- 新款汽车传感器检测与维修
- 李伟
- 8388字
- 2020-08-26 15:37:18
第二节 热敏电阻式温度传感器
热敏电阻式温度传感器由于其灵敏度高，能够测量微小的温差，结构简单，价格低廉，经济性好，在汽车的电子控制系统中有着越来越广泛的使用。
一、进气温度传感器
1.结构与原理
进气温度传感器用于检测进气温度，并将温度信号变换为电信号传送给ECU。进气温度信号是各种控制功能的修正信号。如果进气温度传感器信号中断，就会导致热启动困难，废气排放量增大。
由于空气流量传感器测定的空气流量为体积流量，因此需要配装进气温度传感器和大气压力传感器。ECU根据发动机的进气温度和压力信号修正喷油量，使发动机自动适应外部环境温度（寒冷、高温）和压力（高原、平原）变化。当进气温度低时（空气密度大），热敏电阻的阻值大，传感器输入ECU的信号电压高，ECU控制喷油器增加喷油量；反之，当进气温度高时（空气密度小），热敏电阻阻值小，传感器ECU的信号电压低，ECU将控制喷油器减少喷油量。
（1）安装位置与结构 进气温度传感器通常在空气滤清器之后的进气软管上或空气流量传感器上，有的还在空气流量传感器和谐振腔上各安装一个，以提高喷油量的控制精度，如图3-2所示。
图3-2 进气温度传感器安装位置
进气温度传感器在电子汽油喷射系统中的作用是用来测量进气温度，因进气密度随温度改变而变化，而喷油量是按空气质量计算的，理想空气燃油比是14.7∶1，因此，电控单元ECU必须根据进气温度对喷油量进行修正，以获得最佳的空燃比。
进气温度传感器的结构如图3-3所示，主要由绝缘套、塑料外壳、防水插座、铜垫圈、热敏电阻等组成。
图3-3 进气温度传感器结构
（2）工作原理 进气温度传感器采用负温度系数的热敏电阻作为检测元件，为准确测量进气温度，常用塑料外壳加以保护，以防安装部位的温度影响传感器的工作精度。
进气温度传感器与汽油喷射系统ECU的关系框图如图3-4所示。ECU根据进气温度传感器输入的信号来修正基本喷油量。进气温度传感器的工作特性如图3-5所示。
图3-4 进气温度传感器与ECU的连接电路
图3-5 进气温度传感器的工作特性
2.检测方法
（1）单体检测 关闭点火开关，断开进气温度传感器线束连接器，从发动机上拆下传感器。用制冷剂或压缩空气对进气温度传感器降温，也可采用放入水中加温的方法对此传感器进行加温，如图3-6所示。用万用表电阻挡测量传感器两端子间的电阻（阻值应在0.2～20kΩ），其电阻值随温度变化而变化的规律应与特性曲线的变化规律相一致，如果电阻值不在此范围内，则应更换进气温度传感器。
图3-6 进气温度检测
（2）就车检测 拔下传感器插头，接通点火开关，测量插头上THA端子与E2端子之间的电压应为5V，若无电压，则应检查ECU连接器上THA端子与E2端子间电压。若此电压为5V，则ECU与传感器之间线路有故障。若无5V电压，则为ECU有故障。插回插件，启动发动机，测量传感器THA端子与E2端子之间在不同温度下的电压，应在0.1～4.8V之间变化（车型不同略有差异，但变化规律基本上是相同的）。如果测量值与规定值不符，说明进气温度传感器有故障或者损坏，应重换新件。
（3）检测进气温度传感器与ECU之间的连接线束的电阻值 用高阻抗万用表的电阻挡测量传感器的信号端子与ECU的信号端子之间的连接线束及传感器的地线端子与ECU的地线端子之间的电阻。此时线路应导通，且电阻应小于1.5Ω，否则说明线束短路或接线端子的接触不好，应继续检查或更换线束。
二、冷却液温度传感器
1.工作原理
冷却液温度传感器用于检测发动机冷却水温，向ECU输入温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号，同时也是其他控制系统的控制信号。在冷却水温较低的冷机状态下，加浓空燃比，使发动机稳定地燃烧。在发动机为冷机时，如不能发出冷机状态信号，则空燃比变得稀薄，发动机处于不正常状态。反之，当发动机处于暖机状态，若发出冷机状态信号，空燃比过浓，发动机仍处于不正常状态。冷却液温度传感器特性如图3-7所示。冷却液温度传感器的接头端子与ECU的连接及电路如图3-8所示，其中，THW为信号端子，为地线。
图3-7 冷却液传感器特性
从图3-8中可以看出，ECU使5V的电压通过1kΩ电阻和晶体三极管串联后再与10kΩ电阻的并联电路，然后经过传感器接地。在温度比较低时，传感器的热敏电阻的阻值较大，此时ECU使晶体三极管截止，5V的电压仅仅通过10kΩ电阻及传感器后接地，由于传感器的热敏电阻的阻值与10kΩ电阻的阻值相差不大，这样传感器所测得的数值比较准确；而当温度达到一个特定值51.6℃时，热敏电阻的阻值发生了很大的变化，此时其阻值相对10kΩ已经较小，测得的数值不再准确，这时ECU使晶体管导通，这样5V电压就通过1kΩ电阻和晶体三极管串联后再与10kΩ电阻的并联电路，然后经过传感器接地，由于并联后的阻值与1kΩ相差不大，即与温度升高后的传感器的阻值相差不大，这样即使温度升高后发生变化，也能使测量结果准确。
图3-8 冷却液温度传感器的接头端子与ECU的连接及电路
2.安装位置与结构
冷却液温度传感器一般装在电喷发动机的缸体缸盖的水套及上出水管等处，如图3-9所示。冷却液温度传感器的结构如图3-10所示，有两端子式和单端子式两种，主要由热敏电阻、金属引线、接线插座和壳体组成。
图3-9 冷却液温度传感器安装位置
图3-10 冷却液温度传感器的结构
3.检测方法
冷却液温度传感器的工作性能好坏直接影响着电喷发动机的喷油量，从而影响发动机的燃烧性能，若传感器损坏，会使汽车发动机出现不易启动、工作不平稳等故障，同时若出现此类故障，则应对此传感器进行检测。其实，在电控喷射的发动机上，一般的汽车都有故障自诊断系统，若传感器或其他元件损坏，则故障自诊断系统几乎都能检测到故障部位，且以故障码的形式在屏幕上显示出来。冷却液温度传感器的检测方法如下。
（1）检测冷却液温度传感器的电阻
①就车检测。关闭点火开关，拔下冷却液温度传感器连接器接头，用高阻抗数字式万用表电阻挡检测传感器接头两端子间的电阻，如图3-11所示，阻值应在0.2～20kΩ之内，否则，若电阻值偏差过大，则说明传感器已失效或损坏，应更换传感器。
图3-11 就车检测冷却液温度传感器
②单体检测。从车上拆下冷却液温度传感器，并将其置于水杯中，缓慢加热提高水温，同时用万用表测量传感器两端子间的电阻值，如图3-12所示，其电阻值随温度的变化应符合表3-1中所示的要求，否则说明传感器已失效或损坏，应更换传感器。
图3-12 检测冷却液温度传感器阻值
表3-1 冷却液温度传感器阻值随温度的变化
（2）检测冷却液温度传感器的信号电压 打开点火开关，用万用表的两端子分别连接冷却液温度传感器的信号线或ECU的信号线与地线，注意正负级，用其电压挡测量传感器的输出电压值，其大小应随冷却液温度的变化而变化，即温度低时电压高，温度高时电压低，测量结果应符合标准规定值，否则应更换传感器。
（3）检测冷却液温度传感器与ECU之间的连接线束的电阻值 用高阻抗万用表的电阻挡测量传感器的信号端子与ECU的信号端子之间的连接线束及传感器的地线端子与ECU的地线端子之间的电阻，此时线路应导通，即电阻应小于1.5Ω，否则说明线束短路或接线端子的接触不好，应继续检查或更换线束。
4.检测方法在具体车型上的应用
以上对冷却液温度传感器的检测方法已经进行了简单介绍，现在就一些常见车型上的冷却液温度传感器的检测方法进行举例说明。
（1）大众CC轿车冷却液温度传感器的检测 大众CC、速腾、迈腾、高尔夫等轿车都使用同一型号的冷却液温度传感器G62，G62为负温度系数的热敏电阻，安装在发动机冷却液出水管即冷却水套中，用于检测发动机冷却液的温度，并把所检测到的温度信号以电信号的形式输入ECU，为修正喷油量及点火时间提供依据。G62的接头端子号码为1和2，与J623控制单元的T60/14和T60/57号接头端子相连，传感器与ECU的连接如图3-13所示。
图3-13 进气温度传感器、冷却液温度传感器、空气质量计、冷凝器出口上的冷却液温度传感器、发动机控制单元连接电路
G42—进气温度传感器；G62—冷却液温度传感器；G70—空气质量计；G83—冷凝器出口上的冷却液温度传感器，黑色；J623—发动机控制单元，排水槽内中部；T5f—5芯插头连接；T60—60芯插头连接；T94—94芯插头连接；D101—连接1，在发动机舱导线束中；ws—白色；sw—黑色；ro—红色；rt—红色；br—褐色；gn—绿色；bl—蓝色；gr—灰色；ge—黄色；or—橘黄色；rs—粉红色
冷却液温度传感器G62不断地向ECU输入冷却液温度的信号，如果此温度传感器损坏，则信号也将中断，ECU也不能再确定水温，会导致发动机冷机或热机时启动困难、油耗增加、怠速不稳、排放升高等故障。冷却液温度传感器的检测方法如下。
①检测电源电压。拔下冷却液温度传感器的连接器接头，打开点火开关，测量ECU相应端子间J623控制单元的T60/14和T60/57号的电压，应为5V左右。
②检测信号电压。插上冷却液温度传感器的插头，接通点火开关，检测端子2和端子1的信号电压，应为0.5～4.8V，若电压值不在此范围内，则表明传感器已失效或损坏，应更换。冷却液温度传感器的信号电压与冷却液温度之间的关系如表3-2所示。
表3-2 冷却液温度传感器的信号电压与冷却液温度之间的关系
③检测电阻。断开点火开关，拆下冷却液温度传感器，并将其放入装满水的容器里加热，用万用表测量不同温度下传感器两端子间的阻值，应满足表3-3所示的要求，否则，应更换传感器。
表3-3 冷却液温度传感器的电阻值与温度之间的关系
（2）新款捷达冷却液温度传感器的检测 新款捷达轿车冷却液温度传感器G62与G2水温表传感器安装在一个壳体里。冷却液温度传感器是一个NTC电阻，当水温升高时，电阻值降低。水温表传感器则将水温信号输入ECU，修正燃油喷射量和点火正时等。捷达轿车冷却液温度传感器结构与安装位置及电路连接如图3-14、图3-15所示。
图3-14 新款捷达冷却液温度传感器结构与安装位置
1—拧出螺栓；2—冷却液温度传感器G62；3—O形环；4—支撑环
图3-15 发动机转速传感器、冷却液温度传感器、进气管压力传感器、发动机控制单元连接电路
G28—发动机转速传感器；G42—进气温度传感器；G62—冷却液温度传感器；G71—进气管压力传感器；J623—发动机控制单元；T2b—2芯插头连接；T3b—3芯插头连接；T4b—4芯插头连接；T121—121芯插头连接；ws—白色；sw—黑色；ro—红色；br—棕色；gn—绿色；bl—蓝色；gr—灰色；vi—淡紫色；ge—黄色；or—橘黄色
冷却液温度传感器不断地向ECU输入水温信号，如果信号中断，不能再确定水温，会导致发动机在冷机或热机时启动困难、油耗增高、怠速不稳、排放升高。冷却液温度传感器接头端子号码为T2b/1和T2b/2，分别与发动机控制单元J623的负信号线T121/104和T121/83线相连接。传感器的检测方法如下。
①检测电源电压。拔下冷却液温度传感器插头，接通点火开关，测量发动机控制单元J623的T121/83与车身搭铁之间的电压，应为5V左右。
②检测电阻值。关闭点火开关，拔下冷却液温度传感器，将冷却液温度传感器放入盛满水的加热容器中，在不同的温度下，测量传感器两端子T2b/1和T2b/2的电阻值，应符合表3-4中所示的规定值。如果测量结果不符，则传感器已损坏，应进行更换。
表3-4 捷达轿车冷却液温度传感器电阻值与温度之间的关系
三、车内外温度传感器
1.工作原理
车内温度传感器壳体内有一个NTC温度传感器，它通过一个小鼓风机从车内吸取空气。该传感器测量气流的温度。它可以防止温度传感器处的升温，这种温升可能会对测量结果造成负面影响。鼓风机与传感器元件安装在一个共用的壳体内。
车外温度传感器阻值也随环境温度的变化而变化，并把这种变化信号输入给空调控制系统的ECU，使ECU启动空调压缩机运转，从而保持车内的温度在恒定的范围内。
2.结构
车内外温度传感器用于测量车内外的温度，为汽车空调控制系统工作温度的控制提供信息。车内外温度传感器用负温度系数热敏电阻制成，其结构与特性如图3-16所示。
图3-16 车内外空气温度传感器结构与特性
3.安装位置
车外温度传感器与车内温度传感器在空调系统中与电位计串联，当车外空气温度变化时，车外温度传感器的电阻值也随之发生变化，这时，空调控制系统启动空调压缩机运转，保持车内温度恒定在设定范围。车外温度传感器一般安装在汽车前部，如图3-17所示；车内温度传感器有两个，一个安装在驾驶室空调控制面板前端，如图3-18所示，一个安装在后挡风玻璃下面。车内外温度传感器的接头端子与自动空调控制单元的连接电路及电路图如图3-19、图3-20所示。
图3-17 车外温度传感器安装位置
图3-18 高尔夫A6车内温度传感器安装位置
1—挡风玻璃除霜按钮；2—按钮——上部气流分配；3—按钮——中部气流分配；4—车内温度传感器；5—按钮—下部气流分配；6—循环空气运行模式或自动循环空气运行模式的按钮；7—后风窗加热按钮；8—车内温度旋钮（右侧）；9—右侧座椅加热装置按钮（选装）；10—AC按钮；11—按钮ECON；12—即时加热按钮E537或挡风玻璃加热按钮；13—风扇调节器；14—空调OFF按钮；15—自动按钮（AUTO）；16—车内温度旋钮；17—座椅加热装置按钮（选装）
图3-19 组合仪表、车外温度传感器、全自动空调控制单元、自诊断接口、熔丝连接电路
G17—车外温度传感器；G56—仪表板温度传感器；J119—多功能显示器；J255—全自动空调控制单元；J285—组合仪表控制单元；J519—车载电网控制单元；J533—数据总线诊断接口；SC27—熔丝架C上的熔丝27；SC37—熔丝架C上的熔丝37；SD15—熔丝架D上的熔丝15；T2dc—2芯插头连接；T14c—14芯插头连接，左前保险杠接柱；T16d—16芯插头连接，自诊断接口；T20c—20芯插头连接；T20e—20芯插头连接；T36—36芯插头连接；295—接地连接10，在车内线束中；397—接地连接32，在主线束中；687—接地点1，在中间通道上；B397—连接1（舒适CAN总线High），在主线束中；B405—连接1（舒适CAN总线Low），在主线束中；B616—正极连接12（30a），在车内线束中；*—到2008年12月止；***—自2009年01月起
图3-20 车内温度传感器电路
G56—仪表板温度传感器，在空调控制面板上；G155—左侧出风口温度调节器；G156—右侧出风口温度调节器；G261—左侧脚部空间出风口温度传感器，在空调器左侧上部；G262—右侧脚部空间出风口温度传感器，在空调器右侧上部；G263—蒸发器出风口温度传感器；J255—控制单元，在仪表板中部；J519—BCM车身控制单元，在仪表板左侧下方；T2ca—2针插头，黑色，左侧脚部空间出风口温度传感器插头；T2cb—2针插头，黑色，蒸发器出风口温度传感器插头；T2cc—2针插头，黑色，右侧脚部空间出风口温度传感器插头；T16k—16针插头，黑色，在Climatronic控制单元上B号位；L46—连接线，在空调线束中；L56—连接线，在空调线束中
4.车内温度传感器检测
车内温度传感器将热敏电阻装在塑料壳内，利用抽风装置将车内空气从吸气孔处吸入塑料壳内来检测车内温度。车外温度传感器阻值也随环境温度的变化而变化，并把这种变化信号输入给空调控制系统的ECU，使ECU启动空调压缩机运转，从而保持车内的温度在恒定的范围内。
（1）电压测量 拆下空调控制器，但连接线不断开，将点火开关旋至ON位置，用万用表测量传感器G56两端子之间的电压，测量时电压会随温度的升高而下降，在25℃时电压应为1.8～2.2V，在40℃时电压约为1.2～1.6V。
（2）电阻测量 拆下车内温度传感器，测量连接器的端子之间的电阻。电阻应随温度的升高而减小。在25℃时阻值约为1.65～1.75kΩ，在40℃时阻值约为0.55～0.65kΩ。
（3）故障的应对策略 若该传感器发生故障，则内部温度使用一个固定的替代温度值25℃。
5.车外温度传感器检测
车外温度传感器也称环境温度传感器、外界空气温度传感器或大气温度传感器。它能影响出风口空气的温度、鼓风机的转速、进气门的位置和模式门的位置以及压缩机的工作状态。
（1）电压测量 拆下汽车散热器护栅，但连接线不断开，将点火开关旋至ON位置，用万用表测量传感器T36/33和T36/36两端子之间的电压，测量时电压会随温度的升高而下降，在25℃时电压应为1.4～1.8V，在40℃时电压约为0.9～1.3V。
（2）电阻测量 拆下车外温度传感器，测量连接器的端子之间的电阻。电阻应随温度的升高而减小。在25℃时阻值约为1.65～1.75kΩ，在40℃时阻值约为0.55～0.65kΩ。如果出现故障，替代值10℃阻值为2kΩ。
（3）故障的应对策略 若一个传感器失效，控制单元采用完好传感器的信号。若两个传感器都失效，则关闭制冷功能并采用一个固定的值10℃代替外界温度。
四、蒸发器出口温度传感器
1.工作原理
蒸发器出口温度传感器安装在汽车空调系统的蒸发器片上或出风口处（拆卸右侧的脚部空间饰板，将蒸发器温度传感器G308沿箭头方向旋转90°，并将其从外壳中取出），如图3-21所示，用以检测蒸发器表面的温度变化，控制压缩机的工作状况。工作时，出口温度传感器检测蒸发器表面的温度信号，并把它转化为电信号输入给温度控制系统的ECU，ECU将输入的温度信号与设定的温度调节信号进行比较后，控制空调压缩机电磁离合器的通断，从而对压缩机的工作进行控制；同时还能利用此传感器检测到的温度信号，防止蒸发器出现结冰现象。系统的原理图如图3-22所示。
图3-21 蒸发器出口温度传感器的安装位置和结构
1—连接插头；2—蒸发器出口温度传感器
图3-22 空调系统原理图
2.结构
蒸发器出口温度传感器仍采用负温度系数的热敏电阻为检测元件，其工作温度为20～60℃，其结构与特性如图3-23所示。蒸发器出口温度传感器与控制单元的连接图及电路图如图3-24所示。
图3-23 蒸发器出口温度传感器结构与特性
图3-24 新款高尔夫轿车蒸发器出口温度传感器与控制单元连接电路
G220—左侧温度风门伺服电机电位计；G261—左侧脚部空间出风口温度传感器；G262—右侧脚部空间出风口温度传感器；G308—蒸发器温度传感器；J255—Climatronic控制单元，中控台之后；J519—车载电网控制器；T6p—6芯插头连接；T16c—16芯插头连接；T16d—16芯插头连接；T20c—20芯插头连接；V158—左侧温度风门伺服电机；47—接地点，在右前脚部空间中；366—接地连接1，在主导线束中；388—接地连接23，在主导线束中；L7—连接3，在空调器导线束中；L8—连接4，在空调器导线束中；*—仅适用于不带发动机自动启停系统的车辆；*2—仅适用于带自动启停系统的车辆
3.检测方法
若空调系统发生了故障，且在蒸发器的制冷剂出口处即高压管路上出现了结冰现象（即冰堵），同时压缩机不能正常工作，则蒸发器出口温度传感器的连接电路可能出现断路或短路的故障，此时应对蒸发器出口温度传感器进行检测，检测方法如下。
①检查蒸发器出口温度传感器和空调控制器总成之间的连接器及各导线的连接情况，检查空调控制器总成的状况。
②电压测量。拆卸右侧的脚部空间饰板，但连接线不断开，将点火开关旋至ON位置，用万用表测量传感器1和2两端子之间的电压，测量时电压会随温度的升高而下降，在0℃时电压应为2.0～2.4V，在15℃时电压约为1.4～1.8V。
③电阻测量。拆下蒸发器传感器，测量连接器的端子1和2之间的电阻，正常电阻值为4.5～5.2kΩ（0℃），2.0～2.7kΩ（15℃）。
④故障的应对策略。若没有该传感器的信号，控制单元就无法知道蒸发器后的空气温度有多高，这样空调压缩机的自适应控制就无法进行。在此情况下，压缩机的功率输出将会降低到不允许蒸发器结冰的温度。
五、排气温度传感器
1.工作原理
当发动机启动时，启动信号开关（ST）打开，同时点火开关打开，此时，报警灯亮，这是制造厂为检查排气温度报警灯灯泡的灯丝是否良好而设置的功能。在行驶过程中，若排气温度过高超过900℃时，则排气温度传感器的电阻值降到0.43kΩ以下，此时排气温度报警灯点亮；当车厢底板温度超过125℃时，底板温度传感器的电阻超过2kΩ，这时在排气温度报警灯点亮的同时蜂鸣器也发出响声；当排气温度在900℃以下，底板温度也低于125℃时，排气温度传感器的电阻大于0.43kΩ，底板温度传感器的电阻值低于2kΩ，这时排气温度报警系统灯不亮，蜂鸣器也无声响，排气温度传感器报警系统电路如图3-25所示。
图3-25 排气温度传感器报警系统电路
2.结构
排气温度传感器安装在汽车排气装置三元催化转化器上，用以检测转化器内排放气体的温度。排气温度传感器的外形及结构如图3-26所示，其安装位置如图3-27所示。这种传感器用于排气装置上三元催化转化器内温度异常高时的报警系统，以防止因过热而使催化剂性能下降，对车辆造成损失。正常工作情况下，该系统不工作，而发生失火等故障，或工作条件极为苛刻时，该系统启动，并以排气温度报警灯点亮的方式，向驾驶员发出警告。
图3-26 排气温度传感器的外形及结构
图3-27 新款奥迪TDI 2.0L排气温度传感器安装位置
1—废气涡轮增压器；2—氧传感器G39，带有氧传感器加热装置Z19；3—排气温度传感器3 G495；4—排气压力传感器1 G450；5—排气温度传感器4 G648；6—颗粒过滤器；7—排气温度传感器1 G235
3.检测
（1）就车检测 在接通点火开关时，排气温度传感器指示灯亮，而在发动机启动时指示灯熄灭，表明传感器良好。
（2）检测电压 打开点火开关，用万用表分别检测T94/75、T94/32、T94/9与搭铁电压应为5V，否则电路故障如图3-28所示。
图3-28 新款奥迪TDI 2.0L排气温度传感器连接电路
G235—排气温度传感器1；G495—排气温度传感器3；G648—排气温度传感器4；J623—发动机控制单元；T2gg—2芯插头连接；T2gh—2芯插头连接；T2gi—2芯插头连接；T94—94芯插头连接；316—接地连接（传感器接地2），在发动机导线束中
（3）单体检测 排气温度传感器的单体检测是测量电阻值。用炉子加热传感器的顶端40mm长的部分，直到靠近火焰呈暗红色，这时传感器连接器端子间的电阻值应在0.4～20kΩ之间。排气温度传感器引线的橡胶管有损伤时，应当换用新的传感器。