曲軸位置傳感器的萬用表檢測

1、曲軸位置傳感器的萬用表檢測  曲軸位置傳感器的檢測    曲軸位置傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一，它提供點(diǎn)火時(shí)刻（點(diǎn)火提前角）、確認(rèn)曲軸位置的信號(hào)，用于檢測活塞上止點(diǎn)、曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。曲軸位置傳感器所采用的結(jié)構(gòu)隨車型不同而不同，可分為磁脈沖式、光電式和霍爾式三大類。它通常安裝在曲軸前端、凸輪軸前端、飛輪上或分電器內(nèi)。    一、磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測    1、磁脈沖式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理    （1）日產(chǎn)公司磁脈沖式

2、曲軸位置傳感器    該曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端的皮帶輪之后，如圖1所示。在皮帶輪后端設(shè)置一個(gè)帶有細(xì)齒的薄圓齒盤（用以產(chǎn)生信號(hào)，稱為信號(hào)盤），它和曲軸皮帶輪一起裝在曲軸上，隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)。在信號(hào)盤的外緣，沿著圓周每隔4°有個(gè)齒。共有90個(gè)齒，并且每隔120°布置1個(gè)凸緣，共3個(gè)。安裝在信號(hào)盤邊沿的傳感器盒是產(chǎn)生電信號(hào)信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器內(nèi)有3個(gè)在永久磁鐵上繞有感應(yīng)線圈的磁頭，其中磁頭產(chǎn)生120°信號(hào)，磁頭和磁頭共同產(chǎn)生曲軸1°轉(zhuǎn)角信號(hào)。磁頭對著信號(hào)盤的120°凸緣，磁頭和磁頭對著信號(hào)盤的齒圈，彼此相隔了曲軸轉(zhuǎn)

3、角安裝。信號(hào)發(fā)生器內(nèi)有信號(hào)放大和整形電路，外部有四孔連接器，孔“1”為120°信號(hào)輸出線，孔“2”為信號(hào)放大與整形電路的電源線，孔“3”為1°信號(hào)輸出線，孔“4”為接地線。通過該連接器將曲軸位置傳感器中產(chǎn)生的信號(hào)輸送到ECU。    發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)盤的齒和凸緣引起通過感應(yīng)線圈的磁場發(fā)生變化，從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的電動(dòng)勢，經(jīng)濾波整形后，即變成脈沖信號(hào)（如圖2所示）。發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈，磁頭上產(chǎn)生3個(gè)120°脈沖信號(hào)，磁頭和各產(chǎn)生90個(gè)脈沖信號(hào)（交替產(chǎn)生）。由于磁頭和磁頭相隔3°曲軸轉(zhuǎn)角安裝，而它們又都是每隔4°產(chǎn)

4、生一個(gè)脈沖信號(hào)，所以磁頭和磁頭所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)相位差正好為90°。將這兩個(gè)脈沖信號(hào)送入信號(hào)放大與整形電路中合成后，即產(chǎn)生曲軸1°轉(zhuǎn)角的信號(hào)（如圖3所示）。    產(chǎn)生120°信號(hào)的磁頭安裝在上止點(diǎn)前70°的位置（圖4），故其信號(hào)亦可稱為上止點(diǎn)前70°信號(hào)，即發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，磁頭在各缸上止點(diǎn)前70°位置均產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。    （2）豐田公司磁脈沖式曲軸位置傳感器    豐田公司TCCS系統(tǒng)用磁脈沖式曲軸位置傳感器安裝在分電器內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖5

5、所示。該傳感器分成上、下兩部分，上部分產(chǎn)生G信號(hào)，下部分產(chǎn)生Ne信號(hào)，都是利用帶有輪齒的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，使信號(hào)發(fā)生器感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通變化，從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢，再將它放大后，送入ECU。    Ne信號(hào)是檢測曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)，相當(dāng)于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器的1°信號(hào)。該信號(hào)由固定在下半部具有等間隔24個(gè)輪齒的轉(zhuǎn)子（N0.2正時(shí)轉(zhuǎn)子）及固定于其對面的感應(yīng)線圈產(chǎn)生（如圖6-a所示）。    當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒與感應(yīng)線圈凸緣部（磁頭）的空氣間隙發(fā)生變化，導(dǎo)致通過感應(yīng)線圈的磁場發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。輪

6、齒靠近及遠(yuǎn)離磁頭時(shí)，將產(chǎn)生一次增減磁通的變化，所以，每一個(gè)輪齒通過磁頭時(shí)，都將在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生一個(gè)完整的交流電壓信號(hào)。N0.2正時(shí)轉(zhuǎn)子上有24個(gè)齒，故轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1圈，即曲軸旋轉(zhuǎn)720°時(shí)，感應(yīng)線圈產(chǎn)生24個(gè)交流電壓信號(hào)。Ne信號(hào)如圖6-b所示，其一個(gè)周期的脈沖相當(dāng)于30°曲軸轉(zhuǎn)角（720°÷24=30°）。更精確的轉(zhuǎn)角檢測，是利用30°轉(zhuǎn)角的時(shí)間由ECU再均分30等份，即產(chǎn)生1°曲軸轉(zhuǎn)角的信號(hào)。同理，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由ECU依照Ne信號(hào)的兩個(gè)脈沖（60°曲軸轉(zhuǎn)角）所經(jīng)過的時(shí)間為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)測。  

7、60; G信號(hào)用于判別氣缸及檢測活塞上止點(diǎn)位置，相當(dāng)于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器120°信號(hào)。 G信號(hào)是由位于Ne發(fā)生器上方的凸緣轉(zhuǎn)輪（No.1正時(shí)轉(zhuǎn)子）及其對面對稱的兩個(gè)感應(yīng)線圈（G1感應(yīng)線圈和G2感應(yīng)線圈）產(chǎn)生的。其構(gòu)造如圖7所示。其產(chǎn)生信號(hào)的原理與Ne信號(hào)相同。G信號(hào)也用作計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)的基準(zhǔn)信號(hào)。    G1、G2信號(hào)分別檢測第6缸及第1缸的上止點(diǎn)。由于G1、G2信號(hào)發(fā)生器設(shè)置位置的關(guān)系，當(dāng)產(chǎn)生G1、G2信號(hào)時(shí)，實(shí)際上活塞并不是正好達(dá)到上止點(diǎn)（BTDC），而是在上止點(diǎn)前10°的位置。圖8所示為曲軸位置傳感器G1、G2、Ne信號(hào)與曲軸

8、轉(zhuǎn)角的關(guān)系。    2、磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測    以皇冠3.0轎車2JZ-GE型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中使用的磁脈沖式曲軸位置傳感器為例說明其檢測方法，曲軸位置傳感器電路如圖9所示。    （1）曲軸位置傳感器的電阻檢查    點(diǎn)火開關(guān)OFF，拔開曲軸位置傳感器的導(dǎo)線連接器，用萬用表的電阻檔測量曲軸位置傳感器上各端子間的電阻值（表 1）。如電阻值不在規(guī)定的范圍內(nèi)，必須更換曲軸位置傳感器。表 1  曲軸位置傳感器的電阻值端子條件電阻值（）G1-G-冷態(tài)125-2

9、00熱態(tài)160-235G2-G-冷態(tài)125-200熱態(tài)160-235Ne-G-冷態(tài)155-250熱態(tài)190-290    （2）曲軸位置傳感器輸出信號(hào)的檢    拔下曲軸位置傳感器的導(dǎo)線連接器，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用萬用表的電壓檔檢測曲軸位置傳感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子間是否有脈沖電壓信號(hào)輸出。如沒有脈沖電壓信號(hào)輸出，則須更換曲軸位置傳感器。    （3）感應(yīng)線圈與正時(shí)轉(zhuǎn)子的間隙檢查    用厚薄規(guī)測量正時(shí)轉(zhuǎn)子與感應(yīng)線圈凸出部分的空氣間隙（圖10），其間隙應(yīng)為0

10、.2-0.4mm。若間隙不合要求，則須更換分電器殼體總成。    二、光電式曲軸位置傳感器    1、光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作    （1）日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作    日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器設(shè)置在分電器內(nèi)，它由信號(hào)發(fā)生器和帶縫隙和光孔的信號(hào)盤組成（圖11）。信號(hào)盤安裝在分電器軸上，其外圍有360條縫隙，產(chǎn)生1°（曲軸轉(zhuǎn)角）信號(hào)；外圍稍靠內(nèi)側(cè)分布著6個(gè)光孔（間隔60°），產(chǎn)生120°信號(hào)，其中有一個(gè)較寬的光孔是產(chǎn)生

11、對應(yīng)第1缸上止點(diǎn)的120°信號(hào)的，如圖12所示。    信號(hào)發(fā)生器固裝在分電器殼體上，主要由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏二極管和電子電路組成（圖13）。兩只發(fā)光二極管分別正對著光敏二極管，發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標(biāo)。信號(hào)盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，當(dāng)信號(hào)盤隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因信號(hào)盤上有光孔，產(chǎn)生透光和遮光的交替變化，造成信號(hào)發(fā)生器輸出表征曲軸位置和轉(zhuǎn)角的脈沖信號(hào)。圖14所示為光電式信號(hào)發(fā)生器的作用原理。    當(dāng)發(fā)光二極管的光束照射到光敏二極管上時(shí)，光敏二極管感光而導(dǎo)通；當(dāng)發(fā)光二極管的光束被遮擋時(shí)，光敏二極管截止。

12、信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖電壓信號(hào)送至電子電路放大整形后，即向電控單元輸送曲軸轉(zhuǎn)角1°信號(hào)和120°信號(hào)。因信號(hào)發(fā)生器安裝位置的關(guān)系，120°信號(hào)在活塞上止點(diǎn)前70°輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)2圈，分電器軸轉(zhuǎn)1圈，則1°信號(hào)發(fā)生器輸出360個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖周期高電位對應(yīng)1°，低電位亦對應(yīng)1°，共表征曲軸轉(zhuǎn)角720°。與此同時(shí)，120°信號(hào)發(fā)生器共產(chǎn)生6個(gè)脈沖信號(hào)。    （2）“現(xiàn)代SONATA”汽車用光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作    “現(xiàn)代SONAT

13、A”，汽車光電式曲軸位置傳感器的工作原理與日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器相似，其信號(hào)盤的結(jié)構(gòu)稍有不同，如圖15所示。 對于帶有分電器的汽車，傳感器總成裝于分電器殼內(nèi)；對于無分電器的汽車，傳感器總成安裝在凸輪軸左端部（從車前向后看）。信號(hào)盤外圈有4個(gè)孔，用來感測曲軸轉(zhuǎn)角并將其轉(zhuǎn)化為電壓脈沖信號(hào)，電控單元根據(jù)該信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并控制汽油噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)。信號(hào)盤內(nèi)圈有一個(gè)孔，用來感測第1缸壓縮上止點(diǎn)（在有些SONATA車上，設(shè)有兩孔，用來感測第1、4缸的壓縮上止點(diǎn)，目的是為了提高精度），并將它轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)輸入電控單元，電控單元根據(jù)此信號(hào)計(jì)算出汽油噴射順序。其輸出特性如圖16所示。    曲軸位置傳感器的線路連接如圖17所示。其內(nèi)設(shè)有兩個(gè)發(fā)光二極管和兩個(gè)光敏二極管，當(dāng)發(fā)光二極管照射到信號(hào)盤光孔中的某一孔時(shí)，光線便照射到光敏二極管上，使電路導(dǎo)通。    2、光電式曲軸位置傳感器的檢測    （1）曲軸位置傳感器的線束檢查   圖18所示為韓國“現(xiàn)代SONATA”汽車光電式曲軸位置傳感器連接器（插頭）的端子位置。檢查時(shí)，脫開曲軸位置傳感器的導(dǎo)線連接器，把點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”，用萬用表的電壓檔（圖19）測量線束側(cè)4#端子與地間的電壓應(yīng)為12V，線束側(cè)