Датчик температуры: контроль температурного режима двигателя
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.
