Как устроен датчик температуры охлаждающей жидкости

Статья обновлена: 18.08.2025

Исправная система охлаждения критически важна для работы двигателя автомобиля. Контроль температурного режима осуществляется специальным устройством – датчиком температуры охлаждающей жидкости.

Этот компактный электронный компонент непрерывно измеряет степень нагрева антифриза или тосола в системе. Полученные данные преобразуются в электрический сигнал и передаются в электронный блок управления двигателем.

На основе поступающей информации ЭБУ динамически регулирует важные параметры: состав топливно-воздушной смеси, угол опережения зажигания, работу вентилятора радиатора. Значения с датчика также выводятся на панель приборов, информируя водителя о текущем тепловом состоянии мотора.

Принцип измерения температуры через термистор

Термистор представляет собой полупроводниковый резистор с выраженной зависимостью электрического сопротивления от температуры. В системах охлаждения двигателя применяются преимущественно NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), где сопротивление уменьшается при росте температуры.

Электронный блок управления (ЭБУ) подключает термистор в цепь постоянного опорного напряжения (обычно +5В) через калиброванный резистор, формируя делитель напряжения. Падение напряжения на термисторе напрямую зависит от его текущего сопротивления: чем ниже сопротивление (выше температура), тем меньше напряжение на сигнальном проводе.

Алгоритм преобразования данных

ЭБУ непрерывно измеряет аналоговое напряжение в точке соединения резистора и термистора. Это значение преобразуется в цифровой сигнал через АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Далее происходит расчет:

По закону Ома вычисляется сопротивление термистора: R_терм = (U_опор × R_калибр / U_изм) – R_калибр
Полученное сопротивление сопоставляется с температурной характеристикой, хранящейся в памяти ЭБУ в виде таблицы или математической модели.

Критически важна точность калибровки цепи и характеристик термистора. Производители предоставляют ЭБУ эталонные данные зависимости сопротивление-температура, учитывающие специфику материала чувствительного элемента.

Состояние двигателя	Сопротивление термистора (пример для -40°C..+130°C)	Сигнал напряжения на ЭБУ
Сильный перегрев (+130°C)	~80-150 Ом	Минимальное (0.1-0.5В)
Рабочая температура (+90°C)	~200-300 Ом	~1.8-2.5В
"Холодный" запуск (-20°C)	~15-25 кОм	~4.2-4.8В

Любое повреждение проводки (обрыв, КЗ) или выход термистора из строя приводят к аномальным показаниям напряжения (0В или ~5В), что интерпретируется ЭБУ как ошибка с сохранением соответствующего кода неисправности и активацией аварийного режима работы двигателя.

Влияние температуры на электрическое сопротивление

В датчике температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) применяется термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Его электрическое сопротивление напрямую зависит от температуры охлаждающей жидкости: при нагреве сопротивление уменьшается, при охлаждении – увеличивается. Это свойство обусловлено изменением подвижности электронов в полупроводниковом материале термистора при тепловом воздействии.

ЭБУ двигателя подаёт на термистор стабильное опорное напряжение (обычно 5 В) через резистор известного номинала. Образуется делитель напряжения, где выходной сигнал определяется соотношением сопротивлений. Изменение сопротивления термистора при колебаниях температуры вызывает пропорциональное изменение напряжения на сигнальном проводе, что фиксируется блоком управления.

Зависимость параметров ДТОЖ

Ключевые характеристики работы NTC-термистора:

Низкая температура (пример: -40°C): Высокое сопротивление (до 100 кОм) → Низкое напряжение сигнала (около 0.5 В)
Рабочая температура (пример: 90°C): Среднее сопротивление (200-300 Ом) → Среднее напряжение (1.5-2.5 В)
Высокая температура (пример: 130°C): Низкое сопротивление (70-100 Ом) → Высокое напряжение сигнала (4.0-4.5 В)

Температура (°C)	Сопротивление (Ом)	Выходное напряжение (В)
-40	100 000	0.3-0.5
20	2 500	2.0-2.5
90	200	3.8-4.2

Калибровочная таблица соответствия сопротивление→температура хранится в памяти ЭБУ. Рассчитав сопротивление по падению напряжения, блок точно определяет температуру антифриза для корректировки топливоподачи, угла зажигания и работы вентилятора.

Градуировка значений сопротивления для разных температур

Термистор датчика охлаждающей жидкости изменяет электрическое сопротивление обратно пропорционально температуре: при нагреве сопротивление падает, при охлаждении – растет. Эта зависимость нелинейна, что требует точной калибровки значений для корректного преобразования физической величины в электрический сигнал.

Производители создают эталонные таблицы соответствия сопротивления и температуры, используя лабораторные испытания в контролируемых условиях. Каждому значению сопротивления термистора присваивается конкретная температура с учетом характеристик материала и геометрии чувствительного элемента.

Принципы использования градуировочных данных

Электронный блок управления (ЭБУ) двигателя содержит в памяти эталонную таблицу или математическую модель, описывающую зависимость R=f(T). При измерении напряжения на датчике ЭБУ рассчитывает сопротивление по закону Ома, после чего определяет температуру по алгоритму:

Замер падения напряжения на термисторе
Расчет сопротивления: R = (U_ист - U_изм) / I_цепи
Поиск ближайшего значения в калибровочной таблице
Интерполяция между соседними точками при необходимости

Критичные температурные диапазоны (пуск, прогрев, перегрев) имеют повышенную плотность калибровочных точек. Пример соответствия для NTC-термистора:

Температура (°C)	Сопротивление (Ом)
-40	100 700
0	22 050
20	8 500
40	3 600
80	720
100	320
120	170

Погрешность измерений возникает при отклонении характеристик термистора от номинала из-за старения или повреждения. Для компенсации производственных допусков в алгоритм ЭБУ вводятся корректирующие коэффициенты, хранящиеся в памяти блока управления.

Подача сигнала напряжения на электронный блок управления

Сопротивление термистора изменяется обратно пропорционально температуре охлаждающей жидкости: при нагреве сопротивление падает, а при охлаждении – возрастает. Это изменение фиксируется электронной схемой датчика, преобразующей сопротивление в аналоговый сигнал напряжения.

Напряжение на сигнальном проводе варьируется в диапазоне 0,1–4,8 В относительно опорного напряжения (обычно 5 В). Низкие значения соответствуют высокой температуре, высокие – низкой. Сигнальный провод передает этот аналоговый показатель напрямую на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) ЭБУ.

Обработка сигнала в ЭБУ

АЦП преобразует аналоговое напряжение в цифровой код. ЭБУ сопоставляет полученное значение с калибровочными таблицами, хранящимися в памяти, где каждому уровню напряжения соответствует конкретная температура. Алгоритмы учитывают:

Калибровочные поправки для конкретной модели двигателя
Динамику изменения показаний (резкие скачки фильтруются)
Корреляцию с данными других датчиков (воздуха, детонации)

На основе расшифрованной температуры ЭБУ в реальном времени регулирует параметры работы двигателя:

Состав топливовоздушной смеси (обогащение/обеднение)
Угол опережения зажигания
Обороты холостого хода
Активацию системы рециркуляции ОГ (EGR)
Управление электровентилятором радиатора

Напряжение (В)	Примерное сопротивление (Ом)	Температура (°C)
4,8	~2 500	-40
3,4	~1 500	0
1,5	~300	50
0,5	~100	90
0,1	~20	130

При выходе сигнала за допустимые пределы (например, обрыв или КЗ) ЭБУ регистрирует ошибку, включает аварийный режим и индикатор Check Engine. В этом случае используются фиксированные значения температуры из резервной таблицы для поддержания работоспособности двигателя.

Расшифровка сигнала контроллером двигателя

Контроллер двигателя получает от датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) аналоговый электрический сигнал, величина которого изменяется в зависимости от сопротивления терморезистора внутри датчика. При низких температурах сопротивление высокое (до 10 кОм), при прогреве – снижается до сотен Ом. Напряжение на сигнальном проводе, подаваемое через резистор постоянного номинала в контроллере (обычно 5 В), обратно пропорционально температуре: холодный двигатель = высокое напряжение (4.0–4.5 В), горячий = низкое (0.3–0.8 В).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в контроллере оцифровывает поступающее напряжение с частотой 10–100 раз в секунду. Полученное цифровое значение сверяется с калибровочной таблицей, хранящейся в памяти ЭБУ. Таблица содержит точные соответствия напряжения конкретным температурам ОЖ, учитывая нелинейность характеристики терморезистора.

Алгоритм обработки данных

После определения температуры контроллер корректирует работу систем двигателя:

Топливоподача: обогащение смеси при холодном пуске.
Угол опережения зажигания: задержка при прогреве для снижения детонации.
Обороты холостого хода: поддержка повышенных оборотов до достижения рабочей температуры.
Клапан рециркуляции ОГ (EGR): блокировка при температуре ниже нормы.
Включение вентилятора: активация при превышении порога (например, 95–105°C).

При обнаружении обрыва/короткого замыкания в цепи ДТОЖ (сигнал за пределами 0.1–4.9 В) контроллер:

Активирует аварийную лампу Check Engine.
Записывает код ошибки (например, P0115–P0118 для OBD-II).
Использует фиксированное значение температуры (обычно 80–90°C) для защиты двигателя.

Корректировка впрыска топлива по данным о температуре

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) непрерывно анализирует показания датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) для расчета оптимального количества топлива. При холодном пуске низкая температура сигнализирует о необходимости обогащения топливно-воздушной смеси, так как бензин плохо испаряется в холодном состоянии. ЭБУ увеличивает длительность импульса форсунок, обеспечивая стабильную работу и прогрев.

По мере нагрева двигателя ЭБУ постепенно снижает долю топлива в смеси, переходя на стехиометрический состав. При перегреве (температура выше нормы) система принудительно обедняет смесь для снижения тепловой нагрузки и предотвращения детонации. Отказ ДТОЖ приводит к использованию аварийных значений температуры, вызывая перерасход топлива, жесткую работу или трудный запуск.

Принципы коррекции

Основные алгоритмы регулирования:

Пусковой режим: Увеличение топливоподачи на 20-50% при температуре ниже +20°C
Прогрев: Постепенное уменьшение коррекции до нуля при достижении +80°C
Ассинхронный впрыск: Добавочные импульсы форсунок при прокрутке стартером

Температура ОЖ	Действие ЭБУ	Эффект
-30°C...+10°C	Максимальное обогащение	Компенсация конденсации топлива
+10°C...+70°C	Линейное уменьшение подачи	Стабилизация холостого хода
+80°C...+95°C	Стехиометрическая смесь	Номинальный режим
>+100°C	Принудительное обеднение	Снижение температуры ДВС

Дополнительные факторы коррекции включают:

Поправку на плотность воздуха (при низких температурах)
Увеличение оборотов холостого хода при прогреве
Коррекцию угла опережения зажигания

Точность показаний ДТОЖ критична в диапазоне -40°C...+50°C, где отклонение на 5°C вызывает ошибку топливоподачи до 7%.

Управление оборотами холостого хода при прогреве

При холодном запуске двигателя датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) передает в электронный блок управления (ЭБУ) сигнал о низкой температуре. ЭБУ интерпретирует эти данные как необходимость повышения оборотов холостого хода для ускорения прогрева силового агрегата и каталитического нейтрализатора.

На основании показаний ДТОЖ ЭБУ рассчитывает оптимальные обороты, активируя дополнительные каналы подачи воздуха через регулятор холостого хода (РХХ) или электронную дроссельную заслонку. Параллельно увеличивается длительность впрыска топлива для обогащения топливно-воздушной смеси, компенсирующего плохое испарение бензина на холодном двигателе.

Алгоритм работы системы

Датчик ДТОЖ фиксирует температуру ОЖ ниже рабочего диапазона (обычно <80°C)
ЭБУ вычисляет целевые обороты по заложенной карте прогрева
Регулятор холостого хода открывает байпасный канал для дополнительного воздуха
Форсунки увеличивают время впрыска на 20-30%
По мере роста температуры ЭБУ снижает обороты ступенчато (каждые 5-10°C)
При достижении 80-90°C система переходит в штатный режим (650-800 об/мин)

Температура ОЖ	Обороты ХХ	Коррекция топлива
-20°C	1300-1400 об/мин	+30%
0°C	1100-1200 об/мин	+25%
40°C	900-950 об/мин	+15%
80°C	750-800 об/мин	0%

Критичные параметры для корректной работы: исправность ДТОЖ, отсутствие подсоса воздуха и стабильное давление топлива. При неисправности датчика ЭБУ переходит на аварийные обороты (~1500 об/мин), активируя ошибку в памяти.

Включение вентилятора охлаждения по сигналу датчика

При превышении порогового значения температуры охлаждающей жидкости (обычно 95-105°C) термистор внутри датчика изменяет сопротивление, преобразуя тепловую энергию в электрический сигнал. Этот сигнал непрерывно передается в электронный блок управления двигателем (ЭБУ) через аналоговый или цифровой интерфейс.

ЭБУ сравнивает полученные данные с калибровочными таблицами, хранящимися в памяти. Если температура достигает критического уровня, запрограммированного для активации вентилятора, контроллер замыкает реле в цепи электропитания вентилятора. Реле подает напряжение 12В на электродвигатель вентилятора, запуская его вращение.

Принцип работы системы управления

Ключевые этапы цикла включения:

Датчик фиксирует температуру ОЖ в блоке цилиндров или радиаторе
ЭБУ обрабатывает сигнал и сопоставляет с температурными картами
Реле получает управляющий импульс от контроллера
Вентилятор включается на заданной скорости вращения

Особенности работы на разных режимах:

Одноконтурная система	Вентилятор работает на постоянной скорости до снижения температуры до нижнего порога (около 90°C)
Двухскоростная система	Первая ступень активируется при 95-100°C, вторая - при 105-110°C для интенсивного охлаждения
ШИМ-управление	Скорость вращения плавно регулируется широтно-импульсной модуляцией

После запуска вентилятора поток воздуха через радиатор усиливает теплоотдачу, снижая температуру антифриза. При достижении нижнего порогового значения (обычно на 5-10°C ниже точки включения) ЭБУ разрывает цепь реле, останавливая вентилятор. Цикл повторяется при последующем нагреве, поддерживая температурный баланс двигателя.

Диагностика неисправностей по кодам ошибок OBD-II

При неполадках датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) система OBD-II генерирует специфические коды ошибок, начинающиеся с P0115–P0119. Эти коды указывают на отклонения в работе цепи датчика или несоответствие его показаний ожидаемым параметрам.

Расшифровка ошибок позволяет локализовать проблему без разборки узлов. Например, код P0117 свидетельствует о низком уровне сигнала (короткое замыкание на массу), а P0118 – о высоком (обрыв цепи). Система фиксирует как резкие скачки температуры, так и нелогичные данные при сравнении с показаниями других датчиков.

Интерпретация основных кодов

Код ошибки	Описание	Возможные причины
P0115	Неисправность цепи ДТОЖ	Обрыв/КЗ проводов, окисление контактов
P0116	Выход показаний за рабочий диапазон	Неправильная калибровка, залипание терморезистора
P0117	Сигнал ниже нормы	Короткое замыкание на массу, неисправность датчика
P0118	Сигнал выше нормы	Обрыв цепи, плохой контакт в разъёме
P0119	Нестабильный сигнал	Повреждение проводки, внутренние дефекты датчика

Этапы диагностики:

Считайте коды сканером OBD-II и зафиксируйте условия возникновения ошибки (температура двигателя, нагрузка).
Проверьте целостность цепи:
- Сопротивление датчика при 20°C: 2–3 кОм
- Напряжение сигнального провода: 0,5–4,5В при прогреве
Сравните показания температуры ДТОЖ с данными датчика всасываемого воздуха (при холодном двигателе разница ≤5°C).

Важно! Ложные ошибки могут возникать при низком заряде АКБ или утечке охлаждающей жидкости. Всегда проверяйте состояние разъёмов и отсутствие коррозии на контактах перед заменой датчика.

Последствия некорректных показаний для двигателя

Некорректные данные от датчика температуры охлаждающей жидкости вводят электронный блок управления (ЭБУ) в заблуждение, провоцируя ошибочные расчеты топливовоздушной смеси и угла опережения зажигания. Это приводит к системным сбоям в работе силового агрегата, нарушающим оптимальный тепловой режим и эффективность сгорания топлива.

Постоянная эксплуатация двигателя с неверными температурными показателями вызывает цепную реакцию критических повреждений. Наиболее опасными являются необратимые деформации деталей ЦПГ (цилиндропоршневой группы) и ГРМ (газораспределительного механизма) из-за перегрева или повышенного износа при длительной работе на обогащенной смеси.

Основные риски для двигателя:

Перегрев двигателя: Заниженные показания заставляют ЭБУ игнорировать перегрев, отключая вентилятор радиатора. Результат – деформация ГБЦ, прогар прокладки, задиры поршней.
Повышенный износ: Завышенные показатели провоцируют подачу обогащенной смеси, смывающей масляную пленку со стенок цилиндров. Ускоряется износ колец, вкладышей коленвала.
Детонация: Неправильный угол зажигания при ложных "холодных" показаниях вызывает взрывное сгорание топлива. Разрушаются поршни, шатунные вкладыши, клапаны.
Загрязнение системы: Постоянно обогащенная смесь приводит к закоксовыванию форсунок, нагару на свечах и катализаторе.

Тип ошибки датчика	Непосредственное воздействие	Долгосрочные последствия
Показания ниже реальных	Позднее зажигание, отключение вентилятора	Прогар клапанов, коробление ГБЦ
Показания выше реальных	Богатая смесь, раннее зажигание	Залегание колец, разрушение катализатора
Прерывистый сигнал	Резкие скачки режимов работы	Трещины в поршнях, деформация шатунов

Критически опасным является комбинированное воздействие нескольких факторов: например, детонация на фоне обогащенной смеси ускоряет разрушение ЦПГ в 3-4 раза. Особенно уязвимы турбированные моторы, где тепловые нагрузки изначально выше.

Проверка сопротивления мультиметром

Проверка сопротивления мультиметром позволяет оценить исправность термистора внутри датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ). Для этого необходимо отсоединить электрический разъём датчика и измерить сопротивление между его контактами при разных температурных режимах двигателя.

Полученные значения сравниваются с эталонными данными производителя для конкретной температуры. Значительные отклонения от нормы указывают на неисправность термистора, что приводит к некорректным показаниям температуры на приборной панели и сбоям в работе системы управления двигателем.

Процедура проверки

Отсоедините разъём датчика при выключенном зажигании.
Переведите мультиметр в режим измерения сопротивления (Ω) в диапазоне 0-20 кОм.
Подсоедините щупы прибора к контактам датчика (полярность не важна).
Измерьте сопротивление при холодном двигателе (20-25°C).
Запустите двигатель, прогрейте до рабочей температуры (85-95°C) и повторно снимите показания.

Температура (°C)	Типовое сопротивление (кОм)
20	2.0–3.0
40	0.9–1.3
60	0.4–0.6
80	0.2–0.3
90	0.15–0.22

Интерпретация результатов:

Нулевое сопротивление указывает на короткое замыкание внутри датчика.
Бесконечное сопротивление (разрыв цепи) означает обрыв термистора.
Отсутствие изменения сопротивления при прогреве свидетельствует о выходе датчика из строя.

Для точной диагностики всегда сверяйтесь с мануалом автомобиля, так как значения сопротивления могут варьироваться в зависимости от модели ДТОЖ. Замена датчика требуется при любом несоответствии эталонным параметрам.

Типичные места установки в системе охлаждения

Основным местом монтажа датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) является выходной патрубок головки блока цилиндров. Такое расположение позволяет максимально точно фиксировать нагрев двигателя, так как ОЖ выходит из наиболее горячей зоны силового агрегата перед поступлением в радиатор. Контроль температуры в этой точке критически важен для корректной работы системы управления двигателем.

Вторым распространённым вариантом установки служит корпус термостата или входной патрубок радиатора. В этих точках датчик отслеживает состояние ОЖ после терморегулятора, что помогает оценить эффективность работы системы охлаждения при открытом контуре. На некоторых моделях двигателей встречается дублирующий датчик в нижней части радиатора для дополнительного мониторинга.

Дополнительные точки монтажа

В зависимости от конструкции двигателя и модели автомобиля ДТОЖ может располагаться:

В выпускном канале блока цилиндров возле термостата
На магистрали возврата ОЖ из отопителя салона
В корпусе водяного насоса (редко, на отдельных дизельных двигателях)

Место установки	Преимущества	Недостатки
Головка блока цилиндров	Максимальная точность показаний	Высокая вибрационная нагрузка
Корпус термостата	Удобство обслуживания	Запаздывание показаний при срабатывании термостата
Вход радиатора	Контроль температуры перед охлаждением	Риск повреждения при ДТП

При замене ДТОЖ обязательно учитывают специфику расположения конкретного двигателя – неверная установка может вызвать погрешности в показаниях до 10-15°C. Герметичность соединения обеспечивается медной шайбой или уплотнительным кольцом, предотвращающим утечки охлаждающей жидкости.

Особенности замены и герметизации резьбового соединения

Перед установкой нового датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) критически важно очистить резьбовое отверстие в двигателе от остатков старого герметика, коррозии и загрязнений. Используйте специализированную резьбовую метчик подходящего размера и шага, избегая повреждения стенок канала. Продуйте отверстие сжатым воздухом после механической обработки для удаления металлической стружки.

Выбор герметизирующего состава зависит от конструкции датчика: для элементов с конусной уплотнительной поверхностью дополнительная герметизация не требуется, тогда как цилиндрические резьбы нуждаются в нанесении термостойкого герметика. Исключительно используйте составы, совместимые с антифризом и рассчитанные на температуры до +150°C, например, анаэробные полимеры или высокотемпературные силиконы.

Ключевые этапы герметизации

Нанесите герметик тонким слоем только на 2-3 первые витка резьбы датчика
Избегайте попадания состава на чувствительный элемент и контакты
Затягивайте с моментом, указанным производителем (обычно 10-20 Н·м)
Удалите излишки герметика ветошью до застывания

Тип соединения	Рекомендуемый герметик	Особенности нанесения
Коническая резьба	Не требуется	Самоуплотняющаяся конструкция
Цилиндрическая резьба	Анаэробный фиксатор (Loctite 577)	Наносить только на чистую сухую резьбу
Алюминиевый блок	Термостойкий силикон (Permatex Ultra Grey)	Требует времени полимеризации перед запуском

Контроль после установки включает визуальную проверку отсутствия выдавленного герметика в посадочном гнезде и обязательную опрессовку системы охлаждения. Прогрейте двигатель до рабочей температуры, затем проверьте соединение на предмет подтекания антифриза. Помните: избыток герметика может попасть в охлаждающую систему и вызвать засорение тонких каналов радиатора или помпы.

Список источников

При подготовке материалов использовались специализированные технические издания и документация производителей автомобильных компонентов.

Основные источники включают научно-техническую литературу и официальные справочные материалы по автомобильным системам управления.

Учебники по конструкции автомобилей и двигателей внутреннего сгорания
Техническая документация производителей датчиков (Bosch, Denso, Delphi)
Руководства по диагностике электронных систем управления двигателем (Engine Control Units)
Справочники по автомобильной электронике и измерительным системам
Публикации в профильных журналах по автомобильной инженерии
Технические спецификации SAE (Society of Automotive Engineers)
Принципиальные схемы систем охлаждения двигателей
Материалы по физике терморезистивных элементов и полупроводниковых сенсоров