曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器

1、曲軸位置傳感器的分類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：按照其工作原理的不同，分為三種類型：p磁電感應(yīng)式曲軸位置傳感器磁電感應(yīng)式曲軸位置傳感器p光電式曲軸位置傳感器光電式曲軸位置傳感器p霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器?；魻栃?yīng)式曲軸位置傳感器。請看動畫：曲軸位置傳感器（磁電感應(yīng)式為例）請看動畫：曲軸位置傳感器（磁電感應(yīng)式為例） 捷達、桑塔納捷達、桑塔納2000GSi2000GSi型、奧迪型、奧迪200200型型轎車采用磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器；紅轎車采用磁感應(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旗轎車和切諾基吉普車采用了霍爾式曲軸位置傳感器軸位置傳感器。磁感應(yīng)式曲

2、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)動機后端靠近飛輪處安裝在氣缸體左側(cè)、發(fā)動機后端靠近飛輪處安裝位置安裝位置（1）檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速， PCM據(jù)此計算進氣量，確定噴油量和點火提前角。（2）檢測發(fā)動機基準(zhǔn)缸（一缸或其他缸）的基準(zhǔn)位置（活塞壓縮上止點或壓縮上止點前、后一固定角度），進行缸序判別，進一步確定活塞的任一位置。（3）檢測曲軸轉(zhuǎn)過的角度，PCM判定活塞運行的任一位置，確定點火時刻和噴油時刻。（4）控制噴油和點火之外，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：安裝在信號盤的邊緣，產(chǎn)生永磁場，穿過信

3、號盤、電磁線圈等。電磁線圈：當(dāng)磁場變化時，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，輸出信號。信號盤：安裝在曲軸、凸輪軸或分電器軸上，并隨之轉(zhuǎn)動，信號盤上均制有若干凸齒和齒槽（特殊：一寬齒槽或裝一銷釘），信號盤形狀決定了信號波形。氣隙(小于2mm)：過大，信號弱；過小，碰撞結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)磁感應(yīng)式傳感器的結(jié)構(gòu)磁感應(yīng)式傳感器的結(jié)構(gòu)桑塔納桑塔納發(fā)動機發(fā)動機磁感應(yīng)磁感應(yīng)式曲軸式曲軸位置傳位置傳感器感器 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信號轉(zhuǎn)子 l磁脈沖式傳感器用螺釘固定在發(fā)動機缸體上，由永磁鐵、線圈和連接器插頭組成。l線圈即為信號線圈，永磁鐵上帶有一個磁頭，磁頭與信號轉(zhuǎn)子相對安裝，磁頭與導(dǎo)磁板連

4、接構(gòu)成導(dǎo)磁回路。工作原理：l當(dāng)信號轉(zhuǎn)子凸齒的中心線與磁頭對正時，磁通的變化率為零，在線圈中的感應(yīng)電動勢為零；l當(dāng)信號轉(zhuǎn)子的凸齒離開磁頭時，磁通量減少，感應(yīng)電動勢為負(fù)值；l當(dāng)信號轉(zhuǎn)子的凸齒接近磁頭時，凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁通量增多，感應(yīng)電動勢為正值。磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器信號：磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器信號：齒數(shù)為齒數(shù)為60-2，即原，即原為為60齒，切掉齒，切掉2齒，齒，得到得到58凸齒、凸齒、57個個小齒缺和小齒缺和1個大齒缺。個大齒缺。原為原為60齒齒 齒與齒間隔度數(shù)為齒與齒間隔度數(shù)為360/60=6 每個凸齒和小齒缺所每個凸齒和小齒缺所占曲軸轉(zhuǎn)角均為占曲軸轉(zhuǎn)角均為3。曲軸旋轉(zhuǎn)一圈，將會產(chǎn)

5、生曲軸旋轉(zhuǎn)一圈，將會產(chǎn)生58個脈沖信號。個脈沖信號。大齒缺所占的弧度相當(dāng)于兩個凸齒和三個小齒缺所占弧度，大齒缺所占的弧度相當(dāng)于兩個凸齒和三個小齒缺所占弧度， 大大齒缺所占總的曲軸轉(zhuǎn)角位齒缺所占總的曲軸轉(zhuǎn)角位15（=23+33）。）。大齒缺輸出基準(zhǔn)信號，對應(yīng)發(fā)動機氣缸大齒缺輸出基準(zhǔn)信號，對應(yīng)發(fā)動機氣缸1或或4壓縮上止點前的一定壓縮上止點前的一定角度。角度。1缸還是缸還是4缸需根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號來確定。缸需根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號來確定。 當(dāng)信號轉(zhuǎn)子隨發(fā)動機轉(zhuǎn)動一圈，傳感線圈就會向當(dāng)信號轉(zhuǎn)子隨發(fā)動機轉(zhuǎn)動一圈，傳感線圈就會向ECU輸入輸入58個脈沖信號，即個脈沖信號，即ECU收到收

6、到58個脈沖信號，意味著曲軸旋轉(zhuǎn)個脈沖信號，意味著曲軸旋轉(zhuǎn)一圈。一圈。如如ECU一分鐘接收到一分鐘接收到116000個信號，那么轉(zhuǎn)速為個信號，那么轉(zhuǎn)速為2000r/minECU一分鐘接收到一分鐘接收到290000個信號，那么轉(zhuǎn)速為個信號，那么轉(zhuǎn)速為5000r/minECU根據(jù)轉(zhuǎn)速信號和負(fù)荷信號計算基本噴油提前角、基本點火根據(jù)轉(zhuǎn)速信號和負(fù)荷信號計算基本噴油提前角、基本點火提前角和點火導(dǎo)通角。提前角和點火導(dǎo)通角。l因此，信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個凸齒，傳感線圈中就產(chǎn)生一個交變電動勢，即一個最大值和一個最小值，感應(yīng)線圈即輸出一個交變電壓信號。l信號轉(zhuǎn)子上的大齒缺轉(zhuǎn)過磁頭時，輸出一個寬脈沖信號，該信號對應(yīng)1缸

7、或4缸上止點前一定角度。lECU接收到寬脈沖信號時，再根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號最終判定是1缸還是4缸在上止點前。曲軸位置傳感器的檢測l端子1為轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角正極，與ECU的56端子相連；l端子2為轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的負(fù)極，與ECU的63端子相連；l端子3為屏蔽線端子，與ECU的67端子相連。對于曲軸位置傳感器的檢測，主要測量各端子間電阻。 （1）曲軸位置傳感器的電阻檢查l關(guān)閉點火開關(guān)，拔下傳感器連接器插頭，按圖進行， 檢查傳感器上1與2端子間電阻，應(yīng)為4501000。若電阻為無窮大，說明信號線圈存在斷路，應(yīng)更換傳感器。l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

8、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1.5。如果電阻為無窮大，說明存在導(dǎo)線斷路或接觸不良，需進行維修。 光電式曲軸位置傳感器光電式曲軸位置傳感器工作原理工作原理MPI:多點多點燃油燃油噴射噴射系統(tǒng)系統(tǒng)l內(nèi)孔（二極管、光敏管）：凸輪軸內(nèi)孔（二極管、光敏管）：凸輪軸位置傳感器位置傳感器l外孔（二極管、光敏管）：曲軸位外孔（二極管、光敏管）：曲軸位置傳感器置傳感器l組合時：共用組合時：共用12V電源線、搭鐵線，電源線、搭鐵線，各自信號線，共各自信號線，共4條線條線l邊緣稍靠內(nèi)側(cè)分布著6個間隔60的光孔（六缸

9、），或4個間隔90的光孔（四缸），用來產(chǎn)生曲軸位置信號（120信號六缸，或180信號四缸），其中有一個較寬的光孔是用來判斷第1缸活塞上止點位置的。 【結(jié)構(gòu)】如圖所示 由信號發(fā)生器和帶光孔的信號盤組成1 1傳感器聯(lián)軸器傳感器聯(lián)軸器 2 2凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器 3 3信號盤信號盤 4 4曲軸位置曲軸位置傳感器檢測孔傳感器檢測孔 5 5第四缸上止點檢測孔第四缸上止點檢測孔 6 6發(fā)光二極管發(fā)光二極管 7 7光光敏二極管敏二極管 霍爾式曲軸位置傳感器霍爾式曲軸位置傳感器四、霍爾式曲軸位置傳感器四、霍爾式曲軸位置傳感器1. 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)當(dāng)電流當(dāng)電流I通過放在磁場中的半導(dǎo)體通過放在磁場中的

10、半導(dǎo)體基片基片( 稱稱霍耳元件霍耳元件)且電流方向與磁且電流方向與磁場方向垂直時，電荷在洛侖茲力作場方向垂直時，電荷在洛侖茲力作用下向一側(cè)偏移，在垂直于電流與用下向一側(cè)偏移，在垂直于電流與磁場的霍耳元件的橫向側(cè)面上即產(chǎn)磁場的霍耳元件的橫向側(cè)面上即產(chǎn)生生 一個與電流和磁場強度成正比一個與電流和磁場強度成正比的電壓，稱為霍耳電壓的電壓，稱為霍耳電壓 UH?；舳??；舳妷嚎捎孟率奖硎倦妷嚎捎孟率奖硎?, 即即式中：式中： R RH H霍耳系數(shù)；霍耳系數(shù)；dd基片厚度基片厚度 II電流；電流；BB磁場強度；磁場強度； 當(dāng)結(jié)構(gòu)一定且電流為定值時當(dāng)結(jié)構(gòu)一定且電流為定值時, , 霍爾電壓與磁場霍爾電壓與磁場

11、強度成正比。強度成正比?；魻栭_關(guān)電路霍爾開關(guān)電路 汽車上用霍爾式傳感器一般為三線：一根為汽車上用霍爾式傳感器一般為三線：一根為電源線電源線，供給，供給工作電壓一般為工作電壓一般為12V12V，（也有用，（也有用9V9V），一根為），一根為信號線信號線，需，需要提供要提供5V5V參考電壓，通過三極管的導(dǎo)通或關(guān)閉，實現(xiàn)參考電壓，通過三極管的導(dǎo)通或關(guān)閉，實現(xiàn)0V0V和和5V5V的脈沖變化，第三根為的脈沖變化，第三根為搭鐵線搭鐵線。根據(jù)脈沖根據(jù)脈沖信號的多信號的多少計算曲少計算曲軸的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度和位速度和位置。置。（a a）變磁通式）變磁通式 （b b）遮）遮斷式斷式 按照霍爾器件和工作磁體間的運

12、動方式，霍爾式曲軸位按照霍爾器件和工作磁體間的運動方式，霍爾式曲軸位置傳感器分為變磁通式和遮斷式。置傳感器分為變磁通式和遮斷式。（a a）變磁通）變磁通式式l齒盤的轉(zhuǎn)動使磁路的齒盤的轉(zhuǎn)動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾元件期性地變化，霍爾元件輸出的微小脈沖信號經(jīng)輸出的微小脈沖信號經(jīng)隔直、放大、整形后可隔直、放大、整形后可以確定齒盤的轉(zhuǎn)速以確定齒盤的轉(zhuǎn)速（a a）變磁通）變磁通式式當(dāng)齒對準(zhǔn)霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產(chǎn)當(dāng)齒對準(zhǔn)霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電

13、平；反之，當(dāng)齒輪齒缺對準(zhǔn)霍爾元件時，輸出低電平。當(dāng)齒輪齒缺對準(zhǔn)霍爾元件時，輸出低電平。（b b）變磁通式）變磁通式只要黑色金屬旋只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)口或突起，就可產(chǎn)生磁場強度的脈動，生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢從而引起霍爾電勢的變換，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速的變換，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號信號l霍爾曲軸傳感器的其他安裝方法霍爾曲軸傳感器的其他安裝方法（b b）遮斷）遮斷式式l軟磁翼片（如軟鐵）軟磁翼片（如軟鐵）l軟磁材料易于磁化，也易軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工設(shè)于退磁，廣泛用于電工設(shè)備和電子設(shè)備中。應(yīng)用最備和電子設(shè)備中。應(yīng)用最多的軟磁材料是鐵硅合金多的軟磁材

14、料是鐵硅合金( (硅鋼片硅鋼片) )以及各種軟磁鐵以及各種軟磁鐵氧體等氧體等 。 故障征兆檢測：故障征兆檢測：在發(fā)動機運行中，當(dāng)曲軸位置傳在發(fā)動機運行中，當(dāng)曲軸位置傳感器出現(xiàn)故障時，會導(dǎo)致信號中感器出現(xiàn)故障時，會導(dǎo)致信號中斷，發(fā)動機不能啟動或在運行時斷，發(fā)動機不能啟動或在運行時立即熄火，這時電子控制單元可立即熄火，這時電子控制單元可以診斷到故障并進行代碼存儲。以診斷到故障并進行代碼存儲。凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器2 2、凸輪軸位置傳感器分類、凸輪軸位置傳感器分類電磁式電磁式凸輪軸凸輪軸位置傳感器位置傳感器霍爾式霍爾式凸輪軸凸輪軸位置傳感器位置傳感器光電式光電式凸輪軸凸輪軸位置傳感器位置傳

15、感器1 1、凸輪軸位置傳感器作用、凸輪軸位置傳感器作用采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入ECUECU，以便以便ECUECU識別氣缸識別氣缸1 1壓縮上止點，從而進行順壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。此序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動機起動時識外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動機起動時識別出第一次點火時刻。因為凸輪軸位置傳感別出第一次點火時刻。因為凸輪軸位置傳感器能夠識別哪一個氣缸活塞即將到達上止點，器能夠識別哪一個氣缸活塞即將到達上止點，所以稱為氣缸識別傳感器。所以稱為氣缸識別傳感器。霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)通有電流通

16、有電流I的白金導(dǎo)體（半導(dǎo)體）垂直于磁力線放入的白金導(dǎo)體（半導(dǎo)體）垂直于磁力線放入磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B的磁場中時，在白金導(dǎo)體橫向側(cè)面的磁場中時，在白金導(dǎo)體橫向側(cè)面上就會產(chǎn)生一個垂直于電流方向和磁場的電壓上就會產(chǎn)生一個垂直于電流方向和磁場的電壓VH，VH與通過半導(dǎo)體的電流與通過半導(dǎo)體的電流I和磁感應(yīng)強度和磁感應(yīng)強度B成正比，當(dāng)成正比，當(dāng)取消磁場時電壓立即消失。取消磁場時電壓立即消失。 桑塔納霍爾式凸輪軸位置傳感器桑塔納霍爾式凸輪軸位置傳感器在桑塔納在桑塔納2000GSi型轎車的電控系統(tǒng)中，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，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

17、位置傳感器。又裝配有霍爾式凸輪軸位置傳感器?；魻柺酵馆嗇S位置傳感器基本結(jié)構(gòu)與霍爾式凸輪軸位置傳感器基本結(jié)構(gòu)與工作原理工作原理1-凸輪軸凸輪軸 同步帶輪同步帶輪2-信號轉(zhuǎn)子信號轉(zhuǎn)子3-霍爾信號霍爾信號發(fā)生器發(fā)生器當(dāng)葉片離開氣隙時，當(dāng)葉片離開氣隙時，永久磁鐵的磁通經(jīng)永久磁鐵的磁通經(jīng)霍爾集成電路和導(dǎo)霍爾集成電路和導(dǎo)磁鋼片構(gòu)成回路，磁鋼片構(gòu)成回路，產(chǎn)生霍爾電壓產(chǎn)生霍爾電壓1.9-2.0V，輸出，輸出0.1-0.3V的低電平信號電壓。的低電平信號電壓。當(dāng)葉片進入氣隙時，當(dāng)葉片進入氣隙時，霍爾集成電路中的霍爾集成電路中的磁場被葉片旁路，磁場被葉片旁路，產(chǎn)生霍爾電壓產(chǎn)生霍爾電壓0V，輸出輸出4.8V的高電平

18、的高電平信號電壓。信號電壓。當(dāng)觸發(fā)葉輪隨轉(zhuǎn)子軸一同轉(zhuǎn)動時，葉片便在霍爾集成電路與永久磁鐵間轉(zhuǎn)動。工作情況工作情況當(dāng)隔板（葉片）進入氣隙（即在氣隙內(nèi)）時，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，當(dāng)隔板（葉片）進入氣隙（即在氣隙內(nèi)）時，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，傳感器輸出高電平（傳感器輸出高電平（5V）信號；當(dāng)隔板（葉片）離開氣隙（即窗口）信號；當(dāng)隔板（葉片）離開氣隙（即窗口進入氣隙）時，霍爾元件產(chǎn)生電壓，傳感器輸出低電平信號進入氣隙）時，霍爾元件產(chǎn)生電壓，傳感器輸出低電平信號（0.1V）。）。曲軸每轉(zhuǎn)兩圈霍爾傳感器信號端子就轉(zhuǎn)一圈，對應(yīng)產(chǎn)生一個低電平曲軸每轉(zhuǎn)兩圈霍爾傳感器信號端子就轉(zhuǎn)一圈，對應(yīng)產(chǎn)生一個低電平信號和一個高電

19、平信號，其中低電平信號對應(yīng)于信號和一個高電平信號，其中低電平信號對應(yīng)于1缸上止點前一定缸上止點前一定角度。角度。發(fā)動機工作時，磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器和霍爾式凸發(fā)動機工作時，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)生的信號電壓不斷輸入控制單元輪軸位置傳感器產(chǎn)生的信號電壓不斷輸入控制單元ECU。當(dāng)當(dāng)ECU同時接收到曲軸位置傳感器大齒缺對應(yīng)的低電同時接收到曲軸位置傳感器大齒缺對應(yīng)的低電平信號和凸輪軸位置傳感器窗口對應(yīng)的低電平信號時，平信號和凸輪軸位置傳感器窗口對應(yīng)的低電平信號時，便可識別出此時為便可識別出此時為1缸活塞處于壓縮行程、缸活塞處于壓縮行程、4缸活塞處缸活塞處于排氣行程，并根據(jù)曲軸位置傳感器小齒缺對應(yīng)輸出于排氣行程，并根據(jù)曲軸位置傳感器小齒缺對應(yīng)輸出的信號控制點火提前角。的信號控制點火提前角。5 5、凸輪軸位置傳感器安裝、凸輪軸位置傳感器安裝位置位置凸輪軸位置傳感器為霍爾效應(yīng)式傳感器，安裝凸輪軸附近，與凸輪軸上的信號輪共同工作，信號輪對應(yīng)的發(fā)動機的特定位置 檢測線束導(dǎo)線有無斷路故檢測線束導(dǎo)線有無斷路故障：端子障：端子1與控制單元插與控制單元插頭端子頭端子62、傳感器插頭端、傳感器插頭端子子2與控制單元插頭端子與控制單元插頭端子76、傳感器插頭端子、傳感器插頭端子3與與控制單元插頭端子控制單元插頭端子67，測，測得各導(dǎo)線的電