Принцип работы и неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости

Одна из важнейших систем автомобиля, необходимых для нормальной работы двигателя – это система охлаждения. Ее задача – поддержание оптимальной температуры, необходимой для работы мотора. Один из обязательных элементов этой системы – датчик температуры охлаждающей жидкости. О нем и пойдет сегодня речь.

Зачем нужна система охлаждения?

При сгорании топлива выделяется много тепла, и только 30-35% этого тепла идут на совершение работы. Примерно половина от оставшегося количества вылетает вместе с выхлопом, а для отвода остальной части нужна охлаждающая система, иначе мотор перегреется.

На абсолютном большинстве современных автомобилей установлена жидкостная система охлаждения. Принцип работы: специальная жидкость (антифриз) забирает тепло от горячих деталей и отдает его в окружающую среду. За счет этого обеспечивается постоянство теплового режима, необходимого для нормальной работы мотора, а также равномерный нагрев, если мотор был холодным.

Но чтобы антифриз правильно и эффективно выполнял свою задачу, нужен ряд специальных устройств. Для того, чтобы поддерживать рабочую температуру охлаждающей жидкости (то есть ту, при которой работа двигателя оптимальна), нужно знать, сколько градусов в настоящий момент.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Эту задачу выполняет датчик температуры охлаждающей жидкости.

Принцип работы

Принцип работы всех датчиков температуры охлаждающей жидкости (ОЖ), основывается на изменении сопротивления специального полупроводникового элемента (терморезистора) от температуры. Чем горячее, тем сопротивление меньше, и наоборот.

Как это работает

Если двигатель инжекторный, то значения температуры нужны контроллеру двигателя (ЭБУ, электронный блок управления), чтобы управлять вентилятором охлаждения и работой мотора. На датчик температуры ОЖ подается постоянное (опорное) напряжение (5 вольт), ток проходит через него, и напряжение падает. Чем больше сопротивление датчика температуры охлаждающей жидкости, тем выше напряжение на нем, тем меньше напряжение будет на выходе. Контроллер замеряет его и на основании заложенной в него программы рассчитывает температуру. К такому датчику подведено два провода: по одному ток идет из ЭБУ, по второму – обратно.

Если в Вашей машине цифровой указатель температуры охлаждающей жидкости, то свои показания он берет с блока управления. Обычно он показывает цифрами, условными обозначениями (количество «палочек»), или используются сигнальные лампочки.

Но иногда устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости, если индикатор температуры охлаждающей жидкости – стрелочный. Обычно к нему подходит один провод. Отклонение стрелки зависит от силы тока, протекающего через терморезистор, которая тоже зависит от его сопротивления. Холодно – большое сопротивление – малый ток – стрелка наклонена влево, и наоборот.

Стрелочный указатель температуры охлаждающей жидкости

На карбюраторных автомобилях, и редко на инжекторах, есть еще отдельный датчик включения вентилятора. Он ничего не измеряет, а только включает вентилятор системы охлаждения при определенной температуре.

Схема подключения датчика температуры охлаждающей жидкости

Двухпроводной: подключается к двум выводам ЭБУ, на один из которых подается опорное напряжение, на втором – измеряется напряжение.

Однопроводной: на него подается ток, идущий через прибор, показывающий температуру охлаждающей жидкости, роль второго провода выполняет его корпус, прикрепленный к «массе» (например, металлической детали двигателя). Если его корпус не соприкасается с металлом – применяется второй провод, для соединения с «массой».

Схема подключения датчика температуры ОЖ

Как узнать, что датчик неисправен?

Признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости следующие:

1. Не работает указатель температуры охлаждающей жидкости, или не показывает реальную температуру охлаждающей жидкости.
2. «Плавает» температура охлаждающей жидкости.
3. Непрерывно работающий вентилятор системы охлаждения (если инжекторный двигатель).
4. Горит сигнализатор «Check Engine» (Проверь двигатель) (если инжекторный двигатель).
5. Машина перегревается, «кипит» (пар из-под капота, сильное бульканье в расширительном бачке), но вентилятор не включается.

Причиной указанных событий может быть не только выход его из строя, но и другие неисправности (проводки, соединений и другого). Поэтому на инжекторе сначала нужно провести диагностику. Если диагностику сделать невозможно, или у Вас карбюраторный мотор, то сразу переходите к проверке датчика температуры охлаждающей жидкости

Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости

Расположение датчика температуры охлаждающей жидкости различается на разных моторах. Наиболее распространенные места установки следующие:

• Двигатель (блок цилиндров, или головка блока);
• Патрубок системы охлаждения, отходящий от двигателя;
• Термостат;
• Радиатор.

Для поиска его на Вашем авто пользуйтесь специальной литературой, ищите на форумах по Вашей модели, тематических сайтах.

Как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости

Как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости

Так как принцип работы – изменение сопротивления, то самым доступным способом проверки будет измерение этого параметра. Для этого Вам потребуется любой тестер, мультиметр, даже самый простой китайский, главное, чтобы можно было мерить МегаОмы, сопротивление.

Проверку можно осуществить, не снимая датчик с автомобиля. Но для этого надо знать, сколько градусов внутри системы охлаждения. Проще всего дождаться, пока температура антифриза станет равна уличной. Часов через 6-8 после остановки двигателя, если он прогревался. Если на улице холодно и мотор большой – то, возможно, и побольше.

Когда будете уверены, что в ОЖ столько же градусов, как и в окружающей среде, надо:

1. Отсоединить клемму от «минуса» аккумуляторной батареи, как и перед любым ремонтом, связанным с электрикой.
2. Найти датчик. Иногда для этого потребуется демонтировать какие-либо детали.
3. Отсоединить проводку.
4. Выставить на мультиметре предел измерения сопротивления 10000 Ом (если температура меньше 0, то еще больший предел).
5. Приложить щупы мультиметра к выводам датчика (если один вывод – то к нему и к корпусу).
6. Сравнить показанное значение на экране (шкале) прибора с данными нижеприведенной таблицы.

Зависимость сопротивления датчика температуры охлаждающей жидкости от температуры

Если измеренное сопротивление сильно отличается от табличного – скорее всего, деталь неисправна. Для более точной проверки потребуется ее снять.

Возможно, на Вашей модели установлен датчик с другими характеристиками. Уточняйте информацию.

Как снять датчик

Крепление может быть различным, поэтому, опять же, ищите информацию по конкретному авто. Но чаще всего он просто закручивается по резьбе. Тогда его корпус имеет шестигранную форму.

Последовательность действий следующая:

1. Отсоединяете «минусовую» клемму АКБ.
2. Находите датчик.
3. Отсоединяете проводку.
4. Частично сливаете антифриз (если датчик находится достаточно высоко, это можно пропустить, уточняйте по конкретной модели). Также этого можно не делать, если разыскать заглушку (например, подходящий болт) и быстро поставить ее на место снятой детали.
5. Выкручиваете датчик (если он на резьбе), или открепляете другим способом, предусмотренным конструкцией.

Полная проверка датчика

Для нее Вам понадобится, опять же, мультиметр и термометр, который можно погружать в воду и показывающий до 100°C. Порядок выполнения:

1. Подсоединяете к контактам датчика провода мультиметра.
2. Опускаете проверяемую деталь и градусник в емкость с водой.
3. Нагреваете воду, отслеживая температуру и показания мультиметра.

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости

Как Вы уже видели из таблицы, сопротивление датчика меняется от температуры. Если они соответствуют таблице – он в порядке. При изменении значений сопротивления не должно быть резких скачков – это тоже признак неисправности. Если у Вас нет подходящего термометра, можно проводить проверку только при кипящей воде, то есть при 100°C. Сопротивление в таком случае приблизительно должно быть равно 180 Ом.

Как поменять датчик температуры охлаждающей жидкости

Если для проверки Вы не снимали датчик, то надо проделать эту операцию. Приобретите запасную часть. Покупайте только оригинальные детали, или от проверенных фирм, обязательно сохраняйте чеки.

Лучшим вариантом будет проверка датчика вышеуказанным способом при покупке или при первой возможности.

Установите новый датчик на место, и подсоедините провода. Признаки неисправности должны исчезнуть. Если этого не произошло – или проблема не только в нем, или датчик бракованный, что, в принципе, должно было выявиться при проверке.

Заключение

Датчик температуры ОЖ – маленькая, но важная деталь. При его неисправности двигателю грозит перегрев, который может обернуться серьезными последствиями. Так что при первых подозрениях на неисправность выясняйте ее причину и устраняйте при первой возможности.

ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг

Указатели температуры режима двигателя на автомобиле

Рис. 1. Электротепловой импульсный указатель температуры: а — схема; б — датчик TM101; в — приемник.

Для контроля теплового режима двигателя на автомобилях устанавливают указатели температуры и сигнализаторы аварийной температуры. На некоторых автомобилях указатели температуры применяют также для контроля теплового режима, смазочной системы, гидравлической трансмиссии, отопителя и т. д.

Рассмотрим два типа указателей температуры которые применяются на автомобилях: электротепловые импульсные и магнитоэлектрические с терморезисторным датчиком.

Электротепловой импульсный указатель температуры состоит из датчика (рис. 1) и стрелочного приемника, обмотки которых соединены последовательно.

Датчик ТМ101 импульсного указателя температуры (рис. 1, б) представляет собой латунный тонкостенный баллон 13, вставленный в корпус 8. В баллоне размещена биметаллическая пластина 10, одним концом закрепленная на изоляторе основания 14. На конце пластины установлен подвижной контакт 11, прижимающийся к неподвижному контакту 12. На пластину намотана обмотка 9 из константановой проволоки диаметром 0,12 мм, имеющей изоляцию из стеклянного волокна. Сопротивление обмотки 14 Ом. Один конец обмотки 9 присоединен к металлической пластине, а второй через токоведущую деталь 15 — к выводному зажиму 17, закрепленному на изоляторе 16. Неподвижный контакт 12 соединен с корпусом датчика. Контакты датчика изготовлены из серебра (75 %) и кадмия (25 %).

Приемник термометра (рис. 1, в) имеет П-образную биметаллическую пластину 26, которая одним концом закреплена на регулируемом секторе 23, а другим шарнирно соединена со стрелкой 21. Сектор, с жестко присоединенной к нему биметаллической пластиной, может смещаться при регулировке относительно его оси 27 крепления при помощи зубьев 22. Второй сектор 18 с упругой пластиной 19 служит шарнирной опорой для стрелки и прижимает ее к крючку 20 на конце биметаллической пластины. Для регулировки приемника второй сектор имеет зубья 28.

Плечо биметаллической пластины, соединенное с сектором 23, называют термокомпенсационным, плечо, соединенное со стрелкой, — рабочим. На рабочее плечо биметаллической пластины навита константановая обмотка 24 сопротивлением 40 Ом. Оба конца этой обмотки выведены к зажимам 25 и 29 приемника.

При нормальной окружающей температуре, когда указатель не включен в цепь, контакты 7 (см. рис. 1, а) датчика 5 находятся в замкнутом состоянии, рабочее плечо 3 биметаллической пластины приемника 1 не изогнуто и стрелка 2 находится в крайнем правом положении шкалы за отметкой 110 °С.

При включении указателя в цепь ток, проходящий через обмотки 4 и 6, нагревает биметаллические пластины датчика и приемника. При этом пластина датчика, изгибаясь, свободным концом размыкает контакты и прерывает ток в цепи. Несколько охладившись, она вновь замыкает контакты, и ток снова будет нагревать пластины. При постоянной окружающей температуре установится определенная частота размыкания контактов, причем отношение продолжительности замкнутого состояния контактов к продолжительности времени цикла будет зависеть от окружающей температуры. Чем выше окружающая температура среды, в которой находится биметаллическая пластина датчика, чем медленнее она остывает после размыкания контактов от проходящего по обмотке тока, тем быстрее нагревается этим током после замыкания контактов. Силу эффективного тока, нагревающего термобиметаллическую пластину приемника, можно определить по формуле:

где I — сила тока, протекающего по цепи при замкнутых контактах; Т_з и Т_р — время замкнутого и разомкнутого состояния контактов.

При включении прибора, когда температура датчика низкая, эффективный ток, значительно нагревая рабочее плечо биметаллической пластины приемника, вызовет ее изгиб и смещение стрелки влево в область малых температур на шкале. С повышением температуры датчика сила тока I_эф будет уменьшаться, нагрев рабочего плеча биметаллической пластины приемника и ее изгиб будут меньше, а показания прибора увеличатся. При температуре датчика выше 110 °С его биметаллическая пластина не будет замыкать контакты совсем, ток в приборе прекратится, и под действием биметаллической пластины приемника стрелка установится в крайнее правое положение.

Преимуществом электротепловых импульсных указателей являются простота конструкции и малая стоимость; сопротивление соединительных проводов и переходных контактов не влияет на точность показаний.

Электротепловые импульсные приборы обладают следующими недостатками: контакты датчика при работе создают помехи радиоприему; точность показаний зависит от напряжения питания; малый размах шкалы приемника (до 45 что затрудняет чтение показаний.

Магнитоэлектрические указатели температуры

Рис. 2. Магнитоэлектрический указатель температуры:
а — датчик ТМ100 с терморезистором; б — измерительный элемент приемника; в — вид на приемник со снятой шкалой; г — электрическая схема магнитоэлектрического указателя температуры.

Позднее, вместо этих приборов стали устанавливать магнитоэлектрические указатели. Датчик (рис. 2, а) этого указателя представляет собой баллон 1, к дну которого прижат токоведущей пружиной 2 терморезистор 3. Сопротивление терморезистора при изменении его температуры меняется в широких пределах (50—450 Ом).

Приемник (рис. 2, б и в) имеет каркас 4, состоящий из двух пластмассовых половин, соединенных стяжными винтами 10. На пластины намотаны обмотки трех измерительных катушек 8. Вторая обмотка расположена под углом 90° к двум другим. Для повышения чувствительности прибора первая и третья катушки имеют противоположное направление витков обмоток, вследствие чего возникающие магнитные потоки направлены навстречу один другому. Внутри каркаса размещен постоянный магнит 9, установленный на одной оси 7 со стрелкой. Магнит может поворачиваться, ориентируясь вдоль магнитных силовых линий магнитного поля трех катушек.

В нижней половине каркаса находится подпятник 11 оси дискообразного магнита и стрелки. Один конец оси магнита помещен в отверстии мостика 6, который закреплен на каркасе и служит опорой шкалы прибора.

Для возврата подвижной системы в нулевое положение при выключенном приборе в нижнюю половину каркаса встроен небольшой магнит. Каркас в сборе с катушками и магнитом размещен в экранирующем цилиндре 5 из низкоуглеродистой стали для исключения воздействия на магнит посторонних магнитных полей и устранения влияния магнитного поля катушки на показания других приборов.

Измерительный узел 12 приемника монтируют в комбинации приборов или в корпусе самостоятельного прибора. В обоих случаях концы обмоток присоединены к выводным зажимам и резисторам 14 и 16. Приемник имеет регулятор 13 с магнитом. На приборной панели автомобиля, указатель температуры освещает лампа, расположенная в гнезде 15.

При включении датчика и приемника в цепь питания ток проходит по двум параллельным цепям: обмотки L1 и L2 приемника — термокомпенсационный резистор R: обмотка L3 приемника — терморезистор RT датчика (рис. 2, г). Магнитные потоки обмоток L1 и L3 направлены в противоположные стороны.

В корпусе приемника (на напряжение 12 В) вместе с механизмом размещен термокомпенсационный константановый резистор R, который обеспечивает стабильность показаний при изменении температуры обмоток приемника. В корпусе приемника, рассчитанного на 24 В, кроме того, установлен дополнительный резистор 16 (см. рис. 2, в), включенный последовательно с обмотками приемника. Такая схема включения позволяет унифицировать конструкцию и обмоточные данные указателей температуры для применения их в системах электрооборудования автомобилей на напряжение бортовой сети 12 и 24 Вольт.

Сигнализатор аварийной температуры автомобиля

Рис. 3. Сигнализатор аварийной температуры:
а — электрическая схема автомобильного сигнализатора аварийной температуры; б — датчик ТМ111; в — датчик РС403-БГ; 1 — сигнальная лампа; 2 — биметаллическая пластина; 3 — контакты; 4 — биметаллическая пластина; 5 — изолятор; 6 — выводной зажим; 7 — тарельчатый контакт; 8 — контакт; 9 — прижимная шайба; 10 — латунный корпус; 11 — баллон; 12 — токоведущая пластина; 13 — регулировочный винт; 14 — выводной зажим.

Сигнализатор аварийной температуры (рис. 3, а) состоит из датчика и сигнальной лампы 7. Датчик имеет биметаллическую пластину 2, управляющую контактами 3, при замыкании которых включается сигнальная лампа 1. Конструкция автомобильных датчиков температуры двух типов показана на рис. 3, б и в. Датчик РС403-Б (см. рис. 3, в) применяют для контроля температуры масла. Температуру включения [(140 ± 3) °С] можно регулировать в процессе эксплуатации с помощью регулировочного винта 13. Датчик ТМ111 (см. рис. 3, 6) предназначен для контроля температуры жидкости (КамАЗ). Регулировка замыкания контактов (при температуре 98—104 °С) производится перемещением тарельчатого контакта 7.

Сигнализатор температуры установлен в верхнем бачке радиатора, а в двигателях с воздушным охлаждением — в смазочной системе. Сигнализаторы применяют также для контроля температуры масла в автоматической коробке передач (автобусы ЛиАЗ-677). Аналогичные датчики (ТМ108) используют для включения электровентилятора в системе охлаждения двигателя.

Датчики сигнализаторов аварийной температуры работают в системах электрооборудования автомобиля с напряжением 12 и 24 В с лампами силой света 1—1,5 кд.

Основные параметры некоторых датчиков указателей и сигнализаторов температуры приведены в табл. 1, приемников указателей температуры в табл. 2.

* Датчик выключения электровентилятора в системе охлаждения двигателя.
** Датчик температуры электролита аккумуляторных батарей.