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(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器,是發(fā)動(dòng)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(dòng)角度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào),并輸入ECU,以便確定噴射順序、噴射正時(shí)、點(diǎn)火順序、點(diǎn)火正時(shí),然后根據(jù)信號(hào)監(jiān)測(cè)到的曲軸轉(zhuǎn)角波動(dòng)大小來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否有失火現(xiàn)象。
2.曲軸位置傳感器類(lèi)型
現(xiàn)在汽車(chē)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(jiàn)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(dòng)機(jī)缸體上,由永磁鐵、線(xiàn)圈和連接器插頭組成,線(xiàn)圈即為信號(hào)線(xiàn)圈,永磁鐵上帶有一個(gè)磁頭,磁頭與信號(hào)轉(zhuǎn)子相對(duì)安裝,磁頭與導(dǎo)磁板連接構(gòu)成導(dǎo)磁回路(下圖)。
二、曲軸位置傳感器工作原理
發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)讀取的信號(hào)計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。為了正常啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元檢查下列條件是否滿(mǎn)足:曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器發(fā)出的信號(hào)沒(méi)有錯(cuò)誤;必須按規(guī)定的時(shí)間順序識(shí)別到這兩個(gè)信號(hào)。這一步驟稱(chēng)為同步過(guò)程,并僅在車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行。首先,同步使發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元能夠正確控制燃油噴射。不同步時(shí)不能啟動(dòng)車(chē)輛。
如果在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)(在曲軸旋轉(zhuǎn)第一圈時(shí)),曲軸位置傳感器信號(hào)缺失,或識(shí)別出無(wú)效同步,便會(huì)立即開(kāi)始進(jìn)行診斷。這時(shí)將讀取凸輪軸位置傳感器信號(hào)。如果讀取了凸輪軸上的12個(gè)齒面,而故障仍然存在,便會(huì)存入一個(gè)故障。一旦運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)動(dòng)機(jī)未接收到曲軸位置傳感器信號(hào),或不存在有效的同步,便會(huì)開(kāi)始確認(rèn)故障。
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(xiàn)
從高相位到低相位的過(guò)渡標(biāo)志著磁場(chǎng)的變化。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中對(duì)這些變化進(jìn)行計(jì)數(shù)。磁場(chǎng)兩次切換之間的偏差為6°曲軸轉(zhuǎn)角。
曲軸位置傳感器(特性曲線(xiàn))▲
1—信號(hào)曲線(xiàn)(系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算);2—多極傳感輪;3—基準(zhǔn)信號(hào)
曲軸位置傳感器信號(hào)▲
1—曲軸位置傳感器參考信號(hào);2—曲軸位置傳感器信號(hào)曲線(xiàn)
曲軸位置傳感器參數(shù)
三、曲軸位置傳感器電路
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磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器電路
(1)電路連接
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中,當(dāng)曲軸位置傳感器出現(xiàn)故障時(shí),會(huì)導(dǎo)致信號(hào)中斷,發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)或在運(yùn)行時(shí)立即熄火,這時(shí)ECU可以診斷到故障并進(jìn)行故障碼存儲(chǔ)。
維修圖解:
如下圖所示,大眾車(chē)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(xiàn)端子,在發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)束內(nèi)的搭鐵連接。
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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)線(xiàn)束中的接地連接(傳感器接地)
(2)電路檢測(cè)
◆ 電阻的檢測(cè)
關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān),拔下傳感器插接器插頭,檢測(cè)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(wú)窮大,則說(shuō)明信號(hào)線(xiàn)圈存在斷路,應(yīng)更換傳感器。檢測(cè)傳感器上端子T3i/3或端子T3i/2與屏蔽線(xiàn)端子T3i/1之間的電阻,阻值應(yīng)為無(wú)窮大。如果該電阻不是無(wú)窮大,則應(yīng)更換傳感器。
◆ 輸出電壓檢測(cè)
用萬(wàn)用表的交流電壓擋在線(xiàn)路正常連接、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)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(dòng)。
◆ 曲軸位置傳感器與ECU之間的連接線(xiàn)束檢測(cè)
分別檢測(cè)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(dòng)機(jī)線(xiàn)束內(nèi)電源線(xiàn)間的電阻值,應(yīng)不超過(guò)1.5Ω。如果電阻為無(wú)窮大,則說(shuō)明存在導(dǎo)線(xiàn)斷開(kāi)的情況。
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霍爾式曲軸位置傳感器的電路
(1)電壓檢測(cè)
拔下傳感器插頭,打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān),檢測(cè)插頭上電源端子與接地之間的電壓,為5V。如果無(wú)電壓,則應(yīng)檢測(cè)傳感器與ECU之間的線(xiàn)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(xiàn)路斷路,否則為ECU故障。
(2)輸出信號(hào)檢測(cè)
將傳感器插頭插回,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),測(cè)量傳感器輸出端子信號(hào)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(chē)型輸出信號(hào)是矩形脈沖信號(hào),高電位為5V,低電位為0.3V。霍爾式曲軸位置傳感器電路如下。
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雙線(xiàn)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(xiàn),分別為電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)和搭鐵線(xiàn);有些車(chē)采用的新型霍爾式曲軸位置傳感器只有2根引線(xiàn),如大眾高爾夫、CC等。
維修圖解:
兩根引線(xiàn)分別為電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)。輸出信號(hào)均為方波脈沖信號(hào),占空比范圍為30%~70%,一般為50%,但輸出信號(hào)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(hào)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(dòng)機(jī)ECU仍能檢測(cè)到輸出信號(hào)電壓,這就克服了電磁式傳感器輸出信號(hào)電壓隨轉(zhuǎn)速變化而變化的缺點(diǎn)。
四、曲軸位置傳感器故障
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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(xiàn)路有無(wú)斷路或短路,以及插接器端子有無(wú)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(hào)。
· 串接一個(gè)發(fā)光二極管,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),觀(guān)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(hào)不良。
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故障碼設(shè)置
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊使用曲軸位置傳感器的信息確定何時(shí)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)失火,并且使用凸輪軸位置傳感器的信息確定哪個(gè)氣缸正在失火。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊通過(guò)監(jiān)測(cè)各缸曲軸轉(zhuǎn)速的變化,可以檢測(cè)到各個(gè)失火。如果發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊檢測(cè)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(guò)高會(huì)導(dǎo)致三元催化轉(zhuǎn)換器過(guò)熱,可能使轉(zhuǎn)換器損壞。當(dāng)轉(zhuǎn)換器過(guò)熱、出現(xiàn)損壞故障和設(shè)置故障碼P0300時(shí),故障指示燈將閃爍。4缸發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼P0301~P0304對(duì)應(yīng)于氣缸1~4;6缸發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼P0301~P0306,對(duì)應(yīng)于氣缸1~6;8缸發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼P0301~P0308,對(duì)應(yīng)于氣缸1~8;12缸發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼P0301~P0312,對(duì)應(yīng)于氣缸1~12。如果發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊可以確定失火的是哪個(gè)氣缸,則設(shè)置該氣缸的故障診斷碼。