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曲軸傳感器

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曲軸位置傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一,它提供點(diǎn)火時(shí)刻(點(diǎn)火提前角)、確認(rèn)曲軸位置的信號(hào),用于檢測(cè)活塞上止點(diǎn)、曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。曲軸位置傳感器所采用的結(jié)構(gòu)隨車(chē)型不同而不同,可分為磁脈沖式、光電式和霍爾式三大類(lèi)。它通常安裝在曲軸前端、凸輪軸前端、飛輪上或分電器內(nèi)。

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豐田公司磁脈沖式曲軸位置傳感器

豐田公司TCCS系統(tǒng)用磁脈沖式曲軸位置傳感器安裝在分電器內(nèi),該傳感器分成上、下兩部分,上部分產(chǎn)生G信號(hào),下部分產(chǎn)生Ne信號(hào),都是利用帶有輪齒的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),使信號(hào)發(fā)生器感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通變化,從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),再將它放大后,送入ECU。

Ne信號(hào)是檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào),相當(dāng)于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器的1°信號(hào)。該信號(hào)由固定在下半部具有等間隔24個(gè)輪齒的轉(zhuǎn)子(N0.2正時(shí)轉(zhuǎn)子)及固定于其對(duì)面的感應(yīng)線圈產(chǎn)生

當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),輪齒與感應(yīng)線圈凸緣部(磁頭)的空氣間隙發(fā)生變化,導(dǎo)致通過(guò)感應(yīng)線圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。輪齒靠近及遠(yuǎn)離磁頭時(shí),將產(chǎn)生一次增減磁通的變化,所以,每一個(gè)輪齒通過(guò)磁頭時(shí),都將在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生一個(gè)完整的交流電壓信號(hào)。N0.2正時(shí)轉(zhuǎn)子上有24個(gè)齒,故轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1圈,即曲軸旋轉(zhuǎn)720°時(shí),感應(yīng)線圈產(chǎn)生24個(gè)交流電壓信號(hào)。其一個(gè)周期的脈沖相當(dāng)于30°曲軸轉(zhuǎn)角(720°÷24=30°)。更精確的轉(zhuǎn)角檢測(cè),是利用30°轉(zhuǎn)角的時(shí)間由ECU再均分30等份,即產(chǎn)生1°曲軸轉(zhuǎn)角的信號(hào)。同理,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由ECU依照Ne信號(hào)的兩個(gè)脈沖(60°曲軸轉(zhuǎn)角)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)測(cè)。

G信號(hào)用于判別氣缸及檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置,相當(dāng)于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器120°信號(hào)。 G信號(hào)是由位于Ne發(fā)生器上方的凸緣轉(zhuǎn)輪(No.1正時(shí)轉(zhuǎn)子)及其對(duì)面對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)感應(yīng)線圈(G1感應(yīng)線圈和G2感應(yīng)線圈)產(chǎn)生的。其產(chǎn)生信號(hào)的原理與Ne信號(hào)相同。G信號(hào)也用作計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)的基準(zhǔn)信號(hào)。

G1、G2信號(hào)分別檢測(cè)第6缸及第1缸的上止點(diǎn)。由于G1、G2信號(hào)發(fā)生器設(shè)置位置的關(guān)系,當(dāng)產(chǎn)生G1、G2信號(hào)時(shí),實(shí)際上活塞并不是正好達(dá)到上止點(diǎn)(BTDC),而是在上止點(diǎn)前10°的位置。圖 8所示為曲軸位置傳感器G1、G2、Ne信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系。

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磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測(cè)

以皇冠3.0轎車(chē)2JZ-GE型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中使用的磁脈沖式曲軸位置傳感器為例說(shuō)明其檢測(cè)方法。

(1)曲軸位置傳感器的電阻檢查

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)OFF,拔開(kāi)曲軸位置傳感器的導(dǎo)線連接器,用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量曲軸位置傳感器上各端子間的電阻值。如電阻值不在規(guī)定的范圍內(nèi),必須更換曲軸位置傳感器。

表 1 曲軸位置傳感器的電阻值

端子 條件 電阻值(Ω)

G1-G- 冷態(tài) 125-200

熱態(tài) 160-235

G2-G- 冷態(tài) 125-200

熱態(tài) 160-235

Ne-G- 冷態(tài) 155-250

熱態(tài) 190-290

(2)曲軸位置傳感器輸出信號(hào)的檢

拔下曲軸位置傳感器的導(dǎo)線連接器,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),用萬(wàn)用表的電壓檔檢測(cè)曲軸位置傳感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子間是否有脈沖電壓信號(hào)輸出。如沒(méi)有脈沖電壓信號(hào)輸出,則須更換曲軸位置傳感器。

(3)感應(yīng)線圈與正時(shí)轉(zhuǎn)子的間隙檢查

用厚薄規(guī)測(cè)量正時(shí)轉(zhuǎn)子與感應(yīng)線圈凸出部分的空氣間隙,其間隙應(yīng)為0.2-0.4mm。若間隙不合要求,則須更換分電器殼體總成。

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光電式曲軸位置傳感器

光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作

(1)日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作

日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器設(shè)置在分電器內(nèi),它由信號(hào)發(fā)生器和帶縫隙和光孔的信號(hào)盤(pán)組成。信號(hào)盤(pán)安裝在分電器軸上,其外圍有360條縫隙,產(chǎn)生1°(曲軸轉(zhuǎn)角)信號(hào);外圍稍靠?jī)?nèi)側(cè)分布著6個(gè)光孔(間隔60°),產(chǎn)生120°信號(hào),其中有一個(gè)較寬的光孔是產(chǎn)生對(duì)應(yīng)第1缸上止點(diǎn)的120°信號(hào)的。

信號(hào)發(fā)生器固裝在分電器殼體上,主要由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏二極管和電子電路組成(圖 13)。兩只發(fā)光二極管分別正對(duì)著光敏二極管,發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標(biāo)。信號(hào)盤(pán)位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間,當(dāng)信號(hào)盤(pán)隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),因信號(hào)盤(pán)上有光孔,產(chǎn)生透光和遮光的交替變化,造成信號(hào)發(fā)生器輸出表征曲軸位置和轉(zhuǎn)角的脈沖信號(hào)。圖 14所示為光電式信號(hào)發(fā)生器的作用原理。

當(dāng)發(fā)光二極管的光束照射到光敏二極管上時(shí),光敏二極管感光而導(dǎo)通;當(dāng)發(fā)光二極管的光束被遮擋時(shí),光敏二極管截止。信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖電壓信號(hào)送至電子電路放大整形后,即向電控單元輸送曲軸轉(zhuǎn)角1°信號(hào)和120°信號(hào)。因信號(hào)發(fā)生器安裝位置的關(guān)系,120°信號(hào)在活塞上止點(diǎn)前70°輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)2圈,分電器軸轉(zhuǎn)1圈,則1°信號(hào)發(fā)生器輸出360個(gè)脈沖,每個(gè)脈沖周期高電位對(duì)應(yīng)1°,低電位亦對(duì)應(yīng)1°,共表征曲軸轉(zhuǎn)角720°。與此同時(shí),120°信號(hào)發(fā)生器共產(chǎn)生6個(gè)脈沖信號(hào)。

(2)“現(xiàn)代SONATA”汽車(chē)用光電式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作

“現(xiàn)代SONATA”,汽車(chē)光電式曲軸位置傳感器的工作原理與日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器相似,其信號(hào)盤(pán)的結(jié)構(gòu)稍有不同。 對(duì)于帶有分電器的汽車(chē),傳感器總成裝于分電器殼內(nèi);對(duì)于無(wú)分電器的汽車(chē),傳感器總成安裝在凸輪軸左端部(從車(chē)前向后看)。信號(hào)盤(pán)外圈有4個(gè)孔,用來(lái)感測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角并將其轉(zhuǎn)化為電壓脈沖信號(hào),電控單元根據(jù)該信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,并控制汽油噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)。信號(hào)盤(pán)內(nèi)圈有一個(gè)孔,用來(lái)感測(cè)第1缸壓縮上止點(diǎn)(在有些SONATA車(chē)上,設(shè)有兩孔,用來(lái)感測(cè)第1、4缸的壓縮上止點(diǎn),目的是為了提高精度),并將它轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)輸入電控單元,電控單元根據(jù)此信號(hào)計(jì)算出汽油噴射順序。

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