發(fā)動機曲軸凸輪軸位置傳感器

1、曲曲 軸、凸軸、凸 輪輪 軸軸 位位 置置 傳傳 感感 器器1. 1. 曲軸、凸輪軸位置傳感器概述曲軸、凸輪軸位置傳感器概述一、作用：1、曲軸位置傳感器作用：、曲軸位置傳感器作用：檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角信號及上止點信號，將此信號輸入ECU，以計算進氣量及決定點火和噴油時刻。 2、凸輪軸位置傳感器作用：、凸輪軸位置傳感器作用： 功用是采集配氣凸輪軸的位置信號并輸入ECU以便ECU識別1缸壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆震控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動機啟動時識別出第一次點火時刻。 在起動時，在起動時，ECU接收曲軸位置傳感器信號后接收曲軸位置傳感器信號后還不能控制點火線

2、圈工作，還要接收凸輪軸還不能控制點火線圈工作，還要接收凸輪軸位置傳感器的參考信號按順序控制點火。位置傳感器的參考信號按順序控制點火。 參與點火控制的凸輪軸位置傳感器，若在運參與點火控制的凸輪軸位置傳感器，若在運轉(zhuǎn)過程中被拔掉，發(fā)動機照常運轉(zhuǎn)。但重新轉(zhuǎn)過程中被拔掉，發(fā)動機照常運轉(zhuǎn)。但重新起動時，則需要重復(fù)幾次（凸輪軸位置傳感起動時，則需要重復(fù)幾次（凸輪軸位置傳感器的損壞不會造成發(fā)動機不能起動）。器的損壞不會造成發(fā)動機不能起動）。曲軸位置傳感器與曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器的相互關(guān)系凸輪軸位置傳感器的相互關(guān)系 獨立點火、順序噴射的直列發(fā)動機既要安獨立點火、順序噴射的直列發(fā)動機既要安裝曲軸位置傳

3、感器，又要安裝凸輪軸位置裝曲軸位置傳感器，又要安裝凸輪軸位置傳感器。傳感器。 V型發(fā)動機無論同時點火還是獨立點火，也型發(fā)動機無論同時點火還是獨立點火，也無論分組噴射還是順序噴射，都需要安裝無論分組噴射還是順序噴射，都需要安裝曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器。曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器。二、二、安安裝部位：裝部位：1、曲軸位置傳感器、曲軸位置傳感器安裝在曲軸的前部、中部或飛安裝在曲軸的前部、中部或飛輪上。輪上。2、凸輪軸位置傳感器一般安裝在凸輪軸、凸輪軸位置傳感器一般安裝在凸輪軸前部、后前部、后部或分電器內(nèi)。部或分電器內(nèi)。1.1.曲軸、凸輪軸位置傳感器概述曲軸、凸輪軸位置傳感器概述磁感應(yīng)式

4、曲軸位置傳感器霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器1.1.曲軸、凸輪軸位置傳感器概述曲軸、凸輪軸位置傳感器概述霍爾效應(yīng)式凸輪軸位置傳感器光電式曲軸位置傳感器1.1.曲軸、凸輪軸位置傳感器概述曲軸、凸輪軸位置傳感器概述光電式曲軸位置傳感器三、常見類型：三、常見類型：1 1、電磁感應(yīng)式、電磁感應(yīng)式2 2、霍爾效應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式3 3、光電式、光電式1、電磁感應(yīng)式曲軸凸輪軸位置傳感器、電磁感應(yīng)式曲軸凸輪軸位置傳感器 1）組成）組成 永久磁鐵、線圈、信號轉(zhuǎn)子永久磁鐵、線圈、信號轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原理分析：結(jié)構(gòu)原理分析： 此傳感器為磁脈此傳感器為磁脈沖式傳感器，由永沖式傳感器，由永久磁鐵、線圈等組久磁鐵、線圈等組成。當觸發(fā)輪

5、齒經(jīng)成。當觸發(fā)輪齒經(jīng)過傳感器時，引起過傳感器時，引起磁通量的改變，便磁通量的改變，便在線圈中感應(yīng)出一在線圈中感應(yīng)出一個交變的電壓信號。個交變的電壓信號。該信號電壓的大小該信號電壓的大小與觸發(fā)輪齒轉(zhuǎn)速成與觸發(fā)輪齒轉(zhuǎn)速成正比。正比。信號輪線圈永久磁鐵 信號轉(zhuǎn)子的凸齒接近傳感器探頭時：信號轉(zhuǎn)子的凸齒接近傳感器探頭時： 氣隙氣隙磁路磁阻磁路磁阻磁通量磁通量 E=/t，E0 凸齒與探頭對齊時，凸齒與探頭對齊時，不變，不變，E=0 信號轉(zhuǎn)子的凸齒離開傳感器探頭時：信號轉(zhuǎn)子的凸齒離開傳感器探頭時： 氣隙氣隙磁路磁阻磁路磁阻磁通量磁通量 E=/t，E 0 隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的上升，傳感器輸出信號隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的上

6、升，傳感器輸出信號的頻率是越來越大，同時信號的振幅也是的頻率是越來越大，同時信號的振幅也是越來越高。越來越高。G G信號是用于辨別氣缸及檢測活塞上止點位置信號是用于辨別氣缸及檢測活塞上止點位置（壓縮上止點前（壓縮上止點前10 10 ）信號轉(zhuǎn)子信號轉(zhuǎn)子 58個凸齒個凸齒 57個齒缺個齒缺 1個大齒缺個大齒缺 （2個凸齒個凸齒+3個齒缺）個齒缺） （58+2）+（57+3）=120 360/120=3 每個齒缺每個齒缺/凸齒占凸齒占3 大齒缺占大齒缺占15 Ne Ne信號是檢測曲軸轉(zhuǎn)角位置及發(fā)動機轉(zhuǎn)信號是檢測曲軸轉(zhuǎn)角位置及發(fā)動機轉(zhuǎn)速的信號。速的信號。 信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，凸齒產(chǎn)生信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，凸齒產(chǎn)

7、生58個信個信號送給號送給ECU 若若 1minECU接到曲軸位置信號接到曲軸位置信號116000個個 轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)速為：116000/58=2000r/min 曲軸轉(zhuǎn)一圈所占時間：曲軸轉(zhuǎn)一圈所占時間： 60 000ms/2000=30ms 58個凸齒和個凸齒和57個齒缺所占時間：個齒缺所占時間： 30ms/(58+57+5) (58+57)=28.75ms 大齒缺（大齒缺（2個凸齒和個凸齒和3個齒缺）所占時間：個齒缺）所占時間： 30/（58+57+5）5=1.25ms 每個凸齒、每個齒缺所占時間：每個凸齒、每個齒缺所占時間： 28.75/（58+57）=28.75/115=0.25ms 每個

8、凸齒、每個齒缺對應(yīng)每個凸齒、每個齒缺對應(yīng)3 每每1曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)時間：曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)時間： 0.25ms/3=0.083ms 假設(shè)大齒缺后第一個凸齒信號為上止點前假設(shè)大齒缺后第一個凸齒信號為上止點前60 0.083ms60=5.0ms 1缸點火提前角為上止點前缸點火提前角為上止點前20 0.083ms20=1.67ms ECU接收到接收到1缸上止點前基準信號（大齒缺缸上止點前基準信號（大齒缺信號）后信號）后3.33ms時刻，點火，實現(xiàn)提前時刻，點火，實現(xiàn)提前20點火。點火。 （5.0ms-1.67ms=3.33ms）6)6)磁感應(yīng)式傳感器檢修磁感應(yīng)式傳感器檢修一、常見故障：無法起動發(fā)動機或發(fā)動機運

9、行不良一、常見故障：無法起動發(fā)動機或發(fā)動機運行不良等。等。二、磁感應(yīng)式傳感器及其信號檢查二、磁感應(yīng)式傳感器及其信號檢查1、元件檢測：、元件檢測： 1）電阻的測量）電阻的測量:2K或者或者20K量程，線圈電阻約為量程，線圈電阻約為900 。2）感應(yīng)信號的檢測）感應(yīng)信號的檢測:應(yīng)用交流應(yīng)用交流20V量程可拆檢或起量程可拆檢或起動測量其感應(yīng)電壓，動測量其感應(yīng)電壓，工作時電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高工作時電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高。2、線路及信號的確認：、線路及信號的確認：1）拔下插座，打開點火開關(guān)，測量轉(zhuǎn)速傳感器的）拔下插座，打開點火開關(guān)，測量轉(zhuǎn)速傳感器的兩根信號線與搭鐵之間的電壓，約為兩根信號線與搭鐵之間的電壓

10、，約為2.5V,說明傳說明傳感器插座到感器插座到ECU的連接正常；的連接正常；2）試燈一端點蓄電池正極，一端點在油泵繼電器）試燈一端點蓄電池正極，一端點在油泵繼電器的控制線上，啟動發(fā)動機時觀察試燈能否持續(xù)點的控制線上，啟動發(fā)動機時觀察試燈能否持續(xù)點亮。亮。3）應(yīng)用檢測儀讀取數(shù)據(jù)流，啟動發(fā)動機時有否約）應(yīng)用檢測儀讀取數(shù)據(jù)流，啟動發(fā)動機時有否約300轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)顯示。轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)顯示。霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng) 通有電流通有電流I的白金導(dǎo)體（半導(dǎo)體）垂直于磁力線放的白金導(dǎo)體（半導(dǎo)體）垂直于磁力線放入磁感應(yīng)強度為入磁感應(yīng)強度為B的磁場中時，在白金導(dǎo)體橫向側(cè)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

11、場的電壓面上就會產(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，當成正比，當取消磁場時電壓立即消失。取消磁場時電壓立即消失。 2 2 霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理1)1) 霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理霍爾式傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)原理分析：結(jié)構(gòu)原理分析： 此傳感器為霍爾此傳感器為霍爾效應(yīng)式傳感器，由效應(yīng)式傳感器，由永久磁鐵、霍爾元永久磁鐵、霍爾元件、信號輪、集成件、信號輪、集成放大電路等組成。放大電路等組成。 葉輪在轉(zhuǎn)動時葉輪在轉(zhuǎn)動時“間斷間斷”地阻擋磁地阻擋磁場，使得霍爾元件場，使得霍爾元件間斷地產(chǎn)生高

12、低變間斷地產(chǎn)生高低變化的矩形波信號?；木匦尾ㄐ盘枴)磁路截斷時磁路截斷時b)磁路接通時磁路接通時霍爾元件及霍爾元件及放大電路放大電路葉輪葉輪磁鐵磁鐵2 2) ) 大眾大眾- -有分電器有分電器 1 1）結(jié)構(gòu)（桑塔納）結(jié)構(gòu)（桑塔納） 永久磁鐵：安裝在分電器底板上，位于觸發(fā)葉輪的內(nèi)側(cè)，與霍永久磁鐵：安裝在分電器底板上，位于觸發(fā)葉輪的內(nèi)側(cè)，與霍爾集成電路相對。爾集成電路相對。 觸發(fā)葉輪：安裝在分電器軸上，缸數(shù)相等的四個葉片（觸發(fā)葉輪：安裝在分電器軸上，缸數(shù)相等的四個葉片（5050）和）和四個窗口（四個窗口（4040）。）。 霍爾集成電路：安裝在分電器上，位于觸發(fā)葉輪的外測?；魻柤呻娐罚喊惭b在分

13、電器上，位于觸發(fā)葉輪的外測。2）工作原理）工作原理 葉片進入氣隙，磁場被旁路，霍爾電壓為葉片進入氣隙，磁場被旁路，霍爾電壓為0，輸出高電平，輸出高電平 葉片離開氣隙，磁場穿過霍爾元件，產(chǎn)生霍爾電壓，輸出葉片離開氣隙，磁場穿過霍爾元件，產(chǎn)生霍爾電壓，輸出低電平。低電平。(1)(1)輸出信號輸出信號窗口窗口葉片葉片 信號盤隨著曲軸轉(zhuǎn)動時，缺齒與霍爾傳感信號盤隨著曲軸轉(zhuǎn)動時，缺齒與霍爾傳感器正對時導(dǎo)致氣隙變化，霍爾電壓為高電器正對時導(dǎo)致氣隙變化，霍爾電壓為高電平。平。 信號盤每轉(zhuǎn)動一周，信號盤每轉(zhuǎn)動一周，ECU會接收到會接收到8個個/12個脈沖信號，根據(jù)此信號可以計算出個脈沖信號，根據(jù)此信號可以計算

14、出發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。 但是無法判斷但是無法判斷1缸上止點位置，所以必須和缸上止點位置，所以必須和凸輪軸位置傳感器配合使用。凸輪軸位置傳感器配合使用。（5 5）霍爾效式傳感器檢修）霍爾效式傳感器檢修一、常見故障：排放超標，油耗增加或運行不良等。一、常見故障：排放超標，油耗增加或運行不良等。二、霍爾效應(yīng)式傳感器及其信號檢查二、霍爾效應(yīng)式傳感器及其信號檢查1、診斷儀：診斷儀： 讀取故障代碼，檢查有無傳感器故障記錄。讀取故障代碼，檢查有無傳感器故障記錄。 2、線路及信號的確認：、線路及信號的確認： 1）拔下插座，打開點火開關(guān)，測量霍爾傳感器拔下插座，打開點火開關(guān)，測量霍爾傳感器的三個接線端與

15、搭鐵之間的電壓，應(yīng)為的三個接線端與搭鐵之間的電壓，應(yīng)為12V或或5V電電源，源，12V或或5V信號參考電壓，信號參考電壓，0V接地。任一不正接地。任一不正常應(yīng)檢查相關(guān)的電路。常應(yīng)檢查相關(guān)的電路。2）用萬用表檢測信號輸出電壓是否正常；一般?。┯萌f用表檢測信號輸出電壓是否正常；一般怠速時約為速時約為2.5V或或6.0V左右。人為觸發(fā)時為左右。人為觸發(fā)時為0V和和5V間或間或0和和12V間變化。間變化。3）對于某些車型（如五菱西門子電控系統(tǒng)）：可）對于某些車型（如五菱西門子電控系統(tǒng)）：可應(yīng)用檢測儀讀取數(shù)據(jù)流，啟動發(fā)動機時有否約應(yīng)用檢測儀讀取數(shù)據(jù)流，啟動發(fā)動機時有否約300轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)顯示。轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)顯示。

16、ECU據(jù)此信號也可控制油泵、據(jù)此信號也可控制油泵、噴油及點火工作等。噴油及點火工作等。3、示波器法：可用示波器檢測脈沖波形，霍爾式、示波器法：可用示波器檢測脈沖波形，霍爾式傳感器輸出為矩形波，凸輪軸每旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一傳感器輸出為矩形波，凸輪軸每旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個高低位信號。個高低位信號。光電式曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)光電式曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)a）工作原理圖）工作原理圖 b）結(jié)構(gòu)圖）結(jié)構(gòu)圖 c）轉(zhuǎn)盤）轉(zhuǎn)盤1-輸出信號輸出信號 2-光敏二極管光敏二極管 3-發(fā)光二極管發(fā)光二極管 4-電源電源 5-轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤 6-轉(zhuǎn)子頭蓋轉(zhuǎn)子頭蓋 7-密封蓋密封蓋 8-波成形電路波成形電路 9-第一缸第一

17、缸120信號縫隙信號縫隙 10-1信號縫隙信號縫隙 11-120信號縫隙信號縫隙 遮光盤旋轉(zhuǎn)，當外圈孔對準光源時，光接收器導(dǎo)遮光盤旋轉(zhuǎn)，當外圈孔對準光源時，光接收器導(dǎo)通，輸出高電平；當孔離開光源時，光接收器截通，輸出高電平；當孔離開光源時，光接收器截止，輸出低電平。遮光盤不停旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖信止，輸出低電平。遮光盤不停旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖信號。號。1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 信號盤信號盤 信號發(fā)生器信號發(fā)生器 遮光盤（轉(zhuǎn)盤）：安裝在遮光盤（轉(zhuǎn)盤）：安裝在分電器軸上，隨分電器軸分電器軸上，隨分電器軸一起轉(zhuǎn)動，外圍均布有一起轉(zhuǎn)動，外圍均布有360個光孔，靠內(nèi)均布有個光孔，靠內(nèi)均布有6個光孔，其中有一個較個光孔，其中有一

18、個較寬的光孔。寬的光孔。 遮光盤光孔的數(shù)目決定信遮光盤光孔的數(shù)目決定信號數(shù)目，光孔的位置和形號數(shù)目，光孔的位置和形狀決定信號波形。狀決定信號波形。 光源（發(fā)光二極光源（發(fā)光二極管）：兩只發(fā)光二管）：兩只發(fā)光二極管通過遮光盤兩極管通過遮光盤兩圈光孔正對著兩只圈光孔正對著兩只光敏二、三極管。光敏二、三極管。 光接收器（光敏二、光接收器（光敏二、三極管）：接收發(fā)三極管）：接收發(fā)光二極管的光信號，光二極管的光信號，轉(zhuǎn)換為電信號。轉(zhuǎn)換為電信號。 信號盤上有信號盤上有360個透光孔，發(fā)動機每工作個透光孔，發(fā)動機每工作一個循環(huán)，傳感器輸出一個循環(huán)，傳感器輸出360個方波信號，個方波信號，每一個周期的方波信號占每一個周期的方波信號占2曲軸轉(zhuǎn)角，高曲軸轉(zhuǎn)角，高低電位持續(xù)時間相同，因此各占低電位持續(xù)時間相同，因此各占1曲軸轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn)角，角，ECU根據(jù)高低電位變化的方波信號，根據(jù)高低電位變化的方波信號，可計算出曲軸轉(zhuǎn)角信號?？捎嬎愠銮S轉(zhuǎn)角信號。 外圈光孔對應(yīng)產(chǎn)生外圈光孔對應(yīng)產(chǎn)生2曲軸轉(zhuǎn)角信號，用于計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速曲軸轉(zhuǎn)角信號，用于計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸