Αισθητήρες Θερμοκρασίας

Είναι εξαρτήματα που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον έλεγχο των εκπομπών και της κατανάλωσης καυσίμου. Μαζί με άλλους αισθητήρες, μεταφέρουν πληροφορίες για την θερμοκρασία στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.

Στα οχήματα τοποθετείται ένας μεγάλος αριθμός αισθητήρων που έχουν το «καθήκον» να μετατρέπουν μία φυσική ή χημική μεταβλητή (πίεση, θερμοκρασία, απόσταση, ταχύτητα, κ.λπ.) σε μία ηλεκτρική μεταβλητή (σήμα εξόδου).

Οι αισθητήρες θερμοκρασίας αποτελούν βασικό στοιχείο κάθε ηλεκτρονικού συστήματος, βοηθώντας στη διατήρηση της ασφάλειας των μηχανικών μερών για τους χρήστες, ενώ λειτουργούν με τη μέγιστη απόδοση. Υπάρχουν πολλοί τύποι αισθητήρων θερμοκρασίας, συμπεριλαμβανομένων των αισθητήρων θερμοκρασίας τύπου διμεταλλικού διακόπτη, θερμίστορ, θερμοστοιχείων κ.λπ.

Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου χρειάζεται να προσαρμόσει μία ποικιλία συστημάτων με βάση τις θερμοκρασίες. Είναι κρίσιμο για τη σωστή απόδοση αυτών των συστημάτων ο κινητήρας να φτάσει σε θερμοκρασία λειτουργίας και αυτή να σηματοδοτείται με ακρίβεια στη μονάδα ECM. Για παράδειγμα, προκειμένου να ψεκαστεί η σωστή ποσότητα καυσίμου, η μονάδα πρέπει να γνωρίζει τη σωστή θερμοκρασία κινητήρα. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας μετρούν τη θερμοκρασία ψυκτικού κινητήρα (ECT), τη θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής (IAT) και τη θερμοκρασία από την ανακυκλοφορία καυσαερίων (EGR) κ.λπ.

Σκοπός των αισθητήρων θερμοκρασίας είναι να μετρούν με ακρίβεια τη θερμοκρασία υγρών ή αερίων σε διάφορα συστήματα του αυτοκινήτου και να αναφέρουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων στις ηλεκτρονικές μονάδες ελέγχου ανάλογα με το σύστημα στο οποίο χρησιμοποιούνται.

Με τους αισθητήρες θερμοκρασίας σε ένα αυτοκίνητο, μετράμε θερμοκρασίες σε υγρά, αέρια, και στερεά.

Οι βασικές εφαρμογές των αισθητήρων θερμοκρασίας σε ΥΓΡΑ είναι:

• Η μέτρηση της θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού του κινητήρα
• Η μέτρηση της θερμοκρασίας καυσίμου.
• Η μέτρηση της θερμοκρασίας του λιπαντικού σε κιβώτια ταχυτήτων.

Οι βασικές εφαρμογές των αισθητήρων θερμοκρασίας σε ΑΕΡΙΑ είναι:

• Η μέτρηση της θερμοκρασίας του εισερχόμενου αέρα στην πολλαπλή εισαγωγής.
• Η μέτρηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων.
• Η μέτρηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αέρα στην καμπίνα ή τους αεραγωγούς.
• Η μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα στην εβαπορέτα του συστήματος κλιματισμού.

Τέλος, η βασική εφαρμογή των αισθητήρων θερμοκρασίας σε ΣΤΕΡΕΑ είναι:

• H μέτρηση της θερμοκρασίας του μπλοκ του κινητήρα.

Αισθητήρες τύπου διακόπτη

Οι αισθητήρες θερμοκρασίας διμεταλλικού διακόπτη χρησιμοποιούνται πολλά χρόνια στα αυτοκίνητα, πριν καν την τοποθέτηση ηλεκτρονικών μονάδων. Λειτουργούσαν σαν διακόπτες σε ηλεκτρικά κυκλώματα που έπρεπε να προσαρμοστούν σε κάποιες θερμοκρασίες. Χαρακτηριστικά παραδείγματα η βαλβίδα του βεντιλατέρ, ο θερμοστάτης του συστήματος κλιματισμού ή ο θερμικός χρονοδιακόπτης των συστημάτων ψεκασμού Κ και L Jetronic.

Αυτοί οι θερμικοί διακόπτες χρησιμοποιήθηκαν και σε ηλεκτρονικές μονάδες δίνοντας πληροφορία ναι/ όχι, κατά πόσον είχε ξεπεραστεί μία συγκεκριμένη θερμοκρασία.

Τα μέταλλα όταν θερμανθούν, εμφανίζουν θερμική διαστολή και επιμηκύνονται με διαφορετικό, όμως τρόπο το καθένα. Για παράδειγμα, ο χαλκός ή ο ψευδάργυρος όταν θερμανθούν, διαστέλλονται πολύ περισσότερο από τον σίδηρο. Η διαφορετική αυτή διαστολή των μετάλλων αποτελεί την αρχή λειτουργίας του διμεταλλικού διακόπτη, που είναι γνωστός και ως θερμοστάτης.

Θερμίστορ

To θερμίστορ είναι μια θερμική αντίσταση, που αλλάζει τιμή ανάλογα με τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Έχει επικρατήσει στις εφαρμογές αισθητήρων θερμοκρασίας, γιατί είναι πιο φθηνό από τις μεταλλικές αντιστάσεις, έχει πολύ μεγαλύτερη ευαισθησία και ικανοποιητικό χρόνο αντίδρασης στις μεταβολές της θερμοκρασίας.

Στα αυτοκίνητα χρησιμοποιούμε, συνήθως, αισθητήρες θερμοκρασίας τύπου θερμίστορ, όπου συναντάμε δύο διαφορετικούς τύπους:

• Θερμίστορ αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας (NTC – negative temperature coefficient), και,
• Θερμίστορ θετικού συντελεστή θερμοκρασίας (PTC – positive temperature coefficient).

Ο όρος προέκυψε ως συντομογραφία του όρου “θερμική αντίσταση” από τα αγγλικά: thermal resistor=thermistor. Πρόκειται για αντιστάσεις με 2 επαφές, των οποίων οι ωμικές τιμές αλλάζουν ανάλογα με τη θερμοκρασία και, μάλιστα, αρκετά για να μετρηθεί η αλλαγή με το σωστό κύκλωμα. Βασίζονται στον νόμο του Ohm, ακριβώς όπως η αντίσταση, με τη διαφορά ότι η τιμή της αντίστασής τους ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία στην οποία εκτίθεται. Τα θερμίστορ αλλάζουν την αντίστασή τους με τη θερμοκρασία. Χρησιμοποιώντας διαφορετικά υλικά ημιαγωγών και διαδικασίες κατασκευής, τα θερμίστορ μπορούν να είναι είτε NTC είτε PTC. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα θερμίστορ NTC μειώνουν την τιμή αντίστασής τους, ενώ τα θερμίστορ PTC αυξάνουν την τιμή της αντίστασής τους. Η καμπύλη μεταβολής της αντίστασης έναντι της θερμοκρασίας (R-T) μπορεί να είναι γραμμική ή και μη γραμμική σε όλο το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας του θερμίστορ.

Οι περισσότεροι αισθητήρες θερμοκρασίας που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα είναι αισθητήρες NTC. Τα θερμίστορ NTC κατασκευάζονται από ημιαγώγιμα οξείδια μετάλλων όπως το οξείδιο του σιδήρου (Fe2O3) αντικαθιστώντας μερικά από τα ιόντα του σιδήρου με τιτάνιο.

Τα θερμίστορ θετικού συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) παρουσιάζουν αύξηση της ηλεκτρικής αντίστασης όταν υποβάλλονται σε αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος. Τα αρχικά υλικά που χρησιμοποιούνται είναι αλεσμένα, αναμειγνύονται με κεραμικά πρόσθετα, συμπιέζονται σε καλούπια και πυροσυσσωματώνονται. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας συνδέεται σε σειρά με μία αντίσταση σταθερής τιμής. Η ECM τροφοδοτεί 5 βολτ στο κύκλωμα και μετρά τη μεταβολή της τάσης μεταξύ της αντίστασης σταθερής τιμής και του αισθητήρα θερμοκρασίας.

Όταν ο αισθητήρας είναι κρύος, η αντίστασή του είναι υψηλή, όπως και το σήμα τάσης. Καθώς ο αισθητήρας θερμαίνεται, η αντίσταση πέφτει και η τάση του σήματος μειώνεται. Από το σήμα τάσης, η ECM μπορεί να καθορίσει τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού, του αέρα εισαγωγής ή της θερμοκρασίας των καυσαερίων.

Αισθητήρας θερμοκρασίας νερού

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού υγρού του κινητήρα (ECT – Engine Coolant Temperature) -ή αισθητήρας θερμοκρασίας νερού- ανταποκρίνεται στην αλλαγή θερμοκρασίας του ψυκτικού κινητήρα. Μετρώντας τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού του κινητήρα, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του γνωρίζει ποια είναι η θερμοκρασία του ίδιου του κινητήρα. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας νερού ή ECT βρίσκεται συνήθως σε μία δίοδο ψυκτικού λίγο πριν από τον θερμοστάτη.

Ο αισθητήρας ECT είναι κρίσιμος για πολλές λειτουργίες, όπως ο ψεκασμός καυσίμου, ο χρονισμός ανάφλεξης, ο μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων, η αλλαγή ταχυτήτων, κ.λπ. Ελέγχετε πάντα εάν ο κινητήρας βρίσκεται σε θερμοκρασία λειτουργίας και ότι το ECT αναφέρει με ακρίβεια τη θερμοκρασία στην ECM.

Οι συνηθέστεροι κωδικοί βλάβης αυτού του αισθητήρα που καταγράφονται από το EΟBD είναι:

1. P0115 Βλάβη κυκλώματος αισθητήρα θερμοκρασίας ψυκτικού κινητήρα.
2. P0116 Αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού υγρού -εύρος/ απόδοση (ασφαλές σήμα – σήμα εκτός παραμέτρων λειτουργίας).
3. P0117 Αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού υγρού (χαμηλή τάση σήματος/βραχυκύκλωμα στη γείωση).
4. P0118 Αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού κινητήρα (ECT) -υψηλή τάση σήματος/βραχυκύκλωμα στην τάση.
5. P0119 Αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού κινητήρα (ECT) -παροδικά εμφανιζόμενη βλάβη.
6. P0125 Απόδοση σήματος -δεν επιτεύχθηκε η θερμοκρασία του ψυκτικού για λειτουργία κλειστού βρόγχου.
7. P0126 Ανεπαρκής θερμοκρασία ψυκτικού υγρού για κανονική (σταθερή) λειτουργία.
8. P0128 Απόδοση σήματος βαλβίδας κυκλώματος ψυκτικού υγρού (θερμοκρασία κάτω της περιοχής ρύθμισης).
9. P0217 Υπερθέρμανση κινητήρα.

Αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα εισαγωγής (IAT – Intake Air Temperature) ανιχνεύει τη θερμοκρασία του εισερχόμενου αέρα. Σε αυτοκίνητα εξοπλισμένα με αισθητήρα MAP, ο IAT βρίσκεται σε μία δίοδο εισαγωγής αέρα. Σε αυτοκίνητα εξοπλισμένα με αισθητήρα μάζας αέρα, ο IAT αποτελεί μέρος του αισθητήρα MAF. Ο αισθητήρας IAT χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της θερμοκρασίας του αέρα του περιβάλλοντος σε ψυχρή εκκίνηση και θερμοκρασία αέρα εισαγωγής, καθώς ο κινητήρας θερμαίνει τον εισερχόμενο αέρα.

Μία στρατηγική που χρησιμοποιεί η ECM για τον προσδιορισμό της ψυχρής εκκίνησης κινητήρα είναι η σύγκριση των σημάτων ECT και IAT. Εάν τα δύο διαφέρουν κατά λιγότερο από 8’C (15’F) μεταξύ τους, η ECM υποθέτει ότι πρόκειται για ψυχρή εκκίνηση.

Οι συνηθέστεροι κωδικοί βλάβης αυτού του αισθητήρα που καταγράφονται από το EΟBD είναι:

• P0110 Κύκλωμα αισθητήρα θερμοκρασίας αέρα.
• P0111 Αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα (σήμα εκτός παραμέτρων λειτουργίας – απόδοση).
• P0112 Αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα (σήμα πολύ μικρό).
• P0113 Αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα (σήμα πολύ μεγάλο).
• P0113 Αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα (παροδική βλάβη).

Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσαερίων

Οι αισθητήρες θερμοκρασίας καυσαερίων (EGTS – Exhaust Gas Temperature Sensors) διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην αξιοπιστία των οχημάτων με φίλτρο σωματιδίων και τοποθετούνται σε αυτά, τα τελευταία χρόνια.

Ο αριθμός αισθητήρων θερμοκρασίας καυσαερίων μπορεί να διαφέρει ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο σύστημα σε κάθε αυτοκίνητο. Χρησιμοποιούνται τόσο σε βενζινοκινητήρες όσο και σε πετρελαιοκινητήρες. Ο σκοπός αυτών των αισθητήρων είναι να παρακολουθούν τις θερμοκρασίες των καυσαερίων, σε διάφορα σημεία της εξάτμισης και να στέλνουν στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου αναλογικό σήμα μεταβολής τάσης.

Στους βενζινοκινητήρες χρησιμοποιείται, κυρίως, για να προστατεύσει το τούρμπο και τον καταλύτη από υπερθέρμανση. Το σήμα τους επηρεάζει:

• τον χρονισμό της ανάφλεξης
• τον σχηματισμό μείγματος, και,
• την πίεση υπερπλήρωσης.

Στους πετρελαιοκινητήρες παρακολουθεί την θερμοκρασία του DPF, για να διαπιστωθεί ότι έχει επιτευχθεί η θερμοκρασία που απαιτείται για την αναγέννηση (ανάπλαση) του φίλτρου σωματιδίων DPF. Χρησιμοποιείται, επίσης, για έλεγχο και προστασία από υπερθέρμανση του καταλύτη και του τούρμπο.

Υπάρχουν γενικά δύο τύποι αυτών των αισθητήρων:

1. Αισθητήρες τύπου PTC
2. Αισθητήρες τύπου NTC

Οι συνηθέστεροι κωδικοί βλάβης αυτού του αισθητήρα που καταγράφονται από το EIBD είναι:

• P0544 / Αισθητήρας 1 θερμοκρασίας καυσαερίων – πλευρά 1
• P0545 / Αισθητήρας 1 θερμοκρασίας καυσαερίων – πλευρά 1 (σήμα χαμηλό-βραχυκύκλωμα στο σώμα)
• P0546 / Αισθητήρας 1 θερμοκρασίας καυσαερίων – πλευρά 1 (σήμα υψηλό – βραχυκύκλωμα στο συν)
• P0547 / Αισθητήρας 1 θερμοκρασίας καυσαερίων – πλευρά 2
• P0548 / Αισθητήρας 1 θερμοκρασίας καυσαερίων – πλευρά 2 (σήμα χαμηλό – βραχυκύκλωμα στο σώμα)
• P0549 / Αισθητήρας 1 θερμοκρασίας καυσαερίων – πλευρά 2 (σήμα υψηλό – βραχυκύκλωμα στο συν)

Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου (FTS – fuel temperature sensor) τη μετράει και στέλνει σήμα με αυτά τα δεδομένα στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Αυτός ο αισθητήρας βρίσκεται, συνήθως, στη σωλήνωση του καυσίμου και αποτελείται από έναν ανιχνευτή θερμοκρασίας αντίστασης (RTD – resistance temperature detector), που αλλάζει την αντίστασή του με βάση τη θερμοκρασία του καυσίμου. Σε περίπτωση χαμηλής θερμοκρασίας καυσίμου, η αντίσταση αυξάνεται.

Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να προσαρμόσει την αναλογία καυσίμου προς αέρα, τον χρονισμό και άλλες παραμέτρους λειτουργίας του κινητήρα.

Σε περίπτωση βλάβης του αισθητήρα τα συμπτώματα που θα παρατηρήσει ο οδηγός είναι:

• Αναμμένη προειδοποιητική λυχνία
• Αδυναμία εκκίνησης
• Αύξηση στην κατανάλωση καυσίμου
• Μαύρος καπνός στην εξάτμιση
• Υπερθέρμανση

Οι συνηθέστεροι κωδικοί βλάβης αυτού του αισθητήρα που καταγράφονται από το EΟBD είναι:

1. P0180 / Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου
2. P0181 / Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου – απόδοση/ εύρος τιμών
3. P0182 / Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου (βραχυκύκλωμα στο σώμα/σήμα χαμηλό)
4. P0183 / Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου (κομμένο καλώδιο/βραχυκύκλωμα στο συν/σήμα υψηλό)
5. P0184 / Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου -(παροδικά εμφανιζόμενη βλάβη) σήμα υψηλό/βραχυκύκλωμα στο συν)
6. P0185 / Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσίμου Β (βλάβη κυκλώματος)

Αισθητήρας θερμοκρασίας εβαπορέτας

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας της εβαπορέτας (ETS-evaporator temperature sensor) είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας που ανήκει στο σύστημα κλιματισμού του αυτοκινήτου. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας της εβαπορέτας. Παλαιότερα, χρησιμοποιούσαν αισθητήρες τύπου διμεταλλικού διακόπτη, στα σημερινά αυτοκίνητα, όμως, χρησιμοποιούνται αισθητήρες που μεταβάλλουν την αντίστασή τους σε σχέση με την θερμοκρασία. Είναι ένα θερμίστορ τύπου NTC, που αλλάζει την αντίστασή του ανάλογα με τις αλλαγές θερμοκρασίας στον πυρήνα της εβαπορέττας.

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας εβαπορέττας λειτουργεί ως συσκευή προστασίας που διατηρεί τη θερμοκρασία της πάνω από τη θερμοκρασία σχηματισμού πάγου.

Όταν αυτή πέσει κάτω από μία προκαθορισμένη τιμή, ο μαγνητικός συμπλέκτης του συμπιεστή θα απενεργοποιηθεί από την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Σταματώντας, έτσι, τον συμπιεστή και αποφεύγοντας τη ζημιά του, λόγω της αλλαγής του ιξώδους του λαδιού και της κακής λίπανσης, καθώς και της χαμηλής πολύ χαμηλής θερμοκρασίας στο σύστημα.

ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚΗ