Лабораторна робота № 4
5 Будова та функціонування термодатчиків, що входять в склад електронних систем керування двигунами
5 .1 Мета і завдання роботи
Метою роботи є засвоєння та поглиблення навчального матеріалу з будови та функціонування термодатчиків електронних систем автомобілів.
Завдання:
вивчення типового розташування основних термо-датчиків на автомобільному двигуні;
вивчення будови термодатчиків;
придбання навичок одержання сигналів від термо-датчиків;
експериментальне визначення параметрів пасивних термодатчиків.
5.2 Теоретичні положення
5.2.1 Призначення та будова датчиків
Датчики електронних систем являють собою електричні перетворювачі, які перетворюють фізичні величини (тиск, температуру і т.д.) в напругу електричного сигналу. В більшості випадків використовуються аналогові сигнали напруги, але також досить поширені імпульсні датчики зі зміною частоти сигналу та датчики з широтно-імпульсною модуляцією (зі зміною відношення між включеним та виключеним станами). Крім того, розрізняють датчики пасивні (з електричним живленням) та активні (без живлення). Датчики з живленням мають двохвивідні, трьохвивідні або чотирьохвивідні роз'єми (до них відносяться, наприклад, датчики Холла, датчики тиску, масової витрати повітря і ін.)
5.2.2 Призначення та будова термодатчиків
Датчики температури (рис. 5.1) призначені для визначення температур охолоджуючої рідини, повітря, моторної оливи, палива, гальмівної рідини, хладагенту в системах кондиціонування та відпрацьованих газів.
1 – термочутливий опір (опір зменшується із збільшенням температури), 2 – корпус, 3 – виводи датчика
Рисунок 5.1 – Датчик температури двигуна системи уприскування палива
Датчики температури можуть бути активними (термо-пари та термоелементи) та пасивними (терморезистори, ферріти, конденсатори, біметалеві пластини). Датчик темпе-ратури повітря розташовується у впускному тракті, в датчику витрати повітря або у впускному колекторі двигуна. Якщо датчик розташований в датчику витрати повітря, то ці датчики мають загальне заземлення. Датчики температури охолод-жуючої рідини розташовані, переважно, в блоці двигуна.
В даний лабораторній роботі будуть досліджуватись найбільш розповсюджені датчики температури двигуна – терморезистори. Терморезистор – це термочутливий опір із негативним або позитивним температурним коефіцієнтом. Негативний температурний коефіцієнт – це зворотна залежність між температурою нагріву та опором датчика. Це означає, що у холодного датчика опір – максимальний, а у міру нагрівання його опір поступово зменшується. Наприклад, на рис. 5.2 наведена залежність між температурою нагріву та опором датчика автомобіля Фольксваген Пассат IV 1.8 з двигуном ADR. Електронний блок управління одержує сигнал про поточну температуру двигуна у вигляді величини опору датчика або його вихідної напруги.
Рисунок 5.2 – Графік залежності опору датчика температури охолоджуючої рідини від температури двигуна для системи уприскування "LН-Jetronіc" (заштрихований діапазон зміни)
5.2.3 Загальна методика перевірки термодатчиків
Якщо у термодатчика, який не має живлення, приєднувальні дроти в порядку, а сигнал відсутній, можна бути упевненим, що несправний сам датчик. У пасивного термодатчика, в першу чергу, необхідно перевірити наявність напруги живлення, яка в більшості випадків складає 5,0 В (в деяких випадках використовується напруга акумуляторної батареї – 12 В). Для 5-ти вольтового живлення напруга сигналу знаходиться в межах 0,2-4,8 В. При напрузі 0 або 5 В блок управління визначає помилки, причому 0 В вказує на обрив, а 5 В — на коротке замикання термодатчика. Для перевірки датчика температури повітря або охолоджуючої рідини, виконайте наступні процедури.
Переконайтеся у відсутності корозії і пошкоджень роз'єму датчика. Переконайтеся, що роз'єми до кінця входять в свої гнізда і мають надійний контакт. Відігніть гумове ущільнення з роз'єму датчика. Підключите негативний дріт вольтметра до корпусу двигуна. Знайдіть виводи сигналу і заземлення. Підключите позитивний дріт вольтметра до виведення сигналу (рис. 5.3, 5.4).
Включить запалення. Напруга повинна скласти 2,0-3,0 В (залежно від температури повітря або двигуна). Зміряйте напруги при різних значеннях температури. Напруга сигналу датчика істотно залежить від того, чи знаходиться датчик у блоці двигуна або у впускному колекторі. У міру прогрівання двигуна температура і у блоці двигуна і у впускному колекторі збільшується.
Напруга сигналу при цьому зменшується. Коли двигун холодний, то температура повітря дорівнює зовнішній температурі. У міру роботи двигуна, температура у блоці двигуна підвищується і достягає 80-110 °С. Температура повітря у впускному колекторі при цьому достягає 60-70 °С. Ця температура перевищує температуру повітря в моторному відсіку.
Для проведення тесту можна підігрівати датчик за допомогою фену, а охолоджувати за допомогою фреонового аерозолю. При зміні температури опір і напруга датчика змінюються. Для прикладу в таблиці 5.1 наведені напруга і опір датчика температури охолоджуючої рідини автомобіля Опель-Вектра В.
Для проведення перевірки термодатчика знадобиться індикатор температури. Запустіть двигун і прогрійте його до робочої температури. У міру прогрівання двигуна напруга повинна зменшуватися відповідно до таблиці.
Проведіть наступні тести: якщо ланцюг датчика розімкнений, то напруга повинна дорівнювати 5,0 В; якщо має коротке замикання, то напруга дорівнює 0 В. Якщо напруга сигналу датчика дорівнює 0 В, то переконайтеся, що виведення сигналу датчика не замкнено на корпус. Перевірте цілісність дроту між датчиком і БЕУ.
Таблиця 5.1 – Напруга і опір датчика температури повітря автомобіля Опель-Вектра В
Температура, °С (несправність) |
Опір, Ом |
Напруга, В |
0 |
4800...6600 |
4.00...4.50 |
10 |
4000 |
3.75...4.00 |
20 |
2200...2600 |
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 |
Закінчення табл. 5.1
Температура, °С (несправність) |
Опір, Ом |
Напруга, В |
110 |
|
0.50 |
Розімкнене коло |
нескінченість |
5.0 ±0.1 |
Коротке замикання |
0 |
0 |
Якщо дроти термодатчика справні, але вихідний сигнал БЕУ відсутній, перевірте всю напругу живлення і заземлення БЕУ. Якщо напруга живлення і заземлення в нормі, то це означає, що БЕУ несправний. Якщо напруга сигналу термодатчика дорівнює 5,0 В, то це - напруга розімкненого ланцюга. Вона виникає в наступних випадках: виведення сигналу не контактує з датчиком; ланцюг датчика розімкнений; ланцюг заземлення датчика розімкнений. Якщо напруга сигналу або живлення дорівнює напрузі акумулятора, то усуньте коротке замикання дроту термодатчика з позитивним дротом акумулятора.
Вимірювання опору може бути проведене при різних температурах. Порівняйте зміряні значення з табличними даними. Якщо опір датчика температури повітря відповідає холодному двигуну (20 °С), то температура охолоджувальної рідини повинна бути рівна 20 ± 5 °С.
Найбільш часто виникаючий тип відмови датчика – це вихід значень напруги за межі табличних даних. Якщо, наприклад, напруга справного датчика повинна змінюватися від 3 В для холодного двигуна до 0,5 В для гарячого, покази несправного датчика можуть скласти 1,5 В для холодного і 1,25 В – для гарячого двигуна. В результаті виникають труднощі при пуску двигуна і подається збагачена робоча суміш для гарячого. При цьому код несправності не буде сформований, оскільки покази датчика не виходитимуть за межі діапазону. В цьому випадку буде потрібна заміна датчика температури.
Для датчика знятого з автомобіля необхідно виконати наступну процедуру. Опустіть датчик в ємність з водою і зміряйте температуру води. Зміряйте опір датчика і порівняйте набутого значення з табличним. Підігрівайте воду, періодично вимірюючи її температуру і опір датчика та порівняйте ці дані з табличними.