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性能特点和作用说明 |
康明斯水温和油压传感器特性试验和检测 |
摘要：康明斯传感器实际上是一种功能块，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。传感器所检测的信号近来显著地增加，因而其品种也极其繁多。 为了对各种各样的信号进行检测、控制，就必须获得尽量简单易于处理的信号，这样的要求只有电信号能够满足。康明斯公司通过对柴油发电机组的水温、油温和油压传感器的比较全面地试验和分析 ，提出了一种准确实用的描述其特性的方法。
一、柴油机常用传感器
1、水温传感器
如图1所示，柴油发电机传感器位于右前侧的圆柱体，其功能是控制风扇转动，调整开始的燃料供应，控制喷油定时和发动机保护。一般的柴油发电机运行范围在-40-140℃。传感器失灵会导致较低的发动机转速和功率下降，启动困难，发电机将关闭，如果柴油发电机的设计了保护功能，那么使用的温度传感器，热传感器两线，两线制传感器的电源线和后卫线与两条线提供。热敏电阻是指电阻值随温度的升高会有所下降。因此，我们可以使用万用表测试线插头的温度传感器的电阻值，并与正常价值来判断，如果温度传感器工作正常与否比较。这里列出的温度传感器，它是适用于其他所有合资柴油发电机系列温度传感器的参数的正常范围。一般的华全动力设备有限公司使用的是正宗进口的VDO传感器，它的灵敏度更高，性能也很稳定。
2、燃油温度传感器
该传感器安装在燃油滤清器内壳顶部。它的功能是通过传感器信号控制燃油加热器和保护柴油发电机。其工作范围为-40℃-140℃。传感器故障，会影响发动机的性能。它的维修方法是冷却液温度传感器相同。
3、机油压力传感器
如图2所示，机油压力传感器一般会安装在机油滤清器座上，由触点、弹簧、隔板及膜片等组成。当无机油压力作用时，弹簧推动膜片，触点处于闭合状态；当机油压力达到规定值时，膜片克服弹簧作用力，使触点断开。机油压力传感器用于监控润滑系统。发动机处于静止状态且点火开关打开时，机油压力指示灯通过机油压力传感器接地，指示灯亮起。启动发动机后，机油压力使接地触点克服弹簧力打开，指示灯熄灭。
4、转速传感器
该传感器安装在柴油发电机的前齿轮壳，它的功能是测试脉冲葛和计算发动机转速和控制石油供。柴油发电机传感器出现故障，将导致动力不足，怠速不稳，排放白烟，在启动或关闭困难。
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图1 水温报警开关 |
图2 VDO油压传感器接线图 |
二、传感器试验
1、 试验方法
在康明斯柴油发电机组运行的状态中 ，从它的水温、油温和油压传感器上取电压信号 ，并与相应的水温、油温和油压值对应 ，分析出它们的函数关系 ，建立传感器的特性曲线。
以水温传感器为例 ，其特性测试线路见图3。
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图3 柴油发电机组传感器试验连线图 |
2、 试验数据和分析
把水温传感器放入水中 ，如图4所示，对水加热。用万用表测出传感器两端电压y 和 24 V 电源值 E、用温度计测出水温值 t。经分析可知 ，传感器的信号电压 y 不但和水温值 t 有关 ，还和 24 V 电源值有关。在 24 V 电源值E 固定为 24 V 时 ，其信号电压值 y 随水温值变化的变化值见表 1。
表 1 传感器信号电压值随水温值变化的变化值
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温度/℃ |
信号电压/V |
温度/℃ |
信号电压/V |
温度/℃ |
信号电压/V |
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48 |
6.860 |
66 |
6.000 |
84 |
4.910 |
|
49 |
6.820 |
67 |
5.940 |
85 |
4.840 |
|
50 |
6.790 |
68 |
5.890 |
86 |
4.780 |
|
51 |
6.740 |
69 |
5.830 |
87 |
4.720 |
|
52 |
6.700 |
70 |
5.780 |
88 |
4.660 |
|
53 |
6.660 |
71 |
5.720 |
89 |
4.600 |
|
54 |
6.610 |
72 |
5.660 |
90 |
4.530 |
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55 |
6.570 |
73 |
5.600 |
91 |
4.470 |
|
56 |
6.530 |
74 |
5.540 |
92 |
4.410 |
|
57 |
6.480 |
75 |
5.470 |
93 |
4.330 |
|
58 |
6.430 |
76 |
5.410 |
94 |
4.270 |
|
59 |
6.380 |
77 |
5.340 |
95 |
4.200 |
|
60 |
6.330 |
78 |
5.280 |
96 |
4.140 |
|
61 |
6.280 |
79 |
5.220 |
97 |
4.070 |
|
62 |
6.230 |
80 |
5.160 |
98 |
4.010 |
|
63 |
6.180 |
81 |
5.100 |
99 |
3.93 |
|
64 |
6.120 |
82 |
5.040 |
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|
65 |
6.060 |
83 |
4.970 |
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发电机组24V电源电压值随负载与充电电压的变化而变化，其变化范围为20 V～30 V。当把24V电源电压值分别固定在20V、20.5V、21V⋯、30V时，信号电压和水温的关系曲线如图5所示。从图5可以看出，随24V电源电压值的不同，信号电压和水温的关系曲线是不同的。因此，信号电压是水温和24V电源电压值E的二元函数：y=f(t，E)，但求出高精度的函数关系式是困难的。因此，应采用了一种比较实用的数值分析拟合曲线方法，求解其特性曲线。
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图4 冷却液温度传感器电阻值测量 |
图5 水温传感器电阻值和温度关系曲线图 |
三、冷却液温度传感器检测
1、就车检测冷却液温度传感器
（1）关闭启动开关，拔下传感器接插件，测量传感器接插件1脚与搭铁间电压是否在4.9V～5.1V范围内。如果测量结果不正确，则应检查电瓶是否供电正常，或出现了ECU输出电压不正常的状况，或线束出现断路或接触不良等状况。测量传感器电阻，并记录；
（2）测量传感器接插件2脚与搭铁之间是否导通，如果不导通则应检查线束是否断路或接触不良；
（3）点火开关打到”OFF”，插上传感器接插件，拔下ECU上的A端线束接插件，找到对应的A58与A41，测量它们之间的传感器电阻，若测得结果与步骤1测得结果偏差较大，则说明线束出现故障的可能性较大。根据当时的温度情况查找传感器电阻温度对照表，若实测的电阻值与理论值出入较大，则传感器出故障的可能性较大。
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图6 水温传感器端子接线图 |
图7 水温传感器波形图 |
2、电阻法测量温度传感器
（1）拆下冷却液温度传感器
关闭点火开关，冷却发动机5min，排放冷却液，拔下冷却液温度传感器导线连接器，然后用19#的梅花扳手将冷却液温度传感器，从发动机出水管上拆下。
（2）装配实验装备
把传感器置于传感器固定架上，并把其放置于烧杯中；把烧杯安置在支架上往烧杯内加水，水刚好满至传感器安装螺母下线合适。在烧杯中放置一支温度计。用酒精灯加热杯中的水，让其受热。
（3）测量冷却液温度传感器的电阻
用导线将传感器与万用表表笔连接良好，使用欧姆KΩ档，观察温度计和万用表的读数变化：随着温度逐渐升高，所显示的电阻值下降，冷却液温度传感器的电阻值与温度的高低成反比。不符合，应更换冷却液温度传感器。
表2 水温传感器温度与阻值的曲线图及对应关系
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图8 水温传感器特性曲线图 |
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温度 t |
阻值R |
温度 t |
阻值R |
温度 t |
阻值R |
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(℃) |
(kΩ) |
(℃) |
(kΩ) |
(℃) |
(kΩ) |
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-40 |
40.49～50.14 |
25 |
1.94～2.17 |
90 |
0.24～0.25 |
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-30 |
23.58～28.65 |
30 |
1.62～1.80 |
100 |
0.18～0.19 |
|
-20 |
14.10～16.83 |
40 |
1.12～1.23 |
110 |
0.14～0.15 |
|
-10 |
8.64～10.15 |
50 |
0.80～0.87 |
120 |
0.11～0.12 |
|
0 |
5.47～6.23 |
60 |
0.57～0.62 |
130 |
0.086～0.093 |
|
10 |
3.54～4.04 |
70 |
0.42～0.45 |
140 |
0.068～0.074 |
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20 |
2.35～2.65 |
80 |
0.31～0.33 |
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（4）检测后恢复设备
测量完毕，将温度计拿出，熄灭酒精灯，关闭万用表，待水温冷却后，将传感器拿出，重新安装到车上，注意安装密封胶或密封圈，加注冷却液。
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