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.

Устройство, принцип действия, диагностика датчиков температуры

Датчики температуры двигателя. Engine coolant temperature sensor Intake air temperature sensor. Существуют различные типы систем управления двигателем, устройство которых может различаться в значительной мере. Но в любой из систем управления двигателем обязательно применяется датчик температуры охлаждающей жидкости. В большинстве систем применяется датчик температуры воздуха во впускном тракте двигателя.

Внешний вид датчика температуры двигателя — охлаждающей жидкости (слева) и датчика температуры воздуха во впускном тракте (справа)

В зависимости от температуры охлаждающей жидкости, блок управления двигателем корректирует состав топливовоздушной смеси, частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, угол опережения зажигания. Влияние показаний датчика температуры охлаждающей жидкости на работу системы управления двигателем очень велико. Например, если вследствие неисправности рассчитанное блоком управления двигателем значение температуры охлаждающей жидкости двигателя не совпадает с фактической температурой охлаждающей жидкости двигателя на значительную величину, двигатель может заглохнуть / не запускаться. Большинство датчиков температуры воздуха во впускном тракте аналогичны по устройству и принципу действия датчику температуры охлаждающей жидкости. В зависимости от температуры воздуха во впускном тракте, блок управления двигателем несколько корректирует состав топливовоздушной смеси. Влияние показаний датчика температуры воздуха во впускном тракте на работу системы управления двигателем особенно заметно в таких системах, где не применяется датчик расхода воздуха.

Принцип действия датчиков температуры двигателя

В качестве датчиков температуры охлаждающей жидкости и большинства датчиков температуры воздуха во впускном тракте двигателя применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом — с увеличением температуры датчика температуры двигателя его сопротивление уменьшается. Датчик температуры охлаждающей жидкости устанавливается в потоке охлаждающей жидкости двигателя. При низкой температуре охлаждающей жидкости, сопротивление датчика высокое (3,52 kQ при +20 °С); при высокой температуре -сопротивление датчика низкое (240 Q при +90 °С). От блока управления двигателем, через расположенный внутри блока управления двигателем резистор с постоянным электрическим сопротивлением, на датчик температуры двигателя поступает опор. напряжение величиной 5 V. Второй вывод датчика соединён с «массой».

Схема включения датчика температуры двигателя, в качестве чувствительного элемента которого применяется терморезистор. ECU Блок управления двигателем.

1. Точка подключения зажима типа «крокодил» осциллографического щупа.
2. Точка подключения пробника осциллографического щупа для получения осциллограммы выходного напряжения датчика.
3. Датчик температуры.
4. Выключатель зажигания.
5. Аккумуляторная батарея.

Датчик температуры двигателя шунтирует опор. напряжение, вследствие чего, значение напряжения на датчике оказывается меньшим опор. С увеличением температуры охлаждающей жидкости (например, при прогреве двигателя), сопротивление датчика уменьшается и, соответственно, уменьшается напряжение на датчике. По величине этого напряжения блок управления двигателем рассчитывает текущее значение температуры охлаждающей жидкости двигателя.

Характеристика датчика температуры охлаждающей жидкости.

Температура, °С	Сопротивление, Q ± 2%
-40	100 700
-30	52 700
-20	28 680
-15	21 450
-10	16 180
-4	12 300
0	9 420
+5	7 280
+10	5 670
+15	4 450
+20	3 520
+25	2 800
+30	2 240
+40	1 460
+45	1 190
+50	970
+60	670
+70	470
+80	330
+90	240
+100	180
+130	70

Типовые неисправности датчика температуры двигателя

Наиболее распространённой неисправностью датчиков температуры двигателя, в качестве чувствительного элемента которых применён терморезистор, является несоответствие его электрического сопротивления температуре его корпуса. Чаще всего, такая неисправность проявляется как резкое увеличение электрического сопротивления датчика в очень узком диапазоне температур корпуса датчика (или в нескольких диапазонах температур), реже встречается обрыв чувствительного элемента датчика. В момент, когда температура корпуса датчика попадает в этот диапазон, сопротивление датчика резко увеличивается, вследствие чего увеличивается и напряжение на датчике. Вследствие этого, рассчитанное блоком управления значение температуры по увеличенному напряжению на датчике оказывается меньшим действительного. Если рассчитанное блоком управления двигателем значение температуры охлаждающей жидкости двигателя окажется меньшим действительного на значительную величину, блок управления может увеличить количество подаваемого топлива настолько, что двигатель заглохнет из-за переобогащения топливовоздушной смеси. Пуск двигателя при этом становится невозможным. В некоторых случаях может понадобиться замена свечей зажигания. Неисправность датчика температуры двигателя в момент её проявления можно выявить при помощи омметра путём сравнения измеренного сопротивления датчика температуры двигателя с табличным значением для данной температуры.

При необходимости проведения проверки датчика температуры, необходимо просмотреть осциллограмму выходного напряжения датчика во всём диапазоне его рабочих температур. При проведении проверки датчика температуры необходимо дать двигателю полностью остыть, после чего записать и просмотреть осциллограмму выходного напряжения датчика во время прогрева двигателя, вплоть до момента включения вентилятора системы охлаждения двигателя (или до момента, когда вследствие неисправности диагностируемого датчика двигатель заглохнет).

Осциллограмма напряжения на исправном датчике температуры охлаждающей жидкости. Прогрев холодного двигателя в режиме работы на холостом ходу. По мере прогрева, напряжение на датчике плавно и без каких либо рывков / провалов снижается.

По мере прогрева датчика, напряжение на исправном датчике должно плавно снижаться.

Осциллограмма напряжения на неисправном датчике температуры охлаждающей жидкости. Двигатель почти прогрелся до рабочей температуры. Отчётливо видны искажения формы осциллограммы.

Напряжение на неисправном датчике температуры охлаждающей жидкости при прогреве двигателя внезапно резко увеличивается. В этот момент, блок управления двигателем резко обогащает топливовоздушную смесь. Но так как в данном случае неисправность датчика проявляется в очень узком диапазоне температур, а следовательно и в течение короткого времени, двигатель не заглох. По мере дальнейшего увеличения температуры охлаждающей жидкости неисправность уже не проявлялась.

В качестве датчиков температуры воздуха во впускном тракте двигателя иногда применяется PN-переход (диод), например, датчик температуры воздуха встроенный в корпус датчика массового расхода воздуха BOSCH HFM5.

Внешний вид датчика температуры воздуха во впускном тракте на основе PN-перехода (датчик температуры встроен в корпус датчика массового расхода воздуха BOSCH HFM5)

С ростом температуры такого датчика при заданном токе, протекающем через датчик, напряжение на датчике снижается от 650 mV до 350 mV.