1.温度传感器工作原理--简介

　　温度传感器 temperature transducer，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。

　　2.温度传感器工作原理--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。

　　3.温度传感器工作原理--热电偶

　　两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。

　　当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。

　　4.温度传感器工作原理--红外温度传感器

　　在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75～100μm 的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

　　SMTIR9901/02是一款现在市场上应用比较广的红外传感器，它是基于热电堆的硅基红外传感器。大量的热电偶堆集在底层的硅基上，底层上的高温接点和低温接点通过一层极薄的薄膜隔离它们的热量，高温接点上面的黑色吸收层将入射的放射线转化为热能，由热电效应可知，输出电压与放射线是成比例的，通常热电堆是使用BiSb和NiCr作为热电偶。

　　5.温度传感器工作原理--模拟温度传感器

　　AD590是一款电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，输出电流223μA~423μA，灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时，R两端的电压可作为输出电压。R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

　　6.温度传感器工作原理--数字式温度传感器

　　它采用硅工艺生产的数字式温度传感器，其采用PTAT结构，这种半导体结构具有精确的，与温度相关的良好输出特性。PTAT的输出通过占空比比较器调制成数字信号，占空比与温度的关系如下式：DC=0.32+0.0047*t，t为摄氏度。输出数字信号故与微处理器MCU兼容，通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比，即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺，分辨率优于0.005K。测量温度范围-45到130℃，故广泛被用于高精度场合。

　　汽车上的温度传感器多为负温度系数热敏电阻，如发动机的进气温度传感器、 冷却液温度传感器、机油温度传感器，自动变速器和无级变速器的油温传感器，双离合器变速器负责监控变速器油底壳油温的G93变速器油温度传感器、负责监控变速器离合器工作油温的G509温度传感器，空调的室内温度传感器、环境温度传感器、蒸发器温度传感器，悬架空气泵温度传感器等均为负温度系数热敏电阻。其特点是测量点的温度越高，传感器的电阻值越低，输出电压信号越低。以马自达进气温度传感器为例，环境温度分别为-20℃、20℃、60℃时，电阻值分别为13.6~18.4kΩ、2.21~2.69 kΩ、0.493~0.6967kΩ。

　　负温度系数热敏电阻传感器常见故障为信号不正常，传感器或线束短路，数据流会出现虚假的高温信号;传感器或线束断路、端子进水或搭铁线接触不良，数据流会出现虚假的低温信号。另外，控制单元A/D转换器转换错误，数据流也可能出现虚假的高温信号。

　　一、进气温度传感器

　　1.进气温度传感器作用

　　除卡门涡旋式空气流量传感器以外，其余发动机均装有进气温度传感器，如图1所示。进气温度传感器可以装在空气流量传感器或进气压力传感器内，也可以装在进气道上某个部位。发动机进气温度高时控制单元会减少喷油脉宽，反之增加喷油脉宽。

　　2.进气温度传感器故障分析

　　进气温度传感器搭铁线接触不良，数据流会显示异常低温，低温空气密度高，会加大喷油脉宽，造成混合汽过浓。传感器短路，数据流会显示异常高温，高温空气密度低，会减少喷油脉宽，造成混合汽过稀。进气温度传感器温度越高混合汽越浓，传感器断路或搭铁不良会造成混合汽过稀，导致启动困难。

　　二、冷却液温度传感器

　　1.冷却液温度传感器的作用

　　冷却液温度传感器端子为2针，一根为输入信号线，另一根为输出信号线;端子为4针，则4针分别为输入信号线、输出信号线、控制单元搭铁线和仪表板搭铁线，如图2所示。冷却液温度传感器一般装在发动机后侧节温器或散热器出水孔处，负责喷油脉宽、暖机、点火提前角、自动变速器变矩器锁止和超速挡的控制以及空调的控制。主要作用有：

　　①负责控制混合汽浓度，温度越低，混合汽越浓;温度越高，混合汽越稀。

　　②负责控制暖机时发动机转速，40℃以下转速为1500r/min，40~70℃转速为1100r/min.

　　③负责控制散热器风扇，85℃以上开始低速旋转，105℃开始高速旋转。

　　④负责控制自动变速器，56℃以上变矩器进入锁止工况，70℃变速器允许进入超速挡。

　　⑤负责控制空调，120℃空调退出控制。

　　2.冷却液温度传感器故障分析

　　发动机冷却液温度传感器短路，数据流会显示100℃以上的高温，造成混合汽过稀无法启动;传感器断路或搭铁线接触不良，数据流会显示-30℃以下的低温，造成混合汽过浓，排气管冒黑烟。

　　OBD -Ⅰ系统设定发动机控制单元将冷却液温度传感器感应温度界定在-35~120℃之间，若超出或低于这个范围，控制单元便可判断传感器发生故障，而在此范围内不会出现故障码。若冷却液温度传感器短路，打开点火开关时数据流就显示冷却液温度超过100℃，但由于没有达到120℃，所以不会留下故障码。

　　OBD-Ⅱ系统对组合电器的监控，主要是将提供相关信息或共同信息的传感器的信息进行比较，以便判断具体哪个传感器故障，是短路还是断路等信息。如将冷却液温度传感器的信息和进气温度传感器的信息或启动后的时间进行比较，就可以得出冷却液温度传感器的信息是否准确，传感器是否有短路还是断路的故障。所以冷却液温度传感器短路后OBD-Ⅱ系统会留下故障码。

　　三、变速器油温传感器

　　自动变速器油温传感器装在控制阀上，对变速器主要进行高温控制。

　　变速器油温高于150℃时变矩器立即进入锁止工况，30s后如果变速器油温仍不下降，变矩器解除锁止工况，变速器退出超速挡。油温传感器自身或线束短路，数据流会显示变速器油温高于150℃，所以油温传感器自身或线束短路后，变矩器不进入锁止工况，变速器没有超速挡，汽车没有高速。

　　以迈腾双离合器变速器油温传感器为例，变速器油温传感器为G509和G93，其中G93负责监控变速器油底壳油温，即变速器油温度;G509(图4)负责监控变速器中离合器工作油温，并根据油温变化调节离合器冷却油的流量，并采取其他相应措施保护变速器。如果双离合器中有一个离合器打滑，电液控制单元油温超过138℃时，变速器控制单元进入过载保护，减小发动机输出转矩，计算离合器工作油温超过额定值的量，将发动机转矩减小到怠速上限，使离合器过载几乎不出现，达到离合器冷却系统降温的目的。随后发动机重新提供最大转矩，离合器油温超过145℃(离合器严重打滑)，停止向离合器供油，两个离合器处于断开位置。离合器油流出口的油温的G509就会给变速器控制单元高温信号，控制单元进入过载保护，D位上只有一个失效保护挡。应立即更换双离合器(两个离合器必须成对更换)。

　　如果G509短路，数据流会显示离合器油温超过150℃，变速器控制单元进入过载保护，D位上只有一个2挡。

　　四、空气压缩机上的温度传感器

　　空气悬架在氮气空气压缩机上装有温度传感器，当压缩机温度达到130℃，临时中断压缩机的工作，以防止温度过高发生烧蚀。一旦空气泵烧蚀，车身高度总是停留在最低位置，不再升高。

　　五、空调温度传感器

　　自动空调系统温度传感器包括：

　　发动机冷却液温度传感器、车内温度传感器、环境温度传感器、蒸发器温度传感器、日光辐射传感器、制冷剂温控开关等。控制单元根据这些传感器信号，计算出吹入客舱内空气所需的温度，选择所需的空气量，然后控制空气混合入口，水阀、进出气口转换板等，在驾驶员设定的温度范围内自动调节客舱内的温度，使其达到最佳，并自动控制空调的开启和关闭。

　　当发动机冷却液温度超过120℃时为了保护发动机，会让空调停止工作。空调压缩机内制冷剂温度过高，温度开关会切断压缩机电磁离合器的电路。装在蒸发器中央的蒸发器温度传感器或温度开关通过控制空调压缩机的运转来控制蒸发器的温度。蒸发器温度控制的目的是防止蒸发器结霜。如果蒸发器的温度低于0℃，凝结在蒸发器表面的水分就会结霜或结冰，严重时会堵塞蒸发器的空气通道，导致冷却系统制冷效果明显降低。为了避免蒸发器结霜，就必须将蒸发器的温度控制在0℃以上。蒸发器温过低，低于设定值0℃以下时，空调放大器会切断压缩机电磁离合器的电路。蒸发器出口温度传感器失效，会导致空调压缩机离合器频繁吸合和分离。膨胀阀到蒸发器之间管路结霜，会导致空调出风量小。

　　空调系统制冷的条件之一是环境温度高于室内温度，环境温度传感器断路，端子进水、接触不良或接地不良，数据流会显示环境温度-30℃以下，将造成空调不制冷。

　　同时，发动机冷却液温度传感器断路或接地线接触不良，信号失准时，散热风扇不转，导致空调散热不良，也会进入失效保护，让空调停止工作。

　　六、典型案例分析

　　1.故障现象

　　一辆奥迪A8轿车，由于电控悬架的空气泵经常退出控制，使汽车无法根据路况和行驶条件的变化变更车身的高度和硬度，于是去某修理厂进行修理。修理后空气泵不再退出控制，但使用一段时间后车身高度总是停留在最低位置，不再升高。没有故障码。

　　2.故障诊断与分析

　　车身高度总是停留在最低位置，不再升高，说明空气泵不再工作。而导致空气泵不工作的原因有：

　　①空气泵上的温度传感器短路，数据流会显示空气泵温度超过130℃，控制单元会令其退出控制;② 悬架控制单元A / D 转换器转换错误， 数据流会显示空气泵温度超过130℃，控制单元会退出控制;③空气泵空气泵上温度传感器失效退出后，控制单元进入失效保护，设定一个假定的温度值，空气泵工作不再受温度控制。汽车在坏路行驶时，空气泵连续进行工作，就可能导致高温烧蚀。

　　经检查发现因为人为断开空气泵上温度传感器端子，造成控制单元进入失效保护，导致空气泵高温烧蚀。为什么要断开传感器端子呢?原来车身控制单元A/D转换器转换错误，导致空气悬架经常保持在最低位置。维修人员检测空气泵上温度传感器正常，由于没有查到故障原因，于是人为断开空气泵上温度传感器端子，悬架可以进行高度自行调节了，结果导致空气泵高温烧蚀。

　　更换空气泵和车身控制单元后故障排除。