客户赵先生驾驶一辆2019款丰田卡罗拉轿车，早晨起动车辆，发现车辆不易起动，怠速不稳，起动后故障指示灯点亮，原地缓踩油门时冒少量黑烟，急加速冒大量黑烟；经检查，确认是进气温度传感器损坏。更换新的进气温度传感器后，上述故障现象消失；作为汽车维修专业的学生，你知道进气温度传感器的作用和结构原理吗？进气温度传感器一旦损坏，将引起发动机怎样的故障吗？如何对进气温度传感器进行检测吗？

一、进气温度传感器功用与类型      

1.进气温度传感器的功用

D型进气控制系统中的进气温度传感器安装在空气滤清器壳体内或进气总管上，也有一些安装在进气歧管压力传感器内；L型进气控制系统的进气温度传感器安装在空气流量传感器内或空气滤清器之后的进气管上，如图3-5-1所示。

图3-5-1 进气温度传感器的安装位置

进气温度传感器的作用就是监测发动机进气管路中的空气温度，并将空气温度转换成电压信号输送给发动机控制模块ECM，ECM根据此信号实现以下控制。

（1）进气质量修正

进气歧管绝对压力传感器采用速度密度型的进气计量方式，其检测的是进入发动机的空气绝对压力。进气绝对压力并不能准确反映进气质量，因此，需要进气温度传感器提供的进气温度信号进行修正，以实现对进气质量的准确计量。

（2）点火提前角修正

进气温度低时，ECM增大点火提前角；进气温度高时，ECM减小点火提前角。

（3）其他控制

1）用于检测发动机冷起动时进气道的空气温度。ECM通过对进气温度和冷却液温度进行比较，以确定发动机是否处于冷起动工况，例如：如果两者的温度之差在8℃ 以内，ECM就确定发动机处于冷起动工况。

2）通常情况下，发动机温度由冷却液温度传感器检测，与进气温度传感器相比，冷却液温度传感器对喷油量和点火正时的影响更大。但是，当冷却液温度传感器失效后，ECM采用进气温度传感器作为检测温度的备用传感器。

3）在某些特殊情况下，进气温度传感器也影响发动机性能和驱动能力，比如：在极寒天气下，当冷却液温度传感器达到正常工作温度（如92°），而进气温度为-30℃，此时，ECM会根据进气温度传感器信号来获取更多燃油，而不是以冷却液温度传感器作为唯一参考温度信号。

4）为废气再循环（EGR）系统，燃油蒸发系统（EVAP）系统和闭环控制的与否提供参考依据。

2.进气温度传感器的类型

汽车进气温度传感器按结构可分为双金属片式和石蜡式进气温度传感器，按物理性能可分为热敏电阻式和热敏铁氧体式进气温度传感器。现代汽车广泛采用热敏电阻式进气温度传感器，具有灵敏度高、响应特性好、结构简单、成本低廉等优点。

二、热敏电阻式进气温度传感器结构与工作原理      

1.热敏电阻式进气温度传感器的结构

热敏电阻式温度传感器主要由热敏电阻、金属引线、接线插座和壳体等组成。

热敏电阻是温度传感器的主要部件，汽车用热敏电阻是在陶瓷半导体材料中掺入适量金属氧化物，并在1000℃以上的高温条件下烧结而成。控制掺入氧化物的比例和烧结温度，即可得到不同特性的热敏电阻，从而满足使用要求。例如，如果是用来检测发动机冷却液温度，则热敏电阻的工作温度为-30~130℃：如果是用来检测发动机的排气温度，热敏电阻的工作温度则为600~1000℃。

热敏电阻的外形制作成珍珠形、圆盘形（药片形）、垫圈形、梳状芯片形、厚膜形等，放置在传感器的金属管壳内，在热敏电阻的两个端面各引出一个电极并连接到传感器插座上。传感器壳体上制有螺纹，以便安装与拆卸。

进气温度传感器根据接线插座端子的数量分为单端子式和两端子式，如图3-5-2所示，单端子式进气温度传感器插座上只有一个接线端子，壳体为传感器的一个电极。两端子式进气温度传感器的两个电极用导线与ECM插座连接，其中一根为搭铁线，另一根为信号输出线。目前，大多数汽车采用的温度传感器为两端子式。

a)两端子式             b)单端子式

图3-5-2 热敏电阻式温度传感器的结构

2.热敏电阻式进气温度传感器的工作原理

进气温度传感器内的热敏电阻，是一个负温度系数热敏电阻，其电阻随着进气温度的变化而变化。进气温度变低时，热敏电阻的电阻值增大；温度变高时，热敏电阻的电阻值变小。电阻值的这些变化被作为电压的变化传送给发动机控制模块ECM，如图3-5-3所示。

图3-5-3 热敏电阻式进气温度传感器特性曲线

ECM内部串联一只分压电阻R，ECM向热敏电阻和分压电阻组成的分压电路提供一个稳定的电压(一般为5V)，传感器输入ECM的信号电压等于热敏电阻上的分压值。当被测对象的温度升高时，传感器阻值减小，热敏电阻上的分压值降低；反之，当被测对象的温度降低时，传感器阻值增大，热敏电阻上的分压值升高。ECM根据接收到的信号电压值，便可计算求得对应的温度值，从而进行实时控制。当进气温度低时，热敏电阻值大，传感器输入ECM的信号电压高，ECM控制喷油器增加喷油量。当进气温度高，热敏电阻值小，ECM将控制喷油减少喷油量，如图3-5-4所示。

图3-5-4 热敏电阻式进气温度传感器电路图

三、进气温度传感器的常见故障及原因      

1.故障现象

当进气温度传感器出现故障时，发动机ECM能够检测到故障信息，并能使发动机进入故障应急状态运行。此时发动机可能会出现热车难起动、排放超标等故障。

2.主要的故障原因

进气温度传感器感受温度部分脏污，使传感器热敏元件感受进气温度变化的灵敏度下降，从而导致其电阻值不能反映实际的进气温度；进气温度传感器内部线路接触不良而使传感器无信号或信号不正常；进气温度传感器热敏元件性能不良而使信号不正常；进气温度传感器线束插头接触不良，断路或短路。

3.进气温度传感器故障码的处理方法

当进气温度传感器或其电路发生故障时，失效保护系统为ECM提供设定的进气温度信号，通常按进气温度为20℃控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。

4.OBD-Ⅱ标准故障码的检测、设置的条件和故障的可能原因

（1）P0111——进气温度传感器性能。

检测条件：将点火开关置于ON位置，冷却液温度大于71℃，进气温度传感器故障不出现。

设置条件：5个预热循环之后，此时冷却液温度从大于4.4℃到最小71℃，里程表的里程增加315km,而且进气温度的增加变化小于3℃。

可能的原因：间歇性故障；进气温度传感器电压小于1.0V；传感器搭铁电路电压下降；IAT传感器信号电路电压下降；ECM故障。

（2）P0112——进气温度传感器电压偏低。

检测条件：将点火开关置于ON位置，蓄电池电压大于10V。

设置条件：ECM上的进气温度传感器电路电压小于0.5V。

可能的原因：进气温度传感器内部故障；进气温度传感器信号连线故障；ECM故障。

（3）P0113——进气温度传感器电压偏高。

检测条件：将点火开关置于ON位置，蓄电池电压大于10V。

设置条件：ECM上的进气温度传感器电路电压大于4.9V。

可能的原因：间歇性故障；进气温度传感器信号电路对电源短路；进气温度传感器内部故障；进气温度传感器信号电路断路；ECM故障。

1.电子节气门ETC系统的优点

（1）减少了机械故障，操纵更方便。电子节气门控制系统没有拉线，节气门踏板与节气门之间是电控，而不是机械控制，因此没有机械磨损，减少了机械故障。

（2）实现发动机全范围的最佳扭矩的输出，并且能精确控制节气门开度。

（3）节省燃料，改善了发动机的排放性能。ETC系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充分，同时也降低了废气的产生；在怠速状态下，节气门保持在一个极小开启角度来稳定燃烧，提高了燃油经济性，排放也得到进一步控制。

（4）具有更高的车辆行驶可靠性

2.电子节气门ETC系统的缺点

（1）汽车在起步时会产生油门迟滞现象

（2）非线性影响

ETC控制系统存在各种非线性影响，除了弹簧非线性、粘滑摩擦及齿隙非线性等影响外，同时受到进气流产生的非线性阻尼力以及进气气流的不稳定扰流阻矩的影响，导致常规PID控制不能精确地设定反馈的增益，影响控制的精确性。

（3）成本高

ETC系统采用了智能型传感器、快速响应的执行器、高性能控制单元及冗余设计，所以使成本大幅度上升。

一、任务准备

工作任务：一辆2019款丰田卡罗拉轿车，请对汽车进气温度传感器进行检测。

1.课前准备

（1）场地设施：举升机一台，装有废气抽排系统和消防设施的场地。

（2）设备设施：2019款丰田卡罗拉轿车一辆

（3）工量具：常用工具（一套）、车辆故障诊断仪、万用表等。

（4）耗材：车内三件套、车外三件套等。

（5）学生组织：教师指导、分组实训、过程评价。

2.注意事项

（1）在工作过程中要注意人身安全，认真执行7S管理。 

（2）在工作过程中请根据操作步骤，规范操作，防止损坏设备和器材。

（3）严格按照工作要求正确使用仪器设备，出现问题及时报告，服从管理。

二、任务实施    

丰田卡罗拉发动机进气温度传感器安装在空气流量传感器上，和空气流量传感器共用一个线束插头。丰田卡罗拉发动机进气温度传感器连接电路如图3-5-5所示。 

图3-5-5 丰田发动机进气温度传感器连接电路

发动机ECM通过其内部的电阻，经线束插头的端子90（THA）向进气温度传感器线束插头的端子1（THA）提供5V电源，传感器线束插头的端子2（E2）通过ECM线束插头的端子122（ETHA）经ECM内部搭铁。传感器电阻与ECM内部的电阻，构成串联分压电路。ECM通过检测传感器电阻两端的分压Us，来感知进气温度的高低。当进气温度上升时，传感器电阻减小，Us降低；当进气温度下降时，传感器电阻增大，Us升高。 

丰田发动机进气温度传感器失效后，发动机ECM按照一个固定温度值20℃进行控制。当进气温度传感器故障被排除后，ECM退出失效保护模式。

1.用故障诊断仪检测

将故障诊断仪连接到诊断座上，起动发动机并怠速运转。用故障诊断仪进行数据流读取，显示的进气温度值应接近周围环境温度。如果与环境温度相差太大，说明进气温度传感器有故障（进气温度显示为-40℃，表示电路中有断路故障；进气温度显示140℃，表示电路中有短路故障)，应利用万用表进行检测。

2.用万用表检测

（1）检测电源电压。丰田发动机进气温度传感器和空气流量传感器共用一个线束插头,如图3-5-6所示。关闭点火开关，拔下传感器线束插头。接通点火开关，检测线束插头端子1（THA）与搭铁之间的电压，正常值应为5V。否则，检查传感器线束是否断路、短路和虚接，检查ECM是否损坏。

图3-5-6 空气流量传感器线束插头

（2）检测电路导通性。关闭点火开关，拔下传感器线束插头,检测线束插头的端子2（E2）与搭铁之间的电阻，正常值应小于1Ω。

若电阻值不正常，则拔下ECM线束插头，如图3-5-7所示，检测传感器线束插头的端子2（E2）与ECM线束插头的端子122（ETHA）之间的导线电阻，检测传感器线束插头的端子1（THA）与ECM线束插头的端子90（THA）之间的导线电阻，正常值均应小于1Ω。若阻值较大，说明该段导线存在虚接或断路。然后检查导线相互之间是否短路（不相接的导线间电阻应为无穷大）。如果导线有断路、短路故障，则应修复或更换。

（3）检测传感器电阻。关闭点火开关，拔下进气温度传感器线束插头,并将传感器拆下。用电热吹风器等加热进气温度传感器，检测在不同温度下传感器两端子之间的电阻值，电阻标准值见表3-5-1。如果与标准值不符，说明进气温度传感器热敏电阻失效，应更换。

图3-5-1 丰田发动机温度传感器的电阻标准值

1.汽车进气温度传感器按结构可分为双金属片式和石蜡式温度传感器，按物理性能可分为热敏电阻式和热敏铁氧体式温度传感器。现代汽车广泛采用热敏电阻式温度传感器，具有灵敏度高、响应特性好、结构简单、成本低廉等优点。

2.D型进气控制系统中的进气温度传感器安装在空气滤清器壳体内或进气总管上，也有一些安装在进气歧管压力传感器内；L型进气控制系统的进气温度传感器安装在空气流量传感器内或空气滤清器之后的进气管上

3.热敏电阻式温度传感器主要由热敏电阻、金属引线、接线插座和壳体等组成。

4.常见故障现象。当进气温度传感器出现故障时，发动机ECU能够检测到故障信息，并能使发动机进入故障应急状态运行。此时发动机可能会出现热车难起动、排放超标等故障。

5.主要的故障原因。进气温度传感器感受温度部分脏污，使传感器热敏元件感受进气温度变化的灵敏度下降，从而导致其电阻值不能反映实际的进气温度；进气温度传感器内部线路接触不良而使传感器无信号或信号不正常；进气温度传感器热敏元件性能不良而使信号不正常；进气温度传感器线束插头接触不良，断路或短路。