汽车发动机电控技术原理与维修曹红兵主编32曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器

曲轴位置传感器的功用•曲轴位置传感器CPS又称为发动机转速与曲轴转角传感器。•功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号输入控制单元ECU，以便确定点火时刻和喷油时刻。•安装在曲轴的前部、中部或飞轮上。•凸轮轴位置传感器又称为判缸传感器CIS。•功用是采集配气凸轮轴的位置信号并输入ECU以便ECU识别1缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆震控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机启动时识别出第一次点火时刻。•安装在凸轮轴的前部、后部或分电器内。凸轮轴位置传感器的功用•在起动时，ECU接收曲轴位置传感器信号后还不能控制点火线圈工作，还要接收凸轮轴位置传感器的参考信号按顺序控制点火。•参与点火控制的凸轮轴位置传感器，若在运转过程中被拔掉，发动机照常运转。但重新起动时，则需要重复几次（凸轮轴位置传感器的损坏不会造成发动机不能起动）。曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的相互关系•独立点火、顺序喷射的直列发动机既要安装曲轴位置传感器，又要安装凸轮轴位置传感器。•V型发动机无论同时点火还是独立点火，也无论分组喷射还是顺序喷射，都需要安装曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器。曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的分类与安装位置•分为磁感应式、霍尔式和光电式三种类型。•丰田系列轿车采用磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器（一体式）。•桑塔纳2000Gsi、捷达系列轿车采用磁感应式曲轴位置传感器、霍尔式凸轮轴位置传感器（分体式）。桑塔纳2000GLi采用霍尔式曲轴位置传感器。3.2.1磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器磁感应式传感器的结构磁感应式传感器的工作原理输出信号桑塔纳GSiAJR发动机磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上。a）结构b）与ECU的连接1-气缸体2-传感器（G28）磁头3-信号转子端子3-点火正时/转速信号线端子2-信号线负极端子1-屏蔽线结构情况•由信号发生器和信号转子组成。•信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上，由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成。•信号转子为齿盘式，在其圆周上间隔均匀地制作有58个凸齿、57个小齿缺和1个大齿缺。大齿缺输出基准信号，对应于发动机1缸或4缸压缩上止点前一定角度。输出信号曲轴位置传感器工作原理flash曲轴位置传感器的作用和工作原理1曲轴位置传感器的作用和工作原理2用万用表检修•检测传感器插座端子2与3间信号线圈电阻应为450-1000Ω。若阻值为无穷大，说明信号线圈断路，应更换传感器。•检测传感器端子2或3与屏蔽线端子1之间电阻时，应为无穷大。如阻值不是无穷大则更换传感器。•传感器与控制单元ECU之间的线束检测：电阻值R端子3-56、R端子2-63、R端子1-67，最大不超过1.5Ω。如为无穷大则说明导线断路，需要修理或更换线束。•信号转子凸齿与磁头间的气隙应在0.2-0.4之间，气隙如有变化，必须按规定进行调整。丰田磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器•制作成一体，都安装在分电器内。•上部分为G信号发生器，下部分为Ne信号发生器Ne信号发生器结构与信号波形•由固定在下半部具有等间隔24个轮齿的转子（N0.2正时转子）及固定于其对面的Ne感应线圈组成。Ne信号发生器工作原理•信号转子有24个凸齿，转子旋转一圈（360°）传感线圈就会产生24个交变信号。传感器轴每转一圈（360°）相当于发动机曲轴旋转两圈（720°），所以一个交变信号相当于曲轴旋转30°。•ECU每接收24个信号即可知道曲轴旋转了两圈。根据每个Ne信号周期所占时间，即可计算确定发动机曲轴转速。G信号发生器结构与信号波形G信号发生器•由1号信号转子、传感线圈G1、G2和磁头等组成。信号转子带有两个凸缘固定在传感器轴上。•G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸压缩上止点前10°，G2线圈产生的信号对应于发动机第一缸压缩上止点前10°。•判缸与上止点信号的产生原理与控制过程：与Ne信号发生器产生信号的原理相同。Ne-G信号与曲轴转角的关系皇冠3.02JZ-GE型发动机磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器的检修•检查项目：电阻、输出信号、感应线圈与正时转子的间隙电阻的检查•点火开关OFF，拔下导线连接器，测量各端子间的电阻值。•如电阻值符合要求，必须更换传感器。端子条件电阻值（Ω）G1-G-冷态125-200热态160-235G2-G-冷态125-200热态160-235Ne-G-冷态155-250热态190-290输出信号的检查•拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时，用万用表的电压档检测曲轴位置传感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间是否有脉冲电压信号输出。•如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传感器。感应线圈与正时转子的间隙检查•用厚薄规测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙，其间隙应为0.2-0.4mm。•若间隙不合要求，则须更换分电器壳体总成。3.2.2霍尔式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器霍尔效应•通有电流I的白金导体（半导体）垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中时，在白金导体横向侧面上就会产生一个垂直于电流方向和磁场的电压VH，VH与通过半导体的电流I和磁感应强度B成正比，当取消磁场时电压立即消失。基本结构与工作原理•当叶片离开气隙时，永久磁铁的磁通经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，产生霍尔电压1.9-2.0V，输出0.1-0.3V的低电平信号电压。•当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，产生霍尔电压0V，输出4.8V的高电平信号电压。当触发叶轮随转子轴一同转动时，叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁间转动。桑塔纳2000GLi、2000GSi霍尔式凸轮轴位置传感器•在桑塔纳2000GSi型轿车的电控系统中，既装配有磁感应式曲轴位置传感器，又装配有霍尔式凸轮轴位置传感器。•在桑塔纳2000GLi型轿车的电控系统中没有装配曲轴位置传感器，只装有霍尔式凸轮轴位置传感器。桑塔纳2000GLiAFE发动机桑塔纳2000GSiAJR发动机霍尔凸轮轴位置传感器安装位置霍尔凸轮轴位置传感器安装位置1-信号转子2-霍尔元件3-密封圈4-防尘罩5-分火头6-分电器盖1-凸轮轴同步带轮2-信号转子3-霍尔信号发生器结构特点•由霍尔信号发生器和信号转子组成，安装在进气凸轮轴的一端，信号转子安装在进气凸轮轴上。•霍尔信号发生器主要由霍尔集成电路、永久磁铁、导磁钢片等组成。•端子1为电源正极端子（与ECU62端子连接）。•端子2为信号输出端子（与ECU76端子连接）。•端子3为电源负极端子（与ECU67端子连接）。工作情况•当隔板（叶片）进入气隙（即在气隙内）时，霍尔元件不产生电压，传感器输出高电平（5V）信号；当隔板（叶片）离开气隙（即窗口进入气隙）时，霍尔元件产生电压，传感器输出低电平信号（0.1V）。•曲轴每转两圈霍尔传感器信号端子就转一圈，对应产生一个低电平信号和一个高电平信号，其中低电平信号对应于1缸上止点前一定角度。flash1flash2曲轴位置与凸轮轴位置传感器输出波形的对应关系•发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸轮轴位置传感器产生的信号电压不断输入控制单元ECU。•当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电平信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号时，便可识别出此时为1缸活塞处于压缩行程、4缸活塞处于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。万用表检测•检测传感器电源电压：断开点火开关，拔下霍尔传感器播座上的线束插头，将万用表的正、负表笔分别连接头端子1与3，测得电压标准值应当高于4.5V。•如电压为零，说明线束断路、短路或控制单元ECU有故障。•检测线束导线有无断路故障：两只表笔分别连接传感器插头端子1与控制单元插头端子62、传感器插头端子2与控制单元插头端子76、传感器插头端子3与控制单元插头端子67，测得各导线的电阻值应不大于1.5Ω。•如阻值过大或为无穷大，说明线束与端子接触不良或导线断路，应更换线束。•检测线束导线有无短路故障：一只表笔连接传感器插头端子1（或控制单元插头端子62），另一只表笔分别连接传感器插头端子2和3（或连接控制单元插头端子76和67），测得电阻值应为无穷大。如阻值不是无穷大，说明线束导线短路，应更换。•根据检测结果，判断故障部位：•如线束导线无短路或断路故障，且传感器电源电压高于4.5V，说明霍尔式凸轮轴位置传感器有故障，应予修理或更换传感器。•如线束导线无短路或断路故障，但传感器电源电压为零，说明控制单元有故障，需要更换控制单元ECU。波形检测与分析磁感应式曲轴位置传感器波形磁感应式曲轴位置传感器标准波形曲轴/凸轮轴位置传感器波形（双通道）•良好的波形在0V电平上、下的幅值应基本接近，幅值会随发动机转速增加而增大，幅值、频率和形状在确定的条件（转速等）下是一致的、可重复的、有规律的和可预测的，两脉冲时间间隔（频率）应一致（除同步脉冲），占空比一般不改变，只有在同步脉冲出现才改变。故障波形a）异物b）安装不当霍尔式传感器波形a）曲轴位置传感器波形b）凸轮轴位置传感波形器波形c）曲轴/凸轮轴位置传感器波形（双通道）•检查脉冲幅值、频率和形状的一致性；•频率随发动机转速变化而变化；•检查波形上、下沿的拐角，如波形异常则故障与传感器有关。•如果在示波器0V电压处为一条直线，应检查示波器与传感器的连接；分电器、曲轴、凸轮是否能转动；传感器电源电路与ECU的电源与接地是否良好。•如果在示波器上显示传感器电源电压处一条直线，检查传感器接地是否良好；分电器、曲轴、凸轮是否能转动，如以上良好则传感器损坏。•结构原理与检测视频