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.
Датчик температуры охлаждающей жидкости и его роль в автомобиле
Одним из важнейших условий правильной работы двигателя автомобиля является контроль за температурой антифриза. Он возможен благодаря датчику температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ). В данной статье мы рассмотрим, как работает датчик и почему он выходит из строя.
Зачем нужен датчик температуры ОЖ
В любом современном автомобиле находится большое количество всевозможных датчиков, которые обеспечивают контроль над различными системами и агрегатами транспортного средства. Один из них – датчик температуры охлаждающей жидкости. Он является одним из компонентов, поддерживающих стабильную работу ДВС. Благодаря ДТОЖ двигатель быстрее нагревается до рабочей температуры и меньше перегревается.
Некоторые автовладельцы путают его с датчиком указателя температуры ОЖ, но это два разных компонента. ДТОЖ передает сигналы в ЭБУ (электронный блок управления), а второй показывает температуру антифриза в системе. Поэтому его поломка не так критична.
По своему устройству ДТОЖ схож с резистором. Его принцип работы основан на изменении сопротивления электрическому току при изменениях температуры окружающей среды. Эти изменения и передаются в ЭБУ и используются для подачи определенных команд двигателю.
Предшественником современного датчика температуры ОЖ является термореле, которые устанавливались в системы впрыска. Работали они следующим образом. До того, как двигатель набирал рабочую температуру, контакты термореле находились в открытом положении. Когда ДВС прогревался – происходило замыкание контакта.
В современных ДТОЖ основным элементом выступает термистор, который определяет зависимость сопротивления от температуры. Основными конструкционными материалами для этого элемента являются оксиды никеля и кобальта. По мере роста температуры в термисторе возрастает количество свободных электронов, вследствие чего происходит уменьшение сопротивления.
Где находится ДТОЖ?
На разных автомобилях этот датчик устанавливается в разных местах. Чаще всего он находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) в корпусе термостата или возле него. Но в любом случае он размещается рядом с отводящем патрубком, по которому антифриз поступает обратно в радиатор. Такое расположение обусловлено необходимостью точной передачи данных в электронный блок управления.
Виды датчиков
Датчики температуры двигателя бывают двух видов: с отрицательным или положительным температурным коэффициентом. Принцип работы первых основан на уменьшении сопротивления по мере повышения температуры и наоборот.
Вторые работают наоборот: при повышении температуры сопротивление в таких датчиках увеличивается.
В современных автомобилях наиболее распространены датчики с отрицательным температурным коэффициентом. В некоторых моделях устанавливаются сразу два таких компонента: основной и дополнительный.
Первый передает значение температуры электронному блоку управления, а дополнительный включает вентилятор.
Признаки неисправностей
Благодаря простой конструкции датчик температуры охлаждающей жидкости весьма надежный компонент, но и он со временем изнашивается. При нарушениях работы датчика может произойти неконтролируемое изменение сопротивления и некорректная работа ЭБУ.
Самый явный признак неисправности – это невключение вентилятора, когда температура двигателя повышается выше рабочей отметки. Но для автомобилей с основным и дополнительным датчиком такой показатель неприменим. В этом случае неисправность можно будет выявить по окислению проводки или выходу из строя дополнительного датчика.
Плохой запуск двигателя на холодную также можно рассматривать в качестве признака выхода из строя датчика. В этом случае после запуска ДВС сразу глохнет или заводится лишь с подгазовкой. Но после того, как он прогреется, эта проблема уходит. В данном случае причина может крыться в том, что ДТОЖ подает неверные данные в электронный блок управления. Например, для запуска холодного ДВС требуется больше топлива, чем для прогретого. Но из-за неисправности датчика ЭБУ думает, что силовой агрегат прогрет и подает ему мало топлива, тем самым затрудняя запуск.
Следующим признаком является пуск двигателя на горячую. В этом случае проблема происходит ровно наоборот. Датчик сообщает блоку управления, что двигатель холодный. Соответственно ЭБУ начинает подавать больше топлива и мотор попросту заливает бензином. Это также можно определить по состоянию свечей зажигания – они будут покрыты черным нагаром.
Повышенный расход топлива также является одним из признаков выхода из строя датчика. Это полностью вытекает из предыдущего пункта, так как в двигатель подается большое количество топлива.
Прямым признаком неисправности можно считать хаотичное включение вентилятора охлаждения. В этом случае двигатель работает нормально, но по неизвестной причине регулярно включается вентилятор, хотя никаких предпосылок для этого нет. Это связано с тем, что в показаниях датчика сильный разброс. Например, при повышении температуры антифриза на 1 °C ДТОЖ сообщает блоку управления, что она повысилась на 4 °C, или вовсе не среагирует на изменения. Если температура, при которой вентилятор включается, составляет +101 °C, а рабочая температура охлаждающей жидкости – +97 °C, то «пропустив» эти 4 градуса датчик сообщит блоку управления, что необходимо включать вентилятор, так как температура составляет +101 °C.
Но самое плохое, когда датчик занижает показания. Например, охлаждающая жидкость дошла до температуры кипения, но ДТОЖ сообщает, что ее температура составляет +95 °C. Соответственно блок управления не будет включать вентилятор, когда это действительно необходимо.
Как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости?
Проверить работоспособность ДТОЖ можно двумя способами: демонтировав его или прямо на машине. Рассмотрим их подробнее.
Проверка снятого датчика
Для начала датчик температуры ОЖ нужно демонтировать. Для этого понадобится лишь гаечный ключ подходящего размера. Затем для диагностики потребуется вода, кипятильник или электрический чайник, электронный мультиметр, который может измерять сопротивление и термометр.
Наливаем воду в используемую емкость и помещаем в нее датчик и термометр, нагреваем. После этого замеряем сопротивление с интервалом через каждые 5 °C. На выходе получится таблица с данными, которые нужно сравнить с теми, что указаны в технической документации вашего автомобиля. Можно также найти подобную таблицу в интернете.
Данный метод, конечно же, не лишен погрешностей, но они не критичны и целиком зависят от условий проведения диагностики, а также от особенностей самого датчика.
Можно проверить работоспособность ДТОЖ и без термометра. Для этого датчик погружается в закипевшую воду, а затем при помощи мультиметра измеряется его сопротивление. Если деталь исправна, то значение сопротивление будет максимально приближено к тому, что указано в таблице. Небольшие расхождения в данном случае допустимы.
Проверка датчика без демонтажа
Для проверки датчика температуры ОЖ на машине потребуется мультиметр и защитные перчатки. Отсоединяем фишку от датчика, чтобы получить доступ к его контактам. Замерять сопротивление нужно как на холодном, так и на горячем двигателе. Затем нужно сравнить полученные данные с теми, что указаны в таблице по вашему автомобилю. На холодную сопротивление должно быть высоким, а на горячую – низким.
Как понять, что датчик температуры вышел из строя?
Принцип работы этого датчика заключается в использовании электрического сопротивления, измеряющего температуру охлаждающей жидкости. Эти измерения позволяют получить важные данные для системы двигателя вашего автомобиля.
Функции температурного датчика
Функционирует указатель температуры охлаждающей жидкости;
Своевременное включение вентиляторов принудительного охлаждения двигателя при достижении антифризом установленного порога температуры;
Обогащение топливовоздушной смеси и повышение оборотов холостого хода на непрогретом моторе;
Во время езды контроллер собирает показания всех датчиков и на этой основе формирует соотношение топлива и воздуха в смеси. Измеритель температуры также участвует в этом процессе.
Признаки неисправности температурного датчика
Check Engine
Одним из первых признаков всех симптомов датчика температуры охлаждающей жидкости, которые вы заметите, является то, что на приборной панели появится индикатор проверки двигателя.
Расход топлива
Неисправный датчик может послать сигнал о том, что двигатель холодный, когда это не так, и большее количество топлива быстро нагреет двигатель.
Это приведет к повышению расхода топлива и снижению производительности двигателя.
Электрические вентиляторы охлаждения не включаются
В некоторых автомобилях датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя используется для управления электрическими вентиляторами системы охлаждения. У вас есть два отдельных датчика температуры для вентиляторов, приборной панели и управления двигателем в большинстве автомобилей.
Однако, если ваш автомобиль имеет один датчик, неисправный датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя может привести к тому, что ваши вентиляторы вообще не запустятся.
Черный дым из выхлопной трубы
Из-за неправильного сигнала температуры двигателя ЭБУ может обогатить топливную смесь до такой степени, что процесс сгорания станет затрудненным.
Излишки топлива сгорают в выхлопной трубе и образуют густой черный дым. Данный недуг может и вовсе не проявляться при обычной езде, а лишь при повышенных оборотах двигателя выдавать черные густые сгустки дыма.
Сложный запуск двигателя
При запуске автомобиля очень важно нужное количество топлива, впрыскиваемого в двигатель. Если топливно-воздушная смесь неисправна, вы можете столкнуться с трудностями или невозможностью запуска вашего автомобиля.
Плохой холостой ход
Из-за неисправного датчика топливная смесь будет корректироваться. Это вызовет вибрацию или тряску двигателя на низкой скорости и приведет к другим потерям мощности и странному поведению.
Двигатель очень чувствителен к неправильной топливно-воздушной смеси на холостом ходу, и это состояние, когда вы можете заметить, что что-то не так с датчиком температуры охлаждающей жидкости вашего двигателя.
Низкая производительность двигателя
Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя может оказывать сильное влияние на топливно-воздушную смесь. Плохая топливно-воздушная смесь также может привести к резкому снижению производительности двигателя.
Если вы чувствуете, что работа двигателя уже не та, что раньше, это может быть связано с неисправным датчиком температуры охлаждающей жидкости двигателя.
Повышение выбросов CO2
По той же самой причине – нарушение топливовоздушной смеси. Из-за данной проблемы можете получить штраф, если вас остановят на эко-посту и замерят повышенные нехарактерные выбросы вашей машины.
Что может случиться с двигателем при неисправном датчике температуры?
Поломки датчика температуры двигателя приводят к перегреву силового агрегата — это вызывает термические деформации, появляются трещины или начинает «плыть» головка блока цилиндров, а её замена обходится автовладельцу в круглую сумму.
Постоянная эксплуатация двигателя при такой повышенной температуре неизменно вызывает преждевременный износ подвижных элементов, быстро теряет свои характеристики масло, которое закоксовывается в каналах, что ухудшает смазку мотора. Всех таких неисправностей можно было бы избежать, своевременно заменив температурный датчик и устранив имеющиеся неисправности двигателя, которые приводят к повышенной температуре мотора.
Из жары в озноб: зачем нужен датчик температуры охлаждающей жидкости и как его проверить
Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – штука сама по себе простая и весьма надёжная. Но выход этого датчика из строя может здорово осложнить жизнь, потому что он влияет на многие параметры работы двигателя. Можно очень долго искать причину сложного пуска мотора или его желания глохнуть на горячую, а она может крыться в небольшой детальке, которая и стоит не очень дорого, и достаточно просто меняется собственными руками. Вот только как понять, что пришло время её заменить или хотя бы проверить?
Пуск, прогрев и перегрев
Что такое ДТОЖ с точки зрения физики? Это просто термистор – резистор (сопротивление), параметры которого зависят от температуры. Точнее, всего один параметр – само сопротивление. Чем выше температура охлаждающей жидкости, тем меньше сопротивление (у него обратная зависимость). Чтобы это сопротивление замерить, по одному из проводов в разъёме датчика подаются постоянные плюсовые 5 вольт. Дальше всё просто: по тому, насколько упало напряжение, измеряется сопротивление термистора в текущий момент времени, и данные уходят на обработку в ЭБУ. И тот уже сам пересчитывает, какая температура у охлаждающей жидкости. Для чего ему это надо? А надо ему это для решения нескольких задач.
Во-первых, для того, чтобы правильно готовить топливо-воздушную смесь. При холодном пуске она должна быть чуть богаче, затем её требуется обеднить. Во-вторых, нужно правильно открывать дроссельную заслонку, чтобы в холод правильно запустить двигатель, а по мере его прогрева снижать обороты коленвала. В-третьих, когда машина уже прогрета, нужно контролировать температуру антифриза и при необходимости включать вентилятор системы охлаждения. Всё это обеспечивает датчик температуры даже в простых машинах.
В более сложных машинах (и моторах) датчик может выполнять и другие функции. Его информация помогает управлять термостатом с электронным управлением, а если датчика стоит два (на патрубке на выходе из блока и на патрубке на выходе из радиатора), то они контролируют работу системы охлаждения. Они могут менять скорость работы вентиляторов, могут сигнализировать о том, что что-то идёт не так, и система охлаждения не справляется с работой.
В общем, функций у ДТОЖ много. И если он вдруг перестаёт работать, мотор будет вести себя неадекватно. В первую очередь может сильно осложниться холодный пуск. Дроссельная заслонка может не открыться на нужный угол, отчего обороты после пуска мотора будут недостаточными. А по мере прогрева может случится обратная ситуация: несмотря на рост температуры, обороты снижаться не будут, вдобавок может не включаться вентилятор системы охлаждения и могут появиться ошибки приготовления смеси. Проявления могут быть различными, причём значок Check Engine может предательски молчать. А если он и загорится, то сам по себе ни о чём не скажет – потребуется диагностика сканером.
Ну, с ним всё просто: достаточно проверить наличие ошибок из диапазона P0115 – P0118, а ещё лучше – проверить значения, которые выдаёт датчик по мере прогрева антифриза. Одним словом, жизнь со сканером проста и прекрасна, и лучший и простейший способ проверка ДТОЖ – это проверка через диагностический разъём приличным сканером. А что делать, если его под рукой нет?
Не виноватый я!
К сожалению, понадобится хотя бы мультиметр. Но иногда можно обойтись и без него просто в силу простоты конструкции датчика.
Действительно, что там может сломаться? Почти ничего. Если, конечно, не заливать в систему охлаждения воду из-под крана – тогда может сгнить сам резистор (потому что датчик стоит в антифризе, температуру которого он и измеряет). В остальных случаях подводит его проводка. Поэтому проверку датчика нужно начинать с проверки проводки. Сначала снимаем фишку разъёма и смотрим, всё ли там в порядке. Если видим отвратительные зелёные окислы (или серые или даже белые), то сначала надо всё очистить, а уже потом заниматься диагностикой.
Есть смысл немного подёргать все провода, подходящие к датчику. Вполне вероятно, что один из них подгнил внутри изоляции и своей функции не выполняет. Это намного более вероятно, чем поломка самого датчика.
Если контакты чистые, а провода от разъёма не отгнили, придётся брать в руки мультиметр. Для начала проверим, подаётся ли на датчик постоянное напряжение. Если оно есть и оно действительно постоянное (как я говорил выше, обычно это пять вольт), то можно проверять сам датчик. Есть два способа его проверки: для ленивых и для занудных. Сначала попробуем сделать это способом для ленивых.
Тут не надо снимать датчик. Надо лишь измерить его сопротивление. Но сделать это желательно как минимум трижды: на полностью прогретом моторе, минут через 20 после его остановки и после того, как мотор полностью остыл. И теперь смотрим на три наших замера. Так как сопротивление термистора в зависимости от температуры меняется очень сильно (от 150-200 Ом на горячем моторе до 7-8 КОм при нуле), то разница в замерах должна быть очень существенной. Если этого не произошло, то с датчиком что-то явно не так. Можно смело покупать новый и не мучиться с дальнейшими замерами. Это был путь ленивых.
Путь занудных, само собой, сложнее. Не знаю, часто ли им идут в жизни, но он существует. Первый шаг на этом пути – это извлечение самого датчика. Для этого нужно слить довольно много антифриза и не обжечься им. Датчик вкручивается по резьбе, так что его требуется просто выкрутить.
Несём его домой и готовим какую-нибудь кастрюльку воды и термометр. Дальше вы, наверное, уже всё поняли: измеряем сопротивление погруженного в воду датчика с некоторым шагом (3, 5 или 10 градусов в зависимости от степени занудства). В результате действий получаем кривую сопротивления и смотрим, всё ли на ней в порядке. Само собой, чтобы это узнать, надо найти данные о датчике, который проверяете. Если значения сопротивлений при определённой температуре воды соответствуют указанным в справочнике, значит, всё хорошо.
Почему этот точный способ я назвал занудным? Потому что по большому счёту достаточно сделать два замера – при известной комнатной температуре и в кипятке (который всегда приблизительно 100 градусов) – и сравнить их с нормальными значениями. Термистор либо работает, либо нет. Теоретически врать он тоже может, но это совсем уж редкий случай.
Вместо заключения
Каких-то способов продлить жизнь датчику охлаждающей жидкости нет. Как я уже говорил, чаще страдает его проводка и разъём, которые живут в агрессивной среде. Им портят жизнь не только грязь с дорог, но и то, что они работают с очень горячим антифризом. От этого никуда не деться, так что тут можно запомнить только одно правило: прежде, чем бежать в магазин за новым ДТОЖ, нужно проверить его проводку. В принципе, это правило работает почти со всеми датчиками. Кроме более капризных – например, датчик парктроника можно убить одной мойкой высокого давления.
А вот что действительно вредит датчику, так это очень старый антифриз в состоянии бурой жижи, залитый в систему охлаждения. Когда эта бурда нагревается, она становится ещё более агрессивной, и даже такое простое устройство, как этот датчик, легко в ней умирает. Поэтому хотя бы изредка менять антифриз надо: когда в нём много воды, ржавчины и грязи, он и охлаждает хуже, и снижает ресурс других деталей (и я не про датчик, а, например, про радиаторы и помпу).
Ну а для проверки ДТОЖ проще всего использовать всё-таки сканер. Да, можно обойтись и без него, но с ним всё можно сделать быстрее. При работе мультиметром на горячем двигателе берегите руки и помните, что первое время после остановки мотора в системе ещё сохраняется повышенное давление, поэтому сливать антифриз перед снятием датчика (если это всё-таки необходимо) нужно осторожно.
