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缸盖温度传感器(CHT)的应用

  当客户驾驶车辆至经销商时,抱怨仪表提示水温高,发动机故障指示灯点亮,发动机动力不足,无法提速。小伙伴们的第一反应是不是认为冷却液温度传感器故障或者冷却系统故障呢?其实不然,今天我们聊一聊发动机配备的缸盖温度传感器。

  通过这几周的网络在线课程,相信小伙伴们对传感器的部件结构、工作原理、数据测量以及波形分析更上一层楼。但是有些传感器隐藏一些特殊功能,缸盖温度传感器就是其中一种。

  首先,缸盖温度传感器(CHT)安装于气缸盖上,用于测量与发动机冷却液温度相对的缸盖金属温度。低温下,CHT温度与ECT温度相等。高温下,ECT达到最高温度(受冷却液成分和压力影响),而超过ECT的测量范围后(-40℃~150℃),CHT可以指示缸盖金属温度。如果冷却系统出现泄漏冷却液或存在过多空气时,CHT仍进行准确的缸盖金属温度测量。

  其次,CHT是一种热敏电阻,其电阻随温度升高而减少,反之。变化的电阻影响传感器的电压降,并向发动机控制模块提供与温度相对应的信号值。这与ECT或者温度传感器的工作原理是相同的。下图是温度传感器与模块之间信号测量的示意图:

  热敏电阻型传感器被认为是被动传感器。被动传感器与分压器网络连接,因此改变被动传感器的电阻会导致总电流发生变化。与传感器电阻器串联的定值电阻器(上拉电阻器)上的压降确定 PCM 的电压信号。

  再次,为了涵盖ECT传感器的温度范围以及更高的测量范围(CHT提供测量范围:-40℃~249℃),所以为了实现这一功能,PCM配备一个双切换电阻CHT输入电路用来显示COLD END(冷端)到HOT END(热端)线路之间的温度切换。下图为发动机模块内部切换电路示意图:

  测量原理:冷端使用第一电阻与CHT传感器连接,PCM通过监测点获取信号电压,这与ECT水温传感器的工作原理一样。热端使用PCM的晶体管控制电路连接第二电阻,使第一电阻与第二电阻并联,总电阻下降,信号电压升高,达到双向电路切换的作用,实现信号电压跳变和测量温度范围变宽。

  那CHT传感器在哪些温度范围内实现跳变呢?请看下图:

  请注意电压重叠区的温度。在这一区域内,可能在同一温度时出现“冷端”或“热端”电压。例如:温度为90°C时,电压可能为 0.60 V或 3.71 V。所以,CHT冷端温度测量范围:-40℃~96℃,热端温度测量范围:76℃~249℃

  由此可见,CHT在76℃~96℃时,冷端与热端出现重叠区温度,在实际数据测量时,小伙伴们就要注意了,因此可以得出CHT比ECT测量范围宽很多。

  最后,聊一下CHT故障模式。如果CHT传感器向PCM发送过热情况的信息,PCM则根据CHT传感器发送的信息启动故障安全冷却策略,则PCM允许通过空气冷却发动机和执行跛行回家功能以防部件损坏,并降低发动机功率和车辆速度,也就出现文章开篇的客户抱怨。

  故障安全冷却策略:

  故障安全冷却有两种模式:依靠CHT传感器的“闭合回路”和依靠ECT传感器的“开环回路”。发动机起动至过热时,可根据传感器可用性和传感器故障决定进入闭合回路还是开环回路模式。闭合回路模式优先于开环回路。原因在于,一个好的CHT传感器能够始终可靠地监测发动机缸体的温度,而ECT传感器在发动机缺少冷却液时却无法做到这一点。

  控制方式:

  A:发动机降低温度是通过轮流禁用各个喷油器来控制的,从而让所有气缸冷却下来。当喷油器被禁用时,各自气缸继续运行四个冲程,进入的空气则用来冷却气缸。禁用的喷油器数量越多,发动机运转时温度就越低,但发动机的功率就越小。

  B:如果在WOT下运行时超过气缸盖温度,则执行节气门全开(WTO)延时。所以节气门全开时,喷油器只运行一段有限时间,从而允许驾驶员停靠车辆。在喷油器被禁用前,故障安全冷却策略将通过仪表指示水温高并设置DTC P1285。

  C:根据具体车型,可以利用其他指示方式(如警报音或报警灯)提醒驾驶员。如果过热情况继续,该策略开始禁用喷油器,并设置DTC P1299,并点亮故障指示灯(MIL)。如果过热情况继续并且到达临界温度,则所有喷油器关闭,发动机停机。

  阅读上面的文章,是不是发现一个小小的温度传感器居然有这么多的功能,以及您平时忽略的知识点呢?相信小伙伴们现在对CHT缸盖温度传感器又有一种重新认识的感觉了。共勉!

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