新聞主題	康明斯柴油機冷卻液溫度傳感器原理、故障檢查和響應測試

 

前言：發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器是一種用于測量柴油發(fā)電機水溫的重要傳感器。其作用是將冷卻液的溫度轉化為電信號，供康明斯控制系統使用。在柴油發(fā)電機運轉過(guò)程中，如果發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器出現故障，將會(huì )導致發(fā)動(dòng)機過(guò)熱或過(guò)冷，嚴重影響柴油發(fā)電機組的性能與運行，可能還會(huì )引起報警停機，導致無(wú)法正常給企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行供電。因此，當柴油發(fā)電機的ECU報出冷卻液溫度傳感器型號電壓過(guò)高或過(guò)低故障時(shí)，應如何進(jìn)行響應測試以確定故障區域和類(lèi)型，相信你讀完本文內容，將會(huì )在從中得出答案。

 

一、工作原理

 

      柴油發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器使用時(shí)，將導熱部伸入冷卻液內，通過(guò)外螺紋接頭將傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機出水口，將連接接口與儀表連接，安裝十分簡(jiǎn)便。通過(guò)導熱外殼導熱，環(huán)形溫度電阻和水溫電阻根據溫度變化，阻值會(huì )發(fā)生變化，將水溫信號轉化為電信號傳輸至外部的儀表。冷卻液溫度傳感器通常采用熱敏電阻或熱電偶作為感測元件，通過(guò)測量冷卻液的溫度來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機的工作狀態(tài)。具體工作原理如下：

1、熱敏電阻原理

      熱敏電阻是一種電阻值隨溫度變化的元件，冷卻液溫度傳感器中采用的常見(jiàn)熱敏電阻材料是鉑電阻（PT100或PT1000）。當發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)，冷卻液開(kāi)始流動(dòng)，而溫度傳感器所在的位置通常是在發(fā)動(dòng)機冷卻液循環(huán)系統的高溫區域，如發(fā)動(dòng)機水套管或水泵附近。因此，當冷卻液溫度升高時(shí)，熱敏電阻的電阻值下降。

      根據熱敏電阻的特性，其阻值隨溫度的變化而變化，信號電壓也隨之發(fā)生變化，ECU再根據當前的水溫信號控制噴油量等；說(shuō)通俗點(diǎn)讓就是為發(fā)動(dòng)機ECU提供水溫信號，用于啟動(dòng)、怠速、正常運行時(shí)的點(diǎn)火正時(shí)、噴油脈寬的控制。冷卻液溫度傳感器為負溫度系數電阻計NTC，隨著(zhù)溫度的升高，其電阻值會(huì )下降；DME通過(guò)測量其電壓值，可以計算出電阻的大小，從而推算出冷卻液溫度；冷卻液溫度傳感器有2個(gè)PIN腳；其中，PIN 1為信號線(xiàn)，PIN 2為接地線(xiàn)。

2、 熱電偶原理

      熱電偶是由兩種不同金屬材料的導線(xiàn)組成。溫度差會(huì )引起兩種金屬之間產(chǎn)生溫差電勢，這是熱電效應的基本原理。冷卻液溫度傳感器中常用的熱電偶類(lèi)型是K型熱電偶。傳感器通過(guò)測量熱電偶產(chǎn)生的電勢來(lái)計算冷卻液的溫度。

3、工作影響

      發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器的精度和可靠性對發(fā)動(dòng)機的工作性能和壽命有著(zhù)重要影響。

（1）傳感器的精度指的是傳感器輸出的溫度值與實(shí)際溫度值之間的差異。通常情況下，傳感器的精度應在一定范圍內，以確保ECU能夠準確地調整發(fā)動(dòng)機的工作參數。

（2）傳感器的可靠性指的是傳感器在長(cháng)時(shí)間使用過(guò)程中的穩定性和可靠性。

      傳感器應能夠在各種工況下正常工作，并能夠承受發(fā)動(dòng)機振動(dòng)、溫度變化等因素的影響。此外，傳感器應具有一定的抗電磁干擾能力，以避免外部電磁信號對傳感器的影響。無(wú)論是熱敏電阻還是熱電偶，冷卻液溫度傳感器的工作原理都是利用材料的溫度敏感性質(zhì)來(lái)測量冷卻液的溫度變化。

 

圖1  冷卻液溫度傳感器電路原理圖

圖2  冷卻液溫度傳感器結構圖

 

二、故障檢查方法

 

      一般冷卻液溫度傳感器故障后，會(huì )有以下故障癥狀水溫表不準或不工作、冷起動(dòng)困難、混合氣過(guò)濃、怠速過(guò)高、風(fēng)扇不轉或常轉等現象。為了檢測發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器是否正常工作，可以采用以下方法：

1、就機檢查

      當發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器故障時(shí)，儀表盤(pán)的溫度指示器通常會(huì )出現異常?？梢酝ㄟ^(guò)觀(guān)察儀表盤(pán)上的冷卻液溫度指示器是否顯示不合理的溫度值，如過(guò)高或過(guò)低，來(lái)初步判斷傳感器是否正常工作。

（1）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打到”OFF”，拔下傳感器接插件，將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打到”ON”，測量傳感器接插件1腳與搭鐵間電壓是否在4.9V～5.1V范圍內。如果測量結果不正確，則應檢查電瓶是否供電正常，或出現了ECU輸出電壓不正常的狀況，或線(xiàn)束出現斷路或接觸不良等狀況。測量傳感器電阻，并記錄；

（2）測量傳感器接插件2腳與搭鐵之間是否導通，如果不導通則應檢查線(xiàn)束是否斷路或接觸不良；

（3）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打到”OFF”，插上傳感器接插件，拔下ECU上的A端線(xiàn)束接插件，找到對應的A58與A41，測量它們之間的傳感器電阻，若測得結果與步驟1測得結果偏差較大，則說(shuō)明線(xiàn)束出現故障的可能性較大。根據當時(shí)的溫度情況查找傳感器電阻溫度對照表，若實(shí)測的電阻值與理論值出入較大，則傳感器出故障的可能性較大。

2、使用診斷工具

      故障診斷儀可以幫助檢測發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器的工作情況。通過(guò)連接故障診斷儀到發(fā)電機組的OBD接口，并進(jìn)行掃描，可以獲取與傳感器相關(guān)的故障碼。如果出現與傳感器故障相關(guān)的故障碼，就可以確認傳感器可能存在問(wèn)題。

3、測量傳感器的電阻值

   發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器通常是NTC（負溫度系數）類(lèi)型的傳感器?？梢允褂萌f(wàn)用表測量傳感器的電阻值，并與廠(chǎng)家提供的標準值進(jìn)行比較。如果測量得到的電阻值與標準值相差較大，就可以判斷傳感器存在故障。

（1）拆下冷卻液溫度傳感器

      關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，冷卻發(fā)動(dòng)機分鐘，排放冷卻液，拔下冷卻液溫度傳感器導線(xiàn)連接器，然后用19#的梅花扳手將冷卻液溫度傳感器，從發(fā)動(dòng)機出水管上拆下。

（2）裝配實(shí)驗裝備

      把傳感器置于傳感器固定架上，并把其放置于燒杯中；把燒杯安置在支架上往燒杯內加水，水剛好滿(mǎn)至傳感器安裝螺母下線(xiàn)合適。在燒杯中放置一支溫度計。用酒精燈加熱杯中的水，讓其受熱。

（3）測量冷卻液溫度傳感器的電阻

      用導線(xiàn)將傳感器與萬(wàn)用表表筆連接良好，使用歐姆KΩ檔，觀(guān)察溫度計和萬(wàn)用表的讀數變化；隨著(zhù)溫度逐漸升高，所顯示的電阻值下降，冷卻液溫度傳感器的電阻值與溫度的高低成反比，見(jiàn)表1。若不符合，應更換冷卻液溫度傳感器。

 

表1    冷卻水溫度傳感器溫度與阻止的對應關(guān)系表 

4、 觀(guān)察發(fā)動(dòng)機工作狀態(tài)

      當發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機在運行過(guò)程中可能會(huì )出現一些異常癥狀。例如，發(fā)動(dòng)機可能會(huì )因為冷卻液溫度過(guò)高而出現過(guò)熱的情況，或者因為溫度過(guò)低而無(wú)法正常啟動(dòng)。通過(guò)觀(guān)察發(fā)動(dòng)機的工作狀態(tài)，可以初步判斷傳感器是否存在問(wèn)題。

 

三、傳感器故障響應試驗

 

       中國產(chǎn)的柴油發(fā)電機想要出口到歐盟必然需要進(jìn)行發(fā)電機組CE認證。一般而言，發(fā)電機組CE認證會(huì )涉及到LVD（低電壓CE認證）、EMC（電磁兼容CE認證）、MD（機械CE認證）等多項歐盟指令。2016年12月31日，歐洲標準委員會(huì )正式發(fā)布發(fā)電機組2016版安全標準《ENISO8528-13：2016往復式內燃機引擎驅動(dòng)的交流發(fā)電機組－第13部分：安全》。

      ECM響應測試在排除傳感器及線(xiàn)路故障時(shí)廣泛采用。具體做法是，當某一傳感器報出信號電壓過(guò)高或過(guò)低故障時(shí)，人為制造反向故障，然后觀(guān)察ECM響應性，以確定故障部位。經(jīng)過(guò)完整的響應測試，能夠確認故障發(fā)生在傳感器、線(xiàn)束，還是ECU。下面以康明斯柴油機冷卻液溫度傳感器為例，介紹響應測試方法。

1、現行故障：144

● PID： P110

● SPN： 110

● FMI： 3

● 指示燈： 黃色

● SRT： QU-144

     ECM監測觸針22上的電壓預期檢測在 0.5 和 4.5 伏之間變化。如果電壓高于 4.95 伏，則 ECM 將記錄故障代碼 144。其原因可能是由信號或回路導線(xiàn)存在開(kāi)路、電壓對信號或回路導線(xiàn)短路或傳感器開(kāi)路故障造成的。

     冷卻液溫度電路中檢測到高電壓的響應測試，步驟框圖如圖3所示。

提示：斷開(kāi)傳感器或ECM插接器進(jìn)行測試前，應先檢查觸針是否臟污或損壞。更換ECM前，應確認ECM供電電路是否正常。

2、現行故障：145

● PID: P110

● SPN: 110

● FMI: 4

● 指示燈: 黃色

● SRT: QU-145

      ECM監測觸針22上的電壓預期檢測在 0.21 和 4.95 伏之間變化。如果電壓低于 0.21 伏持續 2 秒以上，則 ECM 將記錄故障代碼 145。其原因可能是由電源導線(xiàn)或回路導線(xiàn)上存在對地短路或傳感器內部接地故障造成的。

      冷卻液溫度電路中檢測到低電壓的響應測試，步驟框圖如圖4所示。

 

冷卻液溫度傳感器電壓高故障響應測試步驟

冷卻液溫度傳感器電壓低故障響應測試步驟

 

總結：

      綜上所述，發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器通過(guò)測量熱敏電阻的電阻值變化來(lái)判斷冷卻液的溫度，從而調整發(fā)動(dòng)機的工作參數。以上方法只能初步判斷發(fā)動(dòng)機冷卻液溫度傳感器的工作情況，如果懷疑傳感器存在問(wèn)題，最好將發(fā)電機組送到專(zhuān)業(yè)的發(fā)電機維修廠(chǎng)或康明斯售后站進(jìn)行檢測和維修。及早發(fā)現和解決傳感器故障，可以避免發(fā)動(dòng)機因過(guò)熱或過(guò)冷而受損，保障發(fā)電機組的正常運行安全。由于傳感器的精度和可靠性對發(fā)動(dòng)機的性能和壽命至關(guān)重要。因此，在柴油發(fā)電機組維護過(guò)程中，應定期檢查和更換傳感器，以確保發(fā)動(dòng)機的正常運行和高效工作。

 

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