新聞主題	康明斯柴油機(jī)冷卻液溫度傳感器原理、故障檢查和響應(yīng)測(cè)試

 

前言：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器是一種用于測(cè)量柴油發(fā)電機(jī)水溫的重要傳感器。其作用是將冷卻液的溫度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，供康明斯控制系統(tǒng)使用。在柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱或過(guò)冷，嚴(yán)重影響柴油發(fā)電機(jī)組的性能與運(yùn)行，可能還會(huì)引起報(bào)警停機(jī)，導(dǎo)致無(wú)法正常給企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行供電。因此，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)的ECU報(bào)出冷卻液溫度傳感器型號(hào)電壓過(guò)高或過(guò)低故障時(shí)，應(yīng)如何進(jìn)行響應(yīng)測(cè)試以確定故障區(qū)域和類(lèi)型，相信你讀完本文內(nèi)容，將會(huì)在從中得出答案。

 

一、工作原理

 

      柴油發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器使用時(shí)，將導(dǎo)熱部伸入冷卻液內(nèi)，通過(guò)外螺紋接頭將傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)出水口，將連接接口與儀表連接，安裝十分簡(jiǎn)便。通過(guò)導(dǎo)熱外殼導(dǎo)熱，環(huán)形溫度電阻和水溫電阻根據(jù)溫度變化，阻值會(huì)發(fā)生變化，將水溫信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)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(cè)元件，通過(guò)測(cè)量冷卻液的溫度來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)冷卻液循環(huán)系統(tǒng)的高溫區(qū)域，如發(fā)動(dòng)機(jī)水套管或水泵附近。因此，當(dāng)冷卻液溫度升高時(shí)，熱敏電阻的電阻值下降。

      根據(jù)熱敏電阻的特性，其阻值隨溫度的變化而變化，信號(hào)電壓也隨之發(fā)生變化，ECU再根據(jù)當(dāng)前的水溫信號(hào)控制噴油量等；說(shuō)通俗點(diǎn)讓就是為發(fā)動(dòng)機(jī)ECU提供水溫信號(hào)，用于啟動(dòng)、怠速、正常運(yùn)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(fù)溫度系數(shù)電阻計(jì)NTC，隨著溫度的升高，其電阻值會(huì)下降；DME通過(guò)測(cè)量其電壓值，可以計(jì)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(hào)線，PIN 2為接地線。

2、 熱電偶原理

      熱電偶是由兩種不同金屬材料的導(dǎo)線組成。溫度差會(huì)引起兩種金屬之間產(chǎn)生溫差電勢(shì)，這是熱電效應(yīng)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(cè)量熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)計(jì)算冷卻液的溫度。

3、工作影響

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

（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(yīng)在一定范圍內(nèi)，以確保ECU能夠準(zhǔn)確地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)。

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

      傳感器應(yīng)能夠在各種工況下正常工作，并能夠承受發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、溫度變化等因素的影響。此外，傳感器應(yīng)具有一定的抗電磁干擾能力，以避免外部電磁信號(hào)對(duì)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(cè)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(jié)構(gòu)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(zhǔn)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(zhuǎn)或常轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。為了檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)檢查

      當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(xiàn)異常?？梢酝ㄟ^(guò)觀察儀表盤(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(cè)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(nèi)。如果測(cè)量結(jié)果不正確，則應(yīng)檢查電瓶是否供電正常，或出現(xiàn)了ECU輸出電壓不正常的狀況，或線束出現(xiàn)斷路或接觸不良等狀況。測(cè)量傳感器電阻，并記錄；

（2）測(cè)量傳感器接插件2腳與搭鐵之間是否導(dǎo)通，如果不導(dǎo)通則應(yīng)檢查線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端線束接插件，找到對(duì)應(yīng)的A58與A41，測(cè)量它們之間的傳感器電阻，若測(cè)得結(jié)果與步驟1測(cè)得結(jié)果偏差較大，則說(shuō)明線束出現(xiàn)故障的可能性較大。根據(jù)當(dāng)時(shí)的溫度情況查找傳感器電阻溫度對(duì)照表，若實(shí)測(cè)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(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(xiàn)與傳感器故障相關(guān)的故障碼，就可以確認(rèn)傳感器可能存在問(wèn)題。

3、測(cè)量傳感器的電阻值

   發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器通常是NTC（負(fù)溫度系數(shù)）類(lèi)型的傳感器?？梢允褂萌f(wàn)用表測(cè)量傳感器的電阻值，并與廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。如果測(cè)量得到的電阻值與標(biāo)準(zhǔn)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(jī)分鐘，排放冷卻液，拔下冷卻液溫度傳感器導(dǎo)線連接器，然后用19#的梅花扳手將冷卻液溫度傳感器，從發(fā)動(dòng)機(jī)出水管上拆下。

（2）裝配實(shí)驗(yàn)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(nèi)加水，水剛好滿至傳感器安裝螺母下線合適。在燒杯中放置一支溫度計(jì)。用酒精燈加熱杯中的水，讓其受熱。

（3）測(cè)量冷卻液溫度傳感器的電阻

      用導(dǎo)線將傳感器與萬(wàn)用表表筆連接良好，使用歐姆KΩ檔，觀察溫度計(jì)和萬(wàn)用表的讀數(shù)變化；隨著溫度逐漸升高，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(yīng)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(duì)應(yīng)關(guān)系表 

4、 觀察發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)

      當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些異常癥狀。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)因?yàn)槔鋮s液溫度過(guò)高而出現(xiàn)過(guò)熱的情況，或者因?yàn)闇囟冗^(guò)低而無(wú)法正常啟動(dòng)。通過(guò)觀察發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)試驗(yàn)

 

       中國(guó)產(chǎn)的柴油發(fā)電機(jī)想要出口到歐盟必然需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)組CE認(rèn)證。一般而言，發(fā)電機(jī)組CE認(rèn)證會(huì)涉及到LVD（低電壓CE認(rèn)證）、EMC（電磁兼容CE認(rèn)證）、MD（機(jī)械CE認(rèn)證）等多項(xiàng)歐盟指令。2016年12月31日，歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)正式發(fā)布發(fā)電機(jī)組2016版安全標(biāo)準(zhǔn)《ENISO8528-13：2016往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)引擎驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組－第13部分：安全》。

      ECM響應(yīng)測(cè)試在排除傳感器及線路故障時(shí)廣泛采用。具體做法是，當(dāng)某一傳感器報(bào)出信號(hào)電壓過(guò)高或過(guò)低故障時(shí)，人為制造反向故障，然后觀察ECM響應(yīng)性，以確定故障部位。經(jīng)過(guò)完整的響應(yīng)測(cè)試，能夠確認(rèn)故障發(fā)生在傳感器、線束，還是ECU。下面以康明斯柴油機(jī)冷卻液溫度傳感器為例，介紹響應(yīng)測(cè)試方法。

1、現(xiàn)行故障：144

● PID： P110

● SPN： 110

● FMI： 3

● 指示燈： 黃色

● SRT： QU-144

     ECM監(jiān)測(cè)觸針22上的電壓預(yù)期檢測(cè)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(hào)或回路導(dǎo)線存在開(kāi)路、電壓對(duì)信號(hào)或回路導(dǎo)線短路或傳感器開(kāi)路故障造成的。

     冷卻液溫度電路中檢測(cè)到高電壓的響應(yīng)測(cè)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(cè)試前，應(yīng)先檢查觸針是否臟污或損壞。更換ECM前，應(yīng)確認(rèn)ECM供電電路是否正常。

2、現(xiàn)行故障：145

● PID: P110

● SPN: 110

● FMI: 4

● 指示燈: 黃色

● SRT: QU-145

      ECM監(jiān)測(cè)觸針22上的電壓預(yù)期檢測(cè)在 0.21 和 4.95 伏之間變化。如果電壓低于 0.21 伏持續(xù) 2 秒以上，則 ECM 將記錄故障代碼 145。其原因可能是由電源導(dǎo)線或回路導(dǎo)線上存在對(duì)地短路或傳感器內(nèi)部接地故障造成的。

      冷卻液溫度電路中檢測(cè)到低電壓的響應(yīng)測(cè)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(yīng)測(cè)試步驟

冷卻液溫度傳感器電壓低故障響應(yīng)測(cè)試步驟

 

總結(jié)：

      綜上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器通過(guò)測(cè)量熱敏電阻的電阻值變化來(lái)判斷冷卻液的溫度，從而調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)。以上方法只能初步判斷發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)組送到專(zhuān)業(yè)的發(fā)電機(jī)維修廠或康明斯售后站進(jìn)行檢測(cè)和維修。及早發(fā)現(xiàn)和解決傳感器故障，可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)因過(guò)熱或過(guò)冷而受損，保障發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行安全。由于傳感器的精度和可靠性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和壽命至關(guān)重要。因此，在柴油發(fā)電機(jī)組維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)定期檢查和更換傳感器，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行和高效工作。

 

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