曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器

關(guān)于曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器磁感應(yīng)式傳感器工作原理

電磁式凸輪軸/曲軸位置傳感器第2頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天感應(yīng)線圈正時(shí)轉(zhuǎn)子磁鐵(永久磁鐵)NSNSNS磁鐵信號(hào)轉(zhuǎn)子ABC通過線圈的磁通量點(diǎn)火信號(hào)產(chǎn)生電壓禿頂交流波形【信號(hào)類型】頻率信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速↑→信號(hào)頻率↑→信號(hào)振幅↑電磁式凸輪軸／曲軸位置傳感器影片第3頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

該曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端的V帶輪之后。在V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V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。電磁式凸輪軸/曲軸位置傳感器：日產(chǎn)車第4頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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)圖5.78交變的電動(dòng)勢(shì)與脈沖信號(hào)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)，如圖5.78所示。發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈，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)，如圖5.79所示。產(chǎn)生120°信號(hào)的磁頭②安裝在上止點(diǎn)前70°的位置（如圖5.80所示），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)。第5頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第6頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第7頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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。電磁式凸輪軸/曲軸位置傳感器：豐田車第8頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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)如圖5.81b）所示，其一個(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)。圖5.82G信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及波形

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。其構(gòu)造如圖5.82所示。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)。第9頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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。圖5.83所示為曲軸位置傳感器G1、G2、Ne信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系。第10頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測(cè)①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（如表5.4所示）。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。圖5-84為曲軸位置傳感器電路圖。第11頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天②曲軸位置傳感器輸出信號(hào)的檢查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，如圖5.85所示。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。第12頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天G1,G2轉(zhuǎn)子Ne轉(zhuǎn)子磁鐵720o360o基準(zhǔn)信號(hào)HZ/轉(zhuǎn)角度信號(hào)24HZ/轉(zhuǎn)第四缸BTDC7o第一缸BTDC7o30o30o電磁式凸輪軸/曲軸位置傳感器：大眾車電磁式曲軸位置傳感器FLASH動(dòng)畫第13頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天桑塔納和捷達(dá)轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器

第14頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天電磁式凸輪軸/曲軸位置傳感器：本田車信號(hào)輪第15頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天霍爾式凸輪軸/曲軸位置傳感器霍爾式凸輪軸／曲軸位置傳感器影片第16頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

霍爾式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理①觸發(fā)葉片霍爾式曲軸位置傳感器美國(guó)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V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°。第17頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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)。第18頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第19頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天②觸發(fā)輪齒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°。第20頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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。第21頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）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。曲軸位置傳感器接頭。第22頁(yè),共26頁(yè)，2024年2月25日，星期天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