任务四 冷却液温度传感器的结构及工作原理

学习目标

1.掌握冷却液温度传感器功能

2.掌握冷却液温度传感器的结构工作原理

3.掌握进气温度传感器功能

4.掌握进气温度传感器结构和工作原理

课程准备

知识准备

负温度系数（NTC）热敏电阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻就是负温度系数热敏电阻。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。温度低时其电阻值较高；随着温度的升高，电阻值降低。NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。

课前引入

在电控发动机系统中，有一类传感器可以测量温度，如冷却液温度、进气温度，这类温度传感器是怎样实现温度测量的呢？为什么又要对温度进行测量呢？本次课程就是解决这两个问题。

1.冷却液温度传感器功能

冷却液温度传感器（Coolant Temperature Sensor，CTS）安装在发动机冷却液循环通道上，一般车辆都将其安装在出水室上。图1-2-34所示为某车型的CTS安装位置。

冷却液温度传感器为发动机ECU提供冷却液温度信号，用于起动、怠速、正常运行时的点火正时、喷油脉宽的控制，同时该信号经ECU处理后向仪表提供水温信号用以驱动水温表。

（1）根据冷却液温度进行燃油喷射修正控制

发动机电子控制单元根据冷却液温度传感器信息在起动和预热时对燃油喷射量加浓。

图1-2-34 冷却液温度传感器安装位置

起动时，基本喷射时间不能根据进入的空气量来计算。因为在起动时发动机转速较低而进入的空气量变化较大。而且冷却液温度越低，燃油的雾化性越差。因此，需增加喷射时间来得到较浓的混合气。起动时的燃油喷射时间要由冷却液温度来决定。起动时根据冷却液温度修正的燃油加浓如图1-2-35所示。冷却液温度由冷却液温度传感器来检测。如果温度传感器失灵，可考虑这是引起起动性较差的原因之一。

图1-2-35 起动加浓曲线

图1-2-36 预热加浓

发动机在冷机预热时，因为此时燃油不容易雾化，所以，燃油的喷油量就需增加。当温度较低时，需增加燃油喷射时间，来获得较浓的混合气，从而达到较好的行车性。预热时根据冷却液温度修正的燃油加浓如图1-2-36所示。最大校正量是常温下的两倍。如果温度传感器失灵时，可考虑这是引起发动机的行车性较差的原因之一。

（2）根据冷却液温度进行点火提前角修正控制

发动机电子控制单元根据冷却液温度传感器信息进行点火提前角修正控制。点火提前角预热校正曲线如图1-2-37所示，当冷却液温度太低而要改善发动机的行车性时，使点火时间提前。某些机型的发动机为了适合进入的空气质量而进行提前角校正。在极冷的条件下，通过该校正功能可将点火时间角提前大约48°。

点火提前角过热校正曲线如图1-2-38所示。当冷却液温度极高时，点火时间将被延迟以防止爆燃或过热。

图1-2-37 点火提前角预热校正曲线

图1-2-38 点火提前角过热校正曲线

2.冷却液温度传感器结构及原理

CTS传感器是一个负温度系数（NTC）的热敏电阻。CTS传感器结构如图1-2-39所示。负温度系数热敏电阻装在一个铜质导热套筒里面。ECU通过一个分压电路将热敏电阻的阻值变化转化成一个电压的变化提供给ECU，从而监测冷却液温度的变化（ECU内部功能）。其电阻值随着冷却液温度上升而减小，但不是线性关系，图1-2-40为冷却液温度传感器特性曲线。

3.冷却液温度传感器故障分析

（1）故障现象

当冷却液温度大于其可信的上限值时，冷却液温度低于其可信的下限值时，故障标志位置位，发动机故障灯点亮，发动机进入故障模式运转，ECU按照发动机冷却液温度故障模式时设定的水温进行点火、喷油控制，同时风扇开始高速运转。

如果CTS信号出现故障，可能会观察到下列症状：

①冷起动困难。

②热起动困难。

③驾驶性能差。

④如果传感器到电源的电路短路，则发动机将会以默认值运转。

⑤温度表读数过高。

⑥温度表读数过低。

⑦冷却风扇持续以快速模式运行。

图1-2-39 冷却液温度传感器

1—传感器接头 2—外壳 3—负温度系数热敏电阻

图1-2-40 冷却液温度传感器电阻特性曲线

⑧当温度指示值低时，高温警告灯闪亮。

（2）CTS故障原因

①传感器断路。

②传感器信号至电源供给的电路短路。

③传感器信号与接地电路短路。

④不正确的机械安装。

课程互动

1）请说出如果冷却液温度传感器出现故障，车辆将会出现什么情况？

2）请说出怎样检查冷却液温度传感器？

故障案例

冷却液温度传感器故障案例

故障现象：一辆上海桑塔纳2000GSi型时代超人轿车，装配AJR电喷发动机，行驶了13万km。该车早晨着车或者停车一两小时后发车，起动困难，热机时起动良好，发动机发动后一切良好。

故障分析与排除：出现这种现象，往往与燃油的蓄压和冷却液温度传感器有关。首先，冷机时松开进油管，发现刚刚松开就有燃油喷射出来，判断不是燃油的蓄压的问题。于是，用X-431诊断仪检测，有故障码00522，为冷却液温度传感器（G62）故障。拆下冷却液温度传感器（该车装配ELTH-卢森堡公司生产的501A型冷却液温度传感器）进行常温（20℃）检测，如图1-2-41所示检测1、3端子，发现电阻值为24.3Ω，与标准电阻值相差很大（20℃时的电阻值为2250～3000Ω，100℃时的电阻值为150～225Ω），事实上24.3Ω反映的是发动机温度大于100℃的热机状态。

由于冷却液温度传感器感知冷却液温度错误，致使ECU把冷机起动当作热机起动，没有提供浓混合气，所以冷起动就很困难。更换一只冷却液温度传感器，发动机冷起动正常，故障排除。

图1-2-41 桑塔纳2000GSi型时代超人轿车的冷却液温度传感器连接电路与端子