汽车发动机曲轴位置传感器.ppt

曲轴位置传感器 1 2 4 学习要求 理论知识 案例分析 5 学习小结 学 习 导 航 5 学习拓展 1. 理解传感器的作用、结构、原理。 2. 掌握传感器故障分析及检修方法 学 习 要 求 【 地位 】 是电喷发动机特别是集中控制系 统中 最重要 的传感器，也是点火系统和燃 油喷射系统共用的传感器。 【 作用 】 （ 1）检测发动机转速， PCM据此计算进 气量，确定喷油量和点火提前角。 （ 2）检测发动机基准缸（一缸或其他缸） 的基准位置（活塞压缩上止点或压缩上止 点前、后一固定角度），进行缸序判别， 进一步确定活塞的任一位置。 （ 3）检测曲轴转过的角度， PCM判定活塞 运行的任一位置，确定点火时刻和喷油时 刻。 （ 4）控制喷油和点火之外，还用于怠速控 制、废气再循环控制、燃油蒸发控制等。 【 名称 】 发动机转速与曲轴位置传感器 曲轴位置 /判缸 /转速传感器 点火信号发生器 【 分类 】 1、按安装位置分 曲轴前端 凸轮轴前端 飞轮上或分电器内 2、按产生信号的原理分 磁脉冲式 光电式 霍尔式 霍尔式 电磁感应式 光电式 交流信号 数字信号 磁脉冲式 1-输出信号 2-光敏二极管 3-发光二极管 4-电源 5- 转盘 6-转子头盖 7-密封盖 8-波成形电路 9-第一 缸 120 信号缝隙 10-10信号缝隙 11-120 信号 缝隙 光 电 式 1-霍尔半导体元件 2-永久磁铁 3-挡隔磁力线的叶片 霍 尔 式 一、磁脉冲式曲轴位置传感器 （一）结构、原理 该传感器应用最广泛，如日产车系、丰田车系、 韩国大宇轿车等。 现以日产车系为例 : 【 安装位置 】 曲轴前端的带轮之后（丰田车系 安装在分电器内） 【 结构 】 如图所示 磁感应式传感器的结构 1、信号盘 （ 1）在带轮后设置一个带有细齿的薄圆盘，用 以产生信号，常称为信号盘。 （ 2）信号盘和曲轴皮带轮一起装在曲轴上，随 曲轴一起旋转。 （ 3）在信号盘的外缘，沿 着圆周每隔 4 有个齿。共 有 90个齿，并且每隔 120 布置 1个凸缘，共 3个。 2、信号发生器 （ 1）安装在信号盘边沿的传感器盒，是用来产 生电信号的。 （ 2）信号发生器内有 3个在永久磁铁上绕有感 应线圈的磁头，其中磁头产生 120 （即 G信 号）信号；磁头和磁头共同产生曲轴 1 （即 Ne信号）信号。 （ 3） 120 与 1 信号的作用 120 信号（即 G信号） ：判别何缸何时处于 活塞上止点位置，以确定 喷油正时和点火正时 。 1 信号（即 Ne信号） ：感知曲轴转角和发动 机转速，以确定每次循环 符合最佳空燃比的喷油 量 。 （ 4）磁头对着信号盘的 120 凸缘，磁头 和磁头对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转 角安装。 （ 5）信号发生器内有 信号放大和整形电路 ，外 部有四孔连接器，孔 “ 1” 为 120 信号输出 线，孔 “ 2” 为信号放大与整形电路的电源线， 孔 “ 3” 为 1 信号输出线，孔 “ 4” 为接地线。 通过该连接器将曲轴位置传感器中产生的信号 输送到 ECU。 【 工作原理 】 发动机转动时，信号盘的齿和凸缘切割磁头， 使其感应线圈内磁场变化，从而在感应线圈里产 生交变的电动势，再将其滤波整形后，变成脉冲 信号。 发动机旋转一圈，在磁头上产生 3个 120 脉冲信号，磁头和各产生相位差 4 的 90 个脉冲信号（交替产生）。 由于磁头和磁头相隔 3 曲轴转角安装， 而它们又都是每隔 4 产生一个脉冲信号，所以 磁头和磁头所产生的脉冲信号相位差正好为 90 。 将这两个脉冲信号送 入信号放大与整形电 路中合成后，即产生 180个脉冲 1 的信号。 【 备注 】 1、 1 信号的产生原理（即 Ne信号） （ 1） 1 信号是由信号盘外周的齿切割传感器 的两个传感头（ 和 ）所产生的磁力线而产 生的。 （ 2）信号盘旋转时，当传感头 和信号盘的齿 A相对时，线圈 上产生正电压，当齿转过 2 ， 传感头与槽 B相对时，线圈上 产生负电压。 （ 3）因为已经设定了齿 与槽之间的间隔为 2 ， 所以每隔 2 传感头上 就会产生正负电压信号 （即产生脉冲的周期为 4 ）。 （ 4）此外，传感头和 传感头之间相隔奇数度 （即 3 ），所以信号盘 的槽与齿每转过 1 角后， 就与传感头相对，将传 感头和产生的信号叠 加起来，就变为： 每当曲 轴角度转过 1 角时，就 会产生正或负的信号。 2、 120 信号的产生原理（即 G信号） （ 1） 120 信号是检测活塞位置的信号，在信 号盘的外周设有 3个凸起，其间隔为 120 。 （ 2）当凸起切割传感 头所产生的磁力线时， 传感头的线圈上就会产 生脉冲，与 1 信号产 生的原理相同。 二、光电式曲轴位置传感器 （一）结构、原理 该传感器应用于日产公爵（ 分电器内 ）、日 产蓝鸟（ 排气凸轮轴前端 ）、日产地平线、日 本三菱（ 进气凸轮上 ）、韩国现代（ 分电器内 ） 等。 现以日产车系为例 【 结构 】 如图所示 由 信号发生器 和带光孔的 信号盘 组成 1、信号发生器 信号发生器固装在固定底座板上（或分电器壳 体上），主要由两只发光二极管、两只光敏晶体 管和整形（控制）电路组成。 如下图所示： 两只发光二极管分别正 对着光敏三极管，发光二 极管以光敏三极管为照射 目标。 2、信号盘 位于发光二极管和光敏三极管之间，固定在凸轮轴 （或分电器轴上），与凸轮轴（或分电器轴）一起 转动。 信号盘边缘刻有 360条缝隙（光孔），用来产生 1 凸轮轴转角 信号（ 2 曲轴转角信号 ）。 边缘稍靠内侧分布着 6个间隔 60 的光孔（六 缸），或 4个间隔 90 的光孔（四缸），用来 产生曲轴位置信号（ 120 信号 六缸 ，或 180 信号四缸）， 其中有一个较宽的光孔是用来 判断 第 1缸活塞上止点 位置的。 【 原理 】 当信号盘随凸轮轴（或分电器轴）转动时，因信 号盘上有光孔，产生 透光和遮光 的交替变化，使两 只光敏晶体管交替产生与消除电动势，从而产生脉 动电压信号。 转速和转角信号：即 Ne信号 凸轮轴每转一周（曲轴转两周），由 360个 光孔所控制的电路将输出 360个脉冲信号，每 个脉冲信号对应于凸轮轴 1 转角（曲轴 2 转角），此信 号作为向电脑输入的转速和转 角信号，即 Ne信号。 第一缸上止点位置和缸序判别信号：即 G信号 凸轮轴每转一周（曲轴转两周），由光孔（缝 隙）较宽的第一缸上止点位置标记和 60 （ 六缸）或 90 （四缸）间隔 光孔，将向电脑输入第一缸上 止点位置信号和缸序判别信号， 即 G信号， 相当于磁脉冲式的 120 信号 。 作用 结构、原理 发动机熄火后， 再也不能起动。 更换曲轴位置传 感器后故障排除。 帕萨特 B5轿车，装备 ANQ发动机，采用博世 M3.4.3 电喷系统， 2002年出厂，行驶里程 9万 km。 技能一：故障分析 技能二：检修方法 任 务 载 体 故障分析 曲轴位置传感器失效 不起动，熄火 存储故障码 ？ ？！ 数据，故障码 故障现象 检查曲轴位置传感器 步骤 1：资料 步骤 2：分析 步骤 3：检测 步骤 4：判断 步骤 5：排除 步骤 6：验证 根据经验，怀 疑有故障 故障检修 1、桑塔纳 AJR发 动机电磁感应式 曲轴位置传感器 安装在曲轴后端 飞轮附近，信号 盘有 60-2个凸齿。 信号 信号 屏蔽 搭铁 万用表检测 测量 信号电压 ： 2和 3间应有交 流电压信号，信号电压或频率 随发动机转速的增大而增大。 测量 传感器电阻 ：传感器 2和 3 间的电阻， 480 1000。 测量 屏蔽线 ：线束端子 1与搭 铁间的电阻，应为 0。 测量 间隙 ：传感器与信号盘凸 齿间隙，约为 0.2mm 0.4mm。 信号盘应无缺损。 V 示波器检测 频率和幅值随转速的增 大而增大； 靠除去触发轮上一个齿 所产生的同步脉冲，可 以确定上止点的信号； 波形的形状基本一直， 在 0V电位的上下基本对 称； 各个峰值电压应相差不 多，若某一个峰值电压 低于其他的峰值电压， 则应检查触发轮是否有 缺角或弯曲。 三看：看数值，看趋势，看形状 波形异常，应更换传感器（含传感器头和触发轮）。 故障波形分析 最常见故障是根本不产生信号 传感器的线圈有断路故障 图 a所示故障波形为齿槽 中填有异物造成的 图 b所示故障波形是传感 器触发轮安装不当造成 1、桑塔纳 AJR发 动机电磁感应式 凸轮轴位置传感 器 安装在凸轮轴前 端，信号盘有一 个缺口和一个叶 片。 信号线 搭铁线 电源线 万用表检测 测量 信号电压 ：将二极管 测试灯接在连接器端子 “ 2” 、“ 3” 间，运行发 动机，试灯应闪亮。断开 连接器，点火开关置“ ” 端子“ 2” 和搭铁间 的电压，应为 12V 。 测量 电源线 ：断开连接器， 点火开关置“ ON” ，用 万用表测量连接器插头端 子“ 1” 与搭铁间的电压， 应 为 5V 。 测量 搭铁线 ：断开连接器， 点火开关置“ OFF” ，用 万用表测量连接器插头端 子“ 2” 与搭铁间的电阻， 应与规定一致。 灯 V V 示波器检测 高电平为电源电压， 低电平为 0V的数字 信号； 信号的垂直沿好， 频率转速的增大而 增大； 应与曲轴位置传感 器信号有同步关系。 三看：看数值，看趋势，看形状 学 习 小 结 1.曲轴位置传感器的作用是检测发动机转速信号和活塞运行 位置信号，安装在曲轴、凸轮轴、分电器轴上；如果曲轴位置 传感器安装在曲轴上，要判定活塞运行位置就必须安装凸轮轴 位置传感器，其作用是检测基准缸活塞是在压缩上止点还是在 排气上止点，安装在凸轮轴、分电器轴上。 2.电磁感应式曲轴（凸轮轴）位置传感器产生类似正弦信号 的交流信号，霍尔式、光电式（凸轮轴）产生数字信号，要根 据信号特点选择检测仪器，根据电路特点确定检测方法。 3.一般曲轴位置传感器故障， PCM不能识别发动机活塞运行 位置，停止喷油、点火，发动机不起动；凸轮轴位置传感器故 障，不同控制系统启动的控制程序不同，一般会使发动机性能 下降。 4.曲轴（凸轮轴）位置传感器检修可以使用故障诊断仪、万 用表、示波器。 学习拓展 下去自行查资料，了解霍尔式曲轴位置传 感器的工作原理