任務四 冷卻液溫度傳感器的結構及工作原理

學習目標

1.掌握冷卻液溫度傳感器功能

2.掌握冷卻液溫度傳感器的結構工作原理

3.掌握進氣溫度傳感器功能

4.掌握進氣溫度傳感器結構和工作原理

課程準備

知識準備

負溫度系數（NTC）熱敏電阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient的縮寫，意思是負的溫度系數，泛指負溫度系數很大的半導體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻就是負溫度系數熱敏電阻。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成的。溫度低時其電阻值較高；隨著溫度的升高，電阻值降低。NTC熱敏電阻器廣泛用于測溫、控溫、溫度補償等方面。

課前引入

在電控發動機系統中，有一類傳感器可以測量溫度，如冷卻液溫度、進氣溫度，這類溫度傳感器是怎樣實現溫度測量的呢？為什么又要對溫度進行測量呢？本次課程就是解決這兩個問題。

1.冷卻液溫度傳感器功能

冷卻液溫度傳感器（Coolant Temperature Sensor，CTS）安裝在發動機冷卻液循環通道上，一般車輛都將其安裝在出水室上。圖1-2-34所示為某車型的CTS安裝位置。

冷卻液溫度傳感器為發動機ECU提供冷卻液溫度信號，用于起動、怠速、正常運行時的點火正時、噴油脈寬的控制，同時該信號經ECU處理后向儀表提供水溫信號用以驅動水溫表。

（1）根據冷卻液溫度進行燃油噴射修正控制

發動機電子控制單元根據冷卻液溫度傳感器信息在起動和預熱時對燃油噴射量加濃。

圖1-2-34 冷卻液溫度傳感器安裝位置

起動時，基本噴射時間不能根據進入的空氣量來計算。因為在起動時發動機轉速較低而進入的空氣量變化較大。而且冷卻液溫度越低，燃油的霧化性越差。因此，需增加噴射時間來得到較濃的混合氣。起動時的燃油噴射時間要由冷卻液溫度來決定。起動時根據冷卻液溫度修正的燃油加濃如圖1-2-35所示。冷卻液溫度由冷卻液溫度傳感器來檢測。如果溫度傳感器失靈，可考慮這是引起起動性較差的原因之一。

圖1-2-35 起動加濃曲線

圖1-2-36 預熱加濃

發動機在冷機預熱時，因為此時燃油不容易霧化，所以，燃油的噴油量就需增加。當溫度較低時，需增加燃油噴射時間，來獲得較濃的混合氣，從而達到較好的行車性。預熱時根據冷卻液溫度修正的燃油加濃如圖1-2-36所示。最大校正量是常溫下的兩倍。如果溫度傳感器失靈時，可考慮這是引起發動機的行車性較差的原因之一。

（2）根據冷卻液溫度進行點火提前角修正控制

發動機電子控制單元根據冷卻液溫度傳感器信息進行點火提前角修正控制。點火提前角預熱校正曲線如圖1-2-37所示，當冷卻液溫度太低而要改善發動機的行車性時，使點火時間提前。某些機型的發動機為了適合進入的空氣質量而進行提前角校正。在極冷的條件下，通過該校正功能可將點火時間角提前大約48°。

點火提前角過熱校正曲線如圖1-2-38所示。當冷卻液溫度極高時，點火時間將被延遲以防止爆燃或過熱。

圖1-2-37 點火提前角預熱校正曲線

圖1-2-38 點火提前角過熱校正曲線

2.冷卻液溫度傳感器結構及原理

CTS傳感器是一個負溫度系數（NTC）的熱敏電阻。CTS傳感器結構如圖1-2-39所示。負溫度系數熱敏電阻裝在一個銅質導熱套筒里面。ECU通過一個分壓電路將熱敏電阻的阻值變化轉化成一個電壓的變化提供給ECU，從而監測冷卻液溫度的變化（ECU內部功能）。其電阻值隨著冷卻液溫度上升而減小，但不是線性關系，圖1-2-40為冷卻液溫度傳感器特性曲線。

3.冷卻液溫度傳感器故障分析

（1）故障現象

當冷卻液溫度大于其可信的上限值時，冷卻液溫度低于其可信的下限值時，故障標志位置位，發動機故障燈點亮，發動機進入故障模式運轉，ECU按照發動機冷卻液溫度故障模式時設定的水溫進行點火、噴油控制，同時風扇開始高速運轉。

如果CTS信號出現故障，可能會觀察到下列癥狀：

①冷起動困難。

②熱起動困難。

③駕駛性能差。

④如果傳感器到電源的電路短路，則發動機將會以默認值運轉。

⑤溫度表讀數過高。

⑥溫度表讀數過低。

⑦冷卻風扇持續以快速模式運行。

圖1-2-39 冷卻液溫度傳感器

1—傳感器接頭 2—外殼 3—負溫度系數熱敏電阻

圖1-2-40 冷卻液溫度傳感器電阻特性曲線

⑧當溫度指示值低時，高溫警告燈閃亮。

（2）CTS故障原因

①傳感器斷路。

②傳感器信號至電源供給的電路短路。

③傳感器信號與接地電路短路。

④不正確的機械安裝。

課程互動

1）請說出如果冷卻液溫度傳感器出現故障，車輛將會出現什么情況？

2）請說出怎樣檢查冷卻液溫度傳感器？

故障案例

冷卻液溫度傳感器故障案例

故障現象：一輛上海桑塔納2000GSi型時代超人轎車，裝配AJR電噴發動機，行駛了13萬km。該車早晨著車或者停車一兩小時后發車，起動困難，熱機時起動良好，發動機發動后一切良好。

故障分析與排除：出現這種現象，往往與燃油的蓄壓和冷卻液溫度傳感器有關。首先，冷機時松開進油管，發現剛剛松開就有燃油噴射出來，判斷不是燃油的蓄壓的問題。于是，用X-431診斷儀檢測，有故障碼00522，為冷卻液溫度傳感器（G62）故障。拆下冷卻液溫度傳感器（該車裝配ELTH-盧森堡公司生產的501A型冷卻液溫度傳感器）進行常溫（20℃）檢測，如圖1-2-41所示檢測1、3端子，發現電阻值為24.3Ω，與標準電阻值相差很大（20℃時的電阻值為2250～3000Ω，100℃時的電阻值為150～225Ω），事實上24.3Ω反映的是發動機溫度大于100℃的熱機狀態。

由于冷卻液溫度傳感器感知冷卻液溫度錯誤，致使ECU把冷機起動當作熱機起動，沒有提供濃混合氣，所以冷起動就很困難。更換一只冷卻液溫度傳感器，發動機冷起動正常，故障排除。

圖1-2-41 桑塔納2000GSi型時代超人轎車的冷卻液溫度傳感器連接電路與端子