曲轴位置传感器

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1、曲轴位置传感器的检测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。一、磁脉冲式曲轴位置传感器的检测1、磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理1）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皮带轮之后，如图1所示。（2）电源3）r信号0)120*信号地线120*信号 用的凸鑼H (2)电源冲电盘路片仁）T信号在皮带轮后端设置一个带有细齿的薄

2、圆齿盘（用以产生信号，称为信号盘），它和曲轴皮带轮一 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。安装在信号盘边沿的传感器盒是产生电信号信号发生器。信号发生 器内有3个在永久磁铁上绕有感应线圈的磁头，其中磁头产生120信号，磁头和磁头共同产 生曲轴1转角信号。磁头对着信号盘的120凸缘，磁头和磁头对着信号盘的齿圈，彼此相 隔了曲轴转角安装。信号发生器内有信号放大和整形电路，外部有四孔连接器，孔“1”为120信号 输出线，孔“2”为信号放大与整形电路的电源线，孔“3”为 1信号输出线，孔“4”为接地线。通 过该

3、连接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到ECU。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，经滤波整形后，即变成脉冲信号（如图2所示）。咸廉佶号BB盘图2脉沖信号的产生ON .OFF S冲純挽咸 脉冲与电于点火察统 的信号境生器拍同切割磁场）-警/ iTOxrafV A? i一 线乖产宅我匾电潦发动机旋转一圈，磁头上产生3个120脉冲信号，磁头和各产生90个脉冲信号（交替产 生）。由于磁头和磁头相隔3曲轴转角安装，而它们又都是每隔4产生一个脉冲信号，所以 磁头和磁头所产生的脉冲信号相位差正好为90 。将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电路中

4、 合成后，即产生曲轴1转角的信号（如图3所示）。XJLJlJLJOVXJU（D号織头信号号磁头信号号合成信号 输人信号图3 产生曲轴广转角信号的原理产生120信号的磁头安装在上止点前70的位置（图4第2缸用（12用鑑头）第丨“缸用第$ 3牟缸用-曲轴转角感测器中心图4磁头与曲轴的位置关系，故其信号亦可称为上止点前70信号，即发动机在运转过程中，磁头在各缸上止点前70。位置均产生一个脉冲信号。 （2）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5所示。图5丰田公司琏脉沖式曲轴位置传感器l.Gi感应线圈2.N.2正时转子正时转亍4.G感应线圈

5、5甩感应线圈该传感器分成上、下两部分，上部分产生G信号，下部分产生Ne信号，都是利用带有轮齿的转子旋转时，使信号发生器 感应线圈内的磁通变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势，再将它放大后，送入 ECU。Ne 信号是检测曲轴转角及发动机转速的信号，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器的 1信 号。该信号由固定在下半部具有等间隔24个轮齿的转子（N0.2正时转子）及固定于其对面的感应线 圈产生（如图6 （a）所示）。图6 Ne信号发生器结构与波形当转子旋转时，轮齿与感应线圈凸缘部（磁头）的空气间隙发生变化，导致通过感应线圈的磁场 发生变化而产生感应电动势。轮齿靠近及远离磁头时，将产生一次增减

6、磁通的变化，所以，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6 （b）所示，其 一个周期的脉冲相当于30。曲轴转角（720三24=30）。更精确的转角检测，是利用30。转角的 时间由ECU再均分30等份，即产生1曲轴转角的信号。同理，发动机的转速由ECU依照Ne信号的 两个脉冲（60曲轴转角）所经过的时间为基准进行计测。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。G信号是由位于Ne发生器上方的凸缘转轮（N

7、o.1正时转子）及其对面对称的两个感应线圈（q 感应线圈和G感应线圈）产生的。其构造如图7所示。12 BTDC10_第紅V第1缸正时转子一一 4感应缠离G?越应线圈图7 G信号发生器的结构及波形其产生信号的原理与Ne信号相同。G信号也用作计算曲轴转角时的基准信号。G 、 G 信号分别检测第 6 缸及第 1 缸的上止点。由于 G 、 G 信号发生器设置位置的关系，当产生G、G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8所示1 2曲轴转2转分电盘轴转角15（曲轴转角3L）点拆（八信E勻罔註转祐为曲轴位置传感器G、G、Ne信号1 2 与曲轴转角的关系。2、磁脉冲

8、式曲轴位置传感器的检测以皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机电子控制系统中使用的磁脉冲式曲轴位置传感器为例说明其检 测方法，曲轴位置传感器电路如图_9所示。G】GYEffi 9曲轴位賈传感器电路图（1）曲轴位置传感器的电阻检查点火开关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（表 1）。如电阻值不在规定的范围内，必须更换曲轴位置传感器。表 1 曲轴位置传感器的电阻值端子条件电阻值（Q）GG1 -冷态125-200热态160-235G-G2 -冷态125-200热态160-235Ne-G冷态155-250热态190-290（2）曲轴位置传感器输出

9、信号的检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 G-G G-G 、Ne-G 端子间是否有脉冲电压信号输出。如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传 感器。（3）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（图丄0團10检查感应线圈与正时转子的间隙，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。二、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（1）日产公司光电式曲轴位置传感器的结构和工作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图H光电式曲

10、轴位量传感器（图11）。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2所示。9 12 信号盘的结构1.120号礼（第1缸）2F偵号縫隙艮3馆号孔信号发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（图图13佶号发生器的布矍光敏:M 2发光二极管3 .分火头13)惭环 匚转矗吐了电路。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

11、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。图光源照射O发光二扱管遮蔽光源图14光电式信号发生器作用原理光敬三极管所示为光电式信号发生器的作用原理。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，

12、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。（2）“现代SONATA”汽车用光电式曲轴位置传感器的结构和工作“现代SONATA”，汽车光电式曲轴位置传感器的工作原理与日产公司光电式曲轴位置传感器相 似，其信号盘的结构稍有不同，如图15所示。对于带有分电器的汽车，传感器总成装于分电器壳 内；对于无分电器的汽车，传感器总成安装在凸轮轴左端部（从车前向后看）。信号盘外圈有4个孔, 用来感测曲轴转角并将其转化为电压脉冲信号，电控单元根据该信号计算发动机转速，并控制汽油喷 射正时和点火正时。信号盘内圈有一个孔，用来感测第1缸压缩上止点（在有些SONATA车上，设有 两孔，用

13、来感测第1、4缸的压缩上止点，目的是为了提高精度），并将它转换成电压脉冲信号输入 电控单元，电控单元根据此信号计算出汽油喷射顺序。其输出特性如图6所示。1虹上止点4缸上止点（对于内8B/只有一个BQ /孔的.无此图16上止点位置输出僧号曲轴位置传感器的线路连接如图17所示。C点火开关ECU图17敘轴位置传感器的线路连接其内设有两个发光二极管和两个光敏二极管,当发光二极管照射到信号盘光孔中的某一孔时，光线便照射到光敏二极管上，使电路导通。2、光电式曲轴位置传感器的检测1）曲轴位置传感器的线束检查曲轴位置传感器连接器（插头）的端子位置。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”

14、 ,用万用表的电压档（图19图I.曲轴转角传感器线束的测量测量线束侧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，用万用表的电阻档测量线束侧1# 端子与地间应为0Q （导通）。（2）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。三、霍尔式曲轴位置传感器的检测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。它是 利用触发叶片或轮

15、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。1、霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作（1）采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传感器美国GM公司的霍尔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，如图他所 示。在发动机的曲轴皮带轮前端固装着内外两个带触发叶片的信号轮，与曲轴一起旋转。外信号轮外 缘上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口，每个触发叶片和窗口的宽度为10弧长；内信号轮外缘 上设有3个触发叶片和3个窗口， 3个触发叶片的宽度不同，分别为100、90和110弧长， 3个 窗口的宽度亦不相同，分别为20、30和10弧长。由于内