Где используются датчики температуры выхлопных газов?
Датчики используются как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. На бензиновых агрегатах без сажевого фильтра GPF датчик EGT в первую очередь защищает отдельные компоненты системы от повышенных температур. В этом случае датчик обычно размещают через катализатор окисления. На основе показаний датчика алгоритм контроллера двигателя регулирует дозировку топлива и давление наддува так, чтобы температура находилась в безопасном диапазоне. Дизельные двигатели, оснащенные системами нейтрализации выхлопных газов, обычно используют больше датчиков в разных положениях. Например, в Passat 2.0 16 V TDI 2015 года выпуска вы найдете даже четыре датчика температуры выхлопных газов:
- Перед турбокомпрессором;
- Перед катализатором окисления DOC;
- Перед DPF;
- За DPF.
Большее количество датчиков позволяет более точно контролировать привод, сводя к минимуму выбросы выхлопных газов. Ключом к снижению выбросов выхлопных газов является процесс регенерации фильтра. Если температура слишком низкая, фильтр не сможет должным образом очиститься, а слишком высокая температура, в свою очередь, может повредить фильтр. Блок управления ЭБУ использует датчик EGT для контроля процесса самоочистки.
На рисунке ниже (составленном по материалам одного из производителей датчиков) показаны возможные точки размещения (всего 10) и необходимые температурные диапазоны датчиков для усовершенствованного узла воспламенения от сжатия. Обычно датчиков меньше, но есть тенденция к увеличению их количества.
Датчик температуры ОГ влияет на систему нейтрализации ОГ. Выход из строя датчика температуры выхлопных газов означает увеличение выбросов выхлопных газов.
Работа датчиков температуры выхлопных газов
Используются два основных типа датчиков температуры выхлопных газов:
Датчики типа NTC. Это термисторы с отрицательным температурным коэффициентом. Это означает, что сопротивление уменьшается с ростом температуры, и характеристика сильно нелинейна. В этом отношении они работают аналогично датчикам температуры охлаждающей жидкости. В зависимости от диапазона допустимых температур используются разные характеристики.
Датчики PTC обычно представляют собой платиновые терморезистивные датчики с положительным температурным коэффициентом. Это означает, что сопротивление увеличивается с повышением температуры. Характеристики датчиков этого типа гораздо более линейны, а типичное характеристическое сопротивление составляет 200 Ом при 0°С.
Симптомы чрезвычайной ситуации
Хотя датчики температуры выхлопных газов предназначены для работы в таких условиях, они являются достаточно уязвимыми компонентами. Экстремальные условия в выхлопной системе (перепады температур, сильные вибрации, загрязнения) через некоторое время могут вывести датчик из строя. Неправильная эксплуатация таких компонентов, как форсунки, может сократить срок службы датчика. Признаками неисправности датчика могут быть:
Горит лампочка двигателя или лампочка сажевого фильтра на приборной панели.
Повышенный расход топлива.
Снижение производительности связано с неправильной оценкой количества сажи в DPF-фильтре.
Преждевременный выход из строя компонентов системы, таких как DPF или турбокомпрессор.
Неправильный состав выхлопных газов, который может стать причиной проблем при техническом осмотре.
Повышенные выбросы, чрезмерный расход топлива или другие проявления неправильной работы двигателя могут быть следствием неисправности датчика температуры выхлопных газов.
Как проверить датчик температуры выхлопных газов?
Существует два основных способа проверки датчиков – с помощью бортовой диагностики и самостоятельно.
Бортовая диагностика
Чтобы определить, какова температура выхлопных газов, контроллер двигателя измеряет сопротивление датчика. Классически используется делитель напряжения, состоящий из резистора в контроллере и рассматриваемого датчика (обычно питаемого 5В). Контроллер измеряет напряжение на делителе и преобразует его в температуру выхлопных газов согласно запрограммированному преобразователю. Самая простая ошибка, которую может обнаружить контроллер, — это отключение или короткое замыкание датчика — напряжение достигнет значения, выходящего за пределы допустимого диапазона, и контроллер запоминает код неисправности. При выполнении типовой проверки с помощью диагностического сканера мы ищем коды ошибок, непосредственно связанные с датчиком температуры выхлопных газов, например. P0544, P0546, P0549, P2031, P2033, P247A. В случае возникновения вышеупомянутых ошибок также рекомендуется перед заменой проверить проводку, включая электрический разъем датчика.
Гораздо сложнее диагностировать ситуацию, при которой датчик неисправен, но его показания находятся в пределах допустимого. В такой ситуации можно прибегнуть к сравнению значения, считываемого с датчика, с физической температурой, измеренной, например, подходящим термометром. Если это не уловить, неисправный датчик температуры выхлопных газов передаст блоку управления двигателем неверную информацию. Если такое состояние сохраняется дольше, в некоторых случаях это может привести к дорогостоящему повреждению сажевого фильтра или турбокомпрессора.
Независимая диагностика
Чтобы проверить датчик самостоятельно, нам необходимо измерить его сопротивление и сравнить с эталонными значениями. Такое измерение будет возможно даже мультиметром, но необходимо знать характеристики датчика. Достаточно распространенные датчики типа PTC отличаются сопротивлением около 215…220 Ом при комнатной температуре. В этом случае можно воспользоваться удобными таблицами значений промышленных датчиков Pt100, не забыв предварительно разделить значение сопротивления на 2. То есть для сопротивления 400 Ом ищем в таблице Pt100 значение 200 Ом, что соответствует примерно 266°C.
Сложнее будет с датчиками NTC, характеристики которых сильно различаются. Например, при комнатной температуре оно может составлять 25 кОм, а может быть и 6 МОм. Такое большое сопротивление может оказаться проблемой для пользователя простого мультиметра с диапазоном сопротивления 2 МОм, у которого сложится впечатление, что цепь разомкнута.
При проверке необходимо знать, как работает датчик температуры выхлопных газов – как повышение температуры выхлопных газов влияет на сопротивление датчика.
Гораздо более удобный метод, чем мультиметр, — измерение тестером датчиков QST-5. Помимо многих других типов датчиков, он может успешно тестировать датчики температуры выхлопных газов. Преимуществом прибора является простота проведения измерений. После подключения датчика и выбора датчика температуры из списка датчиков мы можем прочитать сопротивление датчика. При выборе одной из доступных температурных шкал из списка вы также получаете преобразованное значение температуры. Для датчиков PTC это будет шкала EGT-PTC, а для датчиков NTC — шкалы EGT-NTC с маркировкой B, C и E. Поддержка трех разных типов датчиков позволяет проводить измерения температуры на многих популярных автомобилях.
Моделирование высоких температур дымовых газов
Измерив температуру, мы можем проверить поведение датчика, нагрев его тепловой пушкой (желательно с терморегулятором) и наблюдать за показаниями. Мы также можем использовать паяльник с горячим воздухом или источник горячего пара в качестве источника высокой температуры. Оба типа датчиков (PTC и NTC) реагируют изменением сопротивления на изменение температуры. Напомним: датчики PTC имеют сопротивление, которое увеличивается с температурой, а датчики NTC имеют сопротивление, уменьшающееся.
Нагревая датчик температуры выхлопных газов, мы наблюдаем, как моделируемая температура выхлопных газов влияет на параметры датчика.
Как исправить отказ датчика температуры выхлопных газов?
Единственный метод ремонта – замена датчика. Это, как мы уже упоминали, компонент, который подвержен износу в условиях эксплуатации, создаваемых выхлопной системой. Не следует откладывать замену, поскольку неисправность этого небольшого компонента может привести к гораздо более высоким затратам, если дорогие компоненты будут повреждены. При замене датчика рекомендуется смазать резьбу противозадирным составом и затянуть с правильным моментом затяжки, рекомендованным производителем автомобиля.
Важно тщательно выбирать датчик, поскольку датчики с разными характеристиками могут выглядеть очень похожими. В некоторых двигателях используются датчики разных типов: датчик NTC и датчик PTC, или используются датчики типа NTC с разными шкалами. Если установлен неправильный датчик, сообщение об ошибке зачастую не будет сообщено. Это возможно, поскольку шкалы датчиков частично перекрываются. Однако измерение температуры выхлопных газов в таком случае будет неверным, что через некоторое время может привести к проблемам с двигателем.