新聞主題	康明斯柴油機冷卻液溫度傳感器原理、故障檢查和響應測試

 

前言：發動機冷卻液溫度傳感器是一種用于測量柴油發電機水溫的重要傳感器。其作用是將冷卻液的溫度轉化為電信號，供康明斯控制系統使用。在柴油發電機運轉過程中，如果發動機冷卻液溫度傳感器出現故障，將會導致發動機過熱或過冷，嚴重影響柴油發電機組的性能與運行，可能還會引起報警停機，導致無法正常給企業生產進行供電。因此，當柴油發電機的ECU報出冷卻液溫度傳感器型號電壓過高或過低故障時，應如何進行響應測試以確定故障區域和類型，相信你讀完本文內容，將會在從中得出答案。

 

一、工作原理

 

      柴油發動機冷卻液溫度傳感器使用時，將導熱部伸入冷卻液內，通過外螺紋接頭將傳感器安裝在發動機出水口，將連接接口與儀表連接，安裝十分簡便。通過導熱外殼導熱，環形溫度電阻和水溫電阻根據溫度變化，阻值會發生變化，將水溫信號轉化為電信號傳輸至外部的儀表。冷卻液溫度傳感器通常采用熱敏電阻或熱電偶作為感測元件，通過測量冷卻液的溫度來判斷發動機的工作狀態。具體工作原理如下：

1、熱敏電阻原理

      熱敏電阻是一種電阻值隨溫度變化的元件，冷卻液溫度傳感器中采用的常見熱敏電阻材料是鉑電阻（PT100或PT1000）。當發動機啟動時，冷卻液開始流動，而溫度傳感器所在的位置通常是在發動機冷卻液循環系統的高溫區域，如發動機水套管或水泵附近。因此，當冷卻液溫度升高時，熱敏電阻的電阻值下降。

      根據熱敏電阻的特性，其阻值隨溫度的變化而變化，信號電壓也隨之發生變化，ECU再根據當前的水溫信號控制噴油量等；說通俗點讓就是為發動機ECU提供水溫信號，用于啟動、怠速、正常運行時的點火正時、噴油脈寬的控制。冷卻液溫度傳感器為負溫度系數電阻計NTC，隨著溫度的升高，其電阻值會下降；DME通過測量其電壓值，可以計算出電阻的大小，從而推算出冷卻液溫度；冷卻液溫度傳感器有2個PIN腳；其中，PIN 1為信號線，PIN 2為接地線。

2、 熱電偶原理

      熱電偶是由兩種不同金屬材料的導線組成。溫度差會引起兩種金屬之間產生溫差電勢，這是熱電效應的基本原理。冷卻液溫度傳感器中常用的熱電偶類型是K型熱電偶。傳感器通過測量熱電偶產生的電勢來計算冷卻液的溫度。

3、工作影響

      發動機冷卻液溫度傳感器的精度和可靠性對發動機的工作性能和壽命有著重要影響。

（1）傳感器的精度指的是傳感器輸出的溫度值與實際溫度值之間的差異。通常情況下，傳感器的精度應在一定范圍內，以確保ECU能夠準確地調整發動機的工作參數。

（2）傳感器的可靠性指的是傳感器在長時間使用過程中的穩定性和可靠性。

      傳感器應能夠在各種工況下正常工作，并能夠承受發動機振動、溫度變化等因素的影響。此外，傳感器應具有一定的抗電磁干擾能力，以避免外部電磁信號對傳感器的影響。無論是熱敏電阻還是熱電偶，冷卻液溫度傳感器的工作原理都是利用材料的溫度敏感性質來測量冷卻液的溫度變化。

 

圖1  冷卻液溫度傳感器電路原理圖

圖2  冷卻液溫度傳感器結構圖

 

二、故障檢查方法

 

      一般冷卻液溫度傳感器故障后，會有以下故障癥狀水溫表不準或不工作、冷起動困難、混合氣過濃、怠速過高、風扇不轉或常轉等現象。為了檢測發動機冷卻液溫度傳感器是否正常工作，可以采用以下方法：

1、就機檢查

      當發動機冷卻液溫度傳感器故障時，儀表盤的溫度指示器通常會出現異常。可以通過觀察儀表盤上的冷卻液溫度指示器是否顯示不合理的溫度值，如過高或過低，來初步判斷傳感器是否正常工作。

（1）點火開關打到”OFF”，拔下傳感器接插件，將點火開關打到”ON”，測量傳感器接插件1腳與搭鐵間電壓是否在4.9V～5.1V范圍內。如果測量結果不正確，則應檢查電瓶是否供電正常，或出現了ECU輸出電壓不正常的狀況，或線束出現斷路或接觸不良等狀況。測量傳感器電阻，并記錄；

（2）測量傳感器接插件2腳與搭鐵之間是否導通，如果不導通則應檢查線束是否斷路或接觸不良；

（3）點火開關打到”OFF”，插上傳感器接插件，拔下ECU上的A端線束接插件，找到對應的A58與A41，測量它們之間的傳感器電阻，若測得結果與步驟1測得結果偏差較大，則說明線束出現故障的可能性較大。根據當時的溫度情況查找傳感器電阻溫度對照表，若實測的電阻值與理論值出入較大，則傳感器出故障的可能性較大。

2、使用診斷工具

      故障診斷儀可以幫助檢測發動機冷卻液溫度傳感器的工作情況。通過連接故障診斷儀到發電機組的OBD接口，并進行掃描，可以獲取與傳感器相關的故障碼。如果出現與傳感器故障相關的故障碼，就可以確認傳感器可能存在問題。

3、測量傳感器的電阻值

   發動機冷卻液溫度傳感器通常是NTC（負溫度系數）類型的傳感器。可以使用萬用表測量傳感器的電阻值，并與廠家提供的標準值進行比較。如果測量得到的電阻值與標準值相差較大，就可以判斷傳感器存在故障。

（1）拆下冷卻液溫度傳感器

      關閉點火開關，冷卻發動機分鐘，排放冷卻液，拔下冷卻液溫度傳感器導線連接器，然后用19#的梅花扳手將冷卻液溫度傳感器，從發動機出水管上拆下。

（2）裝配實驗裝備

      把傳感器置于傳感器固定架上，并把其放置于燒杯中；把燒杯安置在支架上往燒杯內加水，水剛好滿至傳感器安裝螺母下線合適。在燒杯中放置一支溫度計。用酒精燈加熱杯中的水，讓其受熱。

（3）測量冷卻液溫度傳感器的電阻

      用導線將傳感器與萬用表表筆連接良好，使用歐姆KΩ檔，觀察溫度計和萬用表的讀數變化；隨著溫度逐漸升高，所顯示的電阻值下降，冷卻液溫度傳感器的電阻值與溫度的高低成反比，見表1。若不符合，應更換冷卻液溫度傳感器。

 

表1    冷卻水溫度傳感器溫度與阻止的對應關系表 

4、 觀察發動機工作狀態

      當發動機冷卻液溫度傳感器故障時，發動機在運行過程中可能會出現一些異常癥狀。例如，發動機可能會因為冷卻液溫度過高而出現過熱的情況，或者因為溫度過低而無法正常啟動。通過觀察發動機的工作狀態，可以初步判斷傳感器是否存在問題。

 

三、傳感器故障響應試驗

 

       中國產的柴油發電機想要出口到歐盟必然需要進行發電機組CE認證。一般而言，發電機組CE認證會涉及到LVD（低電壓CE認證）、EMC（電磁兼容CE認證）、MD（機械CE認證）等多項歐盟指令。2016年12月31日，歐洲標準委員會正式發布發電機組2016版安全標準《ENISO8528-13：2016往復式內燃機引擎驅動的交流發電機組－第13部分：安全》。

      ECM響應測試在排除傳感器及線路故障時廣泛采用。具體做法是，當某一傳感器報出信號電壓過高或過低故障時，人為制造反向故障，然后觀察ECM響應性，以確定故障部位。經過完整的響應測試，能夠確認故障發生在傳感器、線束，還是ECU。下面以康明斯柴油機冷卻液溫度傳感器為例，介紹響應測試方法。

1、現行故障：144

● PID： P110

● SPN： 110

● FMI： 3

● 指示燈： 黃色

● SRT： QU-144

     ECM監測觸針22上的電壓預期檢測在 0.5 和 4.5 伏之間變化。如果電壓高于 4.95 伏，則 ECM 將記錄故障代碼 144。其原因可能是由信號或回路導線存在開路、電壓對信號或回路導線短路或傳感器開路故障造成的。

     冷卻液溫度電路中檢測到高電壓的響應測試，步驟框圖如圖3所示。

提示：斷開傳感器或ECM插接器進行測試前，應先檢查觸針是否臟污或損壞。更換ECM前，應確認ECM供電電路是否正常。

2、現行故障：145

● PID: P110

● SPN: 110

● FMI: 4

● 指示燈: 黃色

● SRT: QU-145

      ECM監測觸針22上的電壓預期檢測在 0.21 和 4.95 伏之間變化。如果電壓低于 0.21 伏持續 2 秒以上，則 ECM 將記錄故障代碼 145。其原因可能是由電源導線或回路導線上存在對地短路或傳感器內部接地故障造成的。

      冷卻液溫度電路中檢測到低電壓的響應測試，步驟框圖如圖4所示。

 

冷卻液溫度傳感器電壓高故障響應測試步驟

冷卻液溫度傳感器電壓低故障響應測試步驟

 

總結：

      綜上所述，發動機冷卻液溫度傳感器通過測量熱敏電阻的電阻值變化來判斷冷卻液的溫度，從而調整發動機的工作參數。以上方法只能初步判斷發動機冷卻液溫度傳感器的工作情況，如果懷疑傳感器存在問題，最好將發電機組送到專業的發電機維修廠或康明斯售后站進行檢測和維修。及早發現和解決傳感器故障，可以避免發動機因過熱或過冷而受損，保障發電機組的正常運行安全。由于傳感器的精度和可靠性對發動機的性能和壽命至關重要。因此，在柴油發電機組維護過程中，應定期檢查和更換傳感器，以確保發動機的正常運行和高效工作。

 

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