故障分析传感器侧THA 与E 2两端子之间的电阻值,若测定值在图4所示的曲线范围内,表明传感器良好。放置在空气流量计中的进气温度传感器的检测可使用电吹风机加热空气流量计中的进气温度传感器,并测量其电阻值,随着温度的升高,电阻值应减小4。212 排气温度传感器21211 排气温度传感器原理排气温度传感器也是用负温度系数的热敏电阻作为温度检测元件,其电阻元件安装在传感器前端感热部位,排气温度传感器的结构如图7 所示。图7 排气温度传感器的

11、结构排气温度传感器安装在汽车尾气催化转换器上,它用来检测转换器内的排气温度。若排气温度异常,则传感器将异常的温度信号输入电脑后,电脑经过分析处理,会启动异常高温警报系统,使排气温度警告灯亮,告知司乘人员,图8为异常高 温警报系统图。图8 异常高温警报系统图21212 排气温度传感器故障分析 图9 排气温度传感器的单体检测排气温度传感器的检测与进气温度传感器的检测方法相同,也分单体检测和就车检测。(1单体检测。排气温度传感器的单体检测就是测量电阻值,如图9所示。用炉子加热传感器的顶端40mm 长的部分,直到靠近火焰处呈暗红色,这时传感器连接器端子间的电阻值,应在01420k 8之间。排气温度传感

12、器引线的橡胶管有损伤时,应当换用新的传感器。(2就车检测。在接通点火开关时,排气温度指示灯亮,而在发动机起动时指示灯熄灭,表明传感器良好。如,在丰田汽车上,当短路自诊连接器的CCO 与E 1两端子时,排气温度指示灯为良好,如图10所示。图10 自诊断连接器的CCO 与E 1间检测213 废气再循环(EGR 系统检测温度传感器原理与故障分析EGR 系统检测温度传感器安装在E GR 阀的进气道上,是用来检测EGR 阀内再循环气体的温度变化情况和EGR 阀的工作状况5。EGR 检测温度传感器使用热敏电阻,将废气温度变化值转为电阻值,其结构如图11所示。图11 EGR 检测温度传感器EGR 检测温度传

13、感器检测的稳定范围在50e 400e ,其标准规格见表1。表1 EGR 检测温度传感器的标准规格e部件名称最高工作温度短时最高温度低温极限温度热敏电阻380400-40辅助环180200-40引线230250-4041常州工学院学报2010年EGR检测温度传感器利用EGR工作时与不工作时的温差,来判断EGR的工作情况。E GR 检测温度传感器的温度特性如表2所示。表2EGR检测温度传感器的温度特性温度/e初始电阻值/k850635+7710085.3?8.82005.1?0.614000.16?0.05废气再循环温度传感器可以用来监测M PI 控制模块废气再循环阀的工作状况。此传感器监测着经过

14、废气再循环阀气体的温度,废气再循环温度传感器用于故障识别。检修废气再循环温度传感器时,拆下废气再循环温度传感器线束接头,用万用表直流电压档测量传感器两端之间的电压值,正常情况下应为5V。然后从节气门下面的进气支管上拆下废气再循环温度传感器,用万用表欧姆档测量废气再循环温度传感器的电阻,在温度为80e100e,其电阻值应为80160k8;否则,应当更换传感器。3结论随着汽车电子化程度的提高,汽车上使用温度传感器的地方越来越多。发动机的热状态、计算进气量及排气净化处理,都需要有能够连续精确地测量冷却水温度、进气温度、排气温度、空调温度的传感器。文章从热电偶式温度传感器原理和性能出发,探讨热电偶式温度传感器在汽车检测气体温度中的应用,研究了控制发动机的热状态、进气温度和排气温度、尾气温度的方法,并讨论了利用热电偶式传感器进行进气量检测和排气净化的处理;分析了进气、排气、尾气对发动机性能的影响;探讨了利用汽车电子控制系统,使发动机能运行在最佳的工作状况下。参考文献1国家环境保护总局.GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值即测量方法(中