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曲軸傳感器

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曲軸位置傳感器是發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一,它提供點火時刻(點火提前角)、確認曲軸位置的信號,用于檢測活塞上止點、曲軸轉角及發(fā)動機轉速。曲軸位置傳感器所采用的結構隨車型不同而不同,可分為磁脈沖式、光電式和霍爾式三大類。它通常安裝在曲軸前端、凸輪軸前端、飛輪上或分電器內。

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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,該傳感器分成上、下兩部分,上部分產(chǎn)生G信號,下部分產(chǎn)生Ne信號,都是利用帶有輪齒的轉子旋轉時,使信號發(fā)生器感應線圈內的磁通變化,從而在感應線圈里產(chǎn)生交變的感應電動勢,再將它放大后,送入ECU。

Ne信號是檢測曲軸轉角及發(fā)動機轉速的信號,相當于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器的1°信號。該信號由固定在下半部具有等間隔24個輪齒的轉子(N0.2正時轉子)及固定于其對面的感應線圈產(chǎn)生

當轉子旋轉時,輪齒與感應線圈凸緣部(磁頭)的空氣間隙發(fā)生變化,導致通過感應線圈的磁場發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電動勢。輪齒靠近及遠離磁頭時,將產(chǎn)生一次增減磁通的變化,所以,每一個輪齒通過磁頭時,都將在感應線圈中產(chǎn)生一個完整的交流電壓信號。N0.2正時轉子上有24個齒,故轉子旋轉1圈,即曲軸旋轉720°時,感應線圈產(chǎn)生24個交流電壓信號。其一個周期的脈沖相當于30°曲軸轉角(720°÷24=30°)。更精確的轉角檢測,是利用30°轉角的時間由ECU再均分30等份,即產(chǎn)生1°曲軸轉角的信號。同理,發(fā)動機的轉速由ECU依照Ne信號的兩個脈沖(60°曲軸轉角)所經(jīng)過的時間為基準進行計測。

G信號用于判別氣缸及檢測活塞上止點位置,相當于日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器120°信號。 G信號是由位于Ne發(fā)生器上方的凸緣轉輪(No.1正時轉子)及其對面對稱的兩個感應線圈(G1感應線圈和G2感應線圈)產(chǎn)生的。其產(chǎn)生信號的原理與Ne信號相同。G信號也用作計算曲軸轉角時的基準信號。

G1、G2信號分別檢測第6缸及第1缸的上止點。由于G1、G2信號發(fā)生器設置位置的關系,當產(chǎn)生G1、G2信號時,實際上活塞并不是正好達到上止點(BTDC),而是在上止點前10°的位置。圖 8所示為曲軸位置傳感器G1、G2、Ne信號與曲軸轉角的關系。

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磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測

以皇冠3.0轎車2JZ-GE型發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中使用的磁脈沖式曲軸位置傳感器為例說明其檢測方法。

(1)曲軸位置傳感器的電阻檢查

點火開關OFF,拔開曲軸位置傳感器的導線連接器,用萬用表的電阻檔測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,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的檢

拔下曲軸位置傳感器的導線連接器,當發(fā)動機轉動時,用萬用表的電壓檔檢測曲軸位置傳感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子間是否有脈沖電壓信號輸出。如沒有脈沖電壓信號輸出,則須更換曲軸位置傳感器。

(3)感應線圈與正時轉子的間隙檢查

用厚薄規(guī)測量正時轉子與感應線圈凸出部分的空氣間隙,其間隙應為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構和工作

(1)日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器的結構和工作

日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器設置在分電器內,它由信號發(fā)生器和帶縫隙和光孔的信號盤組成。信號盤安裝在分電器軸上,其外圍有360條縫隙,產(chǎn)生1°(曲軸轉角)信號;外圍稍靠內側分布著6個光孔(間隔60°),產(chǎn)生120°信號,其中有一個較寬的光孔是產(chǎn)生對應第1缸上止點的120°信號的。

信號發(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)光二極管分別正對著光敏二極管,發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標。信號盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間,當信號盤隨發(fā)動機曲軸運轉時,因信號盤上有光孔,產(chǎn)生透光和遮光的交替變化,造成信號發(fā)生器輸出表征曲軸位置和轉角的脈沖信號。圖 14所示為光電式信號發(fā)生器的作用原理。

當發(fā)光二極管的光束照射到光敏二極管上時,光敏二極管感光而導通;當發(fā)光二極管的光束被遮擋時,光敏二極管截止。信號發(fā)生器輸出的脈沖電壓信號送至電子電路放大整形后,即向電控單元輸送曲軸轉角1°信號和120°信號。因信號發(fā)生器安裝位置的關系,120°信號在活塞上止點前70°輸出。發(fā)動機曲軸每轉2圈,分電器軸轉1圈,則1°信號發(fā)生器輸出360個脈沖,每個脈沖周期高電位對應1°,低電位亦對應1°,共表征曲軸轉角720°。與此同時,120°信號發(fā)生器共產(chǎn)生6個脈沖信號。

(2)“現(xiàn)代SONATA”汽車用光電式曲軸位置傳感器的結構和工作

“現(xiàn)代SONATA”,汽車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,其信號盤的結構稍有不同。 對于帶有分電器的汽車,傳感器總成裝于分電器殼內;對于無分電器的汽車,傳感器總成安裝在凸輪軸左端部(從車前向后看)。信號盤外圈有4個孔,用來感測曲軸轉角并將其轉化為電壓脈沖信號,電控單元根據(jù)該信號計算發(fā)動機轉速,并控制汽油噴射正時和點火正時。信號盤內圈有一個孔,用來感測第1缸壓縮上止點(在有些SONATA車上,設有兩孔,用來感測第1、4缸的壓縮上止點,目的是為了提高精度),并將它轉換成電壓脈沖信號輸入電控單元,電控單元根據(jù)此信號計算出汽油噴射順序。

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