曲軸位置傳感器的萬(wàn)用表檢測(cè)教材

1、曲軸位置傳感器的萬(wàn)用表檢測(cè)曲軸位置傳感器的檢測(cè)曲軸位置傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一，它提供點(diǎn)火時(shí)刻（點(diǎn)火提前 角）、確認(rèn)曲軸位置的信號(hào)，用于檢測(cè)活塞上止點(diǎn)、曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。曲軸位置傳感器所采用 的結(jié)構(gòu)隨車(chē)型不同而不同，可分為磁脈沖式、光電式和霍爾式三大類(lèi)。它通常安裝在曲軸前端、凸輪 軸前端、飛輪上或分電器內(nèi)。一、磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測(cè)1 、磁脈沖式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）日產(chǎn)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(shè)置一個(gè)帶有細(xì)齒的 薄圓齒盤(pán)（用以產(chǎn)生信號(hào)，稱(chēng)為信號(hào)盤(pán)），它和曲軸皮帶輪一起裝在

2、曲軸上，隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)。在信 號(hào)盤(pán)的外緣，沿著圓周每隔 4有個(gè)齒。共有 90 個(gè)齒，并且每隔 120布置 1 個(gè)凸緣，共 3 個(gè)。安裝在 信號(hào)盤(pán)邊沿的傳感器盒是產(chǎn)生電信號(hào)信號(hào)發(fā)生器。 信號(hào)發(fā)生器內(nèi)有 3 個(gè)在永久磁鐵上繞有感應(yīng)線(xiàn)圈的 磁頭，其中磁頭產(chǎn)生 120信號(hào)，磁頭和磁頭共同產(chǎn)生曲軸 1轉(zhuǎn)角信號(hào)。磁頭對(duì)著信號(hào)盤(pán)的 120凸緣，磁頭和磁頭對(duì)著信號(hào)盤(pán)的齒圈，彼此相隔了曲軸轉(zhuǎn)角安裝。信號(hào)發(fā)生器內(nèi)有信號(hào)放大 和整形電路，外部有四孔連接器，孔 “1為” 120信號(hào)輸出線(xiàn)，孔 “2為”信號(hào)放大與整形電路的電源線(xiàn)， 孔“3為” 1信號(hào)輸出線(xiàn)，孔 “4為”接地線(xiàn)。通過(guò)該連接器將曲軸位置傳感器中產(chǎn)生的信號(hào)輸

3、送到ECU。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 信號(hào)盤(pán)的齒和凸緣引起通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化， 從而在感應(yīng)線(xiàn)圈里產(chǎn)生交變 的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)濾波整形后，即變成脈沖信號(hào)（如圖 2所示）。發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈， 磁頭上產(chǎn)生 3個(gè) 120 脈沖信號(hào)，磁頭和各產(chǎn)生 90 個(gè)脈沖信號(hào)（交替產(chǎn)生）。由于磁頭和磁頭相隔3曲軸轉(zhuǎn)角安裝，而它們又都是每隔 4產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，所以磁頭和磁頭所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)相位差正好為 90。將這兩個(gè)脈沖信號(hào)送入信號(hào)放大與整形電路中合成后， 即產(chǎn)生曲軸 1轉(zhuǎn)角的信號(hào)（如圖 3 所示）。產(chǎn)生 120信號(hào)的磁頭安裝在上止點(diǎn)前 70的位置（圖 4），故其信號(hào)亦可稱(chēng)為上止點(diǎn)前 70信號(hào)， 即發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，磁頭在

4、各缸上止點(diǎn)前 70位置均產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。（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(nèi)， 其結(jié)構(gòu)如圖 5所示。該傳感 器分成上、下兩部分，上部分產(chǎn)生 G信號(hào)，下部分產(chǎn)生 Ne 信號(hào)，都是利用帶有輪齒的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)， 使信號(hào)發(fā)生器感應(yīng)線(xiàn)圈內(nèi)的磁通變化，從而在感應(yīng)線(xiàn)圈里產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再將它放大后，送 入 ECU。Ne 信號(hào)是檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)， 相當(dāng)于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器的 1 信號(hào)。該信號(hào)由固定在下半部具有等間隔 24個(gè)輪齒的轉(zhuǎn)子（ N0.2 正時(shí)轉(zhuǎn)子）及固定于其對(duì)面的感應(yīng) 線(xiàn)圈產(chǎn)生（如 圖 6-a所示）。 當(dāng)轉(zhuǎn)子旋

5、轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒與感應(yīng)線(xiàn)圈凸緣部（磁頭）的空氣間隙發(fā)生變化，導(dǎo)致通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈的 磁場(chǎng)發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。輪齒靠近及遠(yuǎn)離磁頭時(shí)，將產(chǎn)生一次增減磁通的變化，所以，每一 個(gè)輪齒通過(guò)磁頭時(shí)，都將在感應(yīng)線(xiàn)圈中產(chǎn)生一個(gè)完整的交流電壓信號(hào)。 N0.2 正時(shí)轉(zhuǎn)子上有 24 個(gè)齒， 故轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 1 圈，即曲軸旋轉(zhuǎn) 720時(shí)，感應(yīng)線(xiàn)圈產(chǎn)生 24 個(gè)交流電壓信號(hào)。 Ne信號(hào)如 圖 6-b 所示，其一個(gè)周期的脈沖相當(dāng)于 30曲軸轉(zhuǎn)角 （72024=30）。更精確的轉(zhuǎn)角檢測(cè)， 是利用 30 轉(zhuǎn)角的時(shí)間由 ECU再均分 30等份，即產(chǎn)生 1曲軸轉(zhuǎn)角的信號(hào)。同理，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由 ECU依照 Ne 信號(hào)的兩個(gè)脈沖（ 60曲軸

6、轉(zhuǎn)角）所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)測(cè)。G 信號(hào)用于判別氣缸及檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置， 相當(dāng)于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器 120 信號(hào)。 G 信號(hào)是由位于 Ne發(fā)生器上方的凸緣轉(zhuǎn)輪 （No.1 正時(shí)轉(zhuǎn)子）及其對(duì)面對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈 （G1 感應(yīng)線(xiàn)圈和 G2感應(yīng)線(xiàn)圈）產(chǎn)生的。其構(gòu)造如 圖 7所示。其產(chǎn)生信號(hào)的原理與 Ne信號(hào)相同。 G信號(hào)也 用作計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)的基準(zhǔn)信號(hào)。G1、G2信號(hào)分別檢測(cè)第 6 缸及第 1缸的上止點(diǎn)。由于 G1、G2信號(hào)發(fā)生器設(shè)置位置的關(guān)系，當(dāng)產(chǎn) 生 G1、G2信號(hào)時(shí)，實(shí)際上活塞并不是正好達(dá)到上止點(diǎn)（ BTDC），而是在上止點(diǎn)前 10的位置。 圖8 所 示為曲軸位置傳感器 G1、

7、 G2、Ne信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系。2 、磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測(cè)以皇冠 3.0 轎車(chē) 2JZ-GE型發(fā)動(dòng)機(jī)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(shuō)明其檢測(cè)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(diǎn)火開(kāi)關(guān) OFF，拔開(kāi)曲軸位置傳感器的導(dǎo)線(xiàn)連接器，用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量冷態(tài) 125-200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(nèi)，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（ ）G1-G-熱態(tài) 160-235冷態(tài) 125-200G2-G-熱態(tài) 160-235 冷態(tài) 155-250Ne-G-熱態(tài)

8、190-290 （2）曲軸位置傳感器輸出信號(hào)的檢拔下曲軸位置傳感器的導(dǎo)線(xiàn)連接器，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用萬(wàn)用表的電壓檔檢 測(cè)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(hào)輸出。如沒(méi) 有脈沖電壓信號(hào)輸出，則須更換曲軸位置傳感器。（3）感應(yīng)線(xiàn)圈與正時(shí)轉(zhuǎn)子的間隙檢查 用厚薄規(guī)測(cè)量正時(shí)轉(zhuǎn)子與感應(yīng)線(xiàn)圈凸出部分的空氣間隙（ 圖 10），其間隙應(yīng)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(jié)構(gòu)和工作（1）日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器設(shè)置在分電器內(nèi)，它由信號(hào)發(fā)生器和帶縫隙

9、 和光孔的信號(hào)盤(pán)組成（ 圖 11）。信號(hào)盤(pán)安裝在分電器軸上，其外圍有 360 條縫 隙，產(chǎn)生 1（曲軸轉(zhuǎn)角）信號(hào)；外圍稍靠?jī)?nèi)側(cè)分布著 6 個(gè)光孔（間隔 60），產(chǎn) 生 120信號(hào)，其中有一個(gè)較寬的光孔是產(chǎn)生對(duì)應(yīng)第 1 缸上止點(diǎn)的 120信號(hào)的， 如圖 12所示。信號(hào)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(duì)著光敏二極管， 發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標(biāo)。 信號(hào)盤(pán)位 于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，當(dāng)信號(hào)盤(pán)隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因信號(hào)盤(pán)上有光孔，產(chǎn)生透光和遮 光的交替變化，造成信號(hào)發(fā)生器輸出表征曲軸位置和轉(zhuǎn)角的脈沖信號(hào)。 圖

10、 14 所示為光電式信號(hào)發(fā)生 器的作用原理。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照射到光敏二極管上時(shí)，光敏二極管感光而導(dǎo)通；當(dāng)發(fā)光二極管的光束 被遮擋時(shí)，光敏二極管截止。信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖電壓信號(hào)送至電子電路放大整形后，即向電控單 元輸送曲軸轉(zhuǎn)角 1信號(hào)和 120信號(hào)。因信號(hào)發(fā)生器安裝位置的關(guān)系， 120信號(hào)在活塞上止點(diǎn)前 70輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn) 2 圈，分電器軸轉(zhuǎn) 1 圈，則 1信號(hào)發(fā)生器輸出 360個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖周 期高電位對(duì)應(yīng) 1，低電位亦對(duì)應(yīng) 1，共表征曲軸轉(zhuǎn)角 720。與此同時(shí)， 120信號(hào)發(fā)生器共產(chǎn)生 6 個(gè)脈沖信號(hào)。（2）“現(xiàn)代 SONAT”A 汽車(chē)用光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作“現(xiàn)代

11、SONAT”A ，汽車(chē)光電式曲軸位置傳感器的工作原理與日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器 相似，其信號(hào)盤(pán)的結(jié)構(gòu)稍有不同，如 圖 15 所示。 對(duì)于帶有分電器的汽車(chē)，傳感器總成裝于分電器殼 內(nèi)；對(duì)于無(wú)分電器的汽車(chē)， 傳感器總成安裝在凸輪軸左端部 （從車(chē)前向后看） 。信號(hào)盤(pán)外圈有 4 個(gè)孔， 用來(lái)感測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角并將其轉(zhuǎn)化為電壓脈沖信號(hào)， 電控單元根據(jù)該信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 并控制汽油噴 射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)。信號(hào)盤(pán)內(nèi)圈有一個(gè)孔，用來(lái)感測(cè)第 1 缸壓縮上止點(diǎn)（在有些 SONATA車(chē)上，設(shè)有 兩孔，用來(lái)感測(cè)第 1、4 缸的壓縮上止點(diǎn)，目的是為了提高精度），并將它轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)輸入 電控單元，電控單元根據(jù)此信號(hào)

12、計(jì)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(xiàn)路連接如 圖 17 所示。其內(nèi)設(shè)有兩個(gè)發(fā)光二極管和兩個(gè)光敏二極管， 當(dāng)發(fā) 光二極管照射到信號(hào)盤(pán)光孔中的某一孔時(shí)，光線(xiàn)便照射到光敏二極管上，使電路導(dǎo)通。2 、光電式曲軸位置傳感器的檢測(cè)（1）曲軸位置傳感器的線(xiàn)束檢查圖 18 所示為韓國(guó)“現(xiàn)代 SONAT”A汽車(chē)光電式曲軸位置傳感器連接器（插頭）的端子位置。檢 查時(shí)，脫開(kāi)曲軸位置傳感器的導(dǎo)線(xiàn)連接器，把點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于“ ON”，用萬(wàn)用表的電壓檔（ 圖 19）測(cè)量 線(xiàn)束側(cè) 4#端子與地間的電壓應(yīng)為 12V，線(xiàn)束側(cè) 2#端子和 3#端子與地間電壓應(yīng)為 4.8-5.2V ，用萬(wàn)用表 的電阻檔測(cè)

13、量線(xiàn)束側(cè) 1#端子與地間應(yīng)為 0（導(dǎo)通）。（2）光電式曲軸位置傳感器輸出信號(hào)檢測(cè)用萬(wàn)用表電壓檔接在傳感器側(cè) 3#端子和 1#端子上， 在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)， 電壓應(yīng)為 0.2-1.2V 。在 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間，用萬(wàn)用表電壓檔檢測(cè) 2#端子和 1#端子電壓應(yīng)為 1.8-2.5V 。否則應(yīng)更 換曲軸位置傳感器。(2)電)r 號(hào)gJtM 2 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生號(hào)總頭信號(hào)號(hào)雜頭信號(hào)號(hào)合成信號(hào) 輸人俗號(hào)k4J=zrz=L_J 1III L_TLJrvn_ON OFF圖3 產(chǎn)生曲紬1轉(zhuǎn)角信號(hào)的原理第3、4缸用第2.5缸用第1、6缸用曲軸轉(zhuǎn)角感 測(cè)器中心（120用磁頭）圖4磁頭與曲軸的位置關(guān)系囹5車(chē)田公5怨脈沖式曲納位lneetI Ck 2No2 正時(shí)轉(zhuǎn)子 3.NQ.11EHKF 45.NettHNe竺電盤(pán)賞轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)產(chǎn)生24個(gè)關(guān)沖曲越XT(b)(a) 6號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)與波形正時(shí)轉(zhuǎn)子G sttnM/H圖7 Cfg號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及波形曲軸轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)圖8 G.Ne信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系Ne怒應(yīng)線(xiàn)囲S 10檢查感應(yīng)線(xiàn)BB與正時(shí)轉(zhuǎn)子的間隙圖11光電式曲軸位置傳感器1 曲軸轉(zhuǎn)角傳感器2