项目5曲轴位置传感器构造与检修课件.ppt

1、项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修学习目标：1.会分析各部件不正常工作引起的信号变化；2.电路出现故障时，能正确检查与排除。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修1.凸轮轴位置（CMP）传感器给ECU提供第一缸压缩上止点信号，作为喷油和点火控制的主要信号，该传感器信号也称为 G信号、判缸信号。2.曲轴位置（CKP）传感器，用于检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速和曲轴转角信号，也是喷油和点火控制的主要信号，该传感器有时称为转速传感器，其信号也被称为 NE信号。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造

2、与检修曲轴位置传感器构造与检修项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修3.曲轴位置传感器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。项目项目5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传

3、感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修磁感应式霍尔效应式凸轮轴/曲轴位置传感器磁控电阻式韦根德效应式各向异性磁阻式巨磁阻式磁磁感感应应式式项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修e?nd?/dtd?/dt磁通变化率n线圈的匝数磁磁感感应应式式项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修实例1：装在分电器内的磁感应凸轮轴/曲轴位置传感器电路连接及信号特征项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修实例2：项目项目5

4、 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修曲轴曲轴/凸轮轴位置传感器的电阻值凸轮轴位置传感器的电阻值端子条件电阻值（）G冷态125-2001-G-热态160-235G冷态125-2002-G-热态160-235Ne-G冷态155-250-热态190-290感应线圈与正时转子的间隙间隙应为0.2-0.4mm 项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修4.磁脉冲式曲轴位置1）磁脉冲式曲轴位置及发动机转速传感器的结构和工作原理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V带轮之后。在V带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘（

5、用以产生信号，称为信号盘），它和曲轴V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。通过该连接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到ECU。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修发动机转动时，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与脉冲信号产生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检

6、修项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修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，在感应线圈里产生交变的感应电动势，放大后送入ECU。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修当转子旋转时,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5.81b）所示，其一个周期的

7、脉冲相当于30曲轴转角（72024=30）。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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修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。图所示为曲轴位置传感器G1、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修2）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测电阻检查点火开关OFF，拔开曲轴位置传感

8、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。如电阻值不在规定的范围内，必须更换曲轴位置传感器。图为曲轴位置传感器电路图。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器输出信号的检查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。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，如图5.85所示。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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴

9、位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修5.5.光光电电式式曲曲轴轴位位置置传传感感器器光电式与霍尔效应式曲轴/凸轮轴位置传感器虽然原理不同，但一般都是包括一根电源线、一根新号线和一根搭铁线，信号都是数字方波信号，所以检测方法基本相同，但由于光电式传感器的遮光转盘缝隙很密，发动机转速又很快，只有用示波器才能准确地检测有用信息。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修（2）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原理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，如图所示。信号盘安装在分电器轴上，其外

10、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，如图所示。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修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,如图所示。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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位

11、置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修2）光电式曲轴位置传感器的检测曲轴位置

12、传感器的线束检查检查时，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0（导通）,如图所示。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修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。项目项目5 5 凸轮轴

13、凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修霍霍尔尔效效应应式式RHH?dIBRH 霍尔系数d基片厚度I电流B磁场强度U项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修霍霍尔尔效效应应式式项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修实例1：C3项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修实例2：项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修（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传感器。它是

14、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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修1）霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作原理触发叶片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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修外信号轮每旋转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，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。内信号轮每旋

15、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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修霍尔式：安装于分电器（切诺基）霍尔式：安装于分电器（切诺基）项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修霍尔式：安装于凸轮霍尔式：安装于凸轮轴（捷达、桑塔纳轴（捷达、桑塔纳AJR发动机）发动机）项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检

16、修曲轴位置传感器构造与检修触发轮齿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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修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

17、金属与传感器成一直线时，传感器输出低电位（0.3V）。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修霍尔式曲轴位置传感器的检测下面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的电源线，输入传感器的电压为8V；另一条是输出信号线，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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修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

18、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。端子间电压的检测当点火开关置于“ON”时，A-C端子间的电压值约为8V；B-C端在发动机转动时，在0.35V之间变化，且数值显示呈脉冲性变化，最高5v，最低0.3V。如不符合，应更换曲轴位置传感器。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，测端子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。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修故障分析故障分析凸轮轴传感器发送凸轮轴传感器发送1缸压缩上止点位置，如果发生缸压缩上止点位

19、置，如果发生故障，关闭爆震控制，推迟点火。发动机仍然将故障，关闭爆震控制，推迟点火。发动机仍然将继续运行，并且能再次起动（同时点火）。继续运行，并且能再次起动（同时点火）。凸轮轴位置传感器失效凸轮轴位置传感器失效动力下降动力下降项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修信号电压的检测：信号电压的检测：测量霍尔效应式传感器的输出电压。关闭点火开关，将分高压线搭铁，用数字万用表的两表笔接在传感器信号输出端子和接地端子上，然后按发动机转动方向转动发动机，电压表置于直流量程，观察电压表上的读数，其值一般在0-5V之间变化。当遮蔽板转到磁铁和霍尔元件之间时，其值为2-

20、5V；当遮蔽板转离磁铁和霍尔元件时，其电压值为0.3-0.4V。若电压值不在0-5V之间变化，则应更换霍尔效应传感器。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修磁磁控控电电阻阻式式项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修磁磁控控电电阻阻式式一种方式是将嵌齿轮装在凸轮轴或曲轴上，由其驱动旋转，将永久磁铁和磁控电阻安装在嵌齿轮附近。另一种方式是将永久磁铁做成磁环装在转轴上，将磁控电阻偏置在磁环附近，如图所示。两种结构都满足磁阻效应，都能产生转速信号。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检

21、修实例实例1 1：磁磁控控电电阻阻式式通用通用L35L35发动机磁控电阻式凸轮轴发动机磁控电阻式凸轮轴/曲轴位置传感器曲轴位置传感器项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修磁磁阻阻效效应应与与霍霍尔尔效效应应的的比比较较磁控电阻式传感器采用上拉电路，即传感差动放大信号驱动电源与信号线的导通，输出数字信号的幅值为电源电压值。霍尔效应式传感器采用下拉电路，即传感差动放大信号驱动ECU内的限流电阻是否搭铁，所以输出数字信号的幅值不会超过ECU内部供电电压，即输出数字信号的幅值一定会小于电源电压。项目项目5 5 凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器构造与检修曲轴位置传感器构造与检修磁控电阻式凸轮轴磁控电阻式凸轮轴/曲轴位置传感器的检测：曲轴位置传感器的检测：磁控电阻式与磁控电阻式与霍尔效应式、光电式传感器一样都是包括一根电源线、一根新号线和一根搭铁线，信号都是数字方波信号，只是幅值比光电式和霍尔效应式高。检测方法也基本相同，既可采用电压检测法又可采用波形检测法。磁磁控控电电阻阻式式