1、曲軸與凸輪軸位置傳感器檢修任務一曲軸位置傳感器檢修任務目標1曲軸位置傳感器的檢測2曲軸位置傳感器的維修 學習目標1. 了解汽車曲軸位置傳感器的檢測2掌握曲軸位置傳感器的維修 1.曲軸位置傳感器的作用在電控汽油噴射系統中，相對于發動機每一個工作循環吸入的空氣量，都可以得到發 動機控制模塊控制的符合最佳空燃比的燃油量，而空氣流量傳感器檢測的是單位時間的空 氣流量，為確定上述每次循環符合最佳空燃比的噴油量，應求得每個工作循環吸入的空氣 量，即在已知單位時間空氣流量的基礎上，應監測發動機轉速。另外，當采用順序噴射和 分組噴射，為了有效地提高發動機的性能，需選取特定的噴油時刻和點火時刻，而這些時 刻都是

2、相對曲軸轉角位置而言的。故在發動機電子控制系統中設有發動機轉速和曲軸位置 傳感器。曲軸位置傳感器實物圖曲軸位置傳感器(cran kshaft Position Sen sor ,CPS)又稱發動機轉速與曲軸轉角傳感器， 是發動機控制系統中最主要的傳感器之一，如圖4-1所示。其功用是采集曲軸轉動角度和發動機轉速信號，井輸人電子控制單 (ECU)以便確定點火時刻和噴油時刻。2曲軸位置傳感器的分類根據檢測并輸人到發動機微機控制裝置的信號類型，曲軸位置傳感器包括活塞上止點 檢出型和曲軸轉角檢出型兩種。根據信號形成的原理分類，曲軸位置傳感器又可分為電磁 式、光電式和霍爾效應式三大類，其中磁感應式曲軸位置

3、傳感器產生的模擬信號，如圖 2所示；霍爾式曲軸位置傳感器、光電式曲軸位置傳感器產生的是數字信號，霍爾式曲軸位置傳感器的信號波形。就其安裝部位而言，有在曲軸前端、凸輪軸前 端、飛輪上和分電器內的、車輛不同，所采用的結構形式也不完全一樣。磁感應式曲軸位置傳感器的信號波形(1) 結構電磁式曲軸位置傳感器的核心元件是一個電磁線圈，該線圈纏繞在一個永久性磁鐵 上，它被螺栓固定在傳感器安裝支架上。繞組的兩端與電器引線相連。在電磁線圈的對 面，安裝著一個用作信號發生器的磁阻輪，該磁阻輪隨發動機曲軸的轉動而轉動。對應特 定的曲軸轉角，磁阻輪上都有相應的一個凸齒與之相對應，磁阻輪轉動時這些凸齒以很小 的間隙掃過

4、傳感器線圈。由于傳感器線圈是用螺栓固定在傳感器安裝支架上的，因而磁阻 輪凸齒與傳感器之間的間隙通常是可調的。電磁式曲軸位置傳感器(2 )工作原理當磁阻輪凸齒與傳感線圈不對中時，凸輪與感應線圈之間的空氣間隙比較大，因而磁 場比較弱。當磁阻輪的凸輪接近于傳感器對中時，空氣間隙比較小，因而圍繞傳感器的磁 場強度增大。這種交替變化的磁場使傳感器線圈內感應出交流電壓信號。磁感應式傳感器電磁式曲軸位置傳感器工作原理感應電壓信號在磁阻輪凸輪齒正好對準感應線圈中心線的瞬間，磁場不在變化，感應電壓降為零。 磁阻輪凸齒離開傳感器線圈中心線，磁場減弱到某一程度或消失。這種磁場的變化在傳感 器線圈內感應出負電壓。所以

5、，每當磁阻輪的一個凸輪轉過傳感器時，曲軸位置傳感器線 圈就產生一個電壓信號。電腦根據這些信號來計算與確定曲軸的位置和轉速。3豐田卡羅拉轎車曲軸位置傳感器維修曲軸位置傳感器如果出現故障，將會嚴重影響發動機的性能，甚至使發動機無法起 動。豐田卡羅拉車采用電磁式曲軸位置傳感器，常見故障主要包括：信號發生器感應線圈 短路、斷路、轉子軸磨損、偏擺或感應與導磁鐵芯組件（碰頭）移動，使轉子和磁頭之間的間隙不當，磁鐵磁場線圈強度不足，造成信號減弱或無信號輸入ECU;正時轉子輪齒間有臟物填塞，會造成輸出信號變形等。下面我們以豐田卡羅拉轎車為例，簡要介紹一下電磁式曲軸位置傳感器的測試過程。 測試過程主要包括測量各

6、端子間的電阻、信號轉子凸齒與磁頭之間的間隙，其電路圖。曲軸位置傳感器系統電路圖（1）讀取靜態故障碼、凍結幀和數據流。數據流（2）確認故障癥狀。起動發動機前，確認車輛周圍環境是否安全。起動發動機時，觀 察起動狀況，確認故障癥狀并記錄癥狀現象。故障癥狀特征：發動機能轉動，但無法起動。讀取故障代碼。儀器顯示無故障代碼，系統正常。查閱維修手冊或技術資料，確認診 斷思路和檢查步驟。（3）用診斷儀器檢測發動機轉速。再次起動發動機，觀察數據流中發動機轉速數值。實時觀察啟動過程中診斷儀器顯示的發動機轉速信號：發動機轉速Or/min.儀器顯示：發動機轉速為零，曲軸位置傳感器無轉速信號，不正常。曲軸位置傳感器電路

7、系統可能存在斷路或者搭鐵現象。退出所有子單元至診斷儀器初始界面狀態，關閉診斷儀器電源開關和點 火開關。（4） 曲軸位置傳感器外觀檢查。關閉點火開關，拔下傳感器連接頭的插頭，如圖4-9 所示。檢查是否連接良好，觀察連接器是否銹蝕、松動，檢查曲軸位置傳感器安裝狀況。圖4-9曲軸位置傳感器安裝位置曲軸位置傳感器安裝狀況(5) 信號線圈電阻檢查。采用測試延長線連接曲軸位置傳感器，檢查傳感器1號端子與2號端子之間的電阻，其標準值應為20C條件下1850-2450 Q,若電阻無窮大，說明信號線圈存在斷路的地方；若電阻值明顯小于標準值，可能存在短路或線圈匝間絕緣不良，應 更換傳感器。信號線圈電阻檢查(6)

8、檢查傳感器與 ECU之間的連接線束(斷路檢查)。分別檢查1號端子與122號端 子、2號端子與121號端子之間的電阻值，應不超過 1Q。如果電阻值明顯大于標準值或為 無窮大，說明存在導線斷路或接觸不良，需進行修理。(7) 短路檢查。分別檢查 1號端子與車身搭鐵、122號端子與車身搭鐵、2號端子與車 身搭鐵、121號端子與車身搭鐵之間的電阻值，應超過 10KQ或更大，如圖4-13所示。如 果電阻值明顯小于10KQ，說明存在短路故障，需進行修理。斷路檢查短路檢查（8）檢查曲軸位置信號盤（信號盤齒）。正常情況下信號盤無任何裂墳或變形，出現異 常，應更換曲軸位置信號盤。（9）檢查信號轉子與磁頭之間的間隙

9、。用塞規檢查信號轉子與磁頭之間的間隙，標準值 為0.20.4mm。若有變化，需進行調整。（10） 以上測量都正常，更換ECM。（11）修復后故障碼和數據流的再次檢查。4拓展知識1 ）光電式曲軸位置傳感器 （CKP ）（1）日產汽車用廣電式曲軸位置傳感器的結構和原理日產公司光電式曲軸位置傳感器設置在分電器內，它由信號發生器和帶光孔的信號盤組成，如圖4-14所示。信號盤安裝在分電器軸上，外圍有 360條縫隙（光柵），相鄰縫隙 產生1°曲軸轉角信號，外圍稍靠內間隔 60°曲軸轉角分布6個光孔（六缸），產生120° 曲軸轉角信號，其中一個較寬的光孔產生一缸上止點對應對的1

10、20°曲軸轉角信號產生。日產公司光電式曲軸位置傳感器K 12 僖懸盤的儲構信號盤結構脈沖信號發生器固裝在分電器殼體上，主要由兩只發光二極管、兩只光敏二極管和電 子電路組成。兩只發光二極管分別正對著兩只光敏二極管，發光二極管以光敏二極管為照 射目標。信號盤位于發光二極管和光敏二極管之間，當信號盤隨發動機曲軸運轉時，因信 號盤上有光孔，則產生透光和遮光的交替變化，使得信號發生器輸出表征曲軸位置和轉角 的脈沖信號。脈沖信號發生器信號發生器產生脈沖信一號的原理。當發光二極管的光束照射到光敏二極管上時， 光敏二極管感到光而導通并產生電壓；當發光二極管的光束被遮擋時，二極管上時，光敏 二極管感光

11、而將光敏二極管產生的脈沖電壓送至電子電路放大為零。產生電壓光敏二極輸 送的1°信號和120。信號。發光二扱管電 子 電 路遮蔽光源光電式信號發生器產生脈沖信號的原理因信號發生器安裝位置的關系，120°信號在活塞上止點前 70°輸出。發動機每轉兩圈，分電器軸轉一圈，則。信號發生器輸出360個脈沖，每個脈沖周期高電位對應1°，低電位也對應1 °，共表征720 °與此同時，120°信號發生器在各缸壓縮上止點前70°產生一個脈沖，共六個脈沖信號。(2) 傳感器的測試光電式曲軸位置傳感器的常見故障有：發光二極管、光敏三極管玷

12、污、損壞；信號盤上的光柵或弧形槽殘缺，信號盤翹曲；內部電路斷路或接觸不良；等等，使之信號變弱、 變形或無信號產生，造成發動機不能工作。下面我們以現代SONATA轎車用光電式曲軸位置傳感器為例，簡述其檢測過程。曲軸位置傳感器的線路連接曲軸位置傳感器的線束檢查。轎車現代SONATA光電式曲軸位置傳感器連接器(插頭)的端子位置。檢查時，脫開曲軸位置傳感器的導線連接器，把點火開關置于ON,用萬用表的電壓擋（圖 4-20）測量線束側4號端子與接地間的電壓應為 12V，線束側2號端子和3號端子與接地間電壓為 4.8- 5.2v，用萬用表的電阻擋測量線束 1號端子與接地間應為 0 QoU :丄曲軸位置傳感器

13、線束的測量光電式曲軸位置傳感器輸出信號檢測，用萬用表電壓擋接在傳感器3號端子和1號端子上，在起動發動機時，電壓應為0.2一 1.2V。在起動發動機后的怠速運轉期間，用萬用表擋檢測2號端子和1號端子電壓應為1.8 一 2.5V。否則應更換曲軸位置傳感器。2）霍爾式曲軸位置傳感器霍爾式曲軸位置傳感器利用霍爾效應原理產生相對應的電壓脈沖信號。（1）霍爾效應原；理在磁場中，運動電荷的偏移稱為霍爾效應。霍爾效應的原理如圖。霍爾效應的原理圖當電流I通過放在磁場中的半導體基片 （也稱霍爾元件）且電流方向與磁場方向垂直時， 電荷在洛侖茲力作用下向一側偏移；在垂直于電流與磁通的霍爾元件的橫向側面上即產生一個與電

14、流和磁場強度成正比的電壓，這種電壓稱為霍爾電壓Uho當結構一定且電流I為定值時，霍爾電壓 Uh與磁場強度D成正比。霍爾式曲軸位置傳感器就是利用 觸發葉片或齒輪改變 通過霍爾元件的磁場強度，從而使霍爾元件產生脈沖的霍爾電壓信 號，經放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號。（2）采用觸發葉片的霍爾式曲軸位置傳感器美國GM公司的霍爾式曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端的扭轉減震器背面，采用觸發葉片的結構形式，如圖4-22所示。在發動機曲軸皮帶輪前段固定著內外2個帶觸發葉片的信號輪，與曲軸一起轉動。外信號輪外緣上均勻分布著18個觸發葉片和18個窗口，每個觸發葉片和窗口的寬度均為10°的弧長；內信號

15、輪外緣上，設有 3個觸發葉片和3個窗口，3個觸發葉片的寬度不同，分別為100 °、90°和110。弧長，三個窗口的寬度也不同，分別為 20°、30°和10°弧長。由 于內信號輪的安裝位置，寬度為100°弧長的觸發葉片前沿于一、四缸上止點前75°，90°的弧長的觸發葉片前沿在六、三缸上止點前75 °, 110 °的弧長的觸發葉片前沿在五、二缸上止點前 75 °位置。霍爾式曲軸位置傳感器霍爾信號發生器由永久磁鐵、導磁板和霍爾集成電路等組成，如圖4-23所示。內外信號輪側面各設置一個在爾信號

16、發生器，信號輪轉動時，每當葉片進人永久磁鐵與霍爾元件之 間的空氣隙時，霍爾集成電路中的磁場即被觸發葉片所旁通（或稱隔磁），這時不產生霍爾電壓。當觸發葉片離開空氣隙時，永久磁鐵3的磁通便通過導磁板 5穿過霍爾元件，這時產生霍爾電壓。將霍爾元件間歇產生的霍爾電壓信號經霍爾集成電路放大整形后，即向微機控制裝置輸送電壓脈沖信號。外信號輪每旋轉一周產生18個脈沖信號，稱為18x信號。一個脈沖周期相當與于曲軸旋轉20°。轉角的時間，電腦再將一個脈沖周期均分為20等分，即可求得曲軸旋轉轉1°所對應的時間，根據這一信號，電腦用以控制點火時刻。18x信號的功用相當于光電式曲軸位置傳感器產生1

17、°信號的功能。內信號輪每旋轉一周產生3個不同寬度的電壓脈沖信號，稱為3x信號。脈沖周期均為120°的時間，脈沖上升分別產生于一、四缸，三、六缸和二、五缸上止點前75°，作為電腦判別氣缸和計算點火時刻的基準信號。此信號相當于前述曲軸位置傳感器產生的120 °信號。霍爾式曲軸位置傳熱器輸出信號Lfijmnnnn(3) 采用觸發齒輪的霍爾式曲軸傳感器北京切諾基就采用過這種類型的曲軸位段傳感器，它裝在變速器吃輪殼體上。曲軸位置傳感器產生的信號，表示曲軸(或活塞)位置和發動機轉速信息，它是控制發動機燃油噴射和點火時刻等的重要信號之一。曲軸位置傳感器與發動機控制模塊

18、由三條引線相連，其中第一條是發動機控制模塊 向傳感器提供的電源線，輸人傳感器的電仄在1996年以前的車型為8V ,1996年以后的車型為5V;第二條是傳感器的輸出信號線，輸出的是矩形脈沖信號，高電位為5V、低電位為0.3 V ;第三條是傳感器接地線.曲軸位置ECU曲軸位置傳感器與 ECU的連接電路曲軸位置傳感器工作示意圖如圖4-26所示。在2.5L四缸發動機的飛輪外沿上有8個齒槽，平均分為2組，之間相隔180°,每一組中的每個齒槽寬度為2。，兩個齒槽之間相隔180。在4.0L六缸發動機的飛輪外沿上有12個齒槽，均分為3組，每組相隔120 °每一組中的每個齒槽寬度也為2 &#

19、176;，兩個齒槽之間相隔也為180°。曲軸位置傳感器工作示意圖當飛輪齒槽通過傳感器的磁鐵時霍爾傳感器輸出5V高電壓，當飛輪兩槽間的金屬通過磁鐵時，霍爾效應傳感器輸出0.3v低電位。因此，當一個飛輪齒槽通過傳感器，傳感器便產生一個高、低點位脈沖信號。當飛輪上的每組齒槽通過傳感器時，傳感器將產生四個脈沖信號。其中四缸發動機每 轉一轉產生兩組脈沖信號，六缸發動機每轉一轉產生三組脈沖信號。傳感器提供的每組信 號輸入發動機控制模塊后，可被發動機模塊用來確定兩缸活塞的位置。如在四缸發動機 上，利用一組信號，再同一時間，可知一缸活塞和四缸活塞接近上止點，利用另一組信號，可知二缸活塞和三缸活塞接近

20、上止點。同樣，在六缸發動機上，利用一組信號，在同 一時間內也可確定兩個缸的活塞位置，及三缸活塞和四缸活塞、二缸活塞和五缸活塞、一 缸活塞和六缸活塞接近上止點。由于每組中的第四個脈沖下降沿，對應活塞上止點（TDC前4°的位置，以此類推，其他三個脈沖信號下降沿對應活塞上止點前的位置也可以確定，如每組第一個脈沖信號下 降沿對應活塞上止點前 64 °。利用曲軸位置傳感器輸出的脈沖信號不僅可以知道兩個氣缸 的活塞接近上止點，而且可以很容易確定活塞上止點前運行位置。另外，發動機控制模塊可以根據各脈沖通過的時間，很容易計算出發動機的轉速。由于發動機控制模塊是通過曲軸位置傳感器獲得曲軸（或

21、活塞）運行的位置與發動機轉速信息的，所以它是控制噴油和點火提前角的重要信號，一般是在排氣行程上止點前 64°時開始噴油。基本點火正時提前的重要信號，一般是在排氣上止點前64°開始噴油。今本點火正時（怠速）是在壓縮行程上止點前10°左右。發動機控制器如果收不到曲軸位置傳感器信號，發動機將不會起動。發動機運轉中收不到曲軸位置傳感器信號，發動機將停止工作。利用曲軸位置傳感器信號，發動機控制器可以知道有兩個活寨在接近上止點及其相應 位置，但并不清楚是哪兩個氣缸的活塞，也分不清哪個處于排氣行程、誰處于壓縮行程， 因此還需要有判缸信號，即需要有同步信號傳感器（分電器內）向發動

22、機控制模塊提供信息。（4）傳感器的測試霍爾式曲軸位置傳感器的測試方法有一個共同點，即主要通過測量有無輸出電脈沖信號來判斷其是否良好。下面以北京切諾基的霍爾式曲軸位置傳感為例來說明其檢測方 法。曲軸位置傳感器連接電路如圖4-25所示。其中第一條是 ECU向傳感器提供電壓的電源線，輸人傳感器的電壓為8V;第二條是傳感器的輸出信號線，當飛輪齒槽通過傳感器時，霍爾傳感器輸出脈沖信號，；高電位為SV低電位為 0.3 V ；第二條是通往傳感器的接地線。 傳感器電源、電壓的測試。點火開關置于“ ON",用萬用表電壓擋測量 ECU側7號7號端子的電壓應為 8V,在傳感 器導線連接器 A端子處測量電壓

23、也應為 8V，否則為電源、線斷路或接頭接觸不良。 端子間電壓的檢測。用萬用表的電壓擋，對傳感器的A、B、C三個端子間進行測試，當點火開關置于"ON ”時，A-C端子間的電壓值約為 8V; B-C端子間的電壓值在發動機轉動時，在0.3 5V之間變化，且數值顯示脈沖勝變化（用萬用表或示波器觀察），最高電壓為5V、最低電壓為0.3 V。如不符合以上結果，應更換曲軸位置傳感器。 電阻的檢測。點火開關置于 OFF位置，拔下曲軸位置傳感器導線連接器，用萬用表電阻擋跨接在傳感器側的端子 A-B或A-C間，此時萬用表顯示讀數為R（開路），如果指示有電阻，則應更換曲軸位置傳感器。任務二凸輪軸位置傳感器檢修任務目標1凸輪軸傳感器的檢測2凸輪軸傳感器的維修 學習目標1了解汽車凸輪軸傳感器的檢測2.掌握發動機凸輪軸傳感器的維修1）凸輪軸位置傳感器的作用凸輪軸位置傳感器，又稱同步信號傳感器，主要用來檢測凸輪軸的轉角位置，發動機 擰制模塊用此信號確定發動機某氣缸上止點的位置。它與曲軸位置傳感器配合即能檢測一 缸壓縮上止點位置，從而確定點火及噴油正時。凸輪軸位置傳感器安裝位置及作用2）豐田卡羅拉2ZR發動機凸輪軸位置傳感器 豐田卡羅拉轎車采用磁阻式凸輪軸位置傳感器。凸輪軸位置傳