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曲轴位置传感器的作用 曲轴位置传感器工作原理及故障检查

曲轴位置传感器的作用、结构


1.曲轴位置传感器作用

曲轴位置传感器(CPS或CKP),通常也称为发动机转速传感器,是发动机控制系统最主要的传感器之一,其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号,并输入ECU,以便确定喷射顺序、喷射正时、点火顺序、点火正时,然后根据信号监测到的曲轴转角波动大小来判断发动机是否有失火现象


2.曲轴位置传感器类型

现在汽车曲轴位置传感器主流的是磁脉冲式曲轴位置传感器它一般安装于靠近飞轮的变速器壳体位置,见下图。还有一种是霍尔式曲轴位置传感器,一般安装在曲轴前端的曲轴皮带轮旁的位置,也有安装在曲轴末端飞轮旁的变速器壳体上,现在已经不是主流。再有一种是光电式曲轴位置传感器,现在基本已经淘汰。

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曲轴位置传感器安装位置

1—多极传感轮;2—插头;3—曲轴位置传感器


3. 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用螺钉固定在发动机缸体上,由永磁铁、线圈和连接器插头组成,线圈即为信号线圈,永磁铁上带有一个磁头,磁头与信号转子相对安装,磁头与导磁板连接构成导磁回路(下图)。

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曲轴位置传感器工作原理


发动机控制单元根据读取的信号计算出发动机转速。为了正常启动发动机,发动机控制单元检查下列条件是否满足:曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器发出的信号没有错误;必须按规定的时间顺序识别到这两个信号。这一步骤称为同步过程,并仅在车辆启动时执行。首先,同步使发动机控制单元能够正确控制燃油喷射。不同步时不能启动车辆。


如果在发动机启动时(在曲轴旋转第一圈时),曲轴位置传感器信号缺失,或识别出无效同步,便会立即开始进行诊断。这时将读取凸轮轴位置传感器信号。如果读取了凸轮轴上的12个齿面,而故障仍然存在,便会存入一个故障。一旦运转中的发动机未接收到曲轴位置传感器信号,或不存在有效的同步,便会开始确认故障。

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曲轴位置传感器

1—轴传感器;2—多极传感轮;3—插头连接器


曲轴位置传感器特性线

从高相位到低相位的过渡标志着磁场的变化。在发动机控制单元中对这些变化进行计数。磁场两次切换之间的偏差为6°曲轴转角。

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曲轴位置传感器(特性曲线)

1—信号曲线(系统内部计算);2—多极传感轮;3—基准信号


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曲轴位置传感器信号

1—曲轴位置传感器参考信号;2—曲轴位置传感器信号曲线


曲轴位置传感器参数

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曲轴位置传感器电路

1

磁感应式曲轴位置传感器电路


(1)电路连接

在发动机运行中,当曲轴位置传感器出现故障时,会导致信号中断,发动机不能启动或在运行时立即熄火,这时ECU可以诊断到故障并进行故障码存储。


维修图解:

如下图所示,大众车磁感应式曲轴位置传感器的端子T3i/2为传感器其中一极,与ECU的T80/64端子相连;端子T3i/3与ECU的T80/53端子相连;端子T3i/1为屏蔽线端子,在发动机线束内的搭铁连接。

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曲轴位置传感器关联电路


G2—冷却液温度传感器;G28—曲轴位置传感器(发动机转速传感器);G61—爆震传感器1;G62—冷却液温度传感器;J361—发动机控制单元;T3i—3芯黑色插头;T4y—4芯黑色插头;T10f—10芯灰色插头;T80—80芯黑色插头;

220—发动机线束中的接地连接(传感器接地)


(2)电路检测

◆ 电阻的检测

关闭点火开关,拔下传感器插接器插头,检测传感器上3端子和2端子间的电阻,应为450?1000Ω。若电阻为无穷大,则说明信号线圈存在断路,应更换传感器。检测传感器上端子T3i/3或端子T3i/2与屏蔽线端子T3i/1之间的电阻,阻值应为无穷大。如果该电阻不是无穷大,则应更换传感器。


◆ 输出电压检测

用万用表的交流电压挡在线路正常连接、发动机运转时测量端子T3i/3或端子T3i/2间的电压,该电压值在0.2~2V范围内波动。


◆ 曲轴位置传感器与ECU之间的连接线束检测

分别检测T3i/2与ECU的T80/64端子、T3i/3与ECU的T80/53端子、T3i/1端子与发动机线束内电源线间的电阻值,应不超过1.5Ω。如果电阻为无穷大,则说明存在导线断开的情况。


2

霍尔式曲轴位置传感器的电路


(1)电压检测

拔下传感器插头,打开点火开关,检测插头上电源端子与接地之间的电压,为5V。如果无电压,则应检测传感器与ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压;如果ECU相应端子有电压,则为传感器到ECU之间线路断路,否则为ECU故障。


(2)输出信号检测

将传感器插头插回,启动发动机,测量传感器输出端子信号的输出电压值,其值应在3~6V之间。如果不符,则为传感器故障。如某车型输出信号是矩形脉冲信号,高电位为5V,低电位为0.3V。霍尔式曲轴位置传感器电路如下。

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3

双线制霍尔式曲轴位置传感器


普通霍尔式曲轴位置传感器有3根引线,分别为电源线、信号线和搭铁线;有些车采用的新型霍尔式曲轴位置传感器只有2根引线,如大众高尔夫、CC等。


维修图解:

两根引线分别为电源线和信号线。输出信号均为方波脉冲信号,占空比范围为30%~70%,一般为50%,但输出信号的高、低电压存在差异。新型霍尔式曲轴位置传感器输出信号的高、低电压不受速度影响,主要由ECU内部的电阻R决定,电阻R一定,高、低电压便一定,即使转速很低,发动机ECU仍能检测到输出信号电压,这就克服了电磁式传感器输出信号电压随转速变化而变化的缺点。

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曲轴位置传感器故障


霍尔式曲轴位置传感器失灵检查


· 检查霍尔式曲轴位置传感器线路有无断路或短路,以及插接器端子有无腐蚀。

· 清洁霍尔式曲轴位置传感器头部。

· 检查霍尔式曲轴位置传感器的供电与搭铁情况。

· 用示波器读取波形,波形应为方波信号。

· 串接一个发光二极管,启动发动机,观察发光二极管的闪烁情况,发光二极管应有规律地闪烁,否则为曲轴位置传感器信号不良。



故障码设置

发动机控制模块使用曲轴位置传感器的信息确定何时出现发动机失火,并且使用凸轮轴位置传感器的信息确定哪个气缸正在失火。发动机控制模块通过监测各缸曲轴转速的变化,可以检测到各个失火。如果发动机控制模块检测到失火率足以使排放水平超出法定标准,则设置故障码P0300。


在一定的行驶条件下,失火率过高会导致三元催化转换器过热,可能使转换器损坏。当转换器过热、出现损坏故障和设置故障码P0300时,故障指示灯将闪烁。4缸发动机故障码P0301~P0304对应于气缸1~4;6缸发动机故障码P0301~P0306,对应于气缸1~6;8缸发动机故障码P0301~P0308,对应于气缸1~8;12缸发动机故障码P0301~P0312,对应于气缸1~12。如果发动机控制模块可以确定失火的是哪个气缸,则设置该气缸的故障诊断码。

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