项目5曲轴位置传感器构造与检修课件.ppt

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1、项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,学习目标：,1.,会分析各部件不正常工作引起的信号变化；,2.,电路出现故障时，能正确检查与排除。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,1.,凸轮轴位置（,CMP,）传感器给,ECU,提供第一缸压,缩上止点信号，作为喷油和点火控制的主要信,号，该传感器信号也称为,G,信号、判缸信号。,2.,曲轴位置（,CKP,）传感器，用于检测曲轴转角位,移，给,ECU,提供发动机转速和曲轴转角信号，也,是喷油和点火控制的主要信号，该传感器有时,称为转速传感器，其信号也被称为,NE,信号。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,项目,5,凸

2、轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,3.,曲轴位置传感器,曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传,感器之一，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位,置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。,曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为,磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前,端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,磁感应式,霍尔效应式,凸轮轴,/,曲轴位置传感器,磁控电阻式,韦根德效应式,各向异性磁阻式,巨磁阻式,磁

3、,感,应,式,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,e,?,nd,?,/,dt,d,?,/,dt,磁通变化率,n,线圈的匝数,磁,感,应,式,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,实例,1,：,装在分电器内的磁感应凸轮轴,/,曲轴位置传感器电路连接及信号特征,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,实例,2,：,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,曲轴,/,凸轮轴位置传感器的电阻值,端子,条件,电阻值（）,G,冷态,125-200,1,-G,-,热态,160-235,G,冷态,125-200,2,-G,-,

4、热态,160-235,Ne-G,冷态,155-250,-,热态,190-290,感应线圈与正时转子的间隙,间隙应为,0.2-0.4mm,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,4.,磁脉冲式曲轴位置,1,）磁脉冲式曲轴位置及发动机转速传感器的结构和工作原,理,日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器,该曲轴位置传感器安装在曲轴前端的,V,带轮之后。在,V,带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘（用以产生信号，,称为信号盘），它和曲轴,V,带轮一起装在曲轴上，随曲轴一,起旋转。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。,通过该连,接器将

5、曲轴位置传感器中产生的信号输送到,ECU,。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感应线圈的磁场发生变,化，从而在感应线圈里产生交变的电动势与脉冲信号产生交变的电动势，,经滤波整形后，即变成脉冲信号。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器,丰田公司,TCCS,系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器内，其,结构如图所示。该传感器分成上、下两部分，上部分产生,G,信号，下部,分产生,Ne,信号，在感应线圈里产生

6、交变的感应电动势，放大后送入,ECU,。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,当转子旋转时,每一个轮齿通过磁头时，都将在感应线圈中产生一个完整,的交流电压信号。,N0.2,正时转子上有,24,个齿，故转子旋转,1,圈，即曲轴旋转,720,时，感应线圈产生,24,个交流电压信号。,Ne,信号如图,5.81b,）所示，其一个,周期的脉冲相当于,30,曲轴转角（,720,24=30,）。,G,信号用于判别气缸及检测活塞上止点位置，相当于日产公司磁脉冲式曲,轴位置传感器,120,信号。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,G1,、,G2,信号分别检测第,6,缸及第,1,缸的上止

7、点。由于,G1,、,G2,信号发生,器设置位置的关系，当产生,G1,、,G2,信号时，实际上活塞并不是正好达到,上止点（,BTDC,），而是在上止点前,10,的位置。图所示为曲轴位置传感,器,G1,、,G2,、,Ne,信号与曲轴转角的关系。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,2,）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测,电阻检查,点火开关,OFF,，拔开曲轴位置传感器的导线连接器，用万用表的电,阻档测量曲轴位置传感器上各端子间的电阻值。如电阻值不在规定的范,围内，必须更换曲轴位置传感器。图为曲轴位置传感器电路图。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,曲轴位置传感器输出信号的检查

8、,拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时，用万用表的,电压档检测曲轴位置传感器上,G1-G-,、,G2-G-,、,Ne-G-,端子间是否有脉冲,电压信号输出。,感应线圈与正时转子的间隙检查,用厚薄规测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙，如图,5.85,所示。其间隙应为,0.2-0.4mm,。若间隙不合要求，则须更换分电器壳体,总成。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,5.,光,电,式,曲,轴,位,置,传,感,器,光电式与霍尔效应式曲轴,/,凸轮轴位置传感器虽然原理不同，,但一般都是包括一根电源线、一根新号线和一根搭铁线，信号都,是数字方波信号，所以检测方法基本相同，但

9、由于光电式传感器,的遮光转盘缝隙很密，发动机转速又很快，只有用示波器才能准,确地检测有用信息。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,（,2,）光电式曲轴位置传感器,1,）光电式曲轴位置传感器的结构和工作原理,日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器,和带缝隙和光孔的信号盘组成，如图所示。信号盘安装在分电器轴上，,其外围有,360,条缝隙，产生,1,（曲轴转角）信号；外围稍靠内侧分布着,6,个光孔（间隔,60,），产生,120,信号，其中有一个较宽的光孔是产生,对应第,1,缸上止点的,120,信号的，如图所示。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,信号发

10、生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光,敏二极管和电子电路组成,如图所示。两只发光二极管分别正对着光敏,二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管,和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，,产生透光和遮光的交替变化，造成信号发生器输出表征曲轴位置和转角,的脉冲信号。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,当发光二极管的光束照射到光敏二极管上时，光敏二,极管感光而导通；当发光二极管的光束被遮挡时，光敏二,极管截止。信号发生器输出的脉冲电压信号送至电子电路,放大整形后，即向电控单元输送曲轴转角,1,信号和,120,信号。因信号发生

11、器安装位置的关系，,120,信号在活塞上,止点前,70,输出。发动机曲轴每转,2,圈，分电器轴转,1,圈，,则,1,信号发生器输出,360,个脉冲，每个脉冲周期高电位对,应,1,，低电位亦对应,1,，共表征曲轴转角,720,。与此同,时，,120,信号发生器共产生,6,个脉冲信号。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,2,）光电式曲轴位置传感器的检测,曲轴位置传感器的线束检查,检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开关置于,“,ON,”,，用万用表的电压档测量线束侧,4#,端子与地间的电压应为,12V,，线,束侧,2#,端子和,3#,端子与地间电压应为,4.8-5.2V,，

12、用万用表的电阻档测量,线束侧,1#,端子与地间应为0（导通）,如图所示。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,光电式曲轴位置传感器输出信号检测,用万用表电压档接在传感器侧,3#,端子和,1#,端子上，在,起动发动机时，电压应为,0.2-1.2V,。在起动发动机后的怠,速运转期间，用万用表电压档检测,2#,端子和,1#,端子电压应,为,1.8-2.5V,。否则应更换曲轴位置传感器。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,霍,尔,效,应,式,R,H,H,?,d,IB,R,H,霍尔系数,d,基片厚度,I,电流,B,磁场强度,U,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,霍

13、,尔,效,应,式,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,实例,1,：,C,3,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,实例,2,：,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,（,3,）霍尔式曲轴位置传感器,霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理，产生,与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的传感器。它是利用触,发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度，从而使霍尔,元件产生脉冲的霍尔电压信号，经放大整形后即为曲轴位,置传感器的输出信号。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,1,）霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作原理,触发叶片霍尔式曲轴位置传感器,美国,GM,公司的霍尔

14、式曲轴位置传感器安装在曲,轴前端，采用触发叶片的结构型式,。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,外信号轮每旋转,1,周产生,18,个脉冲信号（称为,18X,信号），,1,个脉冲周期相当于曲轴旋转,20,转角,的时间，即可求得曲轴旋转,1,所对应的时间，并,根据这一信号，控制点火时刻。,内信号轮每旋转,1,周产生,3,个不同宽度的电压脉,冲信号（称为,3X,信号），脉冲上升沿分别产生于第,1,、,4,缸、第,3,、,6,缸和第,2,、,5,缸上止点前,75,作为,ECU,判别气缸和计算点火时刻的基准信号,。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,项目,5,凸轮轴,/,曲轴

15、位置传感器构造与检修,霍尔式：安装于分电器（切诺基）,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,霍尔式：安装于凸轮,轴（捷达、桑塔纳,AJR,发动机）,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,触发轮齿霍尔式曲轴位置传感器,克莱斯勒公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在飞轮壳上，采用触发,轮齿的结构。同时在分电器内设置同步信号发生器，用以协助曲轴位置,传感器判别缸号。北京切诺基车的霍尔式曲轴位置传感器，如图所示。,在,2.5L,四缸发动机的飞轮上有,8,个槽，分成两组，每,4,个槽为一组，两组,相隔,180,，每组中的相邻两槽相隔,20,。在,4.OL,六缸发动机的飞轮上,有,12,个槽

16、，,4,个槽为一组，分成三组，每组相隔,120,，相邻两槽也间隔,20,。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,当飞轮齿槽通过传感器的信号发生器时，,霍尔传感器输出高电位（,5V,）；当飞轮齿槽,间的金属与传感器成一直线时，传感器输出,低电位（,0.3V,）。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,霍尔式曲轴位置传感器的检测,下面霍尔式曲轴位置传感器为例来说明其检测方法。,曲轴位置传感器与,ECU,有三条引线相连。其中一条是,ECU,的电源线，,输入传感器的电压为,8V,；另一条是输出信号线，当飞轮齿槽通过传感器,时，霍尔传感器输出脉冲信号，高电位为,5V,，低电位为,0

17、.3V,；第三条是,通往传感器的接地线。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,传感器电源电压的测试,点火开关置于“,ON,”,，用万用表电压档测量,ECU,侧,7#,端子的电压应为,8V,，在传感器导线连接器“,A,”,端子处测量电压也应为,8V,，否则为电源、,线断路或接头接触不良。,端子间电压的检测,当点火开关置于“,ON,”,时，,A-C,端子间的电压值约为,8V,；,B-C,端在发,动机转动时，在,0.3,5V,之间变化，且数值显示呈脉冲性变化，最高,5v,，,最低,0.3V,。如不符合，应更换曲轴位置传感器。,电阻检测,点火开关置于“,OFF,”,位置，拔下曲轴位置传感器

18、导线连接器，测端,子,A-B,或,A-C,间，此时万用表显示读数为（开路），如果指示有电阻，,则应更换曲轴位置传感器。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,故障分析,凸轮轴传感器发送,1,缸压缩上止点位置，如果发生,故障，关闭爆震控制，推迟点火。发动机仍然将,继续运行，并且能再次起动（同时点火）。,凸轮轴位置传感器失效,动力下降,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,信号电压的检测：,测量霍尔效应式传感器的输出电压。关闭点火开关，,将分高压线搭铁，用数字万用表的两表笔接在传感器信号,输出端子和接地端子上，然后按发动机转动方向转动发动,机，电压表置于直流量程，观察电压表上的

19、读数，其值一,般在,0-5V,之间变化。,当遮蔽板转到磁铁和霍尔元件之间时，其值为,2-5V,；,当遮蔽板转离磁铁和霍尔元件时，其电压值为,0.3-0.4V,。,若电压值不在,0-5V,之间变化，则应更换霍尔效应传感器。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,磁,控,电,阻,式,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,磁,控,电,阻,式,一种方式是将嵌齿轮,装在凸轮轴或曲轴上，,由其驱动旋转，将永,久磁铁和磁控电阻安,装在嵌齿轮附近。,另一种方式是将永久,磁铁做成磁环装在转,轴上，将磁控电阻偏,置在磁环附近，如图,所示。两种结构都满,足磁阻效应，都能产,生转速信号。,项目,5

20、,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,实例,1,：,磁,控,电,阻,式,通用,L35,发动机磁控电阻式凸轮轴,/,曲轴位置传感器,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,磁,阻,效,应,与,霍,尔,效,应,的,比,较,磁控电阻式传感器采用上拉电路，即传感差动放大信号,驱动电源与信号线的导通，输出数字信号的幅值为电源,电压值。霍尔效应式传感器采用下拉电路，即传感差动,放大信号驱动,ECU,内的限流电阻是否搭铁，所以输出数,字信号的幅值不会超过,ECU,内部供电电压，即输出数字,信号的幅值一定会小于电源电压。,项目,5,凸轮轴,/,曲轴位置传感器构造与检修,磁控电阻式凸轮轴,/,曲轴位置传感器的检测：,磁控电阻式与,霍尔效应式、光电式传感器一样都是,包括一根电源线、一根新号线和一根搭铁线，信号,都是数字方波信号，只是幅值比光电式和霍尔效应,式高。检测方法也基本相同，既可采用电压检测法,又可采用波形检测法。,磁,控,电,阻,式,