檢測曲軸位置傳感器

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. 曲軸位置傳感器的檢測 曲軸位置傳感器是發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一，它提供點火時刻（點火提前角）、確認曲軸位置的信號，用于檢測活塞上止點、曲軸轉角及發(fā)動機轉速。曲軸位置傳感器所采用的結構隨車型不同而不同，可分為磁脈沖式、光電式和霍爾式三大類。它通常安裝在曲軸前端、凸輪軸前端、飛輪上或分電器內。 一、磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測 1、磁脈沖式曲軸位置傳感器的結構和工作原理 （1）日產公司磁脈沖式曲軸位置傳感器 該曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端的皮帶輪之后，如圖1所示。在皮帶輪后端設置一個帶有細齒的薄圓齒盤（用以產生信號，稱為信號盤），它和曲軸皮帶輪一起裝在曲軸上，隨曲軸一起旋轉。在信號盤的外緣，沿著圓周每隔4有個齒。共有90個齒，并且每隔120布置1個凸緣，共3個。安裝在信號盤邊沿的傳感器盒是產生電信號信號發(fā)生器。信號發(fā)生器內有3個在永久磁鐵上繞有感應線圈的磁頭，其中磁頭②產生120信號，磁頭①和磁頭③共同產生曲軸1轉角信號。磁頭②對著信號盤的120凸緣，磁頭①和磁頭③對著信號盤的齒圈，彼此相隔了曲軸轉角安裝。信號發(fā)生器內有信號放大和整形電路，外部有四孔連接器，孔“1”為120信號輸出線，孔“2”為信號放大與整形電路的電源線，孔“3”為1信號輸出線，孔“4”為接地線。通過該連接器將曲軸位置傳感器中產生的信號輸送到ECU。 發(fā)動機轉動時，信號盤的齒和凸緣引起通過感應線圈的磁場發(fā)生變化，從而在感應線圈里產生交變的電動勢，經(jīng)濾波整形后，即變成脈沖信號（如圖2所示）。發(fā)動機旋轉一圈，磁頭②上產生3個120脈沖信號，磁頭①和③各產生90個脈沖信號（交替產生）。由于磁頭①和磁頭③相隔3曲軸轉角安裝，而它們又都是每隔4產生一個脈沖信號，所以磁頭①和磁頭③所產生的脈沖信號相位差正好為90。將這兩個脈沖信號送入信號放大與整形電路中合成后，即產生曲軸1轉角的信號（如圖3所示）。 產生120信號的磁頭②安裝在上止點前70的位置（圖4），故其信號亦可稱為上止點前70信號，即發(fā)動機在運轉過程中，磁頭②在各缸上止點前70位置均產生一個脈沖信號。 （2）豐田公司磁脈沖式曲軸位置傳感器 豐田公司TCCS系統(tǒng)用磁脈沖式曲軸位置傳感器安裝在分電器內，其結構如圖5所示。該傳感器分成上、下兩部分，上部分產生G信號，下部分產生Ne信號，都是利用帶有輪齒的轉子旋轉時，使信號發(fā)生器感應線圈內的磁通變化，從而在感應線圈里產生交變的感應電動勢，再將它放大后，送入ECU。 Ne信號是檢測曲軸轉角及發(fā)動機轉速的信號，相當于日產公司磁脈沖式曲軸位置傳感器的1信號。該信號由固定在下半部具有等間隔24個輪齒的轉子（N0.2正時轉子）及固定于其對面的感應線圈產生（如圖6-a 所示）。 當轉子旋轉時，輪齒與感應線圈凸緣部（磁頭）的空氣間隙發(fā)生變化，導致通過感應線圈的磁場發(fā)生變化而產生感應電動勢。輪齒靠近及遠離磁頭時，將產生一次增減磁通的變化，所以，每一個輪齒通過磁頭時，都將在感應線圈中產生一個完整的交流電壓信號。N0.2正時轉子上有24個齒，故轉子旋轉1圈，即曲軸旋轉720時，感應線圈產生24個交流電壓信號。Ne信號如圖6-b 所示，其一個周期的脈沖相當于30曲軸轉角（72024=30）。更精確的轉角檢測，是利用30轉角的時間由ECU再均分30等份，即產生1曲軸轉角的信號。同理，發(fā)動機的轉速由ECU依照Ne信號的兩個脈沖（60曲軸轉角）所經(jīng)過的時間為基準進行計測。 G信號用于判別氣缸及檢測活塞上止點位置，相當于日產公司磁脈沖式曲軸位置傳感器120信號。 G信號是由位于Ne發(fā)生器上方的凸緣轉輪（No.1正時轉子）及其對面對稱的兩個感應線圈（G1感應線圈和G2感應線圈）產生的。其構造如圖7所示。其產生信號的原理與Ne信號相同。G信號也用作計算曲軸轉角時的基準信號。 G1、G2信號分別檢測第6缸及第1缸的上止點。由于G1、G2信號發(fā)生器設置位置的關系，當產生G1、G2信號時，實際上活塞并不是正好達到上止點（BTDC），而是在上止點前10的位置。圖8所示為曲軸位置傳感器G1、G2、Ne信號與曲軸轉角的關系。 2、磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測 以皇冠3.0轎車2JZ-GE型發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中使用的磁脈沖式曲軸位置傳感器為例說明其檢測方法，曲軸位置傳感器電路如圖9所示。 （1）曲軸位置傳感器的電阻檢查 點火開關OFF，拔開曲軸位置傳感器的導線連接器，用萬用表的電阻檔測量曲軸位置傳感器上各端子間的電阻值（表 1）。如電阻值不在規(guī)定的范圍內，必須更換曲軸位置傳感器。 表 1 曲軸位置傳感器的電阻值 端子 條件 電阻值（Ω） G1 -G- 冷態(tài) 125-200 熱態(tài) 160-235 G2-G- 冷態(tài) 125-200 熱態(tài) 160-235 Ne-G- 冷態(tài) 155-250 熱態(tài) 190-290 （2）曲軸位置傳感器輸出信號的檢 拔下曲軸位置傳感器的導線連接器，當發(fā)動機轉動時，用萬用表的電壓檔檢測曲軸位置傳感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子間是否有脈沖電壓信號輸出。如沒有脈沖電壓信號輸出，則須更換曲軸位置傳感器。 （3）感應線圈與正時轉子的間隙檢查 用厚薄規(guī)測量正時轉子與感應線圈凸出部分的空氣間隙（圖10），其間隙應為0.2-0.4mm。若間隙不合要求，則須更換分電器殼體總成。 二、光電式曲軸位置傳感器 1、光電式曲軸位置傳感器的結構和工作 （1）日產公司光電式曲軸位置傳感器的結構和工作 日產公司光電式曲軸位置傳感器設置在分電器內，它由信號發(fā)生器和帶縫隙和光孔的信號盤組成（圖11）。信號盤安裝在分電器軸上，其外圍有360條縫隙，產生1（曲軸轉角）信號；外圍稍靠內側分布著6個光孔（間隔60），產生120信號，其中有一個較寬的光孔是產生對應第1缸上止點的120信號的，如圖12所示。 信號發(fā)生器固裝在分電器殼體上，主要由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏二極管和電子電路組成（圖13）。兩只發(fā)光二極管分別正對著光敏二極管，發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標。信號盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，當信號盤隨發(fā)動機曲軸運轉時，因信號盤上有光孔，產生透光和遮光的交替變化，造成信號發(fā)生器輸出表征曲軸位置和轉角的脈沖信號。圖14所示為光電式信號發(fā)生器的作用原理。 當發(fā)光二極管的光束照射到光敏二極管上時，光敏二極管感光而導通；當發(fā)光二極管的光束被遮擋時，光敏二極管截止。信號發(fā)生器輸出的脈沖電壓信號送至電子電路放大整形后，即向電控單元輸送曲軸轉角1信號和120信號。因信號發(fā)生器安裝位置的關系，120信號在活塞上止點前70輸出。發(fā)動機曲軸每轉2圈，分電器軸轉1圈，則1信號發(fā)生器輸出360個脈沖，每個脈沖周期高電位對應1，低電位亦對應1，共表征曲軸轉角720。與此同時，120信號發(fā)生器共產生6個脈沖信號。 （2）“現(xiàn)代SONATA”汽車用光電式曲軸位置傳感器的結構和工作 “現(xiàn)代SONATA”，汽車光電式曲軸位置傳感器的工作原理與日產公司光電式曲軸位置傳感器相似，其信號盤的結構稍有不同，如圖15所示。 對于帶有分電器的汽車，傳感器總成裝于分電器殼內；對于無分電器的汽車，傳感器總成安裝在凸輪軸左端部（從車前向后看）。信號盤外圈有4個孔，用來感測曲軸轉角并將其轉化為電壓脈沖信號，電控單元根據(jù)該信號計算發(fā)動機轉速，并控制汽油噴射正時和點火正時。信號盤內圈有一個孔，用來感測第1缸壓縮上止點（在有些SONATA車上，設有兩孔，用來感測第1、4缸的壓縮上止點，目的是為了提高精度），并將它轉換成電壓脈沖信號輸入電控單元，電控單元根據(jù)此信號計算出汽油噴射順序。其輸出特性如圖16所示。 曲軸位置傳感器的線路連接如圖17所示。其內設有兩個發(fā)光二極管和兩個光敏二極管，當發(fā)光二極管照射到信號盤光孔中的某一孔時，光線便照射到光敏二極管上，使電路導通。 2、光電式曲軸位置傳感器的檢測 （1）曲軸位置傳感器的線束檢查 圖18所示為韓國“現(xiàn)代SONATA”汽車光電式曲軸位置傳感器連接器（插頭）的端子位置。檢查時，脫開曲軸位置傳感器的導線連接器，把點火開關置于“ON”，用萬用表的電壓檔（圖19）測量線束側4#端子與地間的電壓應為12V，線束側2#端子和3#端子與地間電壓應為4.8-5.2V，用萬用表的電阻檔測量線束側1#端子與地間應為0Ω（導通）。 （2）光電式曲軸位置傳感器輸出信號檢測 用萬用表電壓檔接在傳感器側3#端子和1#端子上，在起動發(fā)動機時，電壓應為0.2-1.2V。在起動發(fā)動機后的怠速運轉期間，用萬用表電壓檔檢測2#端子和1#端子電壓應為1.8-2.5V。否則應更換曲軸位置傳感器。 .