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[導(dǎo)讀]曲軸位置傳感器的作用、電路及故障檢查

一、曲軸位置傳感器的作用、結(jié)構(gòu)

1.曲軸位置傳感器作用

曲軸位置傳感器(CPS或CKP),通常也稱為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器,是發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)最主要的傳感器之一,其功用是采集曲軸轉(zhuǎn)動角度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號,并輸入ECU,以便確定噴射順序、噴射正時、點火順序、點火正時,然后根據(jù)信號監(jiān)測到的曲軸轉(zhuǎn)角波動大小來判斷發(fā)動機(jī)是否有失火現(xiàn)象。

2.曲軸位置傳感器類型

現(xiàn)在汽車曲軸位置傳感器主流的是磁脈沖式曲軸位置傳感器,它一般安裝于靠近飛輪的變速器殼體位置,見下圖。還有一種是霍爾式曲軸位置傳感器,一般安裝在曲軸前端的曲軸皮帶輪旁的位置,也有安裝在曲軸末端飛輪旁的變速器殼體上,現(xiàn)在已經(jīng)不是主流。再有一種是光電式曲軸位置傳感器,現(xiàn)在基本已經(jīng)淘汰。

1—多極傳感輪;2—插頭;3—曲軸位置傳感器

3. 磁脈沖式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)

磁脈沖式曲軸位置傳感器用螺釘固定在發(fā)動機(jī)缸體上,由永磁鐵、線圈和連接器插頭組成,線圈即為信號線圈,永磁鐵上帶有一個磁頭,磁頭與信號轉(zhuǎn)子相對安裝,磁頭與導(dǎo)磁板連接構(gòu)成導(dǎo)磁回路(下圖)。


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二、曲軸位置傳感器工作原理

發(fā)動機(jī)控制單元根據(jù)讀取的信號計算出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。為了正常啟動發(fā)動機(jī),發(fā)動機(jī)控制單元檢查下列條件是否滿足:曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器發(fā)出的信號沒有錯誤;必須按規(guī)定的時間順序識別到這兩個信號。這一步驟稱為同步過程,并僅在車輛啟動時執(zhí)行。首先,同步使發(fā)動機(jī)控制單元能夠正確控制燃油噴射。不同步時不能啟動車輛。

如果在發(fā)動機(jī)啟動時(在曲軸旋轉(zhuǎn)第一圈時),曲軸位置傳感器信號缺失,或識別出無效同步,便會立即開始進(jìn)行診斷。這時將讀取凸輪軸位置傳感器信號。如果讀取了凸輪軸上的12個齒面,而故障仍然存在,便會存入一個故障。一旦運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機(jī)未接收到曲軸位置傳感器信號,或不存在有效的同步,便會開始確認(rèn)故障。


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曲軸位置傳感器▲

1—軸傳感器;2—多極傳感輪;3—插頭連接器

曲軸位置傳感器特性線

從高相位到低相位的過渡標(biāo)志著磁場的變化。在發(fā)動機(jī)控制單元中對這些變化進(jìn)行計數(shù)。磁場兩次切換之間的偏差為6°曲軸轉(zhuǎn)角。


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曲軸位置傳感器(特性曲線)▲

1—信號曲線(系統(tǒng)內(nèi)部計算);2—多極傳感輪;3—基準(zhǔn)信號


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曲軸位置傳感器信號▲

1—曲軸位置傳感器參考信號;2—曲軸位置傳感器信號曲線

曲軸位置傳感器參數(shù)


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三、曲軸位置傳感器電路

1

磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器電路

(1)電路連接

在發(fā)動機(jī)運行中,當(dāng)曲軸位置傳感器出現(xiàn)故障時,會導(dǎo)致信號中斷,發(fā)動機(jī)不能啟動或在運行時立即熄火,這時ECU可以診斷到故障并進(jìn)行故障碼存儲。

維修圖解:

如下圖所示,大眾車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的端子T3i/2為傳感器其中一極,與ECU的T80/64端子相連;端子T3i/3與ECU的T80/53端子相連;端子T3i/1為屏蔽線端子,在發(fā)動機(jī)線束內(nèi)的搭鐵連接。


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曲軸位置傳感器關(guān)聯(lián)電路▲

G2—冷卻液溫度傳感器;G28—曲軸位置傳感器(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器);G61—爆震傳感器1;G62—冷卻液溫度傳感器;J361—發(fā)動機(jī)控制單元;T3i—3芯黑色插頭;T4y—4芯黑色插頭;T10f—10芯灰色插頭;T80—80芯黑色插頭;220—發(fā)動機(jī)線束中的接地連接(傳感器接地)

(2)電路檢測

◆ 電阻的檢測

關(guān)閉點火開關(guān),拔下傳感器插接器插頭,檢測傳感器上3端子和2端子間的電阻,應(yīng)為450?1000Ω。若電阻為無窮大,則說明信號線圈存在斷路,應(yīng)更換傳感器。檢測傳感器上端子T3i/3或端子T3i/2與屏蔽線端子T3i/1之間的電阻,阻值應(yīng)為無窮大。如果該電阻不是無窮大,則應(yīng)更換傳感器。

◆ 輸出電壓檢測

用萬用表的交流電壓擋在線路正常連接、發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時測量端子T3i/3或端子T3i/2間的電壓,該電壓值在0.2~2V范圍內(nèi)波動。

◆ 曲軸位置傳感器與ECU之間的連接線束檢測

分別檢測T3i/2與ECU的T80/64端子、T3i/3與ECU的T80/53端子、T3i/1端子與發(fā)動機(jī)線束內(nèi)電源線間的電阻值,應(yīng)不超過1.5Ω。如果電阻為無窮大,則說明存在導(dǎo)線斷開的情況。

2

霍爾式曲軸位置傳感器的電路

(1)電壓檢測

拔下傳感器插頭,打開點火開關(guān),檢測插頭上電源端子與接地之間的電壓,為5V。如果無電壓,則應(yīng)檢測傳感器與ECU之間的線路及ECU上相應(yīng)端子的電壓;如果ECU相應(yīng)端子有電壓,則為傳感器到ECU之間線路斷路,否則為ECU故障。

(2)輸出信號檢測

將傳感器插頭插回,啟動發(fā)動機(jī),測量傳感器輸出端子信號的輸出電壓值,其值應(yīng)在3~6V之間。如果不符,則為傳感器故障。如某車型輸出信號是矩形脈沖信號,高電位為5V,低電位為0.3V?;魻柺角S位置傳感器電路如下。


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3

雙線制霍爾式曲軸位置傳感器

普通霍爾式曲軸位置傳感器有3根引線,分別為電源線、信號線和搭鐵線;有些車采用的新型霍爾式曲軸位置傳感器只有2根引線,如大眾高爾夫、CC等。

維修圖解:

兩根引線分別為電源線和信號線。輸出信號均為方波脈沖信號,占空比范圍為30%~70%,一般為50%,但輸出信號的高、低電壓存在差異。新型霍爾式曲軸位置傳感器輸出信號的高、低電壓不受速度影響,主要由ECU內(nèi)部的電阻R決定,電阻R一定,高、低電壓便一定,即使轉(zhuǎn)速很低,發(fā)動機(jī)ECU仍能檢測到輸出信號電壓,這就克服了電磁式傳感器輸出信號電壓隨轉(zhuǎn)速變化而變化的缺點。


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四、曲軸位置傳感器故障

1

霍爾式曲軸位置傳感器失靈檢查

· 檢查霍爾式曲軸位置傳感器線路有無斷路或短路,以及插接器端子有無腐蝕。

· 清潔霍爾式曲軸位置傳感器頭部。

· 檢查霍爾式曲軸位置傳感器的供電與搭鐵情況。

· 用示波器讀取波形,波形應(yīng)為方波信號。

· 串接一個發(fā)光二極管,啟動發(fā)動機(jī),觀察發(fā)光二極管的閃爍情況,發(fā)光二極管應(yīng)有規(guī)律地閃爍,否則為曲軸位置傳感器信號不良。

2

故障碼設(shè)置

發(fā)動機(jī)控制模塊使用曲軸位置傳感器的信息確定何時出現(xiàn)發(fā)動機(jī)失火,并且使用凸輪軸位置傳感器的信息確定哪個氣缸正在失火。發(fā)動機(jī)控制模塊通過監(jiān)測各缸曲軸轉(zhuǎn)速的變化,可以檢測到各個失火。如果發(fā)動機(jī)控制模塊檢測到失火率足以使排放水平超出法定標(biāo)準(zhǔn),則設(shè)置故障碼P0300。

在一定的行駛條件下,失火率過高會導(dǎo)致三元催化轉(zhuǎn)換器過熱,可能使轉(zhuǎn)換器損壞。當(dāng)轉(zhuǎn)換器過熱、出現(xiàn)損壞故障和設(shè)置故障碼P0300時,故障指示燈將閃爍。4缸發(fā)動機(jī)故障碼P0301~P0304對應(yīng)于氣缸1~4;6缸發(fā)動機(jī)故障碼P0301~P0306,對應(yīng)于氣缸1~6;8缸發(fā)動機(jī)故障碼P0301~P0308,對應(yīng)于氣缸1~8;12缸發(fā)動機(jī)故障碼P0301~P0312,對應(yīng)于氣缸1~12。如果發(fā)動機(jī)控制模塊可以確定失火的是哪個氣缸,則設(shè)置該氣缸的故障診斷碼。

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