水温センサの構造、役割、回路、故障事例、点検方法などを解説

雑学、ネタ

どうも こんにちわ 今回は水温センサの構造、役割、回路、故障事例、点検方法点検方法について解説を行っていきたいと思います。

整備士歴10年以上の1級整備士が水温センサーについて図を用いて詳しく解説します。

整備士において水温センサーの基本構造、故障内容を理解することでスキルアップすることができますので是非ともマスターしましょう

水温センサの構造

水温センサは冷却水の温度を検知するセンサーで温度によって抵抗が変化するサーミスタを内蔵しております。

サーミスタからの抵抗値を電圧に変換をして冷却水温を検出しています。

ちなみにサーミスタの抵抗値は大きほど冷却水温で言えば低く、逆に抵抗値が小さいほど冷却水温は高くなります。

役割

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水温センサの役割は大前提として冷却水の温度を検出することです。

水温を把握することでエンジンがオーバーヒートやオーバークールなどの異常状態も把握できます。

制御的には水温センサの数値によって冷間時を判断し、燃料の増量補正を行います。

取り付け場所

取り付け位置はエンジンブロックに取り付けられています。

ここにカプラが装着されており信号線、アース線の2本線がでています(車種にもよります。)

回路構成と作動の流れ

 

 回路構成

流れ

エンジンコンピュータからの安定化電源の5Vコンピュータ内の抵抗を経由して水温センサに加えられます。

コンピュータ内の抵抗と水温センサーの間の電圧をコンピュータのマイコンに入力することで温度を検知する仕組みです。

水温センサ内の抵抗の値が変化することでエンジンコンピュータに入力する電圧か変化します。

水温が低い場合

冷却水温が低い場合は水温センサのサーミスタの抵抗が大きくなり、高い信号線の電圧がマイコンへ入力されます。

水温が高い場合

冷却水温が高い場合は水温センサのサーミスタの抵抗が小さくなり、低い信号線の電圧がマイコンに入力されます。

故障パターン

水温センサの故障は大きく分けると断線、短絡(ショート)、特性ずれ3パターンになるかと思います。

断線、短絡時にどのような電気の流れになっているかを回路図を用いて説明をします。

1、断線時

 

断線時の電圧の流れ

信号線、水温センサ、アース線、アース側のエンジンコンピュータが断線した場合、回路が成立せずマイコンにはコンピュータの電圧(約5v)が入力されます

ちなみにコンピュータ内の信号線より手前に断線があった場合は0vが入力されます。

断線時、診断機で水温を診るとー40℃と表示されます。

現車はどのようになるのか?

コンピュータに電源電圧が入力された場合コンピュータは閾値を超えた数字(アップエッジ)と判断をしてチェックランプを点灯しフェイルセーフモードへ移行します。

フェイルセーフモードになると水温が80℃固定の制御となる(トヨタ車)ので冷間時に燃料の増量補正が無くなりエンジンが掛かりにくくなったり、調子が悪くなります。

しかしエンジンが温まっていると特に異常は感じなくなります。

2、短絡時

短絡時の電圧の流れ

信号線に短絡が発生した場合はコンピュータ内の抵抗で全て電圧降下してしまい信号線の電圧は0vとなりマイコンに0vの電圧が発生します。

また水温センサの抵抗より上流側が短絡した場合も同様です。

※図は信号線が地絡していますがアース線と線間短絡を起こしても同様の症状になります。

エンジンコンピュータ内の短絡も0Vが入力されますが、短絡箇所によっては電源が入らなくなったりします。

短絡時、診断機の水温は140℃と表示されます。

現車はどのようになるのか?

コンピュータに0Vが入力された場合コンピュータは閾値を下回った数字(ダウンエッジ)と判断をし、チェックランプを点灯しフェイルセーフモードへ移行します。

 短絡時も断線時と同様です。フェイルセーフモードになると水温が80℃固定の制御となる(トヨタ車)ので冷間時に燃料の増量補正が無くなりエンジンが掛かりにくくなったり、調子が悪くなります。

しかしエンジンが温まっていると特に異常は感じなくなります。

3、特性ずれ時

特性ずれは実際の冷却水の温度と水温センサで検知した温度にずれが生じてしまうことです。

特性ずれ発生時、現車はどうなるのか?

燃料補正の数値がずれてしまい空燃比がずれて始動不良、エンジン不調、燃費が悪くなってしまったりします。

ただ、現場でこのような不具合はあまり聞きません。

エアフロメーターなどの特性ずれと違って多少の特性ずれならば運転者も異常に感じないことが多いからだと推測します。

エアフロメーターの特性ずれが気になった人はこちらの記事もどうぞ♪

ダイアグノーシス

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一般的にこの辺のDTCが出力されます。

P0115 水温センサ系統
P0117 水温センサ断線(Low)
P0118 水温センサ断線(High)

 最新の車は数字が4桁ではなくなっていますので注意が必要かと思います。

まぁご参考までに。

 点検方法

基本的な点検方法を紹介します。しかし明確な点検方法の手順に関してはメーカーごとに異なったりするので点検する車両の修理書を確認して行ってください。

1、断線時

前提条件:チェックランプ点灯

1、 診断機により水温センサ系のダイアグコードを確認

2、データモニタ、フリーズフレームデータなどで故障時の水温を確認

-40℃と表示断線していると判断(マイコンに電源電圧が入力)

3、水温センサが断線をしているか、配線ORコンピューターで断線しているか、を切り分けるため水温センサカプラを外し短絡させ診断機の表示が変化するかを確認する。

正常であればマイコンには下記の図のように0Vが入力される。配線に断線がある場合回路が成立されないので電源電圧が入力される。

電源電圧が診断機に表示(-40℃)された場合は配線orコンピュータの断線なります。

この後は配線の導通点検を行い正常であれば残りのコンピューターの断線という流れとなります。

上記の図のような0V(140℃)の正常な値が表示された場合は配線、コンピュータは正常と判断できるので残りの水温センサの断線と断定ができます。

2、短絡時

前提条件:チェックランプ点灯

1、 診断機により水温センサ系のダイアグコードを確認

2、データモニタ、フリーズフレームデータなどで故障時の水温を確認

140℃と表示。短絡していると判断(マイコンに0Vが入力)

3、水温センサが短絡をしているか、配線ORコンピューターで短絡しているか、を切り分けるため水温センサカプラを外して診断機の表示が変化するかを確認する。

正常であればマイコンには下記の図のよう電源電圧が入力されます。

0Vが診断機に表示(140℃)された場合は信号線orコンピュータの短絡なります。

その後信号線の点検を行い正常であればコンピュータの短絡という流れになります。

※短絡の場合はアース線の短絡は考えられません。

上記の図のような電源電圧(ー40℃)の正常な値が表示された場合は信号線、コンピュータは正常と判断できるので残りの水温センサの短絡と断定ができます。

3、特性ずれ

特性ずれを点検するきは修理書を参考に水温センサの単体点検行い水温センサ本体が正常かどうかを判断しましょう。

水温センサ点検時の注意点

日産車の場合は断線、短絡時にデータモニターにー40℃、140℃の表示ではなくフェイルセーフモードの水温が表示されますので注意が必要です。

日産車の水温フェイルセーフモード

エンジン始動時40℃
エンジン始動から4分後80℃
40℃から時間経過で80℃まで上昇

仮に水温センサーが故障していてもデータモニターを確認すると80℃が入力されたりして予備知識がないと点検をする際、迷宮入りしてしまう可能性があるので注意が必要です。

まとめ

今回は水温センサの構造、役割、回路、故障事例、点検方法をまとめてみました。

点検方法などを理解できると国家一級自動車整備士の試験にとても役に立つので是非とも理解し普段の故障探求に役立てて頂ければと思います。

余談ですがトヨタ検定の2級も水温センサの問題が出題された記憶があります。

配線図集や修理書を読む時には、今回の記事の内容が理解できるようになるととて故障探求がしやすくなりますのでそちらの面も踏まえて参考にしていただければ幸いです。

おわり。

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