曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器(上課)

曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器的分類按照其工作原理的不同，分為三種類型：磁電感應(yīng)式曲軸位置傳感器光電式曲軸位置傳感器霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器。請(qǐng)看動(dòng)畫：曲軸位置傳感器（磁電感應(yīng)式為例）

捷達(dá)、桑塔納2000GSi型、奧迪200型轎車采用磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器；紅旗轎車和切諾基吉普車采用了霍爾式曲軸位置傳感器。磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器安裝在氣缸體左側(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)后端靠近飛輪處安裝位置（1）檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，PCM據(jù)此計(jì)算進(jìn)氣量，確定噴油量和點(diǎn)火提前角。（2）檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)基準(zhǔn)缸（一缸或其他缸）的基準(zhǔn)位置（活塞壓縮上止點(diǎn)或壓縮上止點(diǎn)前、后一固定角度），進(jìn)行缸序判別，進(jìn)一步確定活塞的任一位置。（3）檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)過的角度，PCM判定活塞運(yùn)行的任一位置，確定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻。（4）控制噴油和點(diǎn)火之外，還用于怠速控制、廢氣再循環(huán)控制、燃油蒸發(fā)控制等。曲軸位置傳感器的作用

電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器永磁鐵：安裝在信號(hào)盤的邊緣，產(chǎn)生永磁場(chǎng)，穿過信號(hào)盤、電磁線圈等。電磁線圈：當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，輸出信號(hào)。信號(hào)盤：安裝在曲軸、凸輪軸或分電器軸上，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)盤上均制有若干凸齒和齒槽（特殊：一寬齒槽或裝一銷釘），信號(hào)盤形狀決定了信號(hào)波形。氣隙(小于2mm)：過大，信號(hào)弱；過小，碰撞結(jié)構(gòu)磁感應(yīng)式傳感器的結(jié)構(gòu)桑塔納

發(fā)動(dòng)機(jī)

磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器

曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)：1缸體；2-齒缺（基準(zhǔn)標(biāo)記）；3-傳感器磁頭；4信號(hào)轉(zhuǎn)子

磁脈沖式傳感器用螺釘固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上，由永磁鐵、線圈和連接器插頭組成。線圈即為信號(hào)線圈，永磁鐵上帶有一個(gè)磁頭，磁頭與信號(hào)轉(zhuǎn)子相對(duì)安裝，磁頭與導(dǎo)磁板連接構(gòu)成導(dǎo)磁回路。工作原理：當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子凸齒的中心線與磁頭對(duì)正時(shí)，磁通的變化率為零，在線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子的凸齒離開磁頭時(shí)，磁通量減少，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值；當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子的凸齒接近磁頭時(shí)，凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁通量增多，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正值。磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器信號(hào)：齒數(shù)為60-2，即原為60齒，切掉2齒，得到58凸齒、57個(gè)小齒缺和1個(gè)大齒缺。原為60齒

齒與齒間隔度數(shù)為360°/60=6°每個(gè)凸齒和小齒缺所占曲軸轉(zhuǎn)角均為3°。曲軸旋轉(zhuǎn)一圈，將會(huì)產(chǎn)生58個(gè)脈沖信號(hào)。大齒缺所占的弧度相當(dāng)于兩個(gè)凸齒和三個(gè)小齒缺所占弧度，

大齒缺所占總的曲軸轉(zhuǎn)角位15°（=2×3+3×3）。大齒缺輸出基準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸1或4壓縮上止點(diǎn)前的一定角度。1缸還是4缸需根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號(hào)來確定。

當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，傳感線圈就會(huì)向ECU輸入58個(gè)脈沖信號(hào)，即ECU收到58個(gè)脈沖信號(hào)，意味著曲軸旋轉(zhuǎn)一圈。如ECU一分鐘接收到116000個(gè)信號(hào)，那么轉(zhuǎn)速為2000r/minECU一分鐘接收到290000個(gè)信號(hào)，那么轉(zhuǎn)速為5000r/minECU根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)和負(fù)荷信號(hào)計(jì)算基本噴油提前角、基本點(diǎn)火提前角和點(diǎn)火導(dǎo)通角。因此，信號(hào)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個(gè)凸齒，傳感線圈中就產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)，即一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，感應(yīng)線圈即輸出一個(gè)交變電壓信號(hào)。信號(hào)轉(zhuǎn)子上的大齒缺轉(zhuǎn)過磁頭時(shí)，輸出一個(gè)寬脈沖信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)1缸或4缸上止點(diǎn)前一定角度。ECU接收到寬脈沖信號(hào)時(shí)，再根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號(hào)最終判定是1缸還是4缸在上止點(diǎn)前。曲軸位置傳感器的檢測(cè)端子1為轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角正極，與ECU的56端子相連；端子2為轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的負(fù)極，與ECU的63端子相連；端子3為屏蔽線端子，與ECU的67端子相連。對(duì)于曲軸位置傳感器的檢測(cè)，主要測(cè)量各端子間電阻。

（1）曲軸位置傳感器的電阻檢查關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下傳感器連接器插頭，按圖進(jìn)行，

檢查傳感器上1與2端子間電阻，應(yīng)為450～1000Ω。若電阻為無窮大，說明信號(hào)線圈存在斷路，應(yīng)更換傳感器。檢查傳感器上1或2端子與屏蔽線端子3之間的電阻，阻值應(yīng)為無窮大，如果電阻不是無窮大，則應(yīng)更換傳感器。（2）檢查傳感器與ECU之間的連接線束分別檢查1與56端子，2與63端子，3與67端子間的電阻值，應(yīng)不超過1.5Ω。如果電阻為無窮大，說明存在導(dǎo)線斷路或接觸不良，需進(jìn)行維修。故障征兆檢測(cè)：在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)曲軸位置傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)中斷，發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)或在運(yùn)行時(shí)立即熄火，這時(shí)電子控制單元可以診斷到故障并進(jìn)行代碼存儲(chǔ)?；魻柺酵馆嗇S位置傳感器霍爾效應(yīng)通有電流I的白金導(dǎo)體（半導(dǎo)體）垂直于磁力線放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中時(shí)，在白金導(dǎo)體橫向側(cè)面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于電流方向和磁場(chǎng)的電壓VH，VH與通過半導(dǎo)體的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，當(dāng)取消磁場(chǎng)時(shí)電壓立即消失。

基本結(jié)構(gòu)與工作原理當(dāng)葉片離開氣隙時(shí)，永久磁鐵的磁通經(jīng)霍爾集成電路和導(dǎo)磁鋼片構(gòu)成回路，產(chǎn)生霍爾電壓1.9-2.0V，輸出0.1-0.3V的低電平信號(hào)電壓。當(dāng)葉片進(jìn)入氣隙時(shí)，霍爾集成電路中的磁場(chǎng)被葉片旁路，產(chǎn)生霍爾電壓0V，輸出4.8V的高電平信號(hào)電壓。當(dāng)觸發(fā)葉輪隨轉(zhuǎn)子軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片便在霍爾集成電路與永久磁鐵間轉(zhuǎn)動(dòng)。桑塔納2000GLi、2000GSi

霍爾式凸輪軸位置傳感器在桑塔納2000GSi型轎車的電控系統(tǒng)中，既裝配有磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器，又裝配有霍爾式凸輪軸位置傳感器。在桑塔納2000GLi型轎車的電控系統(tǒng)中沒有裝配曲軸位置傳感器，只裝有霍爾式凸輪軸位置傳感器。桑塔納2000GLiAFE發(fā)動(dòng)機(jī)桑塔納2000GSiAJR發(fā)動(dòng)機(jī)

霍爾凸輪軸位置傳感器安裝位置霍爾凸輪軸位置傳感器安裝位置1-信號(hào)轉(zhuǎn)子2-霍爾元件3-密封圈4-防塵罩5-分火頭6-分電器蓋1-凸輪軸同步帶輪2-信號(hào)轉(zhuǎn)子3-霍爾信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由霍爾信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)轉(zhuǎn)子組成，安裝在進(jìn)氣凸輪軸的一端，信號(hào)轉(zhuǎn)子安裝在進(jìn)氣凸輪軸上。霍爾信號(hào)發(fā)生器主要由霍爾集成電路、永久磁鐵、導(dǎo)磁鋼片等組成。

端子1為電源正極端子（與ECU62端子連接）。端子2為信號(hào)輸出端子（與ECU76端子連接）。端子3為電源負(fù)極端子（與ECU67端子連接）。工作情況當(dāng)隔板（葉片）進(jìn)入氣隙（即在氣隙內(nèi)）時(shí)，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，傳感器輸出高電平（5V）信號(hào)；當(dāng)隔板（葉片）離開氣隙（即窗口進(jìn)入氣隙）時(shí)，霍爾元件產(chǎn)生電壓，傳感器輸出低電平信號(hào)（0.1V）。曲軸每轉(zhuǎn)兩圈霍爾傳感器信號(hào)端子就轉(zhuǎn)一圈，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)和一個(gè)高電平信號(hào)，其中低電平信號(hào)對(duì)應(yīng)于1缸上止點(diǎn)前一定角度。flash1flash2發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器和霍爾式凸輪軸位置傳感器產(chǎn)生的信號(hào)電壓不斷輸入控制單元ECU。當(dāng)ECU同時(shí)接收到曲軸位置傳感器大齒缺對(duì)應(yīng)的低電平信號(hào)和凸輪軸位置傳感器窗口對(duì)應(yīng)的低電平信號(hào)時(shí)，便可識(shí)別出此時(shí)為1缸活塞處于壓縮行程、4缸活塞處于排氣行程，并根據(jù)曲軸位置傳感器小齒缺對(duì)應(yīng)輸出的信號(hào)控制點(diǎn)火提前角。萬用表檢測(cè)檢測(cè)傳感器電源電壓：斷開點(diǎn)火開關(guān)，拔下霍爾傳感器插座上的線束插頭，將萬用表的正、負(fù)表筆分別連接頭端子1與3，測(cè)得電壓標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)當(dāng)高于4.5V。如電壓為零，說明線束斷路、短路或控制單元ECU有故障。檢測(cè)線束導(dǎo)線有無斷路故障：兩只表筆分別連接傳感器插頭端子1與控制單元插頭端子62、傳感器插頭端子2與控制單元插頭端子76、傳感器插頭端子3與控制單元插頭端子67，測(cè)得各導(dǎo)線的電阻值應(yīng)不大于1.5Ω。如阻值過大或?yàn)闊o窮大，說明線束與端子接觸不良或?qū)Ь€斷路，應(yīng)更換線束。檢測(cè)線束導(dǎo)線有無短路故障：一只表筆連接傳感器插頭端子1（或控制單元插頭端子62），另一只表筆分別連接傳感器插頭端子2和3（或連接控制單元插頭端子76和67），測(cè)得電阻值應(yīng)為無窮大。如阻值不是無窮大，說明線束導(dǎo)線短路，應(yīng)更換。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，判斷故障部位：如線束導(dǎo)線無短路或斷路故障，且傳感器電源電壓高于4.5V，說明霍爾式凸輪軸位置傳感器有故障，應(yīng)予修理或更換傳感器。如線束導(dǎo)線無短路或斷路故障，但傳感器電源電壓為零，說明控制單元有故障，需要更換控制單元ECU。波形檢測(cè)與分析磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器波形磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器標(biāo)準(zhǔn)波形曲軸/凸輪軸位置傳感器波形（雙通道）良好的波形在0V電平上、下的幅值應(yīng)基本接近，幅值會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加而增大，幅值、頻率和形狀在確定的條件（轉(zhuǎn)速等）下是一致的、可重復(fù)的、有規(guī)律的和可預(yù)測(cè)的，兩脈沖時(shí)間間隔（頻率）應(yīng)一致（除同步脈沖），占空比一般不改變，只有在同步脈沖出現(xiàn)才改變。故障波形a）異物b）安裝不當(dāng)霍爾式傳感器波形a）曲軸位置傳感器波形

b）凸輪軸位置傳感波形器波形

c）曲軸/凸輪軸位置傳感器波形（雙通道）檢查脈沖幅值、頻率和形狀的一致性；頻率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化；檢查波形上、下沿的拐角，如波形異常則故障與傳感器有關(guān)。如果在示波器0V電壓處為一條直線，應(yīng)檢查示波器與傳感器的連接；分電器、曲軸、凸輪是否能轉(zhuǎn)動(dòng)；傳感器電源電路與ECU的電源與接地是否良好。如果在示波器上顯示傳感器電源電壓處一條直線，檢查傳感器接地是否良好；分電器、曲軸、凸輪是否能轉(zhuǎn)動(dòng)，如以上良好則傳感器損壞。結(jié)構(gòu)原理與檢測(cè)視頻二、光電式曲軸位置傳感器（一）結(jié)構(gòu)、原理該傳感器應(yīng)用于日產(chǎn)公爵（分電器內(nèi)）、日產(chǎn)藍(lán)鳥（排氣凸輪軸前端）、日產(chǎn)地平線、日本三菱（進(jìn)氣凸輪上）、韓國(guó)現(xiàn)代（分電器內(nèi)）等。現(xiàn)以日產(chǎn)車系為例【結(jié)構(gòu)】如圖所示由信號(hào)發(fā)生器和帶光孔的信號(hào)盤組成1、信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器固裝在固定底座板上（或分電器殼體上），主要由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏晶體管和整形（控制）電路組成。如下圖所示：兩只發(fā)光二極管分別正對(duì)著光敏三極管，發(fā)光二極管以光敏三極管為照射目標(biāo)。2、信號(hào)盤位于發(fā)光二極管和光敏三極管之間，固定在凸輪軸（或分電器軸上），與凸輪軸（或分電器軸）一起轉(zhuǎn)動(dòng)。信號(hào)盤邊緣刻有360條縫隙（光孔），用來產(chǎn)生1°凸輪軸轉(zhuǎn)角信號(hào)（2°曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)）。邊緣稍靠?jī)?nèi)側(cè)分布著6個(gè)間隔60°的光孔（六缸），或4個(gè)間隔90°的光孔（四缸），用來產(chǎn)生曲軸位置信號(hào)（120°信號(hào)六缸，或180°信號(hào)四缸），其中有一個(gè)較寬的光孔是用來判斷第1缸活塞上止點(diǎn)位置的。【原理】

當(dāng)信號(hào)盤隨凸輪軸（或分電器軸）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因信號(hào)盤上有光孔，產(chǎn)生透光和遮光的交替變化，使兩只光敏晶體管交替產(chǎn)生與消除電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生脈動(dòng)電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角信號(hào)：即Ne信號(hào)凸輪軸每轉(zhuǎn)一周（曲軸轉(zhuǎn)兩周），由360個(gè)光孔所控制的電路將輸出360個(gè)脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)于凸輪軸1°轉(zhuǎn)角（曲軸2°轉(zhuǎn)角），此信號(hào)作為向電腦輸入的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角信號(hào)，即Ne信號(hào)。曲軸位置傳感器與

凸輪軸位置傳感器的相互關(guān)系在起動(dòng)時(shí)，ECU接收曲軸位置傳感器信號(hào)后還不能控制點(diǎn)火線圈工作，還要接收凸輪軸位置傳感器的參考信號(hào)按順序控制點(diǎn)火。參與點(diǎn)火控制的凸輪軸位置傳感器，若在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中被拔掉，發(fā)動(dòng)機(jī)照常運(yùn)轉(zhuǎn)。但重新起動(dòng)時(shí)，則需要重復(fù)幾次（凸輪軸位置傳感器的損壞