Kühlwassertemperatur und Widerstand 07.12.2008, 12:02

Kühlwassertemperatur und Widerstand (Ausschnitt)

Was weiß der Bordcomputer eines Kraftfahrzeugs von der Temperatur des Kühlwassers? Rein gar nichts weiß er davon. Er kann nur mit dem Spannungsabfall an einem NTC-Sensor etwas anfangen: Der sagt ihm, was im Kühlwasser los ist.

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 3. Ausbildungsjahr

Reihenschaltung von Widerständen:

Mit Sensoren Temperaturen messen

Messfühler oder Sensoren sind technische Bauteile, die bestimmte Eigenschaften wie Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schall, Beschleunigung usw. erfassen können. Sie werden vom Sensor aufgenommen und in eine weiterverarbeitbare Größe - meist ein elektrisches Signal - umgewandelt. Wir betrachten hier die Funktion eines Temperatursensors, der mit einer Reihenschaltung von zwei Widerständen arbeitet.

Für die Temperaturerfassung bilden NTC-Widerstände ein kostengünstiges Hilfsmittel. Die englische Abkürzung NTC bedeutet Negative Temperature Coefficient = negativer Temperaturkoeffizient. Negativ heißt hier: Anders als der normale Widerstand, der auch als PTC-Widerstand ( = Positive Temperature Coefficient) bezeichnet wird, verringert sich der NTC-Widerstand bei Erwärmung sehr stark. Eine deutsche Bezeichnung für diese Art Widerstände ist »Heißleiter-Widerstand«. NTC werden aus Sinterkeramik hergestellt.
Der NTC-Widerstand ist in eine Messinghülse eingebaut. Das Messingteil wird in den Motorblock eingeschraubt, wo es vom Kühlwasser umströmt wird. Auf diese Weise ist das Widerstandselement geschützt und nimmt trotzdem die Temperatur des Kühlwassers an. An die Kontakte des Sensors legt man eine 5 V-Gleichstrom-Versorgungsspannung an, die auch für andere Steuerungsaufgaben im Fahrzeug verwendet wird.

 

Waermesensor mit NTC-Widerstand

 

In Reihe zum RNTC liegt ein Festwiderstand RSt = 1,5 kΩ. Der hohe Widerstand hat die Aufgabe, den durch den NTC-Widerstand fließenden Strom klein zu halten. Der Rechner erhält als Information die Teilspannung USt. Damit kann er, wenn z. B. die Kühlwassertemperatur unzulässig steigt, ein Signal an das Einspritzsystem geben. Dieses reduziert die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, was eine Leistungsminderung und damit eine Wärmeverringerung zur Folge hat.

 

Die Sensorschaltung enthaelt einen NTC-Widerstand und einen Festwiderstand

Mit steigender Kühlwassertemperatur verringert sich der Widerstand des NTC-Elements entsprechend der Kurve unten. Es ist die Kurve einer bestimmten Sensorbauart. Bei anderen Sensoren sieht der Widerstandsverlauf anders aus.

Der Widerstand eines NTC nimmt mit steigender Temperatur ab

 

Aufgabe

a) Ermitteln Sie aus der Kurve den Widerstand bei 120° Wassertemperatur.

b) Berechnen Sie die vom Rechner aufgenommene Spannung USt, wenn der NTC-Widerstand 120°C warm wird.

c) Wie verändert sich USt, wenn das Kühlwasser heißer wird?

Lösungen

a) ca. 220 Ω

b) USt = Rges • I   –> Rges = 1500 Ω + 220 Ω = 1 720 Ω
I = U : Rges = 5 V : 1 720 Ω  = 0,0029 A
USt = 1 500 Ω •  0,0029 A = 4,33 V

c) RSt steigt mit heißer werdendem Kühlwasser.
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In den folgenden Beiträgen geht es um die Spannungsverhältnisse in der Fahrzeugbatterie, danach um Messübungen, die für die Fehlersuche wichtig sind. Wir arbeiten mit aufgelösten Schaltplänen aus der Kfz-Praxis.