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分享汽车电子中的温度传感器

高工
2025-10-10 20:52:26     打赏

一:介绍温度传感器的温度传感器的作用

温度传感器的功用是将被测对象的温度信号转变为电信号输入 ECU,以便 ECU 修正控制参数或判断检测对象的热负荷状态。

安装在发动机冷却液出水管道上的冷却液温度传感器(CTS,Coolant TemperatureSensor)的功用是将发动机冷却液温度信号变换为电信号输人发动机ECU,以便ECU 修正喷油时间和点火时间,使发动机处于最佳工作状态。

安装在进气管路中的进气温度传感器(IATS,Intake Air Temperature Sensor)的功用是将进气温度信号变换为电信号输人发动机ECU,以便ECU修正喷油量。众所周知,空气质量大小与进气温度和大气(进气)压力高低有关。当进气温度低时,空气密度大,相同体积气体的质量增大;反之,当进气温度升高时,相同体积气体的质量将减小。在采用歧管压力式、翼片式、卡尔曼涡流式空气流量传感器的燃油喷射系统中,由于空气流量传感器测定的空气流量为体积流量,因此,需要配装进气温度传感器和大气压力传感器来修正喷油量,使发动机自动适应外部环境温度(寒冷、高温)和压力(高原、平原)的变化。当进气温度低(空气密度大)时,ECU将控制喷油器增加喷油量;反之,当进气温度高(空气密度小)时,ECU将控制喷油器减少喷油量。进气温度信号是各种控制功能的修正信号。如果进气温度传感器信号中断,就会导致热启动困难、废气排放量增大等。

(二)热敏电阻式温度传感器

热敏电阻的特性热敏电阻是利用陶瓷半导体材料的电阻值随温度变化而变化的特性制成。根据热敏电阻的特性不同,可分为负温度系数(NTC,Negative Temperature Coefficient)热敏电阻、正温度系数(PTC,Positive Temper-ature Coefficient)热敏电阻和临界温度热敏电阻(CTR,Critical Temperature Resistor)。电阻值随温度升高而减小的称为NTC热敏电阻;电阻值随温度升高而增大的称为 PTC热敏电阻。有一类热敏电阻的阻值以某一温度(称为临界温度)为界,高于此温度时阻值为某一水平,低于此温度时阻值为另一水平,这类热敏电阻称为CTR,热敏电阻与铂(Pt)金属电阻的特性曲线如图下所示。

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2.热敏电阻式温度传感器的结构特点热敏电阻式温度传感器的结构型式如图下所示

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热敏电阻是温度传感器的主要部件,汽车用热敏电阻是在陶瓷半导体材料中掺入适量金属氧化物,并在1000℃以上的高温条件下烧结而成。控制掺人氧化物的比例和烧结温度,即可得到不同特性的热敏电阻,从而满足使用要求。例如,如果测量发动机冷却液温度,则热敏电阻的工作温度为-30~130℃;如果测量发动机的排气温度,热敏电阻的工作温度则为 600~1000℃。

传感器壳体上制作有螺纹,以便安装与拆卸。接线插座分为单端子式和两端子式两种,中高档轿车燃油喷射系统一般采用两端子式温度传感器,低档轿车燃油喷射系统以及汽车仪表一般采用单端子式温度传感器。如传感器插座上只有一个接线端子,则壳体为传感器的一个电极。目前电控系统使用的温度传感器插座大多数都有两个接线端子,分别与ECU插座上的相应端子连接,以便可靠传递信号,

3.车用温度传感器特性与电路

热敏电阻式温度传感器的突出优点是灵敏度高、响应特性好、结构简单、成本低廉。因此,汽车电子控制系统普遍采用了NTC热敏电阻式温度传感器,如冷却液温度传感器(CTS)、进气温度传感器(IATS)、排气温度传感器(EATS)、燃油温度传感器(FTS)等。

对于结构一定的 NTC型热敏电阻式温度传感器,其阻值与温度的关系曲线如图下所示。可见,NTC热敏电阻具有温度升高阻值减小;温度降低阻值增大的特性,而且星明显的非线性关系。

温度传感器的工作电路如图下所示,传感器的两个电极用导线与ECU 插座连接。ECU内部串联一只分压电阻,ECU向热敏电阻和分压电阻组成的分压电路提供一个稳定的电压(一般为 5V),传感器输入 ECU 的信号电压等于热敏电阻上的分压值。

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当被测对象的温度升高时,传感器阻值减小,热敏电阻上的分压值降低;反之,当被测对象的温度降低时,传感器阻值增大,热敏电阻上的分压值升高。ECU 根据接收到的信号电压值,便可计算求得对应的温度值,从而进行实时控制。




关键词: 汽车电子     温度传感器    

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