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1、日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器

該曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端的皮帶輪之后。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②產(chǎn)生120°信號(hào),磁頭①和磁頭③共同產(chǎn)生曲軸1°轉(zhuǎn)角信號(hào)。磁頭②對(duì)著信號(hào)盤的120°凸緣,磁頭①和磁頭③對(duì)著信號(hào)盤的齒圈,彼此相隔了曲軸轉(zhuǎn)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(chǎng)發(fā)生變化,從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的電動(dòng)勢(shì),經(jīng)濾波整形后,即變成脈沖信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈,磁頭②上產(chǎn)生3個(gè)120°脈沖信號(hào),磁頭①和③各產(chǎn)生90個(gè)脈沖信號(hào)(交替產(chǎn)生)。由于磁頭①和磁頭③相隔3°曲軸轉(zhuǎn)角安裝,而它們又都是每隔4°產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào),所以磁頭①和磁頭③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)。

產(chǎn)生120°信號(hào)的磁頭②安裝在上止點(diǎn)前70°的位置,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②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)。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(shì),再將它放大后,送入ECU。

Ne信號(hào)是檢測(cè)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(duì)面的感應(yīng)線圈產(chǎn)生。

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(chǎng)發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。輪齒靠近及遠(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)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(cè),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(cè)。

G信號(hào)用于判別氣缸及檢測(cè)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(duì)面對(duì)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(cè)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。

磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測(cè)

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(cè)方法。

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(cè)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(Ω)

G1-G- 冷態(tài) 125-200

熱態(tài) 160-235

G2-G- 冷態(tài) 125-200

熱態(tài) 160-235

Ne-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(cè)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(cè)量正時(shí)轉(zhuǎn)子與感應(yīng)線圈凸出部分的空氣間隙,其間隙應(yīng)為0.2-0.4mm。若間隙不合要求,則須更換分電器殼體總成。

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。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?jī)?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)生對(duì)應(yīng)第1缸上止點(diǎn)的120°信號(hào)的。

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。兩只發(fā)光二極管分別正對(duì)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)。

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。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(duì)應(yīng)1°,低電位亦對(duì)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SONATA",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。 對(duì)于帶有分電器的汽車,傳感器總成裝于分電器殼內(nèi);對(duì)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(cè)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(cè)第1缸壓縮上止點(diǎn)(在有些SONATA車上,設(shè)有兩孔,用來感測(cè)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。

曲軸位置傳感器內(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。

光電式曲軸位置傳感器的檢測(cè)

1、曲軸位置傳感器的線束檢查

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",用萬用表的電壓檔測(cè)量線束側(cè)4#端子與地間的電壓應(yīng)為12V,線束側(cè)2#端子和3#端子與地間電壓應(yīng)為4.8-5.2V,用萬用表的電阻檔測(cè)量線束側(cè)1#端子與地間應(yīng)為0Ω(導(dǎo)通)。

2、光電式曲軸位置傳感器輸出信號(hào)檢測(cè)

用萬用表電壓檔接在傳感器側(cè)3#端子和1#端子上,在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),電壓應(yīng)為0.2-1.2V。在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間,用萬用表電壓檔檢測(cè)2#端子和1#端子電壓應(yīng)為1.8-2.5V。否則應(yīng)更換曲軸位置傳感器。

霍爾式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作

1、采用觸發(fā)葉片的霍爾式曲軸位置傳感器

美國GM公司的霍爾式曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端,采用觸發(fā)葉片的結(jié)構(gòu)型式。在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸皮帶輪前端固裝著內(nèi)外兩個(gè)帶觸發(fā)葉片的信號(hào)輪,與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。外信號(hào)輪外緣上均勻分布著18個(gè)觸發(fā)葉片和18個(gè)窗口,每個(gè)觸發(fā)葉片和窗口的寬度為10°弧長(zhǎng);內(nèi)信號(hào)輪外緣上設(shè)有3個(gè)觸發(fā)葉片和3個(gè)窗口,3個(gè)觸發(fā)葉片的寬度不同,分別為100°、90°和110°弧長(zhǎng),3個(gè)窗口的寬度亦不相同,分別為20°、30°和10°弧長(zhǎng)。由于內(nèi)信號(hào)輪的安裝位置關(guān)系,寬度為100°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿位于第1缸和第4缸上止點(diǎn)(TDC)前75°,90°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿在第6缸和第3缸上止點(diǎn)前75°,110°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿在第5缸和第2缸上止點(diǎn)前75°。

霍爾信號(hào)發(fā)生器由永久磁鐵、導(dǎo)磁板和霍爾集成電路等組成。內(nèi)外信號(hào)輪側(cè)面各設(shè)置一個(gè)霍爾信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時(shí),霍爾集成電路中的磁場(chǎng)即被觸發(fā)葉片所旁路(或稱隔磁),這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓;當(dāng)觸發(fā)葉片離開空氣隙時(shí),永久磁鐵2的磁通便通過導(dǎo)磁板3穿過霍爾元件這時(shí)產(chǎn)生霍爾電壓。將霍爾元件間歇產(chǎn)生的霍爾電壓信號(hào)經(jīng)霍爾集成電路放大整形后,即向ECU輸送電壓脈沖信號(hào),外信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生18個(gè)脈沖信號(hào)(稱為18X信號(hào)),1個(gè)脈沖周期相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)20°轉(zhuǎn)角的時(shí)間,ECU再將1個(gè)脈沖周期均分為20等份,即可求得曲軸旋轉(zhuǎn)1°所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,并根據(jù)這一信號(hào),控制點(diǎn)火時(shí)刻。該信號(hào)的功用相當(dāng)于光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生1°信號(hào)的功能。內(nèi)信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生3個(gè)不同寬度的電壓脈沖信號(hào)(稱為3X信號(hào)),脈沖周期均為120°曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間,脈沖上升沿分別產(chǎn)生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止點(diǎn)前75°作為ECU判別氣缸和計(jì)算點(diǎn)火時(shí)刻的基準(zhǔn)信號(hào),此信號(hào)相當(dāng)于前述光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的120°信號(hào)。

2、采用觸發(fā)輪齒的霍爾式曲軸位置傳感器

克萊斯勒公司的霍爾式曲軸位置傳感器安裝在飛輪殼上,采用觸發(fā)輪齒的結(jié)構(gòu)。同時(shí)在分電器內(nèi)設(shè)置同步信號(hào)發(fā)生器,用以協(xié)助曲軸位置傳感器判別缸號(hào)。北京切諾基車的霍爾式曲軸位置傳感器,在2.5L四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上有8個(gè)槽,分成兩組,每4個(gè)槽為一組,兩組相隔180°,每組中的相鄰兩槽相隔20°。在4.OL六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上有12個(gè)槽,4個(gè)槽為一組,分成三組,每組相隔120°,相鄰兩槽也間隔20°。

當(dāng)飛輪齒槽通過傳感器的信號(hào)發(fā)生器時(shí),霍爾傳感器輸出高電位(5V);當(dāng)飛輪齒槽間的金屬與傳感器成一直線時(shí),傳感器輸出低電位(0.3V)。因此,每當(dāng)1個(gè)飛輪齒槽通過傳感器時(shí),傳感器便產(chǎn)生1個(gè)高、低電位脈沖信號(hào)。當(dāng)飛輪上的每一組槽通過傳感器時(shí),傳感器將產(chǎn)生4個(gè)脈沖信號(hào)。其中四缸發(fā)動(dòng)機(jī)每1轉(zhuǎn)產(chǎn)生2組脈沖信號(hào),六缸發(fā)動(dòng)機(jī)每1轉(zhuǎn)產(chǎn)生3組脈沖信號(hào)。傳感器提供的每組信號(hào),可被發(fā)動(dòng)機(jī)ECU用來確定兩缸活塞的位置,如在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上,利用一組信號(hào),可知活塞1和活塞4接近上止點(diǎn);利用另一組信號(hào),可知活塞2和活塞3接近上止點(diǎn)。故利用曲軸位置傳感器,ECU可知道有兩個(gè)氣缸的活塞在接近上止點(diǎn)。由于第4個(gè)槽的脈沖下降沿對(duì)應(yīng)活塞上止點(diǎn)(TDC)前4°,故ECU根據(jù)脈沖情況很容易確定活塞上止點(diǎn)前的運(yùn)行位置。另外,ECU還可以根據(jù)各脈沖間通過的時(shí)間,計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

折疊霍爾式曲軸位置傳感器的檢測(cè)
霍爾式曲軸位置傳感器的檢測(cè)方法有一個(gè)共同點(diǎn),即主要通過測(cè)量有無輸出電脈沖信號(hào)來判斷其是否良好。下面以北京切諾基的霍爾式曲軸位置傳感器為例來說明其檢測(cè)方法。

曲軸位置傳感器與ECU有三條引線相連。其中一條是ECU向傳感器加電壓的電源線,輸入傳感器的電壓為8V;另一條是傳感器的輸出信號(hào)線,當(dāng)飛輪齒槽通過傳感器時(shí),霍爾傳感器輸出脈沖信號(hào),高電位為5V,低電位為0.3V;第三條是通往傳感器的接地線。

1、傳感器電源、電壓的測(cè)試

點(diǎn)火開關(guān)置于"ON",用萬用表電壓檔測(cè)量ECU側(cè)7#端子的電壓應(yīng)為8V,在傳感器導(dǎo)線連接器"A"端子處測(cè)量電壓也應(yīng)為8V,否則為電源、線斷路或接頭接觸不良。

2、端子間電壓的檢測(cè)

用萬用表的電壓檔,對(duì)傳感器的ABC三個(gè)端子間進(jìn)行測(cè)試,當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)置于"ON"時(shí),A-C端子間的電壓值約為8V;B-C端子間的電壓值在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在0.3-5V之間變化,且數(shù)值顯示呈脈沖性變化,最高電壓5v,最低電壓0.3V。如不符合以上結(jié)果,應(yīng)更換曲軸位置傳感器。

3、電阻檢測(cè)

點(diǎn)火開關(guān)置于"OFF"位置,拔下曲軸位置傳感器導(dǎo)線連接器,用萬用表Ω檔跨接在傳感器側(cè)的端子A-B或A-C間,此時(shí)萬用表顯示讀數(shù)為∞(開路),如果指示有電阻,則應(yīng)更換曲軸位置傳感器。

GM(通用)公司觸發(fā)葉片式霍爾傳感器的測(cè)試方法與上述相似,只是端子為4個(gè),上止點(diǎn)信號(hào)(內(nèi)信號(hào)輪觸發(fā))輸出端與接地端為脈沖電壓顯示。