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康明斯发动机水温，油压，水位，转速传感器的作用 |
摘要：作为应急电源的使用者，应首先了解柴油发动机常用传感器类型 、结构、工作原理，常见的感应器主要是转速传感器、温度传感器、机油压力传感器以及水箱液位传感器，操作员应掌握各个传感器的检测步骤，并能根据柴油发电机组现场实际情况，正确判断各个传感器的良好与否及其灵敏性，防止其失效而导致设备误报警。其基本原理是当起动开关处于工作位置时，自动保护装置上电后首先进行自检，检查各传感器的状态，结束后转入正常工作。运行中当某一路传感器检测值超过设定值时，这时操作人员应迅速检查报警原因并及时处理；如不能及时处理，自动保护装置将发出指令，强制停机。
一、传感器的主要组成
自动化柴油发电机组分为三种传感器，分别是油压传感器、温度传感器和转速传感器，部分机型配置液位传感器，其位置与安装分别如图1、图2所示。 柴油发电机的传感器一般是由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。
1、敏感元件
直接感受被测量，并且输出与被测量成确定的关系的其他量的元件。被测非电量并非都能一次直接转换成为电量。敏感元件又被称为预变换器。如传感器中各类型的弹性元件就是敏感元件。
2、转换元件
将敏感元件输出的量转换为电参数（电压、电流、频率等）的元件。如电阻应变片、霍尔元件等。
3、转换电路
一般指将电参数量转换成电量（电压、电流、频率等）的电路。转换电路起转换输出信号的作用，常见的有信号放大器、电桥、振荡器和阻抗变换器等，常与敏感元件、转换元件组装在一起。
以上划分在实际的传感器中并无严格的界限，简单的传感器只有一个敏感元件（兼转换元件），它将感受的被测量直接转换成电量输出，如热点偶传感器。有的传感器，其敏感元件和转换元件合成一体，如电容式压力传感器。带转换电路的传感器，其转换电路可以与敏感元件、转换元件组装在一起，也可以根据需要将其装在外部电路箱中。
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图1 柴油发电机组传感器位置图 |
图2 柴油机油压、水温和转速传感器安装图 |
二、水温传感器
水温传感器也叫冷却液温度传感器，温度愈低，电阻愈大；反之电阻愈小，安装在柴油发电机缸体或缸盖的水套上，与冷却水直接接触。从而测得柴油发电机冷却水的温度。水温传感器安装于柴油发电机的出水端盖上，用于检测冷却水温度。当柴油发电机的冷却水温度超过95℃时，自动保护装置开始声光报警。
1、类别
温度传感器有四种类型：热敏电阻式温度传感器、热敏铁氧体温度传感器、石蜡式温度传感器和双金属片式温度传感器。大多数温度传感器使用热敏电阻式温度传感器。
热敏电阻式温度传感器是用陶瓷半导体材料掺入适量氧化物，根据所需要的形状，在高温下烧结而成的温度系数很大的电阻体制成。在工作范围内，按陶瓷半导体的电阻与温度的特性关系，热敏电阻可以分成三种类型。如图3所示.
（1）负温度系数热敏电阻(NTC)，在工作范围内，其电阻值随温度的升高而减小的电阻。
（2）正温度系数热敏电阻(PTC)，在工作范围内，其电阻值随温度的升高而增加的电阻。
（3）临界温度热敏电阻(CTR)，在临界温度时，其阻值发生锐变的叫做临界温度热敏电阻。
2、作用
冷却液温度传感器的作用是用来检测发动机的工作温度，向ECU输入冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。当发动机冷机工作时，ECU根据此信号增加燃油喷射以提高操纵性能。
3、安装位置
冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器内并伸入水套中，与冷却水接触。如图4所示。
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图3 水温传感器电阻与温度的特性曲线图 |
图4 柴油机水温传感器位置图 |
4、工作原理
发动机冷却液温度传感器即水温传感器大多用负温度系数热敏电阻制成，它具有负温度系数。水温低时，电阻值大，水温高时，电阻值小。水温传感器的结构和特性如图5所示。
水温传感器接头有两端子与ECU连结，其中一条是信号线，输出电压随热敏电阻值的变化而变化，ECU根据电压的变化测得发动机的水温；另一根是地线，如图6所示。
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图5 水温传感器的结构与特性. |
图6 水温传感器与柴油机ECU的连接电路 |
三、转速传感器
转速传感器由磁敏电阻作感应元件，核心部件是采用磁敏电阻作为检测的元件，再经过全新的信号处理电路令噪声降低，功能更完善。通过与其它类型齿转速传感器的输出波形对比，所测到转速的误差极小以及线性特性具有很好的一致性。
1、转速传感器功用
转速传感器又称为发动机曲轴位置传感器，是发动机电子控制系统的主要部件，用于检测曲轴转角信号，也是测量发动机转速的信号源。其作用是采集曲轴转角和发动机转速信号并输送给ECU，以确定喷油时刻和点火时刻。在自动化柴油发电机组中，转速传感器是必不可缺少的重要部分，并且转速传感器质量的好坏直接影响到自动化机组的稳定性和安全性。
2、安装位置
转速传感器一般安装在曲轴前端或后端，当柴油发电机转速超过或低于额定转速±10%时，自动保护装置开始声光报警。转速传感器安装位置如图7所示，安装间隙如图8所示。
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图7 转速传感器安装位置 |
图8 转速传感器安装间隙 |
3、工作原理
康明斯电控柴油发动机使用的是磁脉冲式转速传感器系统，结构如图9所示，它包括一个转速信号盘和一个耦合线圈。信号盘有58个齿，并安装在曲轴上，耦合线圈由缠绕的铜线、铁芯和磁铁组成。
信号盘旋转时，随着每个齿经过耦合线圈，便产生一个脉冲信号。发动机每转一圈，耦合线圈产生，58个信号。ECU根据这些信号计算出转速和发动机转速，使用这些计算结果，可以控制燃油喷射时间 。如图10所示为康明斯转速传感器电路图。
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图9 转速传感器外形结构图 |
图10 康明斯转速传感器电路图 |
四、机油压力传感器
1、安装位置
机油压力传感器安装于柴油发电机右侧的机油冷却器的油道上，用于检测柴油发电机的机油压力。
2、工作原理
机油压力传感器是一种用于测量发动机机油压力的传感器。它的工作原理是基于电阻变化的原理，当机油压力增加时，传感器内部的电阻值会发生变化，这个变化会被传感器的电路检测到，并转化为电信号输出（电路原理如图11所示）。当柴油发电机的机油压力低于时，自动保护装置开始声光报警。
其工作原理非常简单，但它在柴油发电机组的性能和安全方面起着至关重要的作用。如果机油压力传感器出现故障，ECU将无法监测发动机的机油压力，这可能会导致发动机损坏或故障。因此，定期检查机油压力传感器的工作状态非常重要。了解机油压力传感器的工作原理可以帮助用户更好地维护和保养设备，从而延长机器的使用寿命。
3、结构
机油压力传感器通常由一个金属外壳和一个热敏电阻器及插件组成，如图12所示。当机油压力作用于传感器外壳时，它会使内部电阻器的电阻值发生变化。这个变化会被传感器的电路检测到，并转化为电信号输出。这个电信号可以被连接到发电机组的电子控制单元（ECU）中，以便ECU可以监测发动机的机油压力。
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图11 柴油机机油压力传感器电路 |
图12 发动机机油压力传感器结构图 |
五、水位监测传感器
散热器是利用冷却液损失热能进行工作的，为了保证柴油机的适当温度，冷却水损失热能是不可缺少的。因为柴油机冷却系统中若缺少冷却液，则会影响柴油机散热效果，造成柴油机高温。为了更好的监测水箱中的冷却液液位高度我们需要用到冷却液液位传感器。
1、作用
冷却液液位传感器是一个开关，用于测量柴油发电机组散热器顶部水箱中发动机冷却液的液位，发动机冷却液液位传感器一般位于散热器顶部水箱内或补充水箱内，当冷却液液位传感器进入冷却液，在去除冷却液与浸入冷却液对比后即返回一个不同的电压信号。电子控制模块检测信号电压的变化以确定发动机冷却液液位。
2、工作原理
如图13所示。康明斯液位传感器（水位传感器）采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为4～20mA/1～5VDC）。
3、安装位置
如图14所示。水位监测传感器安装于水箱散热器顶部右侧，用于监测补水箱中的液位。当补水箱中的水不足时，低于系统设定值，自动保护装置开始声光报警。
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图13 水位传感器工作图 |
图14 液位传感器线束连接与安装位置图 |
总结：
伴随着电喷柴油机的普及，电控系统在柴油发动机上作用越来越广。而作为发动机“耳朵”的传感器们更是遍布在发动机上的每一个细节，时时刻刻监测其工作中的状态。所以，在日常生活中不要因为它们的小不起眼而忽视它们的重要作用。综上所述，作为合格的操作员和维修工，必须了解电控柴油发动机常用传感器类型 、结构、工作原理 ，才能更好地完成各个传感器检修的学习任务，掌握更多的柴油发电机技术知识。
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