Во многих узлах необходимо производить измерение температуры на этапе доводки опытного образца. На серийных машинах датчики температуры необходимы для обеспечения штатной работы двигателя, систем управления и диагностики. В табл. А.6 перечислены основные системы мобильных машин, в компонентах которых производится измерение температуры и возможно будет производиться измерение влажности в ближайшее время.
Таблица А.6 – Основные системы мобильных машин, в компонентах которых производится измерение температуры
| Узел/система | Параметр |
| Система управления двигателем | Температура воздуха во впускном коллекторе |
| Температура охлаждающей жидкости в двигателе | |
| Влажность воздуха во впускном коллекторе | |
| Температура забортного воздуха | |
| Температура топлива | |
| Система управления трансмиссией | Температура масла |
| Система управления рабочим оборудованием | Температура масла |
| Система управления климатом в салоне | Влажность воздуха в салоне |
| Температура воздуха в салоне | |
| Температура забортного воздуха | |
| Температура охлаждающей жидкости в двигателе | |
| Температура тормозной жидкости в колесных | |
| тормозных цилиндрах | |
| Температура забортного воздуха | |
| Информационная система водителя | Температура воздуха в салоне |
| Температура воздуха в шинах | |
| Температура электролита | |
| Наличие дождя (осадков) | |
| Интенсивность солнечной радиации |
Методы и средства измерения температуры могут различаться для серийных и опытных образцов машин. Для серийных наиболее важны эксплуатационные характеристики, надежность, стоимость. Для опытных — совместимость со сложным измерительным и регистрирующим оборудованием, доступность такого оборудования в данное время.
► Температура жидкостных сред. Это обычно охлаждающая жидкость (охладитель ДВС), масло двигателя, в коробке передач, гидросистеме рулевого управления и гидросистеме навесного механизма, топливо, тормозная жидкость, электролит в аккумуляторе. Температура указанных жидкостей измеряется в пределах -40...+200 °С.
► Температура электролита в аккумуляторах должна учитываться для установки оптимального зарядного напряжения на генераторе. Это делается обычно на этапе испытаний. Используются стеклянные термометры или остекленные термопары.
На электромобилях могут использоваться аккумуляторы с рабочей температурой электролита 300...350 °С или твердые топливные элементы с рабочей температурой до 1000 °С, при этом система управления и диагностики должна постоянно контролировать эту температуру.
► Температура воздуха на серийных мобильных машинах контролируется на входе в двигатель, за бортом, в салоне. При испытаниях измеряется температура воздуха вблизи электронных компонентов, верхний предел обычно 85... 125 °С.
►Температура в каталитическом нейтрализаторе ранее контролировалась лишь на этапе испытаний, т. к. ее высокие рабочие значения (>350 °С) не должны оказывать отрицательного воздействия на близко расположенные узлы автомобиля. Сегодня есть необходимость ускоренного разогрева нейтрализатора при пуске двигателя для скорейшего его приведения в рабочее состояние и уменьшения токсичности выхлопа. Разогрев производят или бензиновой горелкой или электрически, при этом осуществляется контроль за температурой нейтрализатора. Измерение температуры производится также с диагностической целью.
► Температура датчика кислорода (>350 °С) контролируется на этапе испытаний автомобиля и двигателя.
► Температура воздуха в шинах, наряду с давлением, измеряется на опытных и гоночных моделях автомобилей. Например, система Michelin для гоночных автомобилей Peugot Proxima имеет датчики в каждом колесе, сигналы передаются на радиочастоте приемнику и затем в информационную систему водителя. При t > 85 °С данная система рекомендует снизить скорость до 240 км/час, при t > 90 °С до 160 км/час, при t > 100 °С – остановиться.
► Температура в силовых электронных и интегральных схемах контролируется автоматически. Это сохраняет дорогостоящие компоненты в аварийных режимах, например, при коротком замыкании.
Ясно, что датчики температуры на технике разнятся по назначению и имеют различные рабочие диапазоны.
В табл. А.7 приведены типы датчиков. Тип Р — используется на серийных моделях; тип D — на опытных мобильных средствах при их испытаниях; тип F — возможно использование в будущем.
Таблица А.7 – Типы датчиков
| Тип датчика | Диапазон температур, °С | Использование |
| Термистор | 0...500 | Р |
| Термопара | -200...+3000 | D |
| Биметаллическая пластина | -50...+450 | Р |
| Потенциометрический | -40...+125 | Р |
| Резистор(платиновый) | -200...+850 | Р |
| р-п-переход | -40...+200 | Р |
| Термостат | -50...+500 | Р |
| Волоконная оптика | 0...+1800 | D/F |
| Термоиндикаторы | -40...+1350 | D |
| Инфракрасный термометр | -200...+1000 | D |
А.2.2 Термисторы
Термисторы наиболее часто используются для измерения температуры на автомобилях. При изменении температуры меняется электрическое сопротивление термистора и выходной сигнал датчика в виде тока или напряжения.
В основном термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Термисторы, используемые в автомобильной промышленности, имеют сопротивление от нескольких килоом при 0ºС до сотен ом при 100ºС. Такой динамический диапазон изменения сопротивления считается удовлетворительным для всех нужд в мобильных машинах.
Термисторы изготавливаются из полупроводников, например, окиси никеля или окиси кобальта. При увеличении температуры в полупроводнике растет количество свободных электронов и уменьшается электрическое сопротивление. Система измерения температуры на основе термистора имеет высокую чувствительность, так как относительно небольшие изменения температуры приводят к значительным изменениям сопротивления.
На рис. А.10 показана простейшая схема преобразователя температуры в напряжение. Напряжение питания должно быть стабильным, рабочий ток не должен нагревать термистор, иначе возникают дополнительные погрешности. Температура термистора увеличивается на 1 °С на каждые 1,3 мВт рассеиваемой мощности.
Типичный пример применения термисторов на автомобиле — датчик температуры охлаждающей жидкости (рис. А.11). Датчик ввернут в выпускной патрубок охлаждающей жидкости, закрепленный на головке блока цилиндров или непосредственно в головку блока, т. е. находится в потоке охлаждающей жидкости.
Рисунок А.10 – Схема включения термистора RT
Рисунок А.11 – Датчик температуры охлаждающей жидкости
При низкой температуре охлаждающей жидкости датчик имеет высокое сопротивление (100 кОм при – 40 °С), а при высокой температуре - низкое (70 Ом при 130 °С). Электронный блок управления подает к датчику через сопротивление определенной величины напряжение 5 В (образуя таким образом делитель напряжения) и измеряет падение напряжения на датчике. Оно будет высоким на холодном двигателе и низким, когда двигатель прогрет. По падению напряжения блок управления определяет температуру охлаждающей жидкости. Эта температура влияет на работу большинства систем, которыми управляет электронный блок управления.
► Термисторный датчик температуры воздуха имеет аналогичную конструкцию. Размещен в системе подачи и очистки воздуха. Рабочий диапазон температур – 40... 120º С.
В некоторых случаях, с целью повышения чувствительности, предусматривается шунтирование добавочного сопротивления R в схеме показаний на рис. А.10. При этом характеристики термисторного датчика изменяются в соответствии с табл. А.8.
А.2.3 Термопары
Термопара представляет собой устройство, состоящее из двух проводников из разнородных металлов или сплавов со сварным контактом на одном из концов. На другом конце два проводника соединяют друг с другом, так что образуется замкнутая цепь. Если температуры, при которых находятся два противоположных контакта, различны, то в замкнутой цепи будет протекать ток.
Таблица А.8 – Характеристики термисторного датчика
| Температура, °С | Сопротивление термистора, Ом | Выходное напряжение, В | |
Шунт выключен
Шунт включен
Этот ток существует в цепи до тех пор, пока существует разница температур. Электродвижущая сила, вызывающая наблюдаемый ток, называется термоЭДС Зеебека. Если замкнутую цепь разорвать посередине, то напряжение между ее разомкнутой свободными концами будет функцией разности между температурой сварного контакта и температурой свободных концов и будет зависеть от конкретной комбинации материалов в термопаре.
Термопары используются обычно для измерения высоких температур. Например, термопара, выполненная из сплава 70% платины и 30% родия или 94% платины и 6% родия, работает в диапазоне температур 0...1500 °С. Такой датчик устанавливается в выпускном трубопроводе.
Термопары используются на этапе испытаний мобильной техники.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 523.
