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曲軸位置傳感器的作用 曲軸位置傳感器工作原理及故障檢查

04-01

曲軸位置傳感器的作用、結構


1.曲軸位置傳感器作用

曲軸位置傳感器(CPS或CKP),通常也稱為發動機轉速傳感器,是發動機控制系統最主要的傳感器之一,其功用是采集曲軸轉動角度和發動機轉速信號,并輸入ECU,以便確定噴射順序、噴射正時、點火順序、點火正時,然后根據信號監測到的曲軸轉角波動大小來判斷發動機是否有失火現象


2.曲軸位置傳感器類型

現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,現在已經不是主流。再有一種是光電式曲軸位置傳感器,現在基本已經淘汰。

曲軸位置傳感器安裝位置

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構

磁脈沖式曲軸位置傳感器用螺釘固定在發動機缸體上,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,磁頭與信號轉子相對安裝,磁頭與導磁板連接構成導磁回路(下圖)。



曲軸位置傳感器工作原理


發動機控制單元根據讀取的信號計算出發動機轉速。為了正常啟動發動機,發動機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出的信號沒有錯誤;必須按規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行。首先,同步使發動機控制單元能夠正確控制燃油噴射。不同步時不能啟動車輛。


如果在發動機啟動時(在曲軸旋轉第一圈時),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。一旦運轉中的發動機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

從高相位到低相位的過渡標志著磁場的變化。在發動機控制單元中對這些變化進行計數。磁場兩次切換之間的偏差為6°曲軸轉角。

曲軸位置傳感器(特性曲線)

1—信號曲線(系統內部計算);2—多極傳感輪;3—基準信號


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




曲軸位置傳感器電路

1

磁感應式曲軸位置傳感器電路


(1)電路連接

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ECU可以診斷到故障并進行故障碼存儲。


維修圖解:

如下圖所示,大眾車磁感應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,在發動機線束內的搭鐵連接。

曲軸位置傳感器關聯電路


G2—冷卻液溫度傳感器;G28—曲軸位置傳感器(發動機轉速傳感器);G61—爆震傳感器1;G62—冷卻液溫度傳感器;J361—發動機控制單元;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—發動機線束中的接地連接(傳感器接地)


(2)電路檢測

◆ 電阻的檢測

關閉點火開關,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,應為450?1000Ω。若電阻為無窮大,則說明信號線圈存在斷路,應更換傳感器。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,阻值應為無窮大。如果該電阻不是無窮大,則應更換傳感器。


◆ 輸出電壓檢測

用萬用表的交流電壓擋在線路正常連接、發動機運轉時測量端子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端子與發動機線束內電源線間的電阻值,應不超過1.5Ω。如果電阻為無窮大,則說明存在導線斷開的情況。


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,檢測插頭上電源端子與接地之間的電壓,為5V。如果無電壓,則應檢測傳感器與ECU之間的線路及ECU上相應端子的電壓;如果ECU相應端子有電壓,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,啟動發動機,測量傳感器輸出端子信號的輸出電壓值,其值應在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。霍爾式曲軸位置傳感器電路如下。


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內部的電阻R決定,電阻R一定,高、低電壓便一定,即使轉速很低,發動機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速變化而變化的缺點。



曲軸位置傳感器故障


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,波形應為方波信號。

· 串接一個發光二極管,啟動發動機,觀察發光二極管的閃爍情況,發光二極管應有規律地閃爍,否則為曲軸位置傳感器信號不良。



故障碼設置

發動機控制模塊使用曲軸位置傳感器的信息確定何時出現發動機失火,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。發動機控制模塊通過監測各缸曲軸轉速的變化,可以檢測到各個失火。如果發動機控制模塊檢測到失火率足以使排放水平超出法定標準,則設置故障碼P0300。


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

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