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1、第二章第二章 传感器传感器第七节第七节 曲轴曲轴/凸轮轴凸轮轴位置传感器位置传感器【作用】【作用】1、曲轴位置传感器、曲轴位置传感器CKPS（Crankshaft Position Sensor）又称为发动机转速与曲又称为发动机转速与曲轴转角传感器轴转角传感器 功用：采集曲轴转动角度和发动机转速信号，功用：采集曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入并输入ECU，以便确定点火时刻和喷油时，以便确定点火时刻和喷油时刻。刻。2、凸轮轴位置传感器、凸轮轴位置传感器CMPS（=Camshaft Position Sensor）又称为判缸传感器）又称为判缸传感器 功用：采集配气凸轮轴的位置信号，并输入功用：
2、采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU，从而进行顺序喷油控制、点火时刻，从而进行顺序喷油控制、点火时刻和爆震控制。和爆震控制。【安装位置】【安装位置】1 1、曲轴位置传感器、曲轴位置传感器 曲轴前端、飞轮上曲轴前端、飞轮上 2 2、凸轮轴位置传感器、凸轮轴位置传感器 凸轮轴前后端凸轮轴前后端【分类】【分类】电磁式、霍尔式、光电式电磁式、霍尔式、光电式HONDAHONDA汽车曲轴位置传感器的安装位置汽车曲轴位置传感器的安装位置一、电磁式曲轴一、电磁式曲轴/凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器 无源传感器无源传感器1、组成、组成 永久磁铁、线圈、信号转子永久磁铁、线圈、信号转子2、工作原理、工作原理
3、信号盘旋转，当信号信号盘旋转，当信号盘凸齿接近并对正电盘凸齿接近并对正电磁线圈时，磁场增强；磁线圈时，磁场增强；当信号盘凸齿离开电当信号盘凸齿离开电磁线圈时，磁场减弱。磁线圈时，磁场减弱。在感应线圈中产生交在感应线圈中产生交变的感应电动势，其变的感应电动势，其频率和幅值随发动机频率和幅值随发动机转速的增大而增大，转速的增大而增大，根据频率（脉冲数）根据频率（脉冲数）计量转速。计量转速。齿顶齿顶槽底槽底齿角对正接近齿角对正接近齿角对正离去齿角对正离去宽齿槽或销钉正对电宽齿槽或销钉正对电磁线圈时，产生频率磁线圈时，产生频率不同的信号，用于确不同的信号，用于确认曲轴基准位置。认曲轴基准位置。信号盘一
4、圈产生的信信号盘一圈产生的信号个数与信号盘的凸号个数与信号盘的凸齿数相等。凸齿数越齿数相等。凸齿数越多，计量越准确。多，计量越准确。凸齿形状、间隙、线凸齿形状、间隙、线凸齿形状、间隙、线凸齿形状、间隙、线圈状况影响信号电压。圈状况影响信号电压。圈状况影响信号电压。圈状况影响信号电压。齿顶齿顶槽底槽底齿角对正接近齿角对正接近齿角对正离去齿角对正离去信号转子的凸齿接近传感器探头时：信号转子的凸齿接近传感器探头时：气隙气隙磁路磁阻磁路磁阻磁通量磁通量 E=/t，E0 凸齿与探头对齐时，凸齿与探头对齐时，不变，不变，E=0信号转子的凸齿离开传感器探头时：信号转子的凸齿离开传感器探头时：气隙气隙磁路磁阻
5、磁路磁阻磁通量磁通量 E=/t，E 03 3、信号特点、信号特点 随着发动机转速的上升，传感器输出信号随着发动机转速的上升，传感器输出信号的频率是越来越大，同时信号的振幅也是的频率是越来越大，同时信号的振幅也是越来越高。越来越高。4 4、丰田车、丰田车-有分电器有分电器G G信号是用于辨别气缸及检测活塞上止点位置信号是用于辨别气缸及检测活塞上止点位置（压缩上止点前（压缩上止点前10 10 ）G G G G信号发生器的结构及波形信号发生器的结构及波形信号发生器的结构及波形信号发生器的结构及波形 Ne Ne信号是检测曲轴转角位置及发动机转信号是检测曲轴转角位置及发动机转速的信号。速的信号。NeNe
6、NeNe信号发生器结构与波形信号发生器结构与波形信号发生器结构与波形信号发生器结构与波形G G G G、NeNeNeNe信号与曲轴转角的关系信号与曲轴转角的关系信号与曲轴转角的关系信号与曲轴转角的关系电磁式凸轮轴曲轴位置传感器电路电磁式凸轮轴曲轴位置传感器电路 5、富康、富康-无分电器无分电器信号转子信号转子 58个凸齿个凸齿 57个齿缺个齿缺 1个大齿缺个大齿缺 （2个凸齿个凸齿+3个齿缺）个齿缺）（58+2）+（57+3）=120 360/120=3 每个齿缺每个齿缺/凸齿占凸齿占3 大齿缺占大齿缺占15（1）曲轴转速检测）曲轴转速检测信号转子转一周，凸齿产生信号转子转一周，凸齿产生58个
7、信个信号送给号送给ECU 若若 1minECU接到曲轴位置信号接到曲轴位置信号116000个个 转速为：转速为：116000/58=2000r/min（2）曲轴转角检测）曲轴转角检测信号转子转动一周，产生信号转子转动一周，产生1个大齿个大齿缺信号，所占时间长，对应缺信号，所占时间长，对应1缸缸/4缸上止点缸上止点当当ECU得到大齿缺信号后，按照得到大齿缺信号后，按照每个凸齿和齿缺所占每个凸齿和齿缺所占3的信息，的信息，得到曲轴转角的信号。得到曲轴转角的信号。（3）曲轴转角的控制）曲轴转角的控制例：例：2000r/min 116000=200058 凸齿信号凸齿信号 114000=200057
8、齿缺信号齿缺信号 2000=20001 大齿缺信号大齿缺信号 曲轴转一圈所占时间：曲轴转一圈所占时间：60 000ms/2000=30ms 58个凸齿和个凸齿和57个齿缺所占时间：个齿缺所占时间：30ms/(58+57+5)(58+57)=28.75ms大齿缺（大齿缺（2个凸齿和个凸齿和3个齿缺）所占时间：个齿缺）所占时间：30/（58+57+5）5=1.25ms每个凸齿、每个齿缺所占时间：每个凸齿、每个齿缺所占时间：28.75/（58+57）=28.75/115=0.25ms每个凸齿、每个齿缺对应每个凸齿、每个齿缺对应3 每每1曲轴转角对应时间：曲轴转角对应时间：0.25ms/3=0.083
9、ms 假设大齿缺后第一个凸齿信号为上止点前假设大齿缺后第一个凸齿信号为上止点前60 0.083ms60=5.0ms 1缸点火提前角为上止点前缸点火提前角为上止点前20 0.083ms20=1.67ms ECU接收到接收到1缸上止点前基准信号（大齿缺缸上止点前基准信号（大齿缺信号）后信号）后3.33ms时刻，点火，实现提前时刻，点火，实现提前20点火。点火。（5.0ms-1.67ms=3.33ms）大众大众-曲轴位置传感器信号输出特点曲轴位置传感器信号输出特点（1 1）万用表检测）万用表检测 （桑塔纳（桑塔纳AJRAJR发动机）发动机）测量信号电压：测量信号电压：2 2和和3 3间应有交间应有交
10、流电压信号，信号电压或频率流电压信号，信号电压或频率随发动机转速的增大而增大。随发动机转速的增大而增大。测量传感器电阻：传感器测量传感器电阻：传感器2 2和和3 3间的电阻，间的电阻，48048010001000。测量间隙：传感器与信号盘凸测量间隙：传感器与信号盘凸齿间隙与规定相符。信号盘应齿间隙与规定相符。信号盘应无缺损。无缺损。测量屏蔽线：线束端子测量屏蔽线：线束端子1 1与搭与搭铁间的电阻，应为铁间的电阻，应为00。V V6、检测、检测频率和幅值随转速的增大频率和幅值随转速的增大而增大；而增大；靠靠除除去去触触发发轮轮上上一一个个齿齿所所产产生生的的同同步步脉脉冲冲，可可以以确确定上止点
11、的信号；定上止点的信号；波波形形的的形形状状基基本本一一致致，在在0V0V电位的上下基本对称；电位的上下基本对称；各各个个最最大大（最最小小）峰峰值值电电压压应应相相差差不不多多，若若某某一一个个峰峰值值电电压压低低于于其其他他的的峰峰值值电电压压，则则应应检检查查触触发发轮轮是是否有缺角或弯曲。否有缺角或弯曲。（2 2）示波器检测）示波器检测最最常常见见的的传传感感器器故故障障是是根根本本不不产产生生信信号号，这这说说明明是是传感器的线圈有断路故障；传感器的线圈有断路故障；图图a a所示故障波形为齿槽中所示故障波形为齿槽中填有异物造成的；填有异物造成的；图图b b所示故障波形是传感器所示故障
12、波形是传感器触发轮安装不当造成；触发轮安装不当造成；如果检测出的波形异常，如果检测出的波形异常，应更换磁脉冲式曲轴位置应更换磁脉冲式曲轴位置传感器（含传感器体和触传感器（含传感器体和触发轮）。发轮）。光电式曲轴转角传感器的工作原理与结构光电式曲轴转角传感器的工作原理与结构a）工作原理图）工作原理图 b）结构图）结构图 c）转盘）转盘1-输出信号输出信号 2-光敏二极管光敏二极管 3-发光二极管发光二极管 4-电源电源 5-转盘转盘 6-转子头盖转子头盖 7-密封盖密封盖 8-波成形电路波成形电路 9-第一缸第一缸120信号缝隙信号缝隙 10-1信号缝隙信号缝隙 11-120信号缝隙信号缝隙二、
13、光电式凸轮轴二、光电式凸轮轴/曲轴位置传感器曲轴位置传感器有源传感器有源传感器 遮光盘旋转，当外圈孔对准光源时，光接收器导遮光盘旋转，当外圈孔对准光源时，光接收器导通，输出高电平；当孔离开光源时，光接收器截通，输出高电平；当孔离开光源时，光接收器截止，输出低电平。遮光盘不停旋转，产生脉冲信止，输出低电平。遮光盘不停旋转，产生脉冲信号。号。1.结构结构 信号盘信号盘 信号发生器信号发生器日产汽车日产汽车光电式曲轴位置传感器的结构示意图光电式曲轴位置传感器的结构示意图光电式曲轴位置传感器的结构示意图光电式曲轴位置传感器的结构示意图信号盘信号盘遮光盘（转盘）：安装在遮光盘（转盘）：安装在分电器轴上，
14、分电器轴上，随分电器轴随分电器轴一起转动，外围均布有一起转动，外围均布有360个光孔，靠内均布有个光孔，靠内均布有6个光孔，其中有一个较个光孔，其中有一个较宽的光孔。宽的光孔。遮光盘光孔的数目决定信遮光盘光孔的数目决定信号数目，光孔的位置和形号数目，光孔的位置和形状决定信号波形。状决定信号波形。信号发生器信号发生器光源（发光二极管）光源（发光二极管）：两只发光二极管：两只发光二极管通过遮光盘两圈光通过遮光盘两圈光孔正对着两只光敏孔正对着两只光敏二、三极管。二、三极管。光接收器（光敏二、光接收器（光敏二、三极管）：接收发三极管）：接收发光二极管的光信号，光二极管的光信号，转换为电信号。转换为电信
15、号。2 2、工作原理、工作原理信号盘上有信号盘上有360个透光孔，发动机每工作个透光孔，发动机每工作一个循环，传感器输出一个循环，传感器输出360个方波信号，个方波信号，每一个周期的方波信号占每一个周期的方波信号占2曲轴转角，高曲轴转角，高低电位持续时间相同，因此各占低电位持续时间相同，因此各占1曲轴转曲轴转角，角，ECU根据高低电位变化的方波信号，根据高低电位变化的方波信号，可计算出曲轴转角信号。可计算出曲轴转角信号。3 3、信号输出、信号输出外圈光孔对应产生外圈光孔对应产生2曲曲轴转轴转角信号，用于角信号，用于计计算算发动发动机机转转速和曲速和曲轴转轴转角；内圈光孔角；内圈光孔对应产对应产
16、生生120曲曲轴转轴转角信号，角信号，用用于确定曲轴基准位置。于确定曲轴基准位置。分分别对应别对应各缸活塞上止点前各缸活塞上止点前70，其中较宽的一个光孔对应一缸其中较宽的一个光孔对应一缸活塞上止点前活塞上止点前70。传感器的信号特点传感器的信号特点传感器的信号特点传感器的信号特点 随着发动机转速的上升，传感器输出信号的频随着发动机转速的上升，传感器输出信号的频率将越来越大，但信号的振幅基本不变。率将越来越大，但信号的振幅基本不变。1、密封圈、密封圈 2、分火头、分火头 3、发光二级管发光二级管 4、光敏二极、光敏二极管管 5、放大电路、放大电路 6、转子、转子光电式曲轴和凸轮轴位置光电式曲轴
17、和凸轮轴位置 传感器电路传感器电路 4 4、电路图、电路图优点：优点：不受电磁干扰。不受电磁干扰。缺点：缺点：受灰尘影响大。光电式传感器的功受灰尘影响大。光电式传感器的功能元件通常被密封得很好，一但损坏了分能元件通常被密封得很好，一但损坏了分电器轴套或密封垫，或当维修时可能使油电器轴套或密封垫，或当维修时可能使油污和污物进入敏感区域造成污损，这就可污和污物进入敏感区域造成污损，这就可能引起不能起动、失速和断火。能引起不能起动、失速和断火。应用：应用：广泛应用于亚洲车型。广泛应用于亚洲车型。5 5、使用、使用 1.霍尔效应霍尔效应 将霍尔元件垂直放于将霍尔元件垂直放于磁场，通一垂直于磁磁场，通一
18、垂直于磁场的电流，则在垂直场的电流，则在垂直于磁场和电流方向产于磁场和电流方向产生一电压，霍尔电压。生一电压，霍尔电压。霍尔电压正比于磁场霍尔电压正比于磁场强度强度B和电流强度和电流强度I。三、霍尔式曲轴三、霍尔式曲轴/凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器有源传感器有源传感器2.2.大众大众-有分电器有分电器 1 1）结构（桑塔纳）结构（桑塔纳）永久磁铁：安装在分电器底板上，位于触发叶轮的内侧，与霍永久磁铁：安装在分电器底板上，位于触发叶轮的内侧，与霍尔集成电路相对。尔集成电路相对。触发叶轮：安装在分电器轴上，缸数相等的四个叶片（触发叶轮：安装在分电器轴上，缸数相等的四个叶片（5050）和）和四个
19、窗口（四个窗口（4040）。）。霍尔集成电路：安装在分电器上，位于触发叶轮的外测。霍尔集成电路：安装在分电器上，位于触发叶轮的外测。2）工作原理）工作原理 叶片进入气隙，磁场被旁路，霍尔电压为叶片进入气隙，磁场被旁路，霍尔电压为0，输出高电平，输出高电平 叶片离开气隙，磁场穿过霍尔元件，产生霍尔电压，输出叶片离开气隙，磁场穿过霍尔元件，产生霍尔电压，输出低电平。低电平。发动机不停地运转，产生数字脉冲信号，发动机不停地运转，产生数字脉冲信号，信号的频率随发动机转速的增大而增大。信号的频率随发动机转速的增大而增大。叶轮叶片的数目决定信号数目，叶轮的形叶轮叶片的数目决定信号数目，叶轮的形状决定信号波
20、形。状决定信号波形。3）输出信号）输出信号窗口窗口叶片叶片3.3.切诺基切诺基-无分电器无分电器1 1）结构）结构 信号盘信号盘信号盘信号盘 、霍尔传感器、永久磁铁、霍尔传感器、永久磁铁、霍尔传感器、永久磁铁、霍尔传感器、永久磁铁2）工作原理）工作原理信号盘随着曲轴转动时，缺齿与霍尔传感信号盘随着曲轴转动时，缺齿与霍尔传感器正对时导致气隙变化，霍尔电压为高电器正对时导致气隙变化，霍尔电压为高电平。平。信号盘每转动一周，信号盘每转动一周，ECU会接收到会接收到8个个/12个脉冲信号，根据此信号可以计算出个脉冲信号，根据此信号可以计算出发动机的转速。发动机的转速。但是无法判断但是无法判断1缸上止点
21、位置，所以必须和缸上止点位置，所以必须和凸轮轴位置传感器配合使用。凸轮轴位置传感器配合使用。3 3）信号波形）信号波形4）检测）检测（桑塔纳（桑塔纳2000AFE发动机）发动机）（1）万用表检测）万用表检测信号线：插好连接器，信号线：插好连接器，起动发动机，测量脚起动发动机，测量脚与脚间的电压，应约与脚间的电压，应约为为3V。搭铁线：拔下连接器，搭铁线：拔下连接器，点火开关点火开关OFF，测量插，测量插头脚与搭铁间的电阻，头脚与搭铁间的电阻，应为应为0。电源线：拔下连接器，电源线：拔下连接器，点火开关点火开关ON，测量插，测量插头脚与搭铁间的电压，头脚与搭铁间的电压，应为应为5V。电电电电源源
22、源源线线线线搭搭搭搭铁铁铁铁线线线线信号线信号线信号线信号线（2）示波器检测）示波器检测数字信号：信号频率随发动机转速的增大而增大。数字信号：信号频率随发动机转速的增大而增大。波形的幅值大多数应满波形的幅值大多数应满5V5V，最小，最小0.3V0.3V，波形的形状要适，波形的形状要适当一致，矩形的拐角和垂直沿的一致性要好。当一致，矩形的拐角和垂直沿的一致性要好。4、故障分析、故障分析曲轴位置传感器失效曲轴位置传感器失效不起动，熄火不起动，熄火不起动，熄火不起动，熄火曲轴位置传感器的损坏，曲轴位置传感器的损坏，曲轴位置传感器的损坏，曲轴位置传感器的损坏，ECUECU在连续几次接收不到在连续几次接
23、收不到在连续几次接收不到在连续几次接收不到它的信息时，便会中断喷油和点火信号的输出指令，它的信息时，便会中断喷油和点火信号的输出指令，它的信息时，便会中断喷油和点火信号的输出指令，它的信息时，便会中断喷油和点火信号的输出指令，发动机无法起动，存储故障码发动机无法起动，存储故障码发动机无法起动，存储故障码发动机无法起动，存储故障码 。凸轮轴位置传感器失效凸轮轴位置传感器失效 动力下降、熄火动力下降、熄火动力下降、熄火动力下降、熄火凸轮轴传感器发送凸轮轴传感器发送1缸压缩上止点位置，如果发缸压缩上止点位置，如果发生故障，关闭爆震控制，推迟点火。生故障，关闭爆震控制，推迟点火。发动机仍然将继续运行，并且能再次起动（同时发动机仍然将继续运行，并且能再次起动（同时点火，曲轴位置传感器有标记的）。点火，曲轴位置传感器有标记的）。第二章内容到此结束继续奋斗吧