温度传感器在汽车上的运用

温度传感器在汽车上的运用

201110301314 机自113 王盟为了确定发动机的温度状态，正确的控制燃油喷射、点火正时、怠速转速和尾气排放，提高发动机的运行性能，发动机控制模块需要能连续精确地监测冷却液的温度、进气温度与排气温度的传感器(部分车型装备)。从结构上讲，这些温度传感器有绕线电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式、半导体晶体管式、金属芯式和热电偶式等。应用较多的是绕线电阻式和热敏电阻式温度传感器。而从检测对象方面讲，温度传感器包括发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器和排气温度传感器。

1．作用

（1）发动机冷却液温度传感器(ECT)

发动机冷却液温度传感器又称水温传感器，它用来检测发动机冷却液的温度，并将温度信号转变成电信号输送给发动机控制模块，作为汽油喷射、点火正时、怠速和尾气排放控制的主要修正信号。

（2）进气温度传感器(IAT)

进气温度传感器(IAT)用来检测进气温度，并将进气温度信号转变成电信号输送给发动机控制模块，作为汽油喷射、点火正时的修正信号。（3）排气温度传感器

排气温度传感器用来检测再循环废气的温度，用以判断废气再循环系统工作是否正常。

2. 分类

温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。热电偶应用很广泛，因为它们非常坚固而且不太贵。热电偶有多种类型，它们覆盖非常宽的温度范围，从200℃到2000℃。它们的特点是：低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移，以及非线性。另外，热电偶需要外部参考端。RTD精度极高且具有中等线性度。它们特别稳定，并有许多种配置。但它们的最高工作温度只能达到400℃左右。它们也有很大的TC，且价格昂贵(是热电偶的

4～10倍)，并且需要一个外部参考源。拟输出

IC温度传感器具有很高的线性度 (如果配合一个模数转换器或ADC可产生数字输出)、低成本、

高精度(大约1%)、小尺寸和高分辨率。它们的不足之处在于温度范围有限(C55℃～＋150℃)，并且需要一个外部参考源。

（1）绕线电阻式温度传感器

在绝缘绕线架上绕上高纯度的镍线，再罩上适当的外套而制成，利用其电阻值随温度变化而变化的特性来测量冷却液温度和进气温度。其精度在1％以内，响应特性较差，响应时间约为15s。

（2）热敏式温度传感器

热敏式温度传感器利用的半导体是电阻随温度变化而变化的特性，其灵敏度较高。有

NTC(负热敏系数)和PTC(正热敏系数)两种。热敏式传感器的响应特性比绕线电阻式传感器优良，因而被广泛地运用于检测发动机冷却液和进气温度。

3．温度传感器的工作过程

温度传感器与发动机控制模块之间的连接电路。其中一根线通过发动机控制模块为传感器提供搭铁信号，有些车型的温度传感器用壳体直接搭铁；而另外一根线是作为传感器的信号输出

线，发动机控制模块就是用这根线向传感器提供

一个5V 的参考电压，同时也是通过这根线上的反馈电压来监测温度的高低。当温度上升的时候，传感器的电阻将减小，传感器两端的电压降也将下降，发动机控制模块就是根据该电压降来

反映温度的高低。由此可知，对于负热敏系数的

温度传感器而言，温度越高，传感器的电阻值越小，传感器的信号电压越低。

20世纪80年代及以后生产的车型上的大多

数燃油温度传感器、发动机冷却液温度传感器和

进气温度传感器都是按照相同的模式运行，即它

们都属于负温度系数的热敏电阻。通常情况下，燃油温度传感器、进气温度传感器和冷却液湿度

传感器电阻的变化范围是从-40℃时的

100000Ω到130℃时的50Ω；传感器的电压变化

范围从冷态时的略小于5V到正常工作时的

lV～2V。如果传感器的电路中出现开路，那信号电压将保持5V 的参考电压，如果传感器的电路中出现与地短路，那信号电压将保持OV。4．温度传感器的测试

下面以发动机冷却液温度传感器为例，讲述其测试过程，进气温度传感器和排气温度传感器的测试

方法与此相同。

发动机冷却液温度传感器是一个比较重要的传感器，如果其损坏，会造成发动机起动困难、运行性能过差的故障。因而对发动机冷却液温度传感器进行正确的测试很重要。

（1）测试所需的仪器设备

如果只是想测试传感器的电阻和电压信号，使用汽车专用万用表就可以了，而要想观察传感器的整个信号变化过程，则需使用汽车专用示波器。

（2）就车检测

关闭点火开关，拔下发动机冷却液温度传感器的导线连接器，用汽车专用万用表测量其电阻值，温度越高，传感器的电阻应越小。否则更换冷却液温度传感器。

（3）单件测试

关闭点火开关，拔下发动机冷却液温度传感器的导线连接器，从发动机上拆下冷却液温度传感器。在一个容器里加不同温度的水，然后测量传感器的电阻值。其电阻值应在如图1类似的两条标准值公差曲线之间。如果其电阻在两条曲线以外，则需更换发动机冷却液温度传感器。

图1

2)利用汽车专用示波器进行测试。

利用示波器的记忆功能，可以显示温度上升过程中，传感器电压的变化轨迹。方法是将发动机冷却液温度传感器安装到发动机上，插好连接器。把示波器的COM检测探针连接到温度传感器的搭铁线、蓄电池的负极接线柱或发动机的缸体上；把示波器的信号检测探针连接到传感器通往发动机控制模块的信号输出端(THW)上。然后起动发动机(注意：起动前最好是凉车)，随着发动机运转时间的延长，发动机冷却液的温度逐渐升高，此时传感器的信号电压也将越来

越低，在冷却液达到正常工作温度后，电压基本稳定。对于相同车型的温度传感器，如果系统运行正常，那这些车辆冷却液温度传感器的电压一时间的特性曲线应基本重合。

（4）传感器电压测试

1)利用汽车专用万用表进行测试。

把发动机冷却液温度传感器正确安装在车上，起动发动机。用温度表测量冷却液实际温度，同时用检测仪读取电脑确认的冷却液温度值。另用电压表从传感器接头背面测量信号电压值，记录下在不同温度下(如20℃、40℃、60℃、80℃、100℃)的电压值，然后用一条平滑的曲线将各个电压值连接起来。然后和理论值进行比较。

2)利用汽车专用示波器进行测试。

利用示波器的记忆功能，可以显示温度上升

过程中，传感器电压的变化轨迹。方法是将发动机冷却液温度传感器安装到发动机上，插好连接器。把示波器的COM检测探针连接到温度传感器的搭铁线、蓄电池的负极接线柱或发动机的缸体上；把示波器的信号检测探针连接到传感器通往发动机控制模块的信号输出端(THW)上。