结构原理与检测诊断曲轴位置传感器的

2 0 0 5 年 第 7 期92MC ApplicationM C应用MC ApplicationM CM C 现代零部件曲轴位置传感器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。其功能是检测发动机曲轴转角和活塞上止点，并将检测信号及时送至发动机电脑，用以控制点火时刻（点火提前角）和喷油正时。同时，曲轴位置传感器亦是测量发动机转速的信号源。因此，曲轴位置传感器又称发动机转速与曲轴位置传感器，或称曲轴位置/判缸/转速传感器。曲轴位置传感器的结构与原理曲轴位置传感器有多种形式，随车型的不同而异。就其安装部位而言，有曲轴前端（日产磁脉冲式、通用霍尔式） 、凸轮轴前端（桑塔纳2 0 0 0 A J R 发动机霍尔式） 、飞轮上或分电器内（丰田T C C S系统磁冲式、日产公司光电式） 。其结构形式也不完全一样。按传感器产生信号的原理，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三类，可集中安装，也可分置。1 . 磁脉冲式曲轴位置传感器的结构与原理磁脉冲式曲轴位置传感器应用最广泛，如日产、丰田T C C S系统和韩国大宇轿车等。下面以日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器为例，分析其结构和工作原理。日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器安装在曲轴前端的带轮之后（丰田安装于分电器之内） 。在带轮后端设置一个带有细齿的薄圆盘，是用以产生信号的，常称信号盘。信号盘和曲轴带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。在信号的外缘，沿圆周每隔4 °加工一个齿，共有9 0 个齿。此外，每隔1 2 0 °布置一个凸缘，共3个。安装在信号盘边缘的传感器盒是产生电信号的信号发生器，信曲轴位置传感器的结构、原理与检测诊断 四川机电职业技术学院/ 蔡秀琴2 0 0 5 年 第 7 期93M C应用MC ApplicationMC ApplicationM CM C 现代零部件号发生器内有3个永久磁铁，上面绕有线圈磁头。其中磁头2产生1 2 0 °信号（G信号） ，用于辨别气缸及检测活塞上止点位置；磁头1和3共同产生1 °信号（N e信号） ，用以检测曲轴转角及发动机转速信号。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，如图1所示。发动机旋转一圈，在磁头2上产生三个1 2 0 °脉冲信号；在磁头1和3上各产生相位差9 0 °的9 0个脉冲信号，经信号合成后向电脑输送1 8 0个脉冲1 °的信号。传感器盒上有四孔电连接器，孔1 为1 2 0 °信号输出线，孔2为信号放大与整形电路和电源线，孔3为1 °信号输出线，孔4是接地线。通过该连接器将曲轴位置传感器的感应信号送至电脑。电脑根据1 2 0 °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；根据1 °信号感知曲轴的转角和发动机转速，以确定每次循环符合最佳空燃比的喷油量。将向电脑输入一缸上止点位置信号和缸序判别信号（G信号） ，相当于磁脉冲曲轴位置传感器1 2 0 °信号。3 . 霍尔效应式曲轴位置传感器结构与原理霍尔效应式曲轴位置传感器是根据霍尔效应原理制成的，它装在分电器内，由触发叶轮和信号触发开关等组成。霍尔效应式曲轴位置传感器仅此是不够的，还需一个同步信号传感器（同步信号发生器）来判定霍尔效应式曲轴位置传感器信号，所表明的是哪两个气缸的活塞在接近上止点，而且接近什么行程的上止点，即判定出一个气缸活塞所处的位置，为燃油喷射提供依据。如北京切诺基霍尔效应式曲轴位置传感器装在变速器喇叭形壳体（飞轮壳体）上，桑塔纳2 0 0 0 G S I轿车（时代超人、俊杰）装在曲轴下端的圆盘上。而北京切诺基汽车发动机的同步信号传感器为霍尔效应式，装于分电器内部，桑塔纳2 0 0 0 G S I（时代超人、俊杰）轿车装于曲轴后端的圆盘上，为磁感应式。北京切诺基吉普车同步信号传感器虽然装于分电器内部，但其信号是控制燃油喷射系统所必需的，与点火系统没有关系，此信号丢失，燃油喷射系统无法工作，发动机就不能工作，但点火系统却仍能工作。曲轴位置传感器的检测1 . 曲轴位置传感器故障对发动机工作的影响曲轴位置传感器是喷射和点火系统的重要传感器。发动机ECU是通过曲轴位置传感器感知曲轴（或活塞）运行位置与发动机转速信息的，所以它可以控制喷油、计算每信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间。当信号盘随凸轮轴（或分电器轴）转动时，因信号盘上有光孔而产生透光与遮光的交替变化，使两只光敏二极管交替产生与消除电动势，从而产生脉冲电压信号。凸轮轴每转一周（分电器轴转半周） ，由360个光孔所控制的电路将输出3 6 0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（Ne信号） 。由光孔（缝隙）较宽的一缸上止点位置标记和6 0 °（六缸）或90°（四缸）间隔光孔，2 . 光电式曲轴位置传感器的结构与原理安装光电式曲轴位置传感器的轿车有：日产公爵（安装于分电器内） 、日产蓝鸟（安装在排气凸轮轴前端） 、日产地平线、日本三菱（安装在进气凸轮上） 、韩国现代（安装在分电器内部）等轿车。光电式曲轴位置传感器由信号发生器和带光孔的信号盘组成。信号发生器固定安装在固定底座板上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和整形（控制）电路组成。两只发光二极管分别对着相应的两只光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘固定在凸轮轴（或分电器轴）上，与凸轮轴（分电器轴）一起转动。信号盘边缘分别刻有3 6 0条缝隙（光孔） ，用来产生1 °信号（2 °曲轴转角信号） ；在遮光盘边缘稍靠内侧分布着6个间隔6 0°的光孔（六缸发动机）或9 0 °的光孔（四缸发动机） ，用来产生曲轴位置信号（1 2 0 °信号六缸或1 8 0°信号四缸） ，其中较宽的光孔是用来判断第一缸活塞上止点位置的，如图2所示。图1 日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器原理图图2 信号盘结构图2 0 0 5 年 第 7 期94MC ApplicationM C应用MC ApplicationM CM C 现代零部件图3 磁脉冲式曲轴位置与转角传感器电路图车 型发动机电源端子号转角（N e ）端子位置（G ）端子 日产公爵V G 3 0 E1 与4 1 2 V 2 与4 ( 8 与搭铁) 2 . 3 V3 与4 ( 1 7 与搭铁) 0 . 3 V 韩国现代 5 V 0 . 2 1 . 2 V 日产地平线R B 2 0 E T 1 2 V 2 3 V 0 . 8 0 . 9 V光电式传感器端子电压值循环喷油量和点火机何时工作，而一些克莱斯勒公司的设计更为特别，当发动机接到曲轴位置传感器脉冲信号前是不向点火线圈正极提供电能的。2 . 曲轴位置传感器的检测( 1 ) 磁脉冲式曲轴位置传感器的检测曲轴位置传感器电阻的检测。曲轴位置传感器的电路如图3所示。拔出其导线插接件，用万用表测量传感器上各端子之间的电阻，应符合附表的规定，否则应更换传感器。曲轴位置传感器输出信号的检测。拔出曲轴位置传感器的导线插接件，当转动发动机时，G 1 - 、G 2 -和G -端子间应有脉冲信号输出。如果没有脉冲信号输出，则需更换传感器。传感器线圈与信号转子的间隙检测。用厚薄规检查信号转子与传感器线圈凸起之间的空气间隙，其间隙为0 . 2 0 . 4 m m 。若间隙不符合要求，则需调整或更换。仍插接着，将电压表两表笔连接到3 和6 号端子，如图5所示，接通点火开关，按发动机旋转方向转动发动机，观察电压表读数应在 07 V之间变化，并且曲轴转两圈、电压变化4次，否则说明霍尔效应发生器有故障，应予更换。图5 霍尔传感器输出电压检查图1 . 分电器 2 . 点火控制器 3 . 点火线圈 4 . 中央高压线 5 . 发动机机体图4 三菱光电式曲轴位置传感器电路图( 2 ) 光电式曲轴位置传感器的检测 光电式曲轴位置传感器有两组光电信号发生器，集中安装于分电器中。图4为三菱汽车曲轴位置传感器与ECU的连接电路图。检测时，拔下传感器插接件，使点火开关置于“O N ” ，测量电源电压应为1 2 V ，或在传感器端子 2 与端子 1 之间接1 2 V蓄电池电压，将电流表接在端子1与3 、1与4之间。当转动信号盘一周时，电流表应摆动1次或4次，每次应指示1 m A，其不同车型电压应符合附表的规定，否则应更换光电式传感器。( 3 ) 霍尔效应式曲轴位置传感器的检测曲轴位置与转角传感器的检查。用万用表直流电压挡测量曲轴位置与转角传感器的供电电压，正常值应为1 2 V ； 用万用表直流电压挡测量起动状态下该传感器的输出信号电压，曲轴位置信号电压值应为0 . 8 0 . 9 V ，曲轴转角信号电压值应为23 V。测量霍尔传感器输出电压。断开点火开关，打开分电器盖，拔出分电器盖上中央高压线并搭铁，拔掉点火器连接插头上的橡胶套管，但连接插头模拟霍尔信号发生器动作。关闭点火开关，打开分电器盖，转动曲轴，使分电器触发叶轮不在气隙中。拔出电器盖上的中央高压线，使其端部距气缸体57mm，接通点火开关，用螺钉旋具在信号发生器的气隙中轻轻的插入和拔出，模拟触发叶轮在气隙中的动作，如图5所示。若此时高压线端部跳火，说明信号发生器等良好；若不跳火，说明信号发生器有故障，应更换。结语由于曲轴位置传感器所产生的基准信号不仅是点火基准，而且还是用于汽油喷射控制的喷油基准，其性能的好坏直接影响汽车的使用。因此我们通过以上方法可以检测、诊断及排除曲轴位置传感器的故障，从而保障汽车的使用性能。文章查询编号 ： W 0 7 2 7