曲轴位置传感器的检测和故障案例.doc

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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.
在皮带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘(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②产生120°信号,磁头①和磁头③共同产生曲轴1°转角信号.磁头②对着信号盘的1２０°凸缘，磁头①和磁头③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）。

发动机旋转一圈,磁头②上产生3个120°脉冲信号,磁头①和③各产生90个脉冲信号（交替产生）．由于磁头①和磁头③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①和磁头③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合成后,即产生曲轴１°转角的信号（如图３所示).

产生120°信号的磁头②安装在上止点前70°的位置（图4)

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②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.

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6a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、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
端子条件电阻值(Ω）Ｇ１-G－冷态1２5－２00热态16０—２３5Ｇ2-G—冷态1２5-2０0热态160—235Nｅ—G—冷