用示波器检测水温传感器的方法

汽车水温传感器的发展历程：

从水温传感器的作用进行分类，汽车上的水温传感器至少有两类：一类是水温表配套用的水温传感器，另一类是发动机电控系统用的水温传感器。

在汽车技术的发展过程中，先出现了与仪表配套的水温传感器，但随着电控燃油喷射发动机的出现，电控发动机本身也需要一个专用的水温传感器，这样在早期的电控发动机的车辆中，可以看到两个水温传感器，一个用于水温表，另一个用于发动机电控系统。

随着技术进一步发展，新型以网络化工作的车辆电气系统中，又将两个传感器集成了一个。首先由发动机电控系统完成水温的检测，再将水温信息放到CAN总线上共享，仪表就能从CAN网络中获取水温信息，用于当前发动机温度的显示，水温传感器又从以前的两个变成了一个，如奥迪A6L和新君威轿车就采用了这种设计。

因技术形式上与功能作用上的变革，造成水温传感器的封装形式经历了以下几个变化，如图4-6所示。

图4-6

从原始的用于水温表的水温传感器只用一根导线输出，传感器的另一个端子与外壳相连接，这样，将水温传感器装到发动机上，水温表与水温传感器之间呈串联关系。因为水温的变化，引起水温传感器电阻的变化，进而引起串联电路中电流的变化，水温表呈现出指针角度的变化，显示出当前温度，给驾驶员观察。

电控发动机出现后，先是在原来的基础上增加了一个两线的水温传感器，专门用于发动机电控系统，它之所以需要两根导线，是因为电控系统要求的水温信号较为精确，如果还采用外壳搭铁的形式，从电子电路的角度上看，容易受到发动机搭铁点上电流流动引起对被测量信号的干扰。所以电控系统提供了专门的负极线，这个负极线直接回到了发动机电脑内部，实现精确测量。其工作原理图如图4-7所示。

图4-7

有些车辆为了安装方便，把两个传感器结合到了一起，比如比亚迪F3就采用了这样的方式。这就是图4-7中的3线式的水温传感器，其中水温表使用的传感器负极采用外壳搭铁的方式，发动机用的水温传感器采用将负极线引出的方式，这样反映到实际形状上，我们看到的是3线水温传感器。在检测此类传感器时，可以通过以上分析，根据故障现象确定检测方式。

4线水温传感器，我们在时代超人轿车上见到过，因为此车的水温传感器没有采用螺丝式的安装，而是采用了胶圈加卡簧的安装方式，这样传感器的外壳就无法作为一个电极了，只能采用4线的封装形式，所以在这个车上我们会见到4线水温传感器。

水温传感器除了为发动机电控系统和水温表提供信息之外，有些车型的空调冷却风扇控制系统也设计了专门的水温传感器，典型代表车型就是富康。该车上有3个水温传感器，分别用于发动机电控系统、水温表和冷却风扇控制系统。为了区分这3个传感器，防止错误安装，采用了3种颜色进行区分：棕色、蓝色和绿色。

发动机电控燃油喷射系统水温传感器的工作原理：

水温传感器是利用热敏电阻的原理工作的，它与发动机ECU中的5V参考电阻（上拉电阻）串联工作，经过简化的原理图如图4-8所示。

图4-8

在由两个电阻串联后组成的分压电路中，上拉电阻固定不变，下拉电阻变化时会有两个方向的极端情况：

下拉电阻为0Ω，这时信号电压S就等于0V。

当下拉电阻Rb为最大值（无穷大即断路）时，即电阻开路时，S端信号电压为电源电压，这里就为5V。

一般情况下，汽车上的水温传感器多采用负温度系数热敏电阻，随着温度的上升，电阻下降，所以实际的信号电压的变化规律是随着温度的上升，信号电压下降，如图4-9所示。

图4-9

发动机电控系统中的自诊断功能是为了减少维修时的难度，正常情况下，水温传感器的电阻不会出现0Ω和开路两种情况。这两种情况出现后，就意味着电路出现短路或断路。为了使维修更方便，电控系统设计了自诊断系统，当出现这两种情况时，将其定义为故障状态，会存储上故障码，分别是水温传感器对地短路或对地开路。一般情况下，我们为了表达方便，将小于0.5V的信号电压定义成信号对地短路，高于4.5V的信号定义为对地开路，如图4-10所示。(www.xing528.com)

图4-10

注意：这里所说的0.5V和4.5V是一个泛指，不同的车型上可能有不同的设计，比如说低于0.3V者出现信号短路的故障码，这是有可能的。具体的情况应该去查原厂的维修资料进行确认，我们在这里仅做一个原理性的说明。

由此引申出，当水温传感器或其线路出现开路和短路时，发动机电控系统会存储上相应的故障码，这时的故障一般比较容易被检测到，维修难度较低；而如果发动机水温传感器出现性能上的漂移，比如某车的水温传感器在80℃时应该为800Ω，而由于传感器性能漂移变成了1000Ω，发动机电脑会误认为当前的温度为60℃，这时就会出现混合气调节上的偏差。此类故障一般较难发现，因为此时的信号电压仍在正常区域范围内，所以不会存储上故障码，这就会给诊断带来困难。

对于这种故障，只有提前意识到，才能做出针对性较强的检测。比如，我们可以用红外线测温仪直接检测水温传感器的实际温度，再用解码器中的数据流的数据进行对比，这样才能发现故障。为了引起重视，我们将此种故障定义为“性能漂移”。

电控发动机水温传感器的作用有3个方面：调节混合气；调节点火正时；调节怠速提速。

当水温传感器出现故障时，会有哪些故障现象呢？

（1）启动困难。

正因为水温传感器有以上两个方面的作用，所以当水温传感器出现故障时，会表现为启动困难（因为混合比控制出现偏差，引起燃烧困难），甚至打不着车。

（2）尾气排放超标且油耗升高。

因为混合气调节出现偏差，一定会引起油耗高的问题（只有在正常情况下，混合气调节才会处于最佳状态，此时发动机最省油且启动顺利）。只是有的车主注意到了，会给我们提供这方面的信息，而有些车主不会注意到，仅仅发现启动困难的故障现象。

（3）在某些车型上会表现为怠速偶发性的升高。

因为水温传感器除了调节混合气和点火提前角之外，在所有的车型上，还是怠速调节的重要传感器，冷车状态下为了使燃烧更稳定，要增加怠速转速，所以，当水温传感器损坏后，在某些车型上会有怠速偶发性升高的现象。

如何验证水温传感器是否损坏？

方法1：用解码器与红外线测温仪配合检测。

方法2：用万用表与红外线测温仪结合检测水温传感器。

方法3：用万用表检测信号电压，确定传感器是否出现故障。

方法4：利用传感器模拟器进行试验。

方法5：利用示波器检测水温传感器。

以上几种水温传感器的检测方法都是针对发动机电控燃油喷射系统中的水温传感器进行检测的。一般情况下，仪表中水温表所使用的水温传感器与上述检测方法类似。常见车型中，2010年捷达车仪表的工作原理与其他车型有所不同，其水温传感器上为数字型信号，水温传感器在正常工作时，它上面施加的不是一个模拟电压，用万用表测量，会测量到1.5V左右的电压，不能实现准确检测。在此提醒大家一定要用示波器观察，会看到波形（拔下水温传感器，测量线束侧电压），如图4-11所示。

图4-11

图中波形是拔下线束插头情况下测量到的，当插上水温传感器插头后，此方波电压幅值会降低，频率不变化，占空比也不变化。

下面我们通过案例学习一下。