В каждом автомобиле есть простой, но важный датчик, помогающий контролировать работу двигателя — датчик температуры охлаждающей жидкости. О том, что такое датчик температуры, какую он имеет конструкцию, на каких принципах основана его работа, и какое место он занимает в автомобиле — читайте в статье.
Что такое датчик температуры
Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — электронный датчик, предназначенный для измерения температуры охлаждающей жидкости (ОЖ) системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Данные, полученные с помощью датчика, используются для решения нескольких задач:
• Визуальный контроль температуры силового агрегата — данные с датчика выводятся на соответствующий прибор (термометр) на приборной панели в салоне автомобиля;
• Корректировка работы различных систем двигателя (питания, зажигания, охлаждения, рециркуляции отработанных газов и других) в соответствии с его текущим температурным режимом — информация с ДТОЖ подаются на электронный блок управления (ЭБУ), который вносит соответствующие корректировки.
Датчики температуры ОЖ используются во всех современных автомобилях, они имеют принципиально одинаковую конструкцию и принцип работы.
Типы и конструкция датчиков температуры
В современных транспортных средствах (а также и в различных электронных устройствах) используются датчики температуры, чувствительным элементом в которых выступает терморезистор (или термистор). Терморезистор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого зависит от его температуры. Существуют термисторы с отрицательным и положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), у приборов с отрицательным ТКС сопротивление падает с ростом температуры, у приборов с положительным ТКС — напротив, повышается. Сегодня чаще всего применяются термисторы с отрицательным ТКС, как более удобные и дешевые.
Конструктивно все автомобильные ДТОЖ принципиально одинаковы. Основу конструкции составляет металлический корпус (баллон) из латуни, бронзы или иного коррозионностойкого металла. Корпус выполнен таким образом, что его часть контактирует с потоком охлаждающей жидкости — здесь располагается термистор, который дополнительно может прижиматься пружиной (для более надежного контакта с корпусом). В верхней части корпуса располагается контакт (или контакты) для включения датчика в соответствующую цепь электросистемы транспортного средства. На корпусе также нарезана резьба и выполнен шестигранник под ключ для монтажа датчика в систему охлаждения двигателя.
Датчики температуры отличаются способом подключения к ЭБУ:
• Со стандартным электрическим разъемом — на датчике выполнен пластиковый разъем (или колодка) с контактами;
• С винтовым контактом — на датчике выполнен один контакт с зажимным винтом;
• Со штыревым контактом — на датчике предусмотрен один контакт в виде штыря или лопатки.
Датчики второго и третьего вида имею только один контакт, в роли второго контакта выступает корпус датчика, соединенный с «массой» электросистемы автомобиля через двигатель. Такие датчики чаще всего используются на коммерческих и грузовых автомобилях, на специальной, сельскохозяйственной и иной технике.
Датчик температуры ОЖ монтируется в самой горячей точке системы охлаждения мотора — в выпускном патрубке головки блока цилиндров. На современных автомобилях часто устанавливается сразу два или даже три ДТОЖ, каждый из которых выполняет свою функцию:
• Датчик термометра (указателя температуры ОЖ) — наиболее простой, имеет невысокую точность, так как он помогает лишь визуально оценить температуру силового агрегата;
• Датчик ЭБУ на выходе из головки блока — наиболее ответственный и точный датчик (с погрешностью 1-2,5°C), позволяющий отслеживать изменения температуры в несколько градусов;
• Датчик на выходе из радиатора — вспомогательный датчик невысокой точности, обеспечивающий своевременное включение и отключение электрического вентилятора охлаждения радиатора.
Несколько датчиков дают больше информации о текущем температурном режиме силового агрегата и позволяют надежнее контролировать его работу.
Принцип работы и место датчика температуры в транспортном средстве
В общем случае принцип работы датчика температуры прост. На датчик подается постоянное напряжение (обычно 5 или 9 В), на термисторе в соответствии с законом Ома (за счет его сопротивления) напряжение падает. Изменение температуры влечет за собой изменение сопротивления термистора (при росте температуры — сопротивление снижается, при понижении температуры — повышается), а значит, и падение напряжения в цепи датчика. Измеряемая величина падения напряжения (а точнее — фактическое напряжение в цепи датчика) как раз и используется термометром или ЭБУ для определения текущей температуры двигателя.
Для визуального контроля температуры силового агрегата в цепь датчика подключается специальный электрический прибор — логометрический термометр. В приборе используется две или три электрических обмотки, между которыми расположен подвижный якорь со стрелкой. Одна или две обмотки создают постоянное магнитное поле, а одна обмотка включена в цепь датчика температуры, поэтому ее магнитное поле изменяется в зависимости от температуры ОЖ. В результате взаимодействия постоянных и переменных магнитных полей в обмотках заставляет якорь проворачиваться вокруг оси, что влечет за собой изменение положение стрелки термометра на его циферблате.
Для контроля функционирования мотора на различных режимах и управления его системами показания датчика подаются на электронный блок управления через соответствующий контроллер. Измерение температуры производится по величине падения напряжения в цепи датчика, для этого в памяти ЭБУ присутствуют таблицы соответствия величины напряжения в цепи датчика и температуры двигателя. На основе этих данных в ЭБУ запускаются различные алгоритмы работы основных систем двигателя.
На основе показаний ДТОЖ осуществляется корректировка работы системы зажигания (изменение угла опережения зажигания), питания (изменение состава топливно-воздушной смеси, ее обеднение или обогащение, управление дроссельным узлом), рециркуляции отработавших газов и других. Также ЭБУ в соответствие с температурой двигателя устанавливает частоту вращения коленвала и другие характеристики.
Датчик температуры на радиаторе охлаждения работает аналогичным образом, с его помощью осуществляется управление электровентилятором. На некоторых автомобилях этот датчик может работать в паре с основным для более точного управления различными системами двигателя.
Датчик температуры играет важную роль в любом транспортном средстве с ДВС, в случае поломки его необходимо как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечена нормальная работа силового агрегата на любых режимах.
Одним из ключевых составляющих системы контроля над силовым агрегатом автомобиля, выступает датчик температуры охлаждающей жидкости, принцип работы которого сводится к постоянному слежению над состоянием мотора. Стоит отметить, что для корректной работы транспортного средства, очень важно, чтобы функционирование датчика происходило в нормальном режиме. При сбоях в работе узла, высока вероятность поломки самого двигателя, а также возникновения различных непредвиденных ситуаций на дороге.
О том, как работает датчик температуры охлаждающей жидкости, а также что нужно знать о диагностике данной системы, мы и поговорим сейчас.
В чем суть такого элемента
Обсуждая принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости, следует сказать, что прародителем данного устройства выступало термореле, которое можно увидеть на некоторых старых силовых агрегатах (к примеру, на моделях K-Jetronic).
Устройство и принцип работы датчиков температуры охлаждающей жидкости современного типа предполагает наличие термистора (резистора, что может измерять сопротивление, исходя из изменений температуры). Контроль над состоянием жидкости происходит непрерывно.
В качестве материала для их изготовления используется оксид никеля (реже берут кобальт).
В случае увеличения температуры, на подобных соединениях растет число свободных электронов, что приводит к уменьшению сопротивления.
Как правило, максимальный показатель сопротивления можно обнаружить в случае выключенного мотора (или же холодного силового агрегата). Стоит отметить, что работа датчика температуры охлаждающей жидкости невозможна без сопряжения с источником электрического питания. На прибор подают напряжение, что будет уменьшаться при изменении сопротивления. ЭБУ контролирует данные изменениями, благодаря чему и может определять температуру охлаждающего вещества.
Где расположен датчик температуры охлаждающей жидкости
Прежде чем решать, как подключить датчик температуры охлаждающей жидкости, необходимо понять, где же это устройство находится вообще. Выглядит данный элемент как небольшой прибор из пластика с резьбой из металла. Благодаря последней, датчик закрепляют на выпускном патрубке головки цилиндра. Устройство установлено так, чтобы напрямую контактировать с охлаждающим составом. В результате, при сильном сокращении уровня состава, указатель температуры охлаждающей жидкости может фиксировать несколько неточные данные.
В ряде автомобилей устанавливают два подобных датчика. Как результат, один из них следит за температурой жидкости при ее выходе из мотора, а второй – при выходе из радиатора.
Как понять, что устройство вышло из строя
И так, мы разобрались как устроен датчик температуры охлаждающей жидкости. Теперь же следует обозначить основные симптомы неисправности данного элемента:
- постоянно горит лампа, свидетельствующая о неполадках мотора;
- сильно вырос расход горючего;
- присутствуют определенные проблемы с движком (плохой пуск, нестабильность работы на холостом ходу, самопроизвольные остановки и пр.);
- ошибки, которые выводит ЭБУ (код может меняться, исходя из особенностей конкретной модели транспортного средства).
Обнаружив такие проблемы, следует сразу же заменить датчик. Стоит такое устройство достаточно недорого, так что никаких проблем с этим не должно возникнуть. Чтобы более точно убедиться в наличии проблемы, можно провести тщательную диагностику.
Методы проверки работоспособности устройства
Если вы знаете принцип работы датчика температуры двигателя, то провести его диагностику не составит труда. Для начала следует проверить устройство на наличие коррозии.
Именно ржавчина является ключевой причиной того, что элемент выходит из строя.
Также стоит осмотреть прибор на момент наличия механических повреждений. Если никаких видимых деформаций не обнаружено, приступаем к более тщательной диагностике.
Первый вариант предполагает использование электрочайника и электротермометра. Прежде всего, с помощью термометра, замеряем температуру в чайнике с холодной водой. Подсоединяем к датчику мультиметр, а затем кладем устройство в чайник. Замеряем показания, после чего начинаем нагревать воду, фиксируя данные из ключевых точек (шаг составляет 5 градусов Цельсия). Сравниваем полученные результаты с нормативными показателями.
Если у вас нет термометра, способного измерить высокую температуру, можно обойтись и без него. Так как вода не может нагреваться выше 100 градусов, доводим ее до точки кипения, после чего меряем датчиком сопротивление. Оно должно достигать 177 Ом.
Учитывая погрешности, полученный результат должен составить в районе 210-180 Ом.
В случае, когда показатели значительно отличаются от нормативных, значит, прибор вышел из строя, так что ему требуется замена.
Видео о том, как проверить датчик температуры:
Принцип работы датчика охлаждающей жидкости теперь стал ясен. Как можно видеть, данный прибор является достаточно простым. В то же время, от его функционирования во многом зависит работоспособность силового агрегата. Таким образом, при обнаружении признаков поломки датчика, необходимо сразу же его заменить. Сделать это можно как самому, так и обратившись за помощью в профессиональный сервисный центр.
В датчиках температуры охлаждающей жидкости используются свойства металлов и полупроводников менять свое сопротивление при изменении температуры окружающей среды. Современные автомобили оснащены датчиками температуры, представляющими собой полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), — их сопротивление уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. По сравнению с металлическими терморезисторами полупроводниковые обладают примерно в 10 раз большим значением ТКС, т.е. изменение температуры вызывает резкое изменение их сопротивления.
Датчик включается в электрическую цепь контрольного прибора. При изменении температуры ток проходящий через датчик, изменяется, что вызывает отклонение стрелки указателя контрольного прибора. Сопротивление терморезистора датчика нелинейно зависит от температуры.
Устройство, работа. Во всех отечественных автомобилях применяются указатели температуры
охлаждающей жидкости (термометры) логометрического типа (рис. 1.3.), принцип действия которых
основан на взаимодействии поля постоянного магнита 6 соединенного со стрелкой
2,с результирующим магнитным полем трех измерительных обмоток (1,3,4),по которым протекает
ток, причем величина тока в обмотке 1 зависит от сопротивления датчика.
Датчик термометра (рис. 1.4) представляет собой латунный или бронзовый баллон (корпус) 3, на
расширенной верхней части которого выполнены шестигранник под ключ и коническая резьба для
крепления датчика. К плоскому донышку баллона прижат терморезистор 1, выполненный в виде
таблетки. Между зажимом датчика и таблеткой установлена токоведущая пружина 2, которая
изолирована от стенки баллона При низкой температуре охлаждающей жидкости сопротивление
датчика велико, поэтому ток в обмотке 1 (см. рис. 1.3) и ее магнитный поток будут малы.
Вследствие действия результирующего магнитного потока всех трех обмоток постоянный магнит и
вместе с ним стрелка 2 повернуты в левую часть шкалы указателя. С увеличением температуры
охлаждающей жидкости сопротивление терморезистора уменьшается, увеличивается ток в
обмотке 1 и создаваемый ею магнитный поток. Результирующий магнитный поток обмоток также
изменяется, и стрелка 2 поворачивается в правую часть шкалы указателя.
Источник: