電磁曲軸位置傳感器:曲軸位置傳感器的作用和工作原理

2022/03/30 06:27 · 傳感器知識資訊 ·  · 電磁曲軸位置傳感器:曲軸位置傳感器的作用和工作原理已關閉評論
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電磁曲軸位置傳感器:曲軸位置傳感器的作用和工作原理曲軸位置傳感器的主要作用曲軸位置傳感器用于檢測發動機轉速、活塞上止點和曲軸的轉角,這些參數是計算混合氣空燃比和進行點火調節的主要控制參數。曲軸位置傳感器將這些參數以信號形式發送給發動

電磁曲軸位置傳感器:曲軸位置傳感器的作用和工作原理  第1張

電磁曲軸位置傳感器:曲軸位置傳感器的作用和工作原理

曲軸位置傳感器的主要作用
曲軸位置傳感器用于檢測發動機轉速、活塞上止點和曲軸的轉角,這些參數是計算混合氣空燃比和進行點火調節的主要控制參數。曲軸位置傳感器將這些參數以信號形式發送給發動機電控單元,如果曲軸位置傳感器發生故障,信號無法觸發電子點火器(或ECU)工作,將導致發動機沒有點火指令,也不會噴油,此時發動機就不能啟動(著車)。

曲軸位置傳感器的工作原理
(汽車維修技術網
曲軸位置傳感器一般為電磁脈沖信號式傳感器,裝在飛輪上,利用脈沖信號感應曲軸正時盤58 齒的缺兩齒位置,來判定曲軸旋轉時發動機的轉速和活塞的相對位置。發動機控制單元使用曲軸位置傳感器提供的這些信息生成正時點火信號和噴射脈沖,然后分別發送給點火線圈和噴油器。

曲軸位置傳感器為重要的傳感器之一,如果曲軸位置傳感器因損壞而無法輸出缺齒齒位的信號,會使發動機控制模塊(ECM)無法判斷曲軸位置,這將導致燃油系統及主繼電系統無法運作。

電磁曲軸位置傳感器:電磁式曲軸位置傳感器

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電磁式曲軸位置傳感器
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電磁式曲軸位置傳感器,是一種電子元件。
圖1為電磁式曲軸位置傳感器示意圖,觸發輪外圓上加工了若干齒與曲軸同步旋轉,傳感器固定再機體上,磁頭與觸發輪齒保持1~2mm的間隙。
圖1
觸發輪齒依次通過磁頭,使磁隙不斷發生變化,通過感應線圈繞組的磁通也不斷發生變化,從而在線圈的兩端產生了交變的感應電動勢,此交流信號經整形、放大后,形成方波送入ECU。
圖2
某些系統中,采用了兩個曲軸位置傳感器來提高分辨率,如圖2所示。圖中觸發齒間隔4o磁頭1和3間隔3o,兩個信號送入同一個整形與放大電路后,就可以得到1o的轉角信號。
電磁曲軸位置傳感器:曲軸位置傳感器的作用和工作原理  第2張

電磁曲軸位置傳感器:電磁式曲軸位置傳感器工作原理?

曲軸位置傳感器工作原理:
主要有三種類型:磁電感應式、霍爾效應式和光電式。三種類型的工作原理分別為:
1、磁電感應式:
磁電感應式轉速傳感器和曲軸位置傳感器分上、下兩層安裝在分電器內。傳感器由永磁感應檢測線圈和轉子(正時轉子和轉速轉子)組成,轉子隨分電器軸一起旋轉。正時轉子有一、二或四個齒等多種形式,轉速轉子為 24個齒。永磁感應檢測線圈固定在分電器體上。若已知轉速傳感器信號和曲軸位置傳感器信號,以及各缸的工作順序,就可知道各缸的曲軸位置。磁電感應式轉速傳感器和曲軸位置傳感器的轉子信號盤也可安裝在曲軸或凸輪軸上。
2、 霍爾效應式:
霍爾效應式轉速傳感器和曲軸位置傳感器是一種利用霍爾效應的信號發生器?;魻栃盘柊l生器安裝在分電器內,與分火頭同軸,由封裝的霍爾芯片和永久磁鐵作成整體固定在分電器盤上。觸發葉輪上的缺口數和發動機氣缸數相同。當觸發葉輪上的葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間,霍爾觸發器的磁場被葉片旁路,這時不產生霍爾電壓,傳感器無輸出信號;當觸發葉輪上的缺口部分進入永久磁鐵和霍爾元件之間時,磁力線進入霍爾元件,霍爾電壓升高,傳感器輸出電壓信號。
3、光電式:
光電式曲軸位置傳感器一般裝在分電器內,由信號發生器和帶光孔的信號盤組成。其信號盤與分電器軸光電式一起轉動,信號盤外圈有 360條光刻縫隙,產生曲軸轉角 1 °的信號;稍靠內有間隔 60 °均布的 6 個光孔,產生曲軸轉角 120 °的信號,其中 1 個光孔較寬,用以產生相對于 1 缸上止點的信號。信號發生器安裝在分電器殼體上,由二只發光二極管、二只光敏二極管和電路組成。發光二極管正對著光敏二極管。信號盤位于發光二極管和光敏二極管之間,由于信號盤上有光孔,則產生透光和遮光交替變化現象。當發光二極管的光束照到光敏二極管時,光敏二極管產生電壓;當發光二極管光束被檔住時,光敏二極管電壓為0 。這些電壓信號經電路部分整形放大后,即向電子控制單元輸送曲軸轉角為 1 °和 120°時的信號,電子控制單元根據這些信號計算發動機轉速和曲軸位置。
曲軸位置傳感器通常安裝在分電器內,是控制系統中最重要的傳感器之一。其作用有:檢測發動機轉速,因此又稱為轉速傳感器;檢測活塞上止點位置,故也稱為上止點傳感器,包括檢測用于控制點火的各缸上止點信號、用于控制順序噴油的第一缸上止點信號。

工作原理;當信號轉子旋轉時,磁路中的氣隙就會發生周期性變化,磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發生周期性的變化,

電磁曲軸位置傳感器:電磁感應式曲軸位置傳感器的原理

  曲軸位置傳感器也稱為發動機轉速傳感器,它是發動機集中控制系統最主要的傳感器之一,用來檢測活塞上止點及曲軸轉角的信號并將其輸入發動機ECU,用于對點火時刻和噴油正時進行控制,同時它也是測量發動機轉速的信號源。
  1.電磁感應式曲軸位置傳感器
 ?。?)安裝位置
  電磁感應式曲軸位置傳感器一般安裝在曲軸前端或發動機飛輪殼體上,如下圖所示。
  
 ?。?)結構原理
  電磁感應式傳感器,又稱為磁脈沖式傳感器。電磁感應式曲軸位置傳感器主要由導磁材料制成的信號轉子、永久磁鐵、信號線圈等組成。傳感器的位置是固定的,軟磁鐵芯與信號轉子齒之間必須保持一定間隙。
  傳感器插頭接線形式主要有兩線制和三線制兩種。兩線制的兩根線為信號回路線,信號正負交替變化;三線制多出的一根線為屏蔽線。
 ?。?)檢測
 ?、儇S田車系:2016款豐田凱美瑞混合動力版(發動機型號6AE-FSE)轎車采用的是電磁感應式曲軸位置傳感器。傳感器1#端子為發動機控制單元插接器E81的110端子提供5V參考電源;傳感器3#端子、2#端子分別為傳感器正信號和傳感器負信號,分別與發動機控制單元插接器E81的76#端子、109#端子相連接。
  
  傳感器的電阻檢測:關閉點火開關,拔下傳感器連接器插頭,檢查傳感器插頭1#端子和2#端子之間的電阻。–10℃~50℃條件下標準阻值為1.6~2.7kΩ;50℃~100℃條件下標準阻值為2.0~3.2kΩ。若電阻為無窮大,則說明信號線圈存在斷路,應該更換傳感器。
 ?、诖蟊娷囅担合聢D為一汽大眾新邁騰曲軸位置傳感器G28電路。端子T2yf/1為傳感器其中一極,與ECU的T60ya/51端子相連;端子T2yf/2為傳感器另一極,與ECU的T60ya/36端子相連。
  
  電磁感應式曲軸位置傳感器的檢測方法如下:
  a.故障征兆檢測:在發動機運行中,當曲軸位置傳感器出現故障時,會導致信號中斷、發動機不能啟動或在運行時立即熄火,這時電子控制單元可以診斷到故障并進行代碼存儲。
  b.曲軸位置傳感器的電阻檢查:關閉點火開關,拔下傳感器連接器插頭,檢查傳感器上1#與2#端子間電阻,應為980~1600Ω。若電阻為無窮大,說明信號線圈存在斷路,應更換傳感器。
  c.輸出電壓測量:用萬用表的交流電壓擋,在線路正常連接、發動機運轉時測量1#端子與2#端子間電壓,其電壓值在0.2~2V之間波動。
  2.霍爾式曲軸位置傳感器
  霍爾效應是指把一塊金屬或半導體薄片垂直放在磁感應強度為B的磁場中,沿著垂直于磁場方向通過電流Ⅰ時,會在薄片的另一對側面間產生電動勢UH,所產生的電動勢稱為霍爾電動勢,這種薄片(一般為半導體)稱為霍爾片或霍爾元件。根據信號觸發器結構的不同可以分為觸發葉片式和觸發輪式兩種。
 ?。?)觸發葉片式
  霍爾式曲軸位置傳感器主要由觸發葉輪、霍爾集成電路和永久磁鐵組成,結構如下圖所示。
  
  內外信號輪側面各設置一個信號發生器,信號輪轉動時,每當葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙中時,霍爾集成電路中的磁場被隔磁,此時不產生電壓;當葉片離開空氣隙時,永久磁鐵中的磁通便通過導磁板穿過霍爾元件中,這時產生電壓,經過集成電路放大后向控制單元輸送脈沖信號。外信號輪每轉一圈產生18個脈沖信號,稱為18X信號。一個脈沖相當于曲軸轉角的20°,發動機控制單元計算出曲軸旋轉1°的對應時間,根據這一信號,發動機控制單元可精確控制點火時間。
 ?。?)觸發輪齒式
  霍爾曲軸位置傳感器的結構與電磁感應式曲軸位置傳感器相似,由帶凸齒的信號轉子和霍爾信號發生器組成。
  在四缸發動機的飛輪外沿上有8個齒槽,平均分為兩組,之間相隔180°。每一組中每個齒槽的寬度為2°,兩個齒槽之間相隔18°。
  
  在六缸發動機的飛輪外沿有12個齒槽,均分為三組,每組相隔120°。每一組中每個齒槽的寬度為2°,兩個齒槽之間也相隔18°。
  當飛輪齒槽通過傳感器的磁鐵時,霍爾傳感器輸出5V高電平;當飛輪齒槽離開磁鐵時,霍爾傳感器輸出0.3V低電平。一個飛輪齒圈通過傳感器時,傳感器便產生一個高、低電平信號。
  3.光電式曲軸位置傳感器
  光電式曲軸位置傳感器應用于早期的帶有分電器的發動機上。
 ?。?)日產汽車光電式曲軸位置傳感器
  日產公司光電式曲軸位置傳感器設置在分電器內,它由信號發生器和帶光孔的信號盤(遮光盤)組成,如下圖所示。信號盤安裝在分電器軸上,外圍有360條縫隙,相鄰縫隙產生1°曲軸轉角信號。外圍稍靠內間隔60°曲軸轉角分布著六個光孔(六缸),產生120°曲軸轉角信號,其中有一個較寬的光孔是產生一缸壓縮上止點對應的120°曲軸轉角信號的。
  
  日產汽車車系光電式曲軸位置傳感器信號盤
  脈沖信號發生器固裝在分電器殼體上,主要由兩只發光二極管、兩只光敏二極管和電子電路組成。兩只發光二極管分別正對著兩只光敏二極管,發光二極管以光敏二極管為照射目標。信號盤位于發光二極管和光敏二極管之間,當信號盤隨發動機曲軸運轉時,因信號盤上有光孔,故產生透光和遮光的交替變化,使信號發生器輸出對應曲軸位置和轉角的脈沖信號。
 ?。?)現代索納塔汽車光電式曲軸位置傳感器
  現代索納塔汽車光電式曲軸位置傳感器的工作原理與日產公司光敏式曲軸位置傳感器相似,其信號盤的結構稍有不同,如下圖所示。信號盤外圈有四個弧形長槽,用來檢測曲軸轉角并將其轉化為電壓脈沖信號,電控單元根據該信號計算發動機轉速,并控制汽油噴射正時和點火正時。信號盤內圈有一個孔,用來檢測第1缸壓縮上止點(在有些索納塔車上,設有兩孔,用來檢測第1、第4缸的壓縮上止點,目的是為了提高精度),并將它轉化成電壓脈沖信號輸入電控單元,電控單元根據此信號計算出汽油噴射順序。
  
  現代車系光電式曲軸位置傳感器信號盤

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