凸轮轴位置传感器

凸轮轴位置传感器

【范文精选】凸轮轴位置传感器

【范文大全】凸轮轴位置传感器

【专家解析】凸轮轴位置传感器

【优秀范文】凸轮轴位置传感器

范文一:曲轴凸轮轴位置传感器

曲轴位置传感器

曲轴位置传感器的作用就是确定曲轴的位置,也就是曲轴的转角。它

通常要配合凸轮轴位置传感器一起来工作——确定基本点火时刻。我们都知道,发动机是在压缩冲程末开始点火的,那么发动机电脑是怎么知道哪缸该点火了呢?就是通过曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号来计算的,通过曲轴位置传感器,可以知道哪缸活塞处于上止点,通过凸轮轴位置传感器,可以知道哪缸活塞是在压缩冲程中。这样,发动机电脑知道了该什么时候给哪缸点火了。

曲轴位置传感器通常安装在分电器内,是控制系统中最重要的传感器之

一。其作用有:检测发动机转速,因此又称为转速传感器;检测活塞上止点位置,故也称为上止点传感器,包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。

曲轴传感器主要有三种类型:磁电感应式、霍尔效应式和光电式。

1、磁电感应式:

磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器分上、下两层安装在分电器内。传感器由永磁感应检测线圈和转子(正时转子和转速转子)组成,转子随分电器轴一起旋转。正时转子有一、二或四个齿等多种形式,转速转子为24个齿。永磁感应检测线圈固定在分电器体上。若已知转速传感器信号和曲轴位置传感器信号,以及各缸的工作顺序,就可知道各缸的曲轴位置。磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器的转子信号盘也可安装在曲轴或凸轮轴上。

2、 霍尔效应式:

霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。霍尔信号发生器安装在分电器内,与分火头同轴,由封装的霍尔心片和永久磁铁作成整体固定在分电器盘上。触发叶轮上的缺口数和发动机气缸数相同。当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间,霍尔触发器的磁场被叶片旁路,这时不产生霍尔电压,传感器无输出信号;当

触发叶轮上的缺口部分进入永久磁铁和霍尔元件之间时,磁力线进入霍尔元件,霍尔电压升高,传感器输出电压信号。

3、光电式:

光电式曲轴位置传感器一般装在分电器内,由信号发生器和带光孔的信号盘组成。其信号盘与分电器轴一起转动,信号盘外圈有 360 条光刻缝隙,产生曲轴转角 1 °的信号;稍靠内有间隔 60 °均布的 6 个光孔,产生曲轴转角 120 °的信号,其中1个光孔较宽,用以产生相对于 1 缸上止点的信号。信号发生器安装在分电器壳体上,由二只发光二极管、二只光敏二极管和电路组成。发光二极管正对着光敏二极管。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间,由于信号盘上有光孔,则产生透光和遮光交替变化现象。当发光二极管的光束照到光敏二极管时,光敏二极管产生电压;当发光二

极管光束被档住时,光敏二极管电压为0 。这些电压信号经电路部分整形放大后,即向电子控制单元输送曲轴转角为 1 °和 120 °时的信号,电子控制单元根据这些信号计算发动机转速和曲轴位置

曲轴位置传感器安装在变速箱离合器壳体上(见图3-25和图3-26),位于发动机缸体左侧后面,曲轴位置传感器是用二条螺栓紧固的,用带胶纸垫或纸板垫垫到曲轴位置传感器的底面上,以调节传感器的深度,一旦发动机起动之后(在曲轴位置传感器装好之后),纸垫的多余部分应被剪掉。新出厂的备用传感器将带着这种垫,如果原来的曲轴位置传感器被重新装过,或更换变速箱和离合器壳体,就必须装一个新的垫片。

拆卸时,在靠近进气歧管的后部,从主线束上拆下传感器线束,拆下油管安装螺栓上的固定曲轴位置传感器导线卡

子的螺母,拆下曲轴位置传感器安装螺栓,拆下曲轴位置传感器,拆下曲轴位置传感器导线线束的夹箍。安装时,把曲轴位置传感器的凸头装进变速箱壳体的孔里使端面齐平。安装并拧紧曲轴位置传感器二个安装螺栓,其力矩为17-21N·m。

曲轴位置传感器固定到变速箱的二个螺栓是特制的,以保证传感器与飞轮之间有一个正确的间隙,不允许装用其他螺栓代替特制的螺栓。把导线插头连接到曲轴位置传感器上,装上传感器线束卡子,把卡子装到燃油管安装螺栓上,拧上卡子的安装螺母。

范文二:凸轮轴位置传感器实训

实训项目 凸轮轴位置传感器的检测

一、目的和要求

1、了解凸轮轴位置传感器的外观,结构与工作原理。

2、了解凸轮轴位置传感器故障,对整个电控系统的影响。

3、掌握凸轮轴位置传感器的检测方法(电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试)根据工艺流程技术规范术测试。

4.掌握凸轮轴位置传感器数据分析的方法。

二、实训课时

实训共安排 1.0 课时,其中辅导教师讲解 0.5 课时,学生实训、实验、填写 检测报告 0.5课时。《实训报告》作为考评时的主要依据,分数记入个人实训总成绩。

三、实训器材

1.工具:数字万用表,汽车示波器,一字或十字螺丝刀,12V/5V变压器。

2.设备:桑塔纳动机故障实验台,KT600故障诊断仪。

四、原理与应用

霍尔效应是指将一个通 有电流 I 的长方形白金导体垂直于磁 线放入磁感应强度为B的磁场中,就会产生一个电流方向和磁场方向的电压,当取消磁场时电压立即消失。产生的电压后来被称之为霍尔电压 UH,UH 与通过白金导体的电流 I 和磁 感应强度B成正比。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件,利用霍尔元件制成的传感器称为霍 尔效应式传感器,简称霍尔传感器。

凸轮轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor,CPS)又称为判缸传感器,为了区别于曲轴位置传感器CPS,凸轮轴位置传感器一般使用缩写CIS来表示,在形式上分为光电式、磁感应式和霍尔式三种。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气机构凸轮轴的位置信号并输入电控单元, 以便电控单元识别一缸压缩上止点位置,从而精确计算顺序喷油控制、点火正时控制和燃烧爆震控制。此外, 凸轮轴位置信号还用于发动机刚起动时识别出第一次点火时刻。

本次实验使采用的是桑塔纳3000型轿车使用的霍耳式凸轮轴位置传感器(CIS)图3,在大众车系 的电路原理图上标注为G40元件, 其接线插座上有三 个引线端子,端子“1”为传感器电源正极端子,与 电控单元“62”端子连接;端子“2”为传感器信号 输出端子,与电控单元“76”端子连接,端子“3” 为传感器电源负极端子, 与电控单元 “67” 端子连接, 连接电路如图所示。

凸轮轴位置传感器安装在发动机气门室盖靠近传动带的一端,其结构如图4所示,主要由霍耳式传感器 2 和信号转子 5 组成。信号转子又称 为触发叶轮,安装在凸轮轴上,用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片,在隔板上制有一个缺口,缺口对 应产生的信号为低电平信号,隔板(叶片)对应产生的信号为高电平信号。

当霍耳传感器信号中断时,电控单元ECU能够检测

到故障信息,用故障诊断仪可以读取传感器故障的有关信息。如故障代码显示霍耳传感器有故障,可用万用表检测传感器电源电压和导线电阻进行判断与排除。 检测传感器电源电压:不拔下霍尔传感器插头,用测试灯从背面连接插头端子 1 和 2,接通起动电 动机几秒种,发动机每转2转测试灯必须闪一下,如果测试灯不闪,拔下霍尔传 感器插头,打开点火开关,测量插头端子1和3的电压(量程为 20V 电压档), 标准值应为约 5V;测量插头端子 2 和 3 的电压,标准应接近蓄电池电压。如果 测量值符合标准,更换霍尔传感器;如果测量值不符合标准,应检查霍尔传感器 与控制单元的线路是否有开路或短路。

五、实训步骤

1.讲解:由辅导教师结合凸轮轴位置传感器实物、教学挂图、桑塔纳 AJR 发动机故障实验台、实车等讲解凸轮轴位置传感器的结构与工作原理,检测方法 (电阻测试、电压测试、波形测试),工艺流程,技术规范。(按照实物和实车进行)。

2.演示:由辅导教师演示凸轮轴位置传感器实测。 电阻测试:按检测标准测量导线之间的阻值,应符合规定值 检测条件与标准参数如下表所示。 至霍尔传感器(G40)

62 1

76 2

67 3

电压测试:拔下霍尔传感器插头,打开点火开关,测量插头端子1和 3的电 压(量程为

20V电压档),标准值应为约5V;测

量插头端子2和 3的电压,标准应

接近蓄电池电压。 波形测试:使

用示波器,观看霍尔传感器的波形,

判断霍尔传感器的好坏及其电路故

障。

3.学生实作: 按指导教师示范的方法步骤,实际练习至少一次。在进行数据分析时,读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4.考核:采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式,结合发动机实验台, 由学生回答发动机电子控制系统组成,传感器(按顺序)、执行器(按顺序)、电 控单元的名称以及在实

六、实训总结

范文三:凸轮轴位置传感器实训

凸轮轴位置传感器的检测实训教案

一、目的和要求

1、了解凸轮轴位置传感器的外观,结构与工作原理。

2、了解凸轮轴位置传感器故障,对整个电控系统的影响。

3、掌握凸轮轴位置传感器的检测方法(电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试)根据工艺流程技术规范术测试。

4.掌握凸轮轴位置传感器数据分析的方法。

二、实训课时

实训共安排 1.0 课时,其中辅导教师讲解 0.5 课时,学生实训、实验、填写 检测报告 0.5课时。《实训报告》作为考评时的主要依据,分数记入个人实训总成绩。

三、实训器材

1.工具:数字万用表,汽车示波器,一字或十字螺丝刀,12V/5V变压器。

2.设备:桑塔纳AJR发动机故障实验台,KT600故障诊断仪。

四、原理与应用

霍尔效应是指将一个通 有电流 I 的长方形白金导体垂直于磁 线放入磁感应强度为B的磁场中,就会产生一个电流方向和磁场方向的电压,当取消磁场时电压立即消失。产生的电压后来被称之为霍尔电压 UH,UH 与通过白金导体的电流 I 和磁 感应强度B成正比。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件,利用霍尔元件制成的传感器称为霍 尔效应式传感器,简称霍尔传感器。

凸轮轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor,CPS)又称为判缸传感器,为了区别于曲轴位置传感器CPS,凸轮轴位置传感器一般使用缩写CIS来表示,在形式上分为光电式、磁感应式和霍尔式三种。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气机构凸轮轴的位置信号并输入电控单元, 以便电控单元识别一缸压缩上止点位置,从而精确计算顺序喷油控制、点火正时控制和燃烧爆震控制。此外, 凸轮轴位置信号还用于发动机刚起动时识别出第一次点火时

刻。

本次实验使采用的是桑塔纳3000型轿车使用的霍耳式凸轮轴位置传感器(CIS)图3,在大众车系 的电路原理图上标注为G40元件, 其接线插座上有三 个引线端子,端子“1”为传感器电源正极端子,与 电控单元“62”端子连接;端子“2”为传感器信号 输出端子,与电控单元“76”端子连接,端子“3” 为传感器电源负极端子, 与电控单元 “67” 端子连接, 连接电路如图所示。

凸轮轴位置传感器安装在发动机气门室盖靠近传动带的一端,其结构如图4所示,主要由霍耳式传感器 2 和信号转子 5 组成。信号转子又称 为触发叶轮,安装在凸轮轴上,用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片,在隔板上制有一个缺口,缺口对 应产生的信号为低电平信号,隔板(叶片)对应产生的信号为高电平信号。

当霍耳传感器信号中断时,电控单元ECU能够检测到故障信息,用故障诊断仪可以读取传感器故障的有关信息。如故障代码显示霍耳传感器有故障,可用万用表检测传感器电源电压和导线电阻进行判断与排除。

检测传感器电源电压:不拔下霍尔传感器插头,用测试灯从背面连接插头端子 1 和 2,接通起动电 动机几秒种,发动机每转2转测试灯必须闪一下,如果测试灯不闪,拔下霍尔传 感器插头,打开点火开关,测量插头端子1和3的电压(量程为 20V 电压档), 标准值应为约 5V;测量插头端子 2 和 3 的电压,标准应接近蓄电池电压。如果 测量值符合标准,更换霍尔传感器;如果测量值不符合标准,应检查霍尔传感器 与控制单元的线路是否有开路或短路。

五、实训步骤

1.讲解:由辅导教师结合凸轮轴位置传感器实物、教学挂图、桑塔纳 AJR 发动机故障实验台、实车等讲解凸轮轴位置传感器的结构与工作原理,检测方法 (电阻测试、电压测试、波形测试),工艺流程,技术规范。(按照实物和实车进行)。

2.演示:由辅导教师演示凸轮轴位置传感器实测。 电阻测试:按检测标准测量导线之间的阻值,应符合规定值 检测条件与标准参数如下表所示。 至霍尔传感器(G40)

62 1

76 2

67 3

电压测试:拔下霍尔传感器插头,打开点火开关,测量插头端子1和 3的电 压(量程为20V电压档),标准值应为约5V;测量插头端子2和 3的电压,标准应接近蓄电池电压。 波形测试:使用示波器,观看霍尔传感器的波形,判断霍尔传感器的好坏及其电路故障。

3.学生实作: 按指导教师示范的方法步骤,实际练习至少一次。在进行数据分析时,读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4.考核:采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式,结合发动机实验台, 由学生回答发动机电子控制系统组成,传感器(按顺序)、执行器(按顺序)、电 控单元的名称以及在实

范文四:凸轮轴位置传感器

曲轴和凸轮轴位置传感器

1、功用与类型

曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor,CPS)又称为发动机转速与曲轴转角传感器,其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号,并输入电子控制单元(ECu),以便确定点火时刻和喷油时刻。

凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor,CPS)又称为气缸识别传感器(Cylinder Identification Sensor,CIS),为了区别于曲轴位置传感器(CPS),凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。

2.光电式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)结构特点

日产公司生产的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成的,主要由信号盘(即信号转子)、信号发生器、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。

信号盘是传感器的信号转子,压装在传感器轴上,如图2-22所示。在靠近信号盘的边缘位置制作有均匀间隔弧度的内、外两圈透光孔。其中,外圈制作有360个透光孔(缝隙),间隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),用于产生曲轴转角与转速信号;内圈制作有6个透光孔(长方形孑L),间隔弧度为60。,用于产生各个气缸的上止点信号,其中有一个长方形的宽边稍长,用于产生气缸1的上止点信号。

信号发生器固定在传感器壳体上,它由Ne信号(转速与转角信号)发生器、G信号(上止点信号)发生器以及信号处理电路组成。Ne信号与G信号发生器均由一个发光二极管(LED)和一个光敏晶体管(或光敏二极管)组成,两个LED分别正对着两个光敏晶体管。

(2)工作原理

光电式传感器的工作原理如图2-22所示。信号盘安装在发光二极管(LED)与光敏晶体管(或光敏二极管)之间。当信号盘上的透光孔旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就会照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管导通,其集电极输出低电平(0.1~O.3V);当信号盘上的遮光部分旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就不能照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管截止,其集电极输出高电平(4.8~5.2V)。

如果信号盘连续旋转,透光孔和遮光部分就会交替地转过LED而透光或遮光,光敏晶体管集电极就会交替地输出高电平和低电平。当传感器轴随曲轴和配气凸轮轴转动时,信号盘上的透光孔和遮光部分便从LED与光敏晶体管之间转过,LED发出的光线受信号盘透光和遮光作用就会交替照射

到信号发生器的光敏晶体管上,信号传感器中就会产生与曲轴位置和凸轮轴位置对应的脉冲信号。

由于曲轴旋转两转,传感器轴带动信号盘旋转一圈,因此,G信号传感器将产生6个脉冲信号。Ne信号传感器将产生360个脉冲信号。因为G信号透光孔间隔弧度为60。,曲轴每旋转120。就产生一个脉冲信号,所以通常G信号称为120。信号。设计安装保证120。信号在上止点前70。(BTDC70。)时产生,且长方形宽边稍长的透光孔产生的信号对应于发动机气缸1上止点前70。,以便ECU控制喷油提前角与点火提前角。因为Ne信号透光孔间隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),所以在每一个脉冲周期中,高、低电平各占1。曲轴转角,360个信号表示曲轴旋转720。。曲轴每旋转120。,G信号传感器产生一个信号,Ne信号传感器产生60个信号。

3.磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)磁感应式传感器工作原理

磁感应式传感器的工作原理如图2-23所示,磁力线穿过的路径为永久磁铁N极一定子与转子间的气隙一转子凸齿一转子凸齿与定子磁头间的气隙一磁头一导磁板一永久磁铁S极。当信号转子旋转时,磁路中的气隙就会周期性地发生变化,磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理,传感线圈中就会感应产生交变电动势。 当信号转子按顺时针方向旋转时,转子凸齿与磁头间的气隙减小,磁路磁阻减小,磁通量φ增多,磁通变化率增大(dφ/dt>0),感应电动势E为正(E>0),如图2-24中曲线abc所示。当转子凸齿接近磁头边缘时,磁通量φ急剧增多,磁通变化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max],感应电动势E最高(E=Emax),如图2-24中曲线b点所示。转子转过b点位置后,虽然磁通量φ仍在增多,但磁通变化率减小,因此感应电动势E降低。

当转子旋转到凸齿的中心线与磁头的中心线对齐时(见图2-24b),虽然转子凸齿与磁头间的气隙最小,磁路的磁阻最小,磁通量φ最大,但是由于磁通量不可能继续增加,磁通变化率为零,因此感应电动势E为零,如图2-24中曲线c点所示。

当转子沿顺时针方向继续旋转,凸齿离开磁头时(见图2-23c),凸齿与磁头间的气隙增大,磁路磁阻增大,磁通量φ减少(dφ/dt

由此可见,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势,即电动势出现一次最大值和一次最小值,传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号。磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电

源,永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用,其磁能不会损失。当发动机转速变化时,转子凸齿转动的速度将发生变化,铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高,磁通变化率就越大,传感线圈中的感应电动势也就越高。转速不同时,磁通和感应电动势的变化情况如图2-24所示。 由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的高低,因此在使用中,转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化,必须按规定进行调整,气隙一般设计在0.2~0.4mm范围内。

2)捷达、桑塔纳轿车磁感应式曲轴位置传感器

1)曲轴位置传感器结构特点:捷达AT和GTX、桑塔纳2000GSi型轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上,主要由信号发生器和信号转子组成,如图2-25所示。

信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上,由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成。传感线圈又称为信号线圈,永久磁铁上带有一个磁头,磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子,磁头与磁轭(导磁板)连接而构成导磁回路。

信号转子为齿盘式,在其圆周上均匀间隔地制作有58个凸齿、57个小齿缺和一个大齿缺。大齿缺输出基准信号,对应发动机气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占的弧度。因为信号转子随曲轴一同旋转,曲轴旋转一圈

(360。),信号转子也旋转一圈(360。),所以信号转子圆周上的凸齿和齿缺所占的曲轴转角为360。,每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3。(58×3。+57×3。=345。),大齿缺所占的曲轴转角为15。(2×3。+3×3。=15。)。

2)曲轴位置传感器工作情况:当曲轴位置传感器随曲轴旋转时,由磁感应式传感器工作原理可知,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势(即电动势出现一次最大值和一次最小值),线圈相应地输出一个交变电压信号。因为信号转子上设有一个产生基准信号的大齿缺,所以当大齿缺转过磁头时,信号电压所占的时间较长,即输出信号为一宽脉冲信号,该信号对应于气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。电子控制单元(ECU)接收到宽脉冲信号时,便可知道气缸1或气缸4上止点位置即将到来,至于即将到来的是气缸1还是气缸4,则需根据凸轮轴位置传感器输入的信号来确定。由于信号转子上有58个凸齿,因此信号转子每转一圈(发动机曲轴转一圈),传感线圈就会产生58个交变电压信号输入电子控制单元。

每当信号转子随发动机曲轴转动一圈,传感线圈就会向电子控制单元(ECU)输入58个脉冲信号。因此,ECU每接收到曲轴位置传感器58个信号,就可知道发动机曲轴旋转了一圈。如果在1min内ECU接收到曲轴位置传感器116000个信号,ECU便可计算出曲轴转速n为2000(n=116000/58=2000)r

/rain;如果ECU每分钟接收到曲轴位置传感器290000个信号,ECU便可计算出曲轴转速为5000(n=290000/58=5000)r/min。依此类推,ECU根据每分钟接收曲轴位置传感器脉冲信号的数量,便能计算出发动机曲轴旋转的转速。发动机转速信号和负荷信号是电子控制系统最重要、最基本的控制信号,ECU根据这两个信号就能计算出基本喷油提前角(时间)、基本点火提前角(时间)和点火导通角(点火线圈一次电流接通时间)三个基本控制参数。

捷达AT和GTx、桑塔纳2000GSi型轿车磁感应式曲轴位置传感器信号转子上大齿缺产生的信号为基准信号,ECU控制喷油时间和点火时间是以大齿缺产生的信号为基准进行控制的。当ECu接收到大齿缺产生的信号后,再根据小齿缺信号来控制点火时间、喷油时间和点火线圈一次电流接通时间(即导通角)。

3)丰田轿车TCCS磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器

丰田计算机控制系统(1FCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成,由上、下两部分组成。上部分为检测曲轴位置基准信号(即气缸识别与上止点信号,称为G信号)发生器;下部分为曲轴转速与转角信号(称为Ne信号)发生器。

1)Ne信号发生器的结构特点:Ne信号发生器安装在G信号发生器的下面,主要由No.2信号转子、Ne传感线圈和磁头组成,如图2-26a所示。信号转子固定在传感器轴上,传感器轴由配气凸轮轴驱动,轴的上端套装分火头,转子外制有24个凸齿。传感线圈及磁头固定在传感器壳体内,磁头固定在传感线圈中。

2)转速与转角信号的产生原理与控制过程:当发动机曲轴旋转时,配气凸轮轴便驱动传感器信号转子旋转,转子凸齿与磁头间的气隙交替发生变化,传感线圈的磁通随之交替发生变化,由磁感应式传感器工作原理可知,在传感线圈中就会感应产生交变电动势,信号电压的波形如图2-26b所示。因为信号转子有24个凸齿,所以转子旋转一圈,传感线圈就会产生24个交变信号。传感器轴每转一圈(360。)相当于发动机曲轴旋转两圈

(720。),所以一个交变信号(即一个信号周期)相当于曲轴旋转30。(720。÷24=30。),相当于分火头旋转15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信号发生器24个信号,即可知道曲轴旋转了两圈、分火头旋转了一圈。ECU内部程序根据每个Ne信号周期所占时间,即可计算确定发动机曲轴转速和分火头转速。为了精确控制点火提前角和喷油提前角,还需将每个信号周期所占的曲轴转角(30。角)分得更小。微机完成这一工作十分方便,由分频器将每个Ne信号(曲轴转角30。)等分成30个脉冲信号,每个脉冲信号就相当于曲轴转角1。(30。÷30=1。)。如将每个Ne信号等分成60个脉冲信号,则每个脉冲信号相当于曲轴转角0.5。(30。÷60=0.5。)。具体设定由转角精度要求和程序设计确定。

3)G信号发生器的结构特点:G信号发生器用来检测活塞上止点位置与判别是哪一个气缸即将到达上止点位置等基准信号。故G信号发生器又称为气缸识别与上止点信号发生器或基准信号发生器。G信号发生器由No.1信号转子、传感线圈G1、G2和磁头等组成。信号转子带有两个凸缘,固定在传感器轴上。传感线圈G1、G2相隔180。安装,G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸压缩上止点前10。、G2线圈产生的信号对应于发动机第一缸压缩上止点前lO。。

4)气缸识别与上止点信号的产生原理与控制过程:G信号发生器的工作原理与Ne信号发生器产生信号的原理相同。当发动机凸轮轴驱动传感器轴旋转时,G信号转子(No.1信号转子)的凸缘便交替经过传感线圈的磁头,转子凸缘与磁头之间的气隙交替发生变化,在传感线圈Gl、G2中就会感应产生交变电动势信号。当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G1的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正,因此传感线圈G1中产生正向脉冲信号,称为G1信号;当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G2时,由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正,因此传感线圈G2中也产生正向脉冲信号,称为G2信号。当G信号转子的凸缘部分经过G1、G2的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙不变、磁通量不变、磁通变化率为零,因此传感线圈G1、G2中的感应电动势均为零。当G信号转子的凸缘部分离开G1、G2的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙增大、磁通量减小、磁通变化率为负,因此传感线圈G1、G2中将感应产生负向交变电动势信号。传感器每转一圈(360。)相当于曲轴转两圈(720。),因为传感线圈G1、G2相隔180。安装,所以G1、G2中各产生一个正向脉冲信号。其中G1信号对应于发动机第六缸,用来检测第六缸上止点的位置;G2信号对应于第一缸,用来检测第一缸上止点的位置。电子控制单元检测的对应位置实际上是G转子凸缘的前端接近并与传感线圈G1、G2的磁头对齐时刻(此时磁通量最大、信号电压为零)的位置,该位置对应于活塞压缩上止点前10。(BT-DCl0。)位置。

范文五:凸轮轴位置传感器

凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor,CPS)又称为气缸识别传感器(Cylinder Identification Sensor,CIS),为了区别于曲轴位置传感器(CPS),凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。

凸轮轴转速传感器 凸轮轴转速传感器作用是凸轮轴转速信号以及第一缸压缩上止点位置准确传递给ECM,用来对发动机运行进行控制。

2.光电式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)结构特点

日产公司生产的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成的,主要由信号盘(即信号转子)、信号发生器、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。

信号盘是传感器的信号转子,压装在传感器轴上,如图2-22所示。在靠近信号盘的边缘位置制作有均匀间隔弧度的内、外两圈透光孔。其中,外圈制作有360个透光孔(缝隙),间隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),用于产生曲轴转角与转速信号;内圈制作有6个透光孔(长方形孑L),间隔弧度为60。,用于产生各个气缸的上止点信号,其中有一个长方形的宽边稍长,用于产生气缸1的上止点信号。

信号发生器固定在传感器壳体上,它由Ne信号(转速与转角信号)发生器、G信号(上止点信号)发生器以及信号处理电路组成。Ne信号与G信号发生器均由一个发光二极管(LED)和一个光敏晶体管(或光敏二极管)组成,两个LED分别正对着两个光敏晶体管。

(2)工作原理

光电式传感器的工作原理如图2-22所示。信号盘安装在发光二极管(LED)与光敏晶体管(或光敏二极管)之间。当信号盘上的透光孔旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就会照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管导通,其集电极输出低电平(0.1~O.3V);当信号盘上的遮光部分旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就不能照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管截止,其集电极输出高电平(4.8~5.2V)。

如果信号盘连续旋转,透光孔和遮光部分就会交替地转过LED而透光或遮光,光敏晶体管集电极就会交替地输出高电平和低电平。当传感器轴随曲轴和配气凸轮轴转动时,信号盘上的透光孔和遮光部分便从LED与光敏晶体管之间转过,LED发出的光线受信号盘透光和遮光作用就会交替照射到信号发生器的光敏晶体管上,信号传感器中就会产生与曲轴位置和凸轮轴位置对应的脉冲信号。

由于曲轴旋转两转,传感器轴带动信号盘旋转一圈,因此,G信号传感器将产生6个脉冲信号。Ne信号传感器将产生360个脉冲信号。因为G信号透光孔间隔弧度为60。,曲轴每旋转120。就产生一个脉冲信号,所以通常G信号称为120。信号。设计安装保证120。信号在上止点前70。(BTDC70。)时产生,且长方形宽边稍长的透光孔产生的信号对应于发动机气缸1上止点前70。,以便ECU控制喷油提前角与点火提前角。因为Ne信号透光孔间

隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),所以在每一个脉冲周期中,高、低电平各占1。曲轴转角,360个信号表示曲轴旋转720。。曲轴每旋转120。,G信号传感器产生一个信号,Ne信号传感器产生60个信号。

3.磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)磁感应式传感器工作原理

磁感应式传感器的工作原理如图2-23所示,磁力线穿过的路径为永久磁铁N极一定子与转子间的气隙一转子凸齿一转子凸齿与定子磁头间的气隙一磁头一导磁板一永久磁铁S极。当信号转子旋转时,磁路中的气隙就会周期性地发生变化,磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理,传感线圈中就会感应产生交变电动势。

当信号转子按顺时针方向旋转时,转子凸齿与磁头间的气隙减小,磁路磁阻减小,磁通量φ增多,磁通变化率增大(dφ/dt>0),感应电动势E为正(E>0),如图2-24中曲线abc所示。当转子凸齿接近磁头边缘时,磁通量φ急剧增多,磁通变化率最大

[dφ/dt=(dφ/dt)max],感应电动势E最高(E=Emax),如图2-24中曲线b点所示。转子转过b点位置后,虽然磁通量φ仍在增多,但磁通变化率减小,因此感应电动势E降低。

当转子旋转到凸齿的中心线与磁头的中心线对齐时(见图2-24b),虽然转子凸齿与磁头间的气隙最小,磁路的磁阻最小,磁通量φ最大,但是由于磁通量不可能继续增加,磁通变化率为零,因此感应电动势E为零,如图2-24中曲线c点所示。

当转子沿顺时针方向继续旋转,凸齿离开磁头时(见图2-23c),凸齿与磁头间的气隙增大,磁路磁阻增大,磁通量φ减少(dφ/dt

由此可见,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势,即电动势出现一次最大值和一次最小值,传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号。磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电源,永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用,其磁能不会损失。当发动机转速变化时,转子凸齿转动的速度将发生变化,铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高,磁通变化率就越大,传感线圈中的感应电动势也就越高。转速不同时,磁通和感应电动势的变化情况如图2-24所示。

由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的高低,因此在使用中,转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化,必须按规定进行调整,气隙一般设计在0.2~0.4mm范围内。

范文六:曲轴和凸轮轴位置传感器

图片搜索于重庆长安志阳汽车电气有限责任公司

作用:判断发动机第一缸上止点位置,同时将信息反馈至ECU,ECU根据传感器信号进行顺序点火和喷油。

凸轮位置传感器磁铁用来产生一个磁场,这个磁场被传感器的探头读到传送到发动机控制电脑,控制电脑用这个信号精确地控制点火时间。

1、功用与类型

曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor,CPS)又称为发动机转速与曲轴转角传感器,其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号,并输入电子控制单元(ECu),以便确定点火时刻和喷油时刻。

凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor,CPS)又称为气缸识别传感器

(Cylinder Identification Sensor,CIS),为了区别于曲轴位置传感器(CPS),凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。

(1)结构特点

日产公司生产的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成的,主要由信号盘(即信号转子)、信号发生器、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。

信号盘是传感器的信号转子,压装在传感器轴上,如图2-22所示。在靠近信号盘的边缘位置制作有均匀间隔弧度的内、外两圈透光孔。其中,外圈制作有360个透光孔(缝隙),间隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),用于产生曲轴转角与转速信号;内圈制作有6个透光孔(长方形孑L),间隔弧度为60。,用于产生各个气缸的上止点信号,其中有一个长方形的宽边稍长,用于产生气缸1的上止点信号。

信号发生器固定在传感器壳体上,它由Ne信号(转速与转角信号)发生器、G信号(上止点信号)发生器以及信号处理电路组成。Ne信号与G信号发生器均由一个发光二极管(LED)和一个光敏晶体管(或光敏二极管)组成,两个LED分别正对着两个光敏晶体管。

曲轴和凸轮轴位置传感器

发动机电子控制燃油喷射系统常用的曲轴与凸轮轴位置传感器分为光电式、磁感应式和霍尔式三种类型。日产公爵王(Cedric)轿车、三菱与猎豹吉普车采用光电式曲轴与凸轮轴位置传感器;丰田系列轿车采用磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器;捷达AT和GTX型、桑塔纳2000GSi型、奥迪200型轿车采用磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸轮轴位置传感器;红旗CA7220E型轿车和切诺基吉普车采用了霍尔式曲轴与凸轮轴

位置传感器,且曲轴位置传感器为差动霍尔式传感器。因为大多数汽车将曲轴与凸轮轴两种位置传感器制作成一体,且相同类型传感器的工作原理完全相同,所以将这两种传感器安排在同一节中介绍

(2)工作原理

光电式传感器的工作原理如图2-22所示。信号盘安装在发光二极管(LED)与光敏晶体管(或光敏二极管)之间。当信号盘上的透光孔旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就会照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管导通,其集电极输出低电平(0.1~O.3V);当信号盘上的遮光部分旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就不能照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管截止,其集电极输出高电平(4.8~5.2V)。 如果信号盘连续旋转,透光孔和遮光部分就会交替地转过LED而透光或遮光,光敏晶体管集电极就会交替地输出高电平和低电平。当传感器轴随曲轴和配气凸轮轴转动时,信号盘上的透光孔和遮光部分便从LED与光敏晶体管之间转过,LED发出的光线受信号盘透光和遮光作用就会交替照射到信号发生器的光敏晶体管上,信号传感器中就会产生与曲轴位置和凸轮轴位置对应的脉冲信号。

由于曲轴旋转两转,传感器轴带动信号盘旋转一圈,因此,G信号传感器将产生6个脉冲信号。Ne信号传感器将产生360个脉冲信号。因为G信号透光孔间隔弧度为60。,曲轴每旋转120。就产生一个脉冲信号,所以通常G信号称为120。信号。设计安装保证120。信号在上止点前70。(BTDC70。)时产生,且长方形宽边稍长的透光孔产生的信号对应于发动机气缸1上止点前70。,以便ECU控制喷油提前角与点火提前角。因为Ne信号透光孔间隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),所以在每一个脉冲周期中,高、低电平各占1。曲轴转角,360个信号表示曲轴旋转720。。曲轴每旋转120。,G信号传感器产生一个信号,Ne信号传感器产生60个信号。

3.磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)磁感应式传感器工作原理

磁感应式传感器的工作原理如图2-23所示,磁力线穿过的路径为永久磁铁N极一定子与转子间的气隙一转子凸齿一转子凸齿与定子磁头间的气隙一磁头一导磁板一永久磁铁S极。当信号转子旋转时,磁路中的气隙就会周期性地发生变化,磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理,传感线圈中就会感应产生交变电动势

当信号转子按顺时针方向旋转时,转子凸齿与磁头间的气隙减小,磁路磁阻减小,磁通量φ增多,磁通变化率增大(dφ/dt>0),感应电动势E为正(E>0),如图2-24中曲线abc所示。当转子凸齿接近磁头边缘时,磁通量φ急剧增多,磁通变化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max],感应电动势E最高(E=Emax),如图2-24中曲线b点所示。转子转过b点位置后,虽然磁通量φ仍在增多,但磁通变化率减小,因此感应电动势E降低。

当转子旋转到凸齿的中心线与磁头的中心线对齐时(见图2-24b),虽然转子凸齿与磁头间的气隙最小,磁路的磁阻最小,磁通量φ最大,但是由于磁通量不可能继续增加,磁通变化率为零,因此感应电动势E为零,如图2-24中曲线c点所示。

当转子沿顺时针方向继续旋转,凸齿离开磁头时(见图2-23c),凸齿与磁头间的气隙增大,磁路磁阻增大,磁通量φ减少(dφ/dt

由此可见,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势,即电动势出现一次最大值和一次最小值,传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号。磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电源,永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用,其磁能不会损失。当发动机转速变化时,转子凸齿转动的速度将发生变化,铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高,磁通变化率就越大,传感线圈中的感应电动势也就越高。转速不同时,磁通和感应电动势的变化情况如图2-24所示。

由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的高低,因此在使用中,转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化,必须按规定进行调整,气隙一般设计在0.2~0.4mm范围内。

2)捷达、桑塔纳轿车磁感应式曲轴位置传感器

1)曲轴位置传感器结构特点:捷达AT和GTX、桑塔纳2000GSi型轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上,主要由信号发生器和信号转子组成,如图2-25所示。

信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上,由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成。传感线圈又称为信号线圈,永久磁铁上带有一个磁头,磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子,磁头与磁轭(导磁板)连接而构成导磁回路。

信号转子为齿盘式,在其圆周上均匀间隔地制作有58个凸齿、57个小齿缺和一个大齿缺。大齿缺输出基准信号,对应发动机气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。大

齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占的弧度。因为信号转子随曲轴一同旋转,曲轴旋转一圈

(360。),信号转子也旋转一圈(360。),所以信号转子圆周上的凸齿和齿缺所占的曲轴转角为360。,每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3。(58×3。+57×3。=345。),大齿缺所占的曲轴转角为15。(2×3。+3×3。=15。)。

2)曲轴位置传感器工作情况:当曲轴位置传感器随曲轴旋转时,由磁感应式传感器工作原理可知,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势(即电动势出现一次最大值和一次最小值),线圈相应地输出一个交变电压信号。因为信号转子上设有一个产生基准信号的大齿缺,所以当大齿缺转过磁头时,信号电压所占的时间较长,即输出信号为一宽脉冲信号,该信号对应于气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。电子控制单元(ECU)接收到宽脉冲信号时,便可知道气缸1或气缸4上止点位置即将到来,至于即将到来的是气缸1还是气缸4,则需根据凸轮轴位置传感器输入的信号来确定。由于信号转子上有58个凸齿,因此信号转子每转一圈(发动机曲轴转一圈),传感线圈就会产生58个交变电压信号输入电子控制单元。

每当信号转子随发动机曲轴转动一圈,传感线圈就会向电子控制单元(ECU)输入58个脉冲信号。因此,ECU每接收到曲轴位置传感器58个信号,就可知道发动机曲轴旋转了一圈。如果在1min内ECU接收到曲轴位置传感器116000个信号,ECU便可计算出曲轴转速n为2000(n=116000/58=2000)r/rain;如果ECU每分钟接收到曲轴位置传感器290000个信号,ECU便可计算出曲轴转速为5000(n=290000/58=5000)r/min。依此类推,ECU根据每分钟接收曲轴位置传感器脉冲信号的数量,便能计算出发动机曲轴旋转的转速。发动机转速信号和负荷信号是电子控制系统最重要、最基本的控制信号,ECU根据这两个信号就能计算出基本喷油提前角(时间)、基本点火提前角(时间)和点火导通角(点火线圈一次电流接通时间)三个基本控制参数。

捷达AT和GTx、桑塔纳2000GSi型轿车磁感应式曲轴位置传感器信号转子上大齿缺产生的信号为基准信号,ECU控制喷油时间和点火时间是以大齿缺产生的信号为基准进行控制的。当ECu接收到大齿缺产生的信号后,再根据小齿缺信号来控制点火时间、喷油时间和点火线圈一次电流接通时间(即导通角)。

3)丰田轿车TCCS磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器

丰田计算机控制系统(1FCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成,由上、下两部分组成。上部分为检测曲轴位置基准信号(即气缸识别与上止点信号,称为G信号)发生器;下部分为曲轴转速与转角信号(称为Ne信号)发生器。

1)Ne信号发生器的结构特点:Ne信号发生器安装在G信号发生器的下面,主要由No.2信号转子、Ne传感线圈和磁头组成,如图2-26a所示。信号转子固定在传感器轴上,传感器轴由配气凸轮轴驱动,轴的上端套装分火头,转子外制有24个凸齿。传感线圈及磁头固定在传感器壳体内,磁头固定在传感线圈中。

2)转速与转角信号的产生原理与控制过程:当发动机曲轴旋转时,配气凸轮轴便驱动传感器信号转子旋转,转子凸齿与磁头间的气隙交替发生变化,传感线圈的磁通随之交替发生变化,由磁感应式传感器工作原理可知,在传感线圈中就会感应产生交变电动势,信号电压的波形如图2-26b所示。因为信号转子有24个凸齿,所以转子旋转一圈,传感线圈就会产生24个交变信号。传感器轴每转一圈(360。)相当于发动机曲轴旋转两圈(720。),所以一个交变信号(即一个信号周期)相当于曲轴旋转30。(720。÷24=30。),相当于分火头旋转15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信号发生器24个信号,即可知道曲轴旋转了两圈、分火头旋转了一圈。ECU内部程序根据每个Ne信号周期所占时间,即可计算确定发动机曲轴转速和分火头转速。为了精确控制点火提前角和喷油提前角,还需将每个信号周期所占的曲轴转角(30。角)分得更小。微机完成这一工作十分方

便,由分频器将每个Ne信号(曲轴转角30。)等分成30个脉冲信号,每个脉冲信号就相当于曲轴转角1。(30。÷30=1。)。如将每个Ne信号等分成60个脉冲信号,则每个脉冲信号相当于曲轴转角0.5。(30。÷60=0.5。)。具体设定由转角精度要求和程序设计确定。

3)G信号发生器的结构特点:G信号发生器用来检测活塞上止点位置与判别是哪一个气缸即将到达上止点位置等基准信号。故G信号发生器又称为气缸识别与上止点信号发生器或基准信号发生器。G信号发生器由No.1信号转子、传感线圈G1、G2和磁头等组成。信号转子带有两个凸缘,固定在传感器轴上。传感线圈G1、G2相隔180。安装,G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸压缩上止点前10。、G2线圈产生的信号对应于发动机第一缸压缩上止点前lO。。

4)气缸识别与上止点信号的产生原理与控制过程:G信号发生器的工作原理与Ne信号发生器产生信号的原理相同。当发动机凸轮轴驱动传感器轴旋转时,G信号转子(No.1信号转子)的凸缘便交替经过传感线圈的磁头,转子凸缘与磁头之间的气隙交替发生变化,在传感线圈Gl、G2中就会感应产生交变电动势信号。当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G1的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正,因此传感线圈G1中产生正向脉冲信号,称为G1信号;当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G2时,由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正,因此传感线圈G2中也产生正向脉冲信号,称为G2信号。当G信号转子的凸缘部分经过G1、G2的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙不变、磁通量不变、磁通变化率为零,因此传感线圈G1、G2中的感应电动势均为零。当G信号转子的凸缘部分离开G1、G2的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙增大、磁通量减小、磁通变化率为负,因此传感线圈G1、G2中将感应产生负向交变电动势信号。传感器每转一圈(360。)相当于曲轴转两圈(720。),因为传感线圈G1、G2相隔180。安装,所以G1、G2中各产生一个正向脉冲信号。其中G1信号对应于发动机第六缸,用来检测第六缸上止点的位置;G2信号对应于第一缸,用来检测第一缸上止点的位置。电子控制单元检测的对应位置实际上是G转子凸缘的前端接近并与传感线圈G1、G2的磁头对齐时刻(此时磁通量最大、信号电压为零)的位置,该位置对应于活塞压缩上止点前10。(BT-DCl0。)位置。

4.霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)霍尔式传感器的结构与工作原理

霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器及其他形式的霍尔式传感器都是根据霍尔效应制成的传感器。

1)霍尔效应:霍尔效应(Hall Effect)是美国约翰·霍普金斯大学物理学家霍尔博士(Dr.E.H.Hall)于1879年首先发现的。他发现把一个通有电流I的长方体形白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中时(见图2-27),在白金导体的两个横向侧面上就会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电压UH,当取消磁场时,电压立即消失。该电压后来称为霍尔电压,UH与通过白金导体的电流I和磁感应强度B成正比,即(见下页)

利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件,利用霍尔元件制成的传感器称为霍尔式传感器。利用霍尔效应不仅可以通过接通和切断磁场来检测电压,而且可以检测导线中流过的电流,因为导线周围的磁场强弱与流过导线的电流成正比关系。20世纪80年代以来,汽车上应用的霍尔式传感器与日剧增,主要原因在于霍尔式传感器有两个突出优点:一是输出电压信号近似于方波信号;二是输出电压高低与被测物体的转速无关。霍尔式传感器与磁感应式传感器不同的是需要外加电源。

2)霍尔式传感器基本结构:霍尔式传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片(磁轭)与永久磁铁等组成。触发叶轮安装在转子轴上,叶轮上制有叶片(在霍尔式点火系统中,叶片数与发动机气缸数相等)。当触发叶轮随转子轴一同转动时,叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。

3)霍尔式传感器工作原理:当传感器轴转动时,触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过:当叶片离开气隙时,永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路,此时霍尔元件产生电压(UH=1.9~2.0V),霍尔集成电路输出级的晶体管导通,传感器输出的信号电压U0为低电平(实测表明:当电源电压Ucc=14.4V或5V时,信号电压U0=0.1~0.3 V)。

当叶片进入气隙时,霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路,霍尔电压UH为零,集成电路输出级的晶体管截止,传感器输出的信号电压U0为高电平(实测表明:当电源电压Ucc=14.4V时,信号电压U0=9.8 V;当电源电压Ucc=5V时,信号电压U0=4.

8 V

2)捷达、桑塔纳轿车霍尔式凸轮轴位置传感器

1)结构特点:捷达AT和GTx、桑塔纳2000GSi型轿车采用的霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮轴的一端,结构如图2-28所示。它主要由霍尔信号发生器和信号转子组成。信号转子又称为触发叶轮,安装在进气凸轮轴上,.用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片,在隔板上制有一个窗口,窗口对应产生的信

号为低电平信号,隔板(叶片)对应产生的信号为高电平信号。霍尔式信号发生器主要由霍尔集成电路、永久磁铁和导磁钢片等组成。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。霍尔元件用硅半导体材料制成,与永久磁铁之间留有0.2~0.4mm的间隙,当信号转子随进气凸轮轴一同转动时,隔板和窗口便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。

该传感器接线插座上有三个引线端子,端子1为传感器电源正极端子,与控制单元端子62连接:端子2为传感器信号输出端子,与控制单元端子76连接:端子3为传感器电源负极端子,与控制单元端子67连接。

2)工作情况:由霍尔式传感器工作原理可知,当隔板(叶片)进入气隙(即在气隙内)时,霍尔元件不产生电压,传感器输出高电平(5V)信号;当隔板(叶片)离开气隙(即窗口进入气隙)时,霍尔元件产生电压。传感器输出低电平信号(0.1V)。凸轮轴位置传感器输出的信号电压与曲轴位置传感器输出的信号电压之间的关系如图2-29所示。发动机曲轴每转两圈(720。),霍尔式传感器信号转子就转过一圈(360。),对应产生一个低电平信号和一个高电平信号,其中低电平信号对应于气缸1压缩上止点前一定角度。

发动机工作时,磁感应式曲轴位置传感器(CPS)和霍尔式凸轮轴位置传感器(CIS)产生的信号电压不断输入电子控制单元(ECU)。当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电平(15。)信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号时,便可识别出此时为气缸1活塞处于压缩行程、气缸4活塞处于排气行程,并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。电子控制单元识别出气缸1压缩上止点位置后,便可进行顺序喷油控制和各缸点火时刻控制。

如果发动机产生了爆燃,电子控制单元还能根据爆燃传感器输入的信号判别出是哪一个缸产生了爆燃,从而减小点火提前角,以便消除爆燃

5.差动霍尔式曲轴位置传感器

切诺基(Cherokee)吉普车与红旗CA7220E型轿车采用了差动霍尔式曲轴位置传感器,其凸轮轴位置传感器均为普通霍尔式传感器。

(1)差动霍尔式传感器结构特点

差动霍尔式传感器又称为双霍尔式传感器,其结构与磁感应式传感器相似,如图2-30a所示。它由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器组成。差动霍尔式传感器的工作原理与普通霍尔式传感器相同。根据霍尔式传感器的工作原理。当发动机飞轮上的齿缺与凸齿转过差动霍尔电路的两个探头时,齿缺或凸齿与霍尔探头之间的气隙就会发生变化,磁通量随之变化,在传感器的霍尔元件中就会产生交变电压信号,如图2-30b所示。其输出电压由两个霍尔信号电压叠加而成。因为输出信号为叠加信号,所以转子凸齿与信号发生器之间的气隙可以增大到(1±0.5)mm(普通霍尔式传感器仅为0.2~0.4mm),因而便可将信号转子制成像磁感应式传感器转子一样的齿盘式结构,其突出优点是信号转子便于安装。在汽车上,一般将凸齿转子装在发动机曲轴上或将发动机飞轮作为传感器的信号转子。

(2)切诺基吉普车差动霍尔式曲轴位置传感器

1)结构特点:切诺基吉普车2.5L(四缸)、4.0L(六缸)电子控制燃油喷射式发动机采用了差动霍尔电路的霍尔式曲轴位置传感器。它安装在变速器壳体上。该传感器向ECu提供发动机转速与曲轴位置(转角)信号,作为计算喷油时刻和点火时刻的重要依据之一。

2.5L四缸电子控制发动机的飞轮上制有8个齿缺,如图2-31a所示。8个齿缺分成两组,每4个齿缺为一组,两组之间相隔角度为180。,同一组中相邻两个齿缺之间间隔角度为20。。4.0L六缸电子控制发动机的飞轮上制有12个齿缺,如图2.3lb所示。12个齿缺分成三组,每4个齿缺为一组,相邻两组之间相隔角度为120。,同一组中相邻两个齿缺之间间隔角度也为20。

2)工作情况:飞轮上的每一组齿缺转过霍尔探头时,传感器就会产生一组共4个脉冲信号。其中,四缸发动机每转一圈产生两组共8个脉冲信号;六缸发动机每转一圈产生三组共12个脉冲信号。

对于四缸发动机,ECU每接收到8个信号,即可知道曲轴旋转了一转,再根据接收8个信号所占用的时间,就可计算出曲轴转速。对于六缸发动机,ECU每接收到12个信号,即可知道曲轴旋转了一转,再根据接收12个信号所占用的时间,就可计算出曲轴转速。

电子控制单元控制喷油和点火时,都有一定的提前角,因此需要知道活塞接近上止点的位置。切诺基吉普车在每组信号输入ECU时,可以知道有两个气缸的活塞即将到达上止点位置。 例如,在四缸发动机控制系统中,利用一组信号,ECU可知气缸1、4活塞接近上止点;利用另一组信号可知气缸2、3活塞接近上止点。在六缸发动机控制系统中。利用一组信号,可知气缸1与6、2与5、3与4活塞接近上止点。由于第4个齿缺产生的脉冲下降沿对应于压缩上止点前4。(BTDC4。),因此第1个齿缺产生的脉冲信号下降沿对应于压缩上止点前64。(BT-DC64。),如图2-32所示。当气缸1、4对应的第1个脉冲下降沿到来时,ECU即可知道此时气缸1、4活塞位于压缩上止点前

64。(BTDC64。),从而便可控制喷油提前角和点火提前角。但是,仅有曲轴转角信号,ECU还不能确定是哪一个缸位于压缩行程,哪一个缸位于排气行程,为此还需要一个气缸判别信号(即需要一只凸轮轴位置传感器)。

(3)切诺基吉普车霍尔式凸轮轴位置传感器

1)结构特点:切诺基吉普车发动机控制系统的气缸判别信号由霍尔式凸轮轴位置传感器提供,该传感器又称为同步信号传感器,安装在分电器内,主要由脉冲环(信号转子)、霍尔信号发生器组成。

脉冲环上制有凸起的叶片,占180。分电器轴转角(相当于360。曲轴转角)。没有叶片的部分也占180。分电器轴转角(360。曲轴转角)。脉冲环安装在分电器轴上,随分电器轴一同转动。

2)工作情况:当脉冲环上的叶片进入信号发生器时,传感器输出高电平(5V);当脉冲环上的叶片离开信号发生器时,传感器输出低电平(0V)。分电器轴转一圈,传感器输出一个高电平和一个低电平,高、低电平各占180。分电器轴转角(分别相当于360。曲轴转角)。同步信号的波形如图2-32所示。

当脉冲环的叶片前沿进入信号发生器、传感器输出高电平(5V)时,对于四缸发动机,表示气缸1、4活塞即将到达上止点,其中气缸1活塞位于压缩行程,气缸4活塞位于排气行程;对于六缸发动机,表示气缸3、4活塞即将到达上止点,其中气缸4活塞位于压缩行程,气缸3活塞位于排气行程。

当脉冲环的叶片后沿进入信号发生器、传感器输出低电平(0V)时,对于四缸发动机,表示即将到达上止点的仍然是气缸1、4活塞,其中气缸4活塞位于压缩行程,气缸1

活塞位于排气行程;对于六缸发动机,表示气缸3活塞位于压缩行程,气缸4活塞位于排气行程。

利用凸轮轴位置传感器判别出是哪一个气缸即将到达排气上止点之后,ECU根据曲轴位置传感器信号,即可控制喷油提前角和点火提前角。设某一时刻的喷油提前角为上止点前64。(BTI)C64。),当凸轮轴位置传感器脉冲环的叶片进入信号发生器、传感器输出高电平(5V)时,ECU判定四缸发动机的气缸4活塞位于排气行程(六缸发动机的气缸3活塞位于排气行程),此时ECU在接收到曲轴位置传感器(CPS)第一个脉冲信号的下降沿(BTDC64。)时,向喷油器发出喷油信号,从而实现提前64。喷油。在凸轮轴位置传感器输出高电平(5V))时,ECU还判定四缸发动机的气缸1活塞(六缸发动机气缸4活塞)位于压缩行程,此时ECU根据曲轴位置传感器CPS信号和点火提前角计算值,在活塞运行到上止点前点火提前角度时,向点火控制器发出点火指令,控制火花塞点火,实现点火提前。

利用凸轮轴位置传感器对两个气缸的位置判定作为参考点,即可按照四缸发动机1—3—4—2(六缸发动机l一5—3—6—2—4)的工作顺序,对各个气缸进行提前喷油与提前点火控制。

(4)红旗CA7720E型轿车差动霍尔式曲轴位置传感器

红旗CA7220E型轿车CA488.3型发动机上装备的SIMOS4S3型电子控制燃油喷射系统采用的差动霍尔式曲轴位置传感器由信号转子与信号发生器组成。信号转子为齿盘式,安装在变速器壳体前端,它与捷达AT、GTX型轿车用磁感应式曲轴位置传感器转子相似,在其圆周上均匀间隔地制作有58个凸齿、 57个小齿缺和一个大齿缺。大齿缺输出基准信号,对应于发动机气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占的弧度。因为信号转子随曲轴一同旋转,曲轴旋转一圈(360。),信号转子也旋转一圈(360。),所以信号转子圆周上的凸齿和齿缺所占的曲轴转角为 360。,每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3。(58×3。+57×3。=345。),大齿缺所占的曲轴转角为15。(2×3。+3×3。= 15。),信号波形如图2-33a所示。

范文七:曲轴与凸轮轴位置传感器检修

曲轴与凸轮轴位置传感器检修

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。

1、曲轴与凸轮轴位置传感器的作用是什么? 2、曲轴与凸轮轴位置传感器的结构和原理是什么? 3、如何检修曲轴与凸轮轴位置传感器?

第一节 进气系统的组成与工作原理

一、什么曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器?

1、传感器的作用

曲轴位置传感器也称曲轴转角传感器,是计算机控制的点火系统中最重要的传感器,其作用是检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号,并将其输入计算机,从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令和确定喷油时刻。

凸轮轴位置传感器又称为气缸识别传感器。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。

一般来说,同时点火,分组或同时喷射的直列发动机只安装一个曲轴位置传感器。但是有的曲轴位置传感器可产生判缸信号;独立点火、顺序喷射的直列发动机既要安装曲轴位置传感器,又要安装凸轮轴位置传感器。V

型发动机无论同时点火还是独立

点火,也无论分组喷射还是顺序喷射,都需要安装曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器。

二、传感器的结构与原理

曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器按照工作原理分可分为磁电式(TCCS)、霍尔式、光电式;其安装位置可在曲轴前端、飞轮壳上、分电器内(TCCS)或分设在曲轴、凸轮轴前端。

1、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1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,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。

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)。

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°÷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(No.1正时转子)及其对面对称的两个感应线圈(G1感应线圈和G2感应线圈)产生的。其构造如图 7所示。

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。G1、G2信号分别检测第6缸及第1缸的上止点。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 8所示为曲轴位置传感器G1、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。

2、日产公司光电式曲轴位置传感器

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 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 12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 12所示。

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 13)。

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。

图 14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°,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。

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。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。 (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 20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。由于内信号轮的安装位置关系,宽度为100°弧长的触发叶片前沿位于第1缸和第4缸上止点(TDC)前75°,90°弧长的触发叶片前沿在第6缸和第3缸上止点前75°,110°弧长的触发叶片前沿在第5缸和第2缸上止点前75°。

如图 21所示,霍尔信号发生器由永久磁铁、导磁板和霍尔集成电路等组成。内外信号轮侧面各设置一个霍尔信号发生器。信号轮转动时,每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时,霍尔集成电路中的磁场即被触发叶片所旁路(或称隔磁),如图 21(a)所示。这时不产生霍尔电压;当触发叶片离开空气隙时,永久磁铁2的磁通便通过导磁板

3

穿过霍尔元件(图 21(b)),这时产生霍尔电压。将霍尔元件间歇产生的霍尔电压信号经霍尔集成电路放大整形后,即向ECU输送电压脉冲信号(图 22)。

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,ECU再将1个脉冲周期均分为20等份,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。该信号的功用相当于光电式曲轴位置传感器产生1°信号的功能。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),脉冲周期均为120°曲轴转角的时间,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,此信号相当于前述光电式曲轴位置传感器 。

(2)采用触发轮齿的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 23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,4个槽为一组,分成三组,每组相隔120°,相邻两槽也间隔20°。

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)。因此,每当1个飞轮齿槽通过传感器时,传感器便产生1个高、低电位脉冲信号。当飞轮上的每一组槽通过传感器时,传感器将产生4个脉冲信号。其中四缸发动机每1转产生2组脉冲信号,六缸发动机每

1

转产生3组脉冲信号。传感器提供的每组信号,可被发动机ECU用来确定两缸活塞的位置,如在四缸发动机上,利用一组信号,可知活塞1和活塞4接近上止点;利用另一组信号,可知活塞2和活塞3接近上止点。故利用曲轴位置传感器,ECU可知道有两个气缸的活塞在接近上止点。由于第4个槽的脉冲下降沿对应活塞上止点(TDC)前4°,故ECU根据脉冲情况很容易确定活塞上止点前的运行位置。另外,ECU还可以根据各脉冲间通过的时间,计算出发动机的转速。

三、如何检测曲轴与凸轮轴位置传感器? 1、磁脉冲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。

(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

(2)曲轴位置传感器输出信号的检

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G1-G-、G2-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 10),

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。

2、示波器检测磁感应式传感器

磁感应式曲轴位置和凸轮轴位置传感器波形如图2-27所示。对曲轴位置传感器而言,良好的波形在0v电平上下幅值应基本接近,幅值和频率会随发动机转速增加而增大。转速相同时,幅值、频率和形状应是一致的、可重复的、有规律的和可预测的,两脉冲时间间隔应一致(除触发轮齿上缺齿的同步脉冲外)。如果波形峰值变小或变形,将会出现发动机失速、断火或熄火。如果波形显示不正常,应首先检查线路是否正常,再检查机械转动部分(分电器/凸轮轴/曲轴)是否正常。最后检查触发轮齿是否有缺角或弯曲。

曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器显示在同一显示屏上,可检查凸轮轴与曲轴之间的正时关系。

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

图 18所示为韩国“现代SONATA”汽车光电式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”,用万用表的电压档(图 19)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0Ω(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。

2、霍尔式曲轴位置传感器的检测

霍尔式曲轴位置传感器的检测方法有一个共同点,即主要通过测量有无输出电脉冲信号来判断其是否良好。下面以北京切诺基的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向传感器加电压的电源线,输入传感器的电压为8V;另一条是传感器的输出信号线,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0.3V;第三条是通往传感器的接地线。

(1)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。(2)端子间电压的检测

用万用表的电压档,对传感器的ABC三个端子间进行测试,当点火开关置于“ON”时,A-C端子间的电压值约为8V;B-C端子间的电压值在发动机转动时,在0.3-5V之间变化,且数值显示呈脉冲性变化,最高电压5v,最低电压0.3V。如不符合以上结果,应更换曲轴位置传感器。

(3)电阻检测

点火开关置于“OFF”位置,拔下曲轴位置传感器导线连接器,用万用表Ω档跨接在传感器侧的端子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。

GM(通用)公司触发叶片式霍尔传感器的测试方法与上述相似,只是端子为4个,上止点信号(内信号轮触发)输出端与接地端为脉冲电压显示。

2、霍尔效应式传感器的检测

霍尔式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号波形如图2-28所示。检查脉冲幅值、频率和形状的一致性,频率应随发动机转速变化,波形上下沿的拐角异常则故障与传感器有关。信号特点是随着发动机转速的提高,信号的频率越来越快,但传感器的输出信号的振幅并不发生变化,

如果在示波器0V电压处显示一条直线,则检查示波器与传感器的连接;分电器、曲轴、凸轮轴是否能转动;传感器电源电路与控制电脑的电源与接地是否良好。

如果在示波器电源电压处显示一条直线,则检查传感器接地是否良好;分电器、曲轴、凸轮轴是否能转动,如以上均良好则传感器损坏。如果幅值过高,说明电阻太大或接地不良。

如果波形显示不正常,则检查导线、连接器、测试线,可摇动线束来判定故障原因是传感器还是导线或连接器。

霍尔效应式信号发生器是一种有源信号发生器,检查信号发生器工作是否正常,首先检查发生器的电源线电压是否正常;在电源电压正常条件下,接通点火开关,拆下点火控制器接线盒上的防尘套,将两表笔接入3和6号接线柱(桑塔纳轿车发动机电子点火系),起

动发动机(转动分电器轴),其电压值的大小应发生交变,如图所用电压表测正负极的电压,正常值应在9V以上,霍尔信号发生器输出的电压在0-7V以上,否则应更新。

桑塔纳轿车发动机电子点火系点火器端子说明

范文八:实训项目三凸轮轴位置传感器的检测

实训项目三 凸轮轴位置传感器的检测

凸轮轴位置传感器CPS(Camshaft Position Sensor)又称为判缸传感器CIS(Cylinder Identifica-tion Sensor),为了区别于曲轴位置传感器CPS,凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别1缸压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆震控制。此外,凸轮轴位置信号还用与发动机启动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一缸活塞即将到达上止点,所以成为判缸传感器。

一、实训目的和要求

1、掌握凸轮轴位置传感器的结构与工作原理;

2、了解凸轮轴位置传感器的检测方法;

3、掌握凸轮轴位置传感器控制电路的检修方法;

4、掌握凸轮轴位置传感器数据分析的方法及检测仪器的使用方法。

二、实训课时

实训共安排2课时。

三、器材工具

1、工具:数字万用表、螺丝刀;

2、设备:桑塔纳AJR发动机故障实验台、K81故障诊断仪;

3、教具:AJR发动机教学挂图一套,凸轮轴位置传感器解剖教具一只,测量用桑塔纳2000Gsi型轿车凸轮轴位置传感器5只。

四、成绩评定

成绩评定的等级为优、良、中、及格和不及格。

五、实训原理

1、霍尔效应

霍尔效应(Hall Effect)是美国约翰·霍普金斯大学物理学家德华·霍尔博士(Dr·Edward H·Hall)于1879年首先发现的。霍尔效应是指将一个通有电流I的长方形白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中,如图3-1所示,在白金导体的两个横向侧面上就会产生一个电流方向和磁场方向的电压,当取消磁场时电压立即消失。产生的电压后来被称之为霍尔电压UH,UH与通过白金导体的电流I和磁感应强度B成正比。

图3-1 霍尔效应原理图

利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件,利用霍尔元件制成的传感器称为霍尔效应式传感器,简称霍尔传感器。由于半导体材料也存在霍尔效应,其霍尔系数远远大于金属材料的霍尔系数,因此一般都采用半导体材料制作霍尔元件。利用霍尔效应不仅可以通过接通和切断磁场来检测电压,而且还可以检测导线中流过的电流,因为导线周围的磁场强度与流过导线的电流成正比关系。八十年代以来,汽车电子产品应用的霍尔式传感器与日俱增,主要原因在于霍尔式传感器有两个显著的优点:一是输出电压信号近似于方波信号;二是输出电压高低与被测物体的转速无关。霍尔效应式传感器与磁感应式传感器的不同之处是需要外加电源。

2、霍尔式传感器基本结构

霍尔式传感器的基本结构如图3-2所示,主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片(磁轭)与永久磁铁组成。

图3-2 霍尔传感器基本结构与原理

a)叶片离开气隙,磁场饱和 b)叶片进入气隙,磁场被旁路

1-永久磁铁 2-触发叶轮 3-磁轭 4-霍尔集成电路

触发叶轮安装在转子轴上,叶轮上制有叶片。当触发叶轮随转子轴一同转动

时,叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。

3、霍尔式传感器工作原理

当传感器轴转动时,触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。当叶片离开气隙时,永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路,如图3-2a所示,此时霍尔元件产生电压为1.9到2.0V,霍尔集成电路输出级的三极管导通,传感器输出的信号电压Uo为低电平。

当叶片进入气隙时,霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路,如图3-2b所示,霍尔电压UH为零,集成电路输出级的三级管截止,传感器输出的信号电压Uo为高电平。

4、桑塔纳2000GSi型轿车霍尔式凸轮轴位置传感器的结构特点

桑塔纳2000GSi型轿车采用的霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮轴的一端,结构如图3-3所示,主要由霍尔信号发生器和信号转子组成。

图3-3 霍尔式凸轮轴位置传感器的结构

1-进气凸轮轴 2-凸轮轴位置传感器 3-传感器固定螺钉

4-定位螺钉与座圈 5-信号转子 6-发动机缸体

信号转子又称为触发叶轮,安装在进气凸轮轴上,用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片,在隔板上制有一个窗口,窗口对应产生的信号为低电平信号,隔板对应产生的信号为高电平信号。

霍尔式信号发生器主要由霍尔集成电路、永久磁铁和导磁钢片等组成。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。霍尔元件用硅半导体材料制成、与永久磁铁之间留有0.2-0.4mm的间隙,当信号转子随进气凸轮轴一同转动时,隔板和窗口便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。

该传感器接线插座上有3个引线端子,端子1为传感器电源正极端子,与控制单元62端子连接;端子2为传感器信号输出端子,与控制单元76端子连接;端子3为传感器电源负极端子,与控制单元67端子连接。

2、工作情况

由霍尔式传感器工作原理可知,当隔板进入气隙时,霍尔元件不产生电压,传感器输出高电平(5V)信号;当隔板离开气隙时,霍尔元件产生电压,传感器输出低电平信号(0.1V)。凸轮轴位置传感器输出的信号电压与曲轴位置传感器输出的信号要电压之间的关系如图3-4所示。发动机曲轴每转两转,霍尔传感器信号转子就转一圈,对应产生一个低电平信号和一个高电平信号和一个高电平信号,其中低电平信号对应与1缸压缩上止点前一定角度。

图3-4 曲轴位置与凸轮轴位置传感器输出波形的对应关系

发动机工作时,磁感应式曲轴位置传感器CPS和霍尔式凸轮轴位置传感器CIS产生的信号电压不断输入控制单元ECU。当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电凭信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号时,便可识别出此时为1缸活塞处于压缩形成、4缸活塞处于排气行程,并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。控制单元识别出1缸压缩上止点位置后,便可进行顺序喷油控制和各缸点火时刻控制。如果发动机产生了爆震,控制单元还能根据爆震传感器输入的信号判别出是哪一缸产生了爆震,从而减小点火提前角,以便消除爆震。

六、凸轮轴位置传感器的检测

当霍尔传感器出现故障而导致信号中断时,发动机会继续运转也能再次启动。但是,喷油不是在进气门打开时完成,而是在进气门关闭之前完成,由此对混合气品质产生的影响很小,不会影响发动机的总体性能。与此同时,由于控制单元不能判别即将到达压缩上止点的是哪一缸,因此爆震调节将停止。为了防止发动机产生暴动,控制单元将自动减小点火提前角。

当霍尔传感器信号中断时,控制单元ECU能够检测到故障信息,用K81故障诊断仪可以读取传感器故障的有关信息。如故障代码显示霍尔传感器故障,可用万用表检测传感器电源电压和导线电阻进行判断与排除。

1、检测传感器电源电压

(1)断开点火开关,拔下霍尔传感器插座上线束插头,将万用表的正、负表分别连接插头端子“1”与“3”;

(2)接通点火开关,测得电压标准值应当高于4.5V。如电压为零,说明线

束短路、短路或控制单元ECU有故障;

(3)断开点火开关,继续检测导线是否短路或断路。

2、检测线束导线有无断路和短路故障

(1)在断开点火开关的情况下拔下控制单元线束插头。

(2)检查短路故障。将万用表拨到电阻OHM×200Ω档,两只表笔分别连接传感器插头端子“1”与控制单元插头端子“62”、传感器插头端子“2”与控制单元插头端子“76”、传感器插头端子“3”与控制单元插头端子“67”。测得各导线的电阻值应不大于1.5Ω。如阻值过大或为无穷大,说明线束与端子接触不良或导线断路,应予修理或更换线束。

(3)检查短路故障。万用表仍拨到电阻OHM×200Ω档,一只表笔连接传感器插头端子“1”(或控制单元插头端子“62“),另一个表笔分别连接传感器插头端子“2”和“3”(或连接控制单元插头端子“76”和“67”)测得电阻值应为无穷大。如阻值不是无穷大,说明线束导线短路,应予更换。

3、根据检测结果,判断故障部位

如线束导线无短路或断路故障,且传感器电源电压高于4.5V,说明霍尔式凸轮轴位置传感器故障,应予修理或更换传感器。

如线束导线无短路或断路故障,但传感器电源电压为零,说明控制单元故障,需要更换控制单元ECU。

七、实训报告

按学院规定的格式完成实训报告,实训报告作为成绩考核的一部分。

范文九:凸轮轴位置传感器故障诊断排除

浅谈凸轮轴位置传感器的故障诊断与排除

摘要凸轮轴位置传感器是发动机的组成部分,凸轮轴位置传感

器损坏而导致发动机工作不正常,是常见故障之一。本人根据在维

修捷达车型的过程中的实践和体会,淡谈如何快捷地判断出故障的

原因,以便日后操作效率更高,这对于其它车型也有一定的参考意

义。

关键词凸轮轴位置传感器故障发动机动力下降

一.引言

汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化的高新技术产物,它

通过各种类型和用途的传感器﹑执行器及电子控制元件来自动控

制发动机的正常工作。但无论是单点喷射式或是多点喷射式的发动

机,凸轮轴位置传感器,是发动机电子控制系统最主要的传感器之

一,其功用是检查活塞上止点,向电脑提供确认活塞位置的信号,

以此来决定发动机的点火时刻和顺序喷油,发动机缺少或收不到其

发出的正确位置信号,将出现启动困难,加速无力,排放超标,怠

速不稳。造成这些现象的原因有时会使故障诊断变得界限模糊。要

准确迅速诊断其故障,就要求我们正确认识它的特性,了解它的结

构,工作原理及其诊断方法。

二. 发动机的故障现象

一辆捷达gt轿车,其故障表现为:有时加速无力,排放超标,怠

速不稳。在高转速时发动机就开始抖动,特别是在颠簸或震动的路

面情况下抖动严重,有熄火的倾向。根据以上的故障现象,初步怀

疑是凸轮轴位置传感器或线路连接的故障。

三.工作原理及检测方法

对凸轮轴位置传感器,生产厂商不同,其产品工艺结构也不尽相

同,目前主要有三大类型:霍尔式凸轮轴位置传感器,电磁式凸轮

轴位置传感器及光电式凸轮轴位置传感器。本车捷达gt型轿车采

用的霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮的一端,如图

1所示。

霍尔式凸轮轴位置传感器是依据霍尔效应的原理制成的。当一个

霍尔元件置于磁场中同时一个电流流过该霍尔元件,电流方向垂直

于磁场方向时,该霍尔元件在与电流

方向及磁场方向垂直的横向侧边上就会产生一个微量电压,这个

电压称为霍尔电压。凸轮轴位置传感器均采用霍尔效应传感器。霍

尔效应传感器信号是频率调制信号,其波形近似方波,所以可用直

流电压档检测平均电压,以判别霍尔传感器有无信号输出。

霍尔式凸轮轴位置传感器的结构如图2所示。它主要由霍尔式传

感器和信号转子组成。霍尔式传感器主要有集成电路、永久磁铁和

导磁片组成。霍尔元件与永久磁铁之间有1mm的间隙。信号转子或

叫做触发叶轮,安装在进气凸轮上,用螺栓和座圈固定,信号转子

的隔板又叫做叶片,在隔板上有一个窗口,窗口对应产生的信号为

低电平信号,隔板对应产生的信号为高电平信号。在信号转子随进

气凸轮轴一同转动时隔板和窗口从集成电路与永磁铁之间的间隙

中转过。当信号转子的隔板进入间隙时,霍尔集成电路中的磁场被

旁路,霍尔元件上没有磁力线穿过,霍

尔电压uн为零,集成电路输出三极管截止,传感器输出的信号电

压为高电位,约4.0v;当信号转系的隔板离开间隙时,永磁铁的磁

通经导磁片和霍尔元件集成电路构成回路,这时产生的霍尔电压约

为2.0v,集成电路输出三级管导通,传感器输出的信号电压为0.1v,

为低电位。

发动机工作时,ecu根据曲轴位置传感器输出的信号可以判断两个

汽缸的活塞在接近上止点位置,但并不清楚是哪个汽缸是压缩上止

点,还要有判定缸信号相配合。所以,凸轮轴位置传感器作为判缸

信号,是向ecu提供同步信号的传感器。它与曲轴位置传感器产生

的曲轴位置和转速信号相配合,以保证发动机正常的喷油和点火顺

序。当ecu同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电位信号

(15°)和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电位信号时,可以识别

出1缸活塞在压缩上止点、4缸活塞处于排气行程,并根据曲轴位

置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。

在霍尔式凸轮轴位置传感器与ecu的连接电路里。该传感器导线

连接器有三个端子,1为传感器电源正极端子;2为传感器信号输

出端子;3为传感器电源负极端子。这三个端子分别与ecu的62、

76和67端子相连。

当凸轮轴位置传感器出现故障使信号中断时,用诊断仪可以检测

到故障的信息,并根据故障信息显示出凸轮轴位置传感器的故障,

用万用表检查该传感器的电源电压和导线电阻,进行故障的判定和

排除。具体检查方法如下:

1.传感器电源电压的检测:断开点火开关,按下传感器导线连接

器插头,用万用表的正、负表笔分别与连接1与3端子相连接,接

通点火开关时,电压应为4.5v以上。如果电压为零,说明线束存

在断、短路,或ecu有故障;当断开点火开关后,应继续检查导线

是否存在断路或短路。

2.导线电阻的检测:用万用表的电阻检查传感器的1端子与ecu

的62端子、传感器的2端子与ecu的76端子、传感器的3端子与

ecu的67端子的电阻值,各导线间电阻值应不大于1.5欧姆。如果

电阻过大或无穷大,说明线束接触不良或导线断路,应进行维修或

更换线束。再用万用表电阻挡继续检查传感器连接器端子1与2和

3端子间电阻,或检查ecu的62端子与76端子和67端子间电阻,

测得的电阻均应为无穷大。如果阻值不是无穷大,说明导线存在短

路,应进行更换。

四.故障诊断和排除方法

运用上述原理分析,根据故障的现象,按上述的方法进行检查。

用诊断仪检查没有发现凸轮轴位置传感器故障的存在;用万用表电

阻挡检查凸轮轴位置传感器的电源电压和导线的电阻正常;检查信

号线、控制线的接触也良好。而在车辆行驶中又确实反映了故障的

存在。那么只能根据以往的修理经验, 对可能会出现故障的部位采

取先易后难的原则进行检查,即检查发动机的点火系统、进气系统、

燃油压力、汽缸压力、点火正时等是否良好。

检查高压火花:

拔出各分缸高压线对缸体试火,检查高压火花的强弱,各缸高压

火花正常

检查火花塞:

火花塞正常间隙一般为0.8mm,高能量的电子点火系统火花塞间隙

较大,可达1.2mm。经检查各火花塞的间隙正常。

检查空气滤清器:

清洁空气滤清器的滤网,并检查滤网有没有破损。

检查进气系统有无漏气:

检查空气流量计后的进气软管有没有破裂。

检查燃油压力:

装上燃油压力表,启动发动机检查油压,其油压力为250kpa,拔下

燃油压力调节器真空管,压力为300kpa(正常范围270-310kpa),

熄灭发动机,压力也维持在150kpa,说明燃油方面没问题。

6. 检查汽缸压力:

用汽缸压力表检测各缸的压力,见表1数据,正常.

表1:缸压检测数据

7. 用正时枪检查点火正时,点火提前角正常。

以上几方面检查发动机,故障依然如故。本车虽能在驻车状态下

发动,但有时存在着没有凸轮轴传感器信号的故障出现,使车辆加

速无力,排放超标,怠速不稳。因此可以判定故障与以下几个方面

有关:(1) .凸轮轴位置传感器处于软故障状态;(2) .凸轮轴位

置传感器进入之间的线路有间歇的短路或断路存在;(3).发动机

电控制装置损坏。

再次检测凸轮轴传感器到发动机电脑之间的线路,均没有发现断

路及对地短路或断路的故障;测量阻值(断线检测),凸轮轴位置

传感器的电阻值为940欧姆(正常为830-1645欧姆),其电阻值属

于正常;再测量传感器连接三芯插头,8伏电压正常;通过ecu的

接地线正常,没有问题。

启动发动机,进行路试。在平整的路面上,发动机中低转速时运

转正常,但到高转速时发动机就出现加速困难,开始抖动,特别是

在颠簸或震动的路面情况下抖动严重,有熄火的倾向,而且再试都

是如此。这时,用正时枪检查点火正时,发现发动机在加速时的点

火提前角没有随着速度的改变而改变,这是点火正时不正常的现

象。在发动机运转的时候,摆动凸轮轴位置传感器的引线,这时发

动机出现了抖动的现象,加大引线摆动的幅度和力度,发动机在抖

动几次后熄火了。卸下凸轮轴位置传感器,检查传感器外观和引线

没有什么损坏,用表测量引线两端读数无穷大,符合正常规定,但

在测量过程中观察到传感器的引线根部胶封处有裂痕,将此处外皮

剥去,故障找到了。原来引线内部的金属导线断裂了,而外皮还完

好无损,金属导线的断线口呈现连接状态。在平整的路面上,使发

动机在中低转速时运转正常。而车辆在颠簸或震动的路面情况下传

感器插头没有固定,在插头自身重力的作用下,做不定向摆动,金

属导线的断线处时通时断,使ecu接收的信号时有时无,从而导致

ecu接收不到此重要信号而出现点火不正时,使车辆发生抖动的现

象,最后使车辆熄火。将断裂的引线重新接好加固后,启动发动机,

一次启动成功,路试时,不论什么路面发动机都不熄火,修理完毕。

五. 结束语

从整个故障的检查和排除过程中,使我体会到:

1.要了解曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的重要性和必要

性。它们是相辅相成的。一旦凸轴位置传感器发生故障,就会出现

发动机加速无力,排放超标,怠速不稳等症状。

2.要重视汽车电路的日常保养,特别是电喷发动机电路的日常保

养,并列为保养时的必检项目,确保发动机能正常工作。

3.根据故障的现象,对发动机点火电路常见故障的特点进行分析,

对可能会出现故障的部位采取先易后难,由外到内的原则进行检

查,在简易的条件下快速准确地排除故障,解决了实际问题。希望

这一判断方法能对于广大驾驶员和修理工有一点实用意义。

4. 随着现代汽车的技术含量越来越高,电控系统都带有故障自诊

断功能,很多故障都能通过ecu的提示进行排除。但仍有很多故障

ecu是检测不到的,或者ecu的提示与故障的实际成因有一定的差

异。因此,在排除的实际工作中,传统的排除故障思维方法仍有很

重要的借鉴作用,应该将传统的方法与现代的方法相互结合起来,

理论联系实际,灵活运用诊断方式,才易于找出引致故障的原因。

注:文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。

范文十:凸轮轴位置传感器的工作原理

凸轮轴位置传感器 1、功用与类型

曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor,CPS)又称为发动机转速与曲轴转角传感器,其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号,并输入电子控制单元(ECu),以便确定点火时刻和喷油时刻。

凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor,CPS)又称为气缸识别传感器(Cylinder Identification Sensor,CIS),为了区别于曲轴位置传感器(CPS),凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。

2.光电式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)结构特点

日产公司生产的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成的,主要由信号盘(即信号转子)、信号发

生器、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。

信号盘是传感器的信号转子,压装在传感器轴上,如图2-22所示。在靠近信号盘的边缘位置制作有均匀间隔弧度的内、外两圈透光孔。其中,外圈制作有360个透光孔(缝隙),间隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),用于产生曲轴转角与转速信号;内圈制作有6个透光孔(长方形孑L),间隔弧度为60。,用于产生各个气缸的上止点信号,其中有一个长方形的宽边稍长,用于产生气缸1的上止点信号。

信号发生器固定在传感器壳体上,它由Ne信号(转速与转角信号)发生器、G信号(上止点信号)发生器以及信号处理电路组成。Ne信号与G信号发生器均由一个发光二极管(LED)和一个光敏晶体管(或光敏二极管)组成,两个LED分别正对着两个光敏晶体管。

(2)工作原理

光电式传感器的工作原理如图2-22所示。信号盘安装在发光二极管(LED)与光敏晶体管(或光敏二极管)之间。当信号盘上的透光孔旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就会照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管导通,其集电极输出低电平(0.1~O.3V);当信号盘上的遮光部分旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就不能照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管截止,

其集电极输出高电平(4.8~5.2V)。

如果信号盘连续旋转,透光孔和遮光部分就会交替地转过LED而透光或遮光,光敏晶体管集电极就会交替地输出高电平和低电平。当传感器轴随曲轴和配气凸轮轴转动时,信号盘上的透光孔和遮光部分便从LED与光敏晶体管之间转过,LED发出的光线受信号盘透光和遮光作用就会交替照射到信号发生器的光敏晶体管上,信号传感器中就会产生与曲轴位置和凸轮轴位置对应的脉冲信号。 由于曲轴旋转两转,传感器轴带动信号盘旋转一圈,因此,G信号传感器将产生6个脉冲信号。Ne信号传感器将产生360个脉冲信号。因为G信号透光孔间隔弧度为60。,曲轴每旋转120。就产生一个脉冲信号,所以通常G信号称为120。信号。设计安装保证120。信号在上止点前70。(BTDC70。)时产生,且长方形宽边稍长的透光孔产生的信号对应于发动机气缸1上止点前70。,以便ECU控制喷油提前角与点火提前角。因为Ne信号透光孔间隔弧度为

1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),所以在每一个脉冲周期中,高、低电平各占1。曲轴转角,360个信号表示曲轴旋转720。。曲轴每旋转120。,G信号传感器产生一个信号,Ne信号传感器产生60个信号。

3.磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)磁感应式传感器工作原理

磁感应式传感器的工作原理如图2-23所示,磁力线穿过的路径为永久磁铁N极一定子与转子间的气隙一转子凸齿一转子凸齿与定子磁头间的气隙一磁头一导磁板一永久磁铁S极。当信号转子旋转时,磁路中的气隙就会周期性地发生变化,磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理,传感线圈中就会感应产生交变电动势。

当信号转子按顺时针方向旋转时,转子凸齿与磁头间的气隙减小,磁路磁阻减小,磁通量φ增多,磁通变化率增大(dφ/dt>0),感应电动势E为正(E>0),如图2-24中曲线abc所示。当转子凸齿接近磁头边缘时,磁通量φ急剧增多,磁通变化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max],感应电动势E最高(E=Emax),如图2-24中曲线b点所示。转子转过b点位置后,虽然磁通量φ仍在增多,但磁通变化率减小,因此感应电动势E降低。

当转子旋转到凸齿的中心线与磁头的中心线对齐时(见图2-24b),虽然转子凸齿与磁头间的气隙最小,磁路的磁阻最小,磁通量φ最大,但是由于磁通量不可能继续增加,磁通变化率为零,因此感应电动势E为零,如图2-24中曲线c点所示。

当转子沿顺时针方向继续旋转,凸齿离开磁头时(见图2-23c),凸齿与磁头间的气隙增大,磁路磁阻增大,磁通量φ减少(dφ/dt

2-24中曲线cda所示。当凸齿转到将要离开磁头边缘时,磁通量φ急剧减少,磁通变化率达到负向最大值

[dφ/df=-(dφ/dt)max],感应电动势E也达到负向最大值(E=-Emax),如图2-24中曲线上d点所示。

由此可见,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势,即电动势出现一次最大值和一次最小值,传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号。磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电源,永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用,其磁能不会损失。当发动机转速变化时,转子凸齿转动的速度将发生变化,铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高,磁通变化率就越大,传感线圈中的感应电动势也就越高。转速不同时,磁通和感应电动势的变化情况如图2-24所示。

由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的高低,因此在使用中,转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化,必须按规定进行调整,气隙一般设计在0.2~0.4mm范围内。

2)捷达、桑塔纳轿车磁感应式曲轴位置传感器

1)曲轴位置传感器结构特点:捷达AT和GTX、桑塔纳2000GSi型轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上,主要由信号发生器和信

号转子组成,如图2-25所示。

信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上,由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成。传感线圈又称为信号线圈,永久磁铁上带有一个磁头,磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子,磁头与磁轭(导磁板)连接而构成导磁回路。

信号转子为齿盘式,在其圆周上均匀间隔地制作有58个凸齿、57个小齿缺和一个大齿缺。大齿缺输出基准信号,对应发动机气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占的弧度。因为信号转子随曲轴一同旋转,曲轴旋转一圈 (360。),信号转子也旋转一圈(360。),所以信号转子圆周上的凸齿和齿缺所占的曲轴转角为360。,每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3。(58×3。+57×3。=345。),大齿缺所占的曲轴转角为15。(2×3。+3×3。=15。)。

2)曲轴位置传感器工作情况:当曲轴位置传感器随曲轴旋转时,由磁感应式传感器工作原理可知,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势(即电动势出现一次最大值和一次最小值),线圈相应地输出一个交变电压信号。因为信号转子上设有一个产生基准信号的大齿缺,所以当大齿缺转过磁头时,信

号电压所占的时间较长,即输出信号为一宽脉冲信号,该信号对应于气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。电子控制单元(ECU)接收到宽脉冲信号时,便可知道气缸1或气缸4上止点位置即将到来,至于即将到来的是气缸1还是气缸4,则需根据凸轮轴位置传感器输入的信号来确定。由于信号转子上有58个凸齿,因此信号转子每转一圈(发动机曲轴转一圈),传感线圈就会产生58个交变电压信号输入电子控制单元。

每当信号转子随发动机曲轴转动一圈,传感线圈就会向电子控制单元(ECU)输入58个脉冲信号。因此,ECU每接收到曲轴位置传感器58个信号,就可知道发动机曲轴旋转了一圈。如果在1min内ECU接收到曲轴位置传感器116000个信号,ECU便可计算出曲轴转速n为

2000(n=116000/58=2000)r/rain;如果ECU每分钟接收到曲轴位置传感器290000个信号,ECU便可计算出曲轴转速为5000(n=290000/58=5000)r/min。依此类推,ECU根据每分钟接收曲轴位置传感器脉冲信号的数量,便能计算出发动机曲轴旋转的转速。发动机转速信号和负荷信号是电子控制系统最重要、最基本的控制信号,ECU根据这两个信号就能计算出基本喷油提前角(时间)、基本点火提前角(时间)和点火导通角(点火线圈一次电流接通时间)三个基本控制参数。

捷达AT和GTx、桑塔纳2000GSi型轿车磁感应式曲轴位置

传感器信号转子上大齿缺产生的信号为基准信号,ECU控制喷油时间和点火时间是以大齿缺产生的信号为基准进行控制的。当ECu接收到大齿缺产生的信号后,再根据小齿缺信号来控制点火时间、喷油时间和点火线圈一次电流接通时间(即导通角)。

3)丰田轿车TCCS磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器 丰田计算机控制系统(1FCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成,由上、下两部分组成。上部分为检测曲轴位置基准信号(即气缸识别与上止点信号,称为G信号)发生器;下部分为曲轴转速与转角信号(称为Ne信号)发生器。

1)Ne信号发生器的结构特点:Ne信号发生器安装在G信号发生器的下面,主要由No.2信号转子、Ne传感线圈和磁头组成,如图2-26a所示。信号转子固定在传感器轴上,传感器轴由配气凸轮轴驱动,轴的上端套装分火头,转子外制有24个凸齿。传感线圈及磁头固定在传感器壳体内,磁头固定在传感线圈中。

2)转速与转角信号的产生原理与控制过程:当发动机曲轴旋转时,配气凸轮轴便驱动传感器信号转子旋转,转子凸齿与磁头间的气隙交替发生变化,传感线圈的磁通随之交替发生变化,由磁感应式传感器工作原理可知,在传感线圈中就会感应产生交变电动势,信号电压的波

形如图2-26b所示。因为信号转子有24个凸齿,所以转子旋转一圈,传感线圈就会产生24个交变信号。传感器轴每转一圈(360。)相当于发动机曲轴旋转两圈(720。),所以一个交变信号(即一个信号周期)相当于曲轴旋转

30。(720。÷24=30。),相当于分火头旋转15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信号发生器24个信号,即可知道曲轴旋转了两圈、分火头旋转了一圈。ECU内部程序根据每个Ne信号周期所占时间,即可计算确定发动机曲轴转速和分火头转速。为了精确控制点火提前角和喷油提前角,还需将每个信号周期所占的曲轴转角(30。角)分得更小。微机完成这一工作十分方便,由分频器将每个Ne信号(曲轴转角30。)等分成30个脉冲信号,每个脉冲信号就相当于曲轴转角1。(30。÷30=1。)。如将每个Ne信号等分成60个脉冲信号,则每个脉冲信号相当于曲轴转角0.5。(30。÷60=0.5。)。具体设定由转角精度要求和程序设计确定。

3)G信号发生器的结构特点:G信号发生器用来检测活塞上止点位置与判别是哪一个气缸即将到达上止点位置等基准信号。故G信号发生器又称为气缸识别与上止点信号发生器或基准信号发生器。G信号发生器由No.1信号转子、传感线圈G1、G2和磁头等组成。信号转子带有两个凸缘,固定在传感器轴上。传感线圈G1、G2相隔180。安装,G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸压缩上止点

前10。、G2线圈产生的信号对应于发动机第一缸压缩上止点前lO。。

4)气缸识别与上止点信号的产生原理与控制过程:G信号发生器的工作原理与Ne信号发生器产生信号的原理相同。当发动机凸轮轴驱动传感器轴旋转时,G信号转子(No.1信号转子)的凸缘便交替经过传感线圈的磁头,转子凸缘与磁头之间的气隙交替发生变化,在传感线圈Gl、G2中就会感应产生交变电动势信号。当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G1的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正,因此传感线圈G1中产生正向脉冲信号,称为G1信号;当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G2时,由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正,因此传感线圈G2中也产生正向脉冲信号,称为G2信号。当G信号转子的凸缘部分经过G1、G2的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙不变、磁通量不变、磁通变化率为零,因此传感线圈G1、G2中的感应电动势均为零。当G信号转子的凸缘部分离开G1、G2的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙增大、磁通量减小、磁通变化率为负,因此传感线圈G1、G2中将感应产生负向交变电动势信号。传感器每转一圈(360。)相当于曲轴转两圈(720。),因为传感线圈G1、G2相隔180。安装,所以G1、G2中各产生一个正向脉冲信号。其中G1信号对应于发动机第六缸,用来检测第六缸

上止点的位置;G2信号对应于第一缸,用来检测第一缸上止点的位置。电子控制单元检测的对应位置实际上是G转子凸缘的前端接近并与传感线圈G1、G2的磁头对齐时刻(此时磁通量最大、信号电压为零)的位置,该位置对应于活塞压缩上止点前10。(BT-DCl0。)位置。