汽车发动机维修曲轴位置传感器的检测与更换(张)课件.ppt

1、曲轴位置传感器的检测与曲轴位置传感器的检测与更换更换任务要求任务要求1.1.知道曲轴位置传感器和凸轮轴知道曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的种类、作用及工作位置传感器的种类、作用及工作原理；原理；2.2.正确对霍尔式转速传感器和磁正确对霍尔式转速传感器和磁感应式转速传感器进行检查，并感应式转速传感器进行检查，并对检查结果进行分析；对检查结果进行分析；3.3.检查检查NeNe信号和信号和G G信号，并会分信号，并会分析两者之间的关系。析两者之间的关系。理论知识理论知识1.1.曲轴位置传感器的作用曲轴位置传感器的作用2.2.曲轴位置传感器的分类曲轴位置传感器的分类3.3.磁脉冲式曲轴位置传感器磁脉

2、冲式曲轴位置传感器4.4.光电式曲轴位置传感器光电式曲轴位置传感器5.5.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曲轴位置传感器曲轴位置传感器1.1.曲轴位置传感器的作用曲轴位置传感器的作用反映曲轴转角，使电脑控制正确反映曲轴转角，使电脑控制正确的点火时间和喷油时刻。的点火时间和喷油时刻。2.2.曲轴位置传感器的分类曲轴位置传感器的分类曲轴位置传感器所采用的结构随车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、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、飞轮装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器

3、内。上或分电器内。3.3.磁脉冲式曲轴位置传感器磁脉冲式曲轴位置传感器1 1）磁脉冲式曲轴位置传感器的结构）磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理和工作原理2 2）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测1 1）磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和）磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理工作原理（1）该曲轴位置传感器安装在曲轴前端的）该曲轴位置传感器安装在曲轴前端的皮带轮之后，如下图所示。皮带轮之后，如下图所示。日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感发动机转动时，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

4、线圈里产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，即变成脉冲生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号（下图）。信号（下图）。发动机旋转一圈，磁头上产生发动机旋转一圈，磁头上产生3个个120脉脉冲信号，磁头和各产生冲信号，磁头和各产生90个脉冲信号个脉冲信号（交替产生）。由于磁头和磁头相隔（交替产生）。由于磁头和磁头相隔3曲轴转角安装，而它们又都是每隔曲轴转角安装，而它们又都是每隔4产生一产生一个脉冲信号，所以磁头和磁头所产生的个脉冲信号，所以磁头和磁头所产生的脉冲信号相位差正好为脉冲信号相位差正好为90。将这两个脉冲。将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电路中合成

5、后，即信号送入信号放大与整形电路中合成后，即产生曲轴产生曲轴1转角的信号（下图）。转角的信号（下图）。产生曲轴产生曲轴1 1转角信号的原理转角信号的原理产生产生120信号的磁头安装在上止点前信号的磁头安装在上止点前70的位置（下图），故其信号亦可称为上的位置（下图），故其信号亦可称为上止点前止点前70信号，即发动机在运转过程中，信号，即发动机在运转过程中，磁头在各缸上止点前磁头在各缸上止点前70位置均产生一个位置均产生一个脉冲信号。脉冲信号。（2）丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器。）丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器。丰田公司丰田公司TCCS系统用磁脉冲式曲轴位置系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分

6、电器内，其结构如图所示。传感器安装在分电器内，其结构如图所示。1-G11-G1感应线圈；感应线圈；2-No.22-No.2正时转子；正时转子；3-No.13-No.1正正时转子；时转子；4-G24-G2感应线圈；感应线圈；5-Ne5-Ne感应线圈感应线圈Ne信号由固定在下半部具有等间隔信号由固定在下半部具有等间隔24个轮齿个轮齿的转子（的转子（No.2正时转子）及固定于其对面的正时转子）及固定于其对面的感应线圈产生（图感应线圈产生（图a）。）。当转子旋转时，轮齿与感应线圈凸缘部当转子旋转时，轮齿与感应线圈凸缘部（磁头）的空气间隙发生变化，导致通（磁头）的空气间隙发生变化，导致通过感应线圈的磁场

7、发生变化而产生感应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。生一个完整的交流电压信号。No.2正时转子旋转正时转子旋转1圈，即曲轴旋转圈，即曲轴旋转720时，感应线圈产生时，感应线圈产生24个交流电压信号。个交流电压信号。Ne信号（图信号（图b），其一个周期的脉冲相当于），其一个周期的脉冲相当于30曲轴转角（曲轴转角（72024=30）。更精）。更精确的转角检测，是利用确的转

8、角检测，是利用30转角的时间由转角的时间由ECU再均分再均分30等份，即产生等份，即产生1曲轴转角的曲轴转角的信号。同理，发动机的转速由信号。同理，发动机的转速由ECU依照依照Ne信号的两个脉冲（信号的两个脉冲（60曲轴转角）所经过的曲轴转角）所经过的时间为基准进行计测。时间为基准进行计测。NeNe信号发生器结构与波形信号发生器结构与波形 b b）NeNe信号信号G信号用于判别汽缸及检测活塞上止点位置，信号用于判别汽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相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器120信号。其构造如图所示。其产生信号信号。其构造如图所示。其产生信号的原理与的原理

9、与Ne信号相同。信号相同。G信号也用作计算信号也用作计算曲轴转角时的基准信号。曲轴转角时的基准信号。G G信号发生器的结构与波形信号发生器的结构与波形G1、G2信号分别检测第信号分别检测第6缸及第缸及第1缸的上止缸的上止点。由于点。由于G1、G2信号发生器设置位置的关信号发生器设置位置的关系，当产生系，当产生G1、G2信号时，实际上活塞并信号时，实际上活塞并不是正好达到上止点（不是正好达到上止点（BTDC），而是在上），而是在上止点前止点前10的位置。下图为曲轴位置传感的位置。下图为曲轴位置传感器器G1、G2和和Ne信号与曲轴转角的关系。信号与曲轴转角的关系。G G、NeNe信号与曲轴转角的位

10、置关系信号与曲轴转角的位置关系2 2）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测以皇冠以皇冠3.0轿车轿车2JZ-GE型发动机电子控制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例说明其检测方法，曲轴位置传感器电路如下图所示。如下图所示。曲轴位置传感器电路图曲轴位置传感器电路图（1）曲轴位置传感器的电阻检查。点火开关）曲轴位置传感器的电阻检查。点火开关OFF，拔下曲轴位置传感器的导线连接器，用，拔下曲轴位置传感器的导线连接器，用万用表的电阻挡测量曲轴位置传感器上各端子万用表的电阻挡测量曲轴位置传感器

11、上各端子间的电阻值（表间的电阻值（表15-1）。）。（2）曲轴位置传感器输出信号的检查。）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，用万用表的电压挡检测发动机转动时，用万用表的电压挡检测曲轴位置传感器上曲轴位置传感器上G1-G、G2-G、Ne-G端端子间是否有脉冲电压信号输出。如没有子间是否有脉冲电压信号输出。如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传感器。传感器。（3）感应线圈与正时转子的间隙检查。用厚）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薄规测量正时

12、转子与感应线圈凸出部分的空气间隙（下图），其间隙应为间隙（下图），其间隙应为0.20.4mm。4.4.光电式曲轴位置传感器光电式曲轴位置传感器1 1）光电式曲轴位置传感器的结构和）光电式曲轴位置传感器的结构和工作原理工作原理2 2）光电式曲轴位置传感器的检测）光电式曲轴位置传感器的检测1 1）光电式曲轴位置传感器的结构和）光电式曲轴位置传感器的结构和工作原理工作原理（1）日产公司光电式曲轴位置传感器设）日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器与带缝隙置在分电器内，它由信号发生器与带缝隙和光孔的信号盘组成（下图）。和光孔的信号盘组成（下图）。1-1-曲轴转角传感器；曲轴转角传感

13、器；2-2-信号盘信号盘信号盘安装在分电器轴上，其外围有信号盘安装在分电器轴上，其外围有360条缝条缝隙，产生隙，产生1（曲轴转角）信号；外围稍靠内（曲轴转角）信号；外围稍靠内侧分布着侧分布着6个光孔（间隔个光孔（间隔60），产生），产生120信号，其中有一个较宽的光孔是产生对应第信号，其中有一个较宽的光孔是产生对应第1缸上止点的缸上止点的120信号的，如下图所示。信号的，如下图所示。1-1201-120信号孔（第信号孔（第1 1缸）；缸）；2-12-1信号缝；信号缝；3-1203-120信号孔信号孔信号发生器固装在分电器壳体上，如图。信号发生器固装在分电器壳体上，如图。1-1-光敏二极管；光

14、敏二极管；2-2-发光二极管；发光二极管；3-3-分火头；分火头；4-4-密封盖；密封盖；5-5-转盘；转盘；6-6-电子电路电子电路下图为光电式信号发生器的作用原理。下图为光电式信号发生器的作用原理。（2）“现代现代SONATA”汽车用光电式曲轴位汽车用光电式曲轴位置传感器的结构和工作原理。置传感器的结构和工作原理。“现代现代SONATA”汽车光电式曲轴位置传感器的信号盘的结构如汽车光电式曲轴位置传感器的信号盘的结构如下图所示。下图所示。1-1-曲轴转角测量孔；曲轴转角测量孔；2-2-第第1 1缸上止点测量孔缸上止点测量孔信号盘外圈的信号盘外圈的4个孔能感测曲轴转角并将其个孔能感测曲轴转角并

15、将其转化为电压脉冲信号，电控单元根据该信转化为电压脉冲信号，电控单元根据该信号计算发动机转速，并控制汽油喷射正时号计算发动机转速，并控制汽油喷射正时和点火正时。和点火正时。信号盘内圈有一个孔，用来感测第信号盘内圈有一个孔，用来感测第1缸压缩缸压缩上止点，并将它转换成电压脉冲信号输入上止点，并将它转换成电压脉冲信号输入电控单元，电控单元根据此信号计算出汽电控单元，电控单元根据此信号计算出汽油喷射顺序。其输出特性如下图所示。油喷射顺序。其输出特性如下图所示。曲轴位置传感器的线路连接如下图所示。曲轴位置传感器的线路连接如下图所示。2 2）光电式曲轴位置传感器的检测）光电式曲轴位置传感器的检测（1）曲

16、轴位置传感器的线束检查。下图所示）曲轴位置传感器的线束检查。下图所示为韩国为韩国“现代现代SONATA”汽车光电式曲轴位置汽车光电式曲轴位置传感器连接器（插头）的端子位置。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，检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开关置于把点火开关置于“ON”，用万用表的电压挡，用万用表的电压挡（下图）测量线束侧（下图）测量线束侧4#端子与搭铁间的电压端子与搭铁间的电压应为应为12V，线束侧，线束侧2#端子和端子和3#端子与搭铁间端子与搭铁间电压应为电压应为4.85.2V，用万用表的电阻挡测量，用万用表的电阻挡测量线束侧线束侧1#端子

17、与搭铁间应为零（导通）。端子与搭铁间应为零（导通）。曲轴位置传感器的线束测量曲轴位置传感器的线束测量（2）光电式曲轴位置传感器输出信号检测。）光电式曲轴位置传感器输出信号检测。用万用表电压挡接在传感器侧用万用表电压挡接在传感器侧3#端子和端子和1#端端子上，在起动发动机时，电压应为子上，在起动发动机时，电压应为0.21.2V。在起动发动机后的怠速运转期间，用万用表电在起动发动机后的怠速运转期间，用万用表电压挡检测压挡检测2#端子和端子和1#端子电压应为端子电压应为1.82.5V。否则应更换曲轴位置传感器。否则应更换曲轴位置传感器。5.5.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1

18、1）霍尔式曲轴位置传感器的结构和）霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作原理工作原理2 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1 1）霍尔式曲轴位置传感器的结构和）霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作原理工作原理（1）采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传）采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传感器。美国感器。美国GM公司的霍尔式曲轴位置传公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端，采用触发叶片的结感器安装在曲轴前端，采用触发叶片的结构形式，如下图所示。构形式，如下图所示。1-1-外信号轮；外信号轮；2-2-内信号轮内信号轮霍尔信号发生器组成如下图所示，内外信霍尔信号发生器组成如下图所示，内外信号轮侧

19、面各设置一个霍尔信号发生器。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如图的磁场即被触发叶片所旁路如图a）所示。）所示。这时不产生霍尔电压；当触发叶片离开空这时不产生霍尔电压；当触发叶片离开空气隙时，永久磁铁气隙时，永久磁铁3的磁通便通过导磁板的磁通便通过导磁板5穿过霍尔元件（图穿过霍尔元件（图b），产生霍尔电压。），产生霍尔电压。1-1-信号轮触发叶片；信号轮触发叶片；2-2-霍尔元件；霍尔元件；3-3-永久磁铁；永久磁铁；4-4

20、-底板；底板；5-5-导磁板导磁板将霍尔元件间歇产生的霍尔电压信号经霍尔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，即向集成电路放大整形后，即向ECU输送电压输送电压脉冲信号（下图）。脉冲信号（下图）。（2）采用触发轮齿的霍尔式曲轴位置传感器。）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传感器判别缸号。北京切诺

21、基车的霍尔式曲轴位置传感器如图所示，位置传感器如图所示，北京切诺基用霍尔式曲轴位置传感器北京切诺基用霍尔式曲轴位置传感器a a）2.5L2.5L四缸发动机；四缸发动机；b b）4.0L4.0L六缸发动机六缸发动机1-1-槽；槽；2-2-曲轴位置传感器；曲轴位置传感器；3-3-飞轮飞轮2 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霍尔式曲轴位置传感器的检测方法有一个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。曲轴位置传感器信号来判断其是否良好。曲轴位置传感器与与ECU有三条引线相连，如下图所示。有三条引线相连，如下图所示。曲轴位置传感器工作电路曲轴位置传感器工作电路曲轴位置传感器接头如下图所示。曲轴位置传感器接头如下图所示。检测步骤：检测步骤：（1）传感器电源、电压的测试。）传感器电源、电压的测试。（2）端子间电压的检测。）端子间电压的检测。（3）电阻检测。）电阻检测。想一想想一想曲轴位置传感器与凸轮轴位置传曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器是否是同一个传感器？它们感器是否是同一个传感器？它们有何不同？有何不同？本章结束