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,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。
一、磁脉冲式曲轴位置传感器
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,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。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。
产生120°信号的磁头②安装在上止点前70°的位置,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。
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,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。
2、磁脉冲式曲轴位置传感器的检测
以皇冠??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
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160-235
G2-G-冷态125-200
热态160-235
Ne-G-冷态155-250
热态190-290
(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,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。
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