Temperatursensor - NTC

NTC steht für Negativer Temperaturkoeffizient (-beiwert).

Es handelt sich um einen Sensortyp, dessen Eigenschaft es ist, dass sein Widerstand bei steigender Temperatur abnimmt.

Schaltzeichen Schaltzeichen NTC

Anm.: Im Gegensatz dazu gibt es natürlich auch PTC's (Positiver Temperaturkoeffizient). Dessen Widerstand steigt bei Temperaturerhöhung. Im Grunde ist eigentlich jeder Leiter oder Glühlampendraht ein PTC. PTC's finden als Heizelemente (z.B. Lambdasondenheizung) Verwendung.

Einsatz des NTCs als

Kühlwassertemperatursensor
Ansauglufttemperatursensor
Abgasrückführungstemperatursensor
Abgastemperatursensor
Kraftstofftemperatursensor
Katalysatorüberwachung
Öltemperatursensor
Ladelufttemperatursensor
Fahrer- oder Beifahrersitztemperatur (Klimaanlage)
...

Erklärung am Beispiel des Kühlmittel-NTC

Der Kühlmitteltemperatursensor erfasst die Betriebstemperatur des Motors. Der NTC-Widerstand wird dazu vom Kühlmittel erwärmt, d. h. er wird fremderwärmt. Abhängig von der Kühlmitteltemperatur verändert sich der Widerstand des Temperaturfühlers. Bei kaltem Motor (–20° C) hat der NTC einen hohen Widerstand (z.B. ca. 14 kΩ, blaue Kennlinie im Diagramm). Durch Erwärmung des Kühlmittels (+80° C) sinkt der Widerstand auf einen niedrigen Wert (z.B. 300 Ω). Dabei wird der NTC vom Steuergerät mit einer Hilfsspannung von 5 Volt versorgt. Der Strom bewirkt am NTC einen Spannungsfall, der im Steuergerät gemessen wird. Der Spannungsfall verringert sich entsprechend der Abnahme des Widerstands. Am Spannungsfall erkennt das Steuergerät die Kühlmitteltemperatur. Bei kaltem Motor ist der Spannungsfall hoch, das Steuergerät erhöht die einzuspritzende Kraftstoffmenge, um das Gemisch anzufetten.

Physikalisches Prinzip
Das Verhalten eines Heißleiters ist bemerkenswert, schließlich weiß man ja noch aus dem Physikunterricht, dass ein Leiter bei Wärme die Elektronen schlechter leitet. Aber bei Temperaturfühlern handelt es sich um halbleitende Bauteile, die einen PN-Übergang aufweisen (s. Erklärung). Am Übergang zwischen der p- und der n-leitenden Schicht nimmt der Widerstand bei Zunahme der Temperatur ab und erleichtert so einen größeren Elektronenfluss.

NTC Prinzip Prinzipdarstellung

Heißleitendes Verhalten zeigen zum einen reine Halbleitermaterialien und zum anderen verschiedene andere Legierungen mit negativem Temperaturkoeffizienten. Es kommen halbleitende Metalloxidmischungen wie z.B. ZkTiO4 und MgCr2O4 u.v.m. zum Einsatz. Ein anderer Begriff für Heißleiter ist auch Thermistor.

Kühlmittel NTC

Kühlmitteltemperatursensor

Diagramm von drei NTCs

Typisches NTC-Diagramm von drei verschiedenen NTCs. 2 KΩ, 3KΩ und 5KΩ (bei 25°C)

Ein Ausfall des Kühlmittel-NTC's macht sich häufig durch schlechtes Startverhalten, erhöhte Leerlaufdrehzahl und höherem Kraftstoffverbrauch bemerkbar. Das Abgas wird auch schlechter. Grund: ein beispielsweise gelöster Steckverbinder simuliert einen unendlich hohen Widerstand und somit eine extreme Kälte. Das Motorsteuergerät erkennt durch eine Plausibilitätsprüfung (Fehlererkennung) diesen Fehler und schaltet auf einen Ersatzwert. Im Fehlerspeicher wird dies abgespeichert.

Prüfung des NTC's

Widerstand des Temperaturfühlers mit einem Multimeter feststellen. Bei kaltem Motor hoher Widerstand, bei warmen Motor niedrigerer Widerstand. Die Werte sind herstellerabhängig. Man kann in etwa sagen, bei ca. 20°C liegt der Wert ca. zwischen 2 und 6 k Ohm. Bei 80°C ungefähr um die 300 Ohm.

Nach dem Messen des Temperaturfühlers sind Stecker und Kabel auf Durchgang und Masseschluss zu prüfen (abgezogener NTC-Stecker und Steuergerätestecker). Die PIN-Belegung des Steuergerätesteckers wäre hierbei hilfreich.

Werte: