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(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(dòng)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(hào)線圈，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)。這一步驟稱為同步過程，并僅在車輛啟動(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)別出無效同步，便會(huì)立即開始進(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
從高相位到低相位的過渡標(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)▲
1—信號(hào)曲線(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
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(dòng)機(jī)線束內(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。若電阻為無窮大，則說明信號(hào)線圈存在斷路，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(cè)
用萬用表的交流電壓擋在線路正常連接、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。
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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，打開點(diǎn)火開關(guān)，檢測(cè)插頭上電源端子與接地之間的電壓，為5V。如果無電壓，則應(yīng)檢測(cè)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(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(hào)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(hào)線。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(hào)。
· 串接一個(gè)發(fā)光二極管，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)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(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，失火率過高會(huì)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(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。
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