任务一 曲轴、凸轮轴位置传感器结构和工作原理.pptx
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1、项目二项目二发发动机电控系统传感器的结构动机电控系统传感器的结构及及工作原理工作原理曲轴、凸轮轴位置传感器结 构和工作原理任任 务务 1 1情境描述情境描述一辆2016年款一汽大众迈腾B7轿车,装备CEA 汽油电控发动机,报修时发动机故障警告灯异常点亮,有时候发动机不能起动,没有高压点火。故障的原因出在哪?情境提示情境提示曲轴位置传感器是最有可能导致发动机没有点火的传感器,发动机故障灯异常点亮,需要利用诊断仪器读取故障码,如果读取到的故障码和曲轴位置传感器有关,那么需 要对其进行检查。凸轮轴位置传感器故障也会导致发动机点火、供油异常。本情境中,曲轴位置传感器出故障的可能性很大,但并非一定是传感
2、器损坏,可能原因如下:1.传感器线路(包括连接器)断路;2.传感器本身或信号轮安装不当;3.传感器本体损坏;4.传感器信号受到干扰;5.其他原因。检修时应从简单到复杂的顺序进行排除。情境导入情境导入 曲轴凸轮轴位置传感器检修曲轴凸轮轴位置传感器检修知识目标知识目标1.能够描述曲轴位置传感器的功用、类型、结构与工作原理;2.能够描述凸轮轴位置传感器的功用、类型、结构与工作原 理;3.能够描述曲轴传感器各端子的功用及检测数据;4.能够描述凸轮轴位置传感器各端子的功用及检测数据。技能目标技能目标1.能够利用电路图及检测工具检测曲轴位置传感器;2.能够利用电路图及检测工具检测凸轮轴位置传感器;3.能排
3、除传感器的电路故障及更换曲轴位置传感器;4.能排除传感器的电路故障及更换凸轮轴位置传感器。学习目标学习目标 曲轴凸轮轴位置传感器检修曲轴凸轮轴位置传感器检修电磁感应电磁感应电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应 电流(感生电流),迈克尔法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人。在电流通过霍尔元件的同时,如果垂直施加磁场,霍尔元件就会 产生垂直于此电流和磁场的电压 差,此电压差所产生的电压和磁 通量密度成正比地变化(即霍尔 电压),这就是霍尔效应。霍尔效应霍尔效应图2-3霍尔效应原理图利用
4、霍尔效应制成的元件称为霍尔元件,利用霍尔元件制成的传感器称为霍尔效应 式传感器霍尔传感器。由于半导体材料也 存在霍尔效应,其霍尔系数远远大于金属 材料的霍尔系数,因此一简称采用半导体 材料制作霍尔元件。利用霍尔效应不仅可以通过接通和切断磁场来检测电压,而且还可以般都测导线中 流过的电流,因为导线周围的磁场强度与 流过导线的电流成正比关系。霍尔传感器的优点:1、输出电压信号近似于方 波信号;2、输出电压高低与被测物 体的转速无关。霍尔传感器与磁感应式传感 器的不同之处是需要外加电源。(1)(1)曲轴位置传感器曲轴位置传感器的功用的功用曲轴位置传感器(CKP)又称为发动机转速传感器、曲轴转角传感器
5、等。曲轴位置传感器一般安装在曲轴的一端,发动机缸体或变速器壳体上。曲轴位置传感器主要用于采集发动机曲轴转速与曲轴的旋转位置信号并输入ECM,以便计算确定并控制喷油提前角与点火提前角。是电控系统点火和 燃油喷射的主控制信号。基本知识基本知识1.1.曲轴位置曲轴位置/凸轮轴传感器的功用凸轮轴传感器的功用曲轴凸轮轴位置传感器检修曲轴凸轮轴位置传感器检修故障现象故障现象曲轴位置传感器信号不正确或缺失,发动机系统将不知道何时点火和喷油,会造成发动机工作不良,甚至不着车,或在运转中熄火。(2)(2)曲轴位置传感器工作原理曲轴位置传感器工作原理曲轴位置传感器多采用磁感应式传感器,配合60齿减去3齿或60齿减
6、去2齿的靶轮。曲轴位置传感器由绕着线圈的磁铁和两个接线端子组成。线圈两个端子就是传感器的输 出端子,当铁质环状齿轮(有时称为信号盘)转 动经过传感器时,由于此时线圈内磁铁通过线圈的磁通量会有一定变化,所以线圈里会产生感应电压。1-屏蔽电缆 2-永久磁铁 3-传感器外 壳 4-安装机架 5-铁芯 6-线圈 7-空气间隙 8-信号齿轮图 3 磁脉冲式发动机转速传感器结构信号盘上相同齿型会产生相同形式的连续脉冲,脉冲有致的形状幅值(峰对峰电压)与曲轴信号轮的转速成正比。输出信号的频率基于信号轮的转动速 度,传感器磁极与信号轮间隙对传感器信号的幅值影响极大,因此安装时要注 意齿隙。在生产加工过程中,剔
7、除信号轮上一个齿,信号盘上的缺口位置与发 动机上止点的位置相匹配,ECU 利用此信号确定在第一缸的基准位置。由于磁电式曲轴位置传感器信号比较弱,而且敏感,容易受高压点火线、车载电话、风扇和起动机等电子设备的电磁干扰,它会引起行驶性能故障或产生故障码,为了防止该现象的出现,在制造发动机线束过程中,曲轴位置传感 器的两根信号线采用了双绞线结构形式,以有效地防止外界信号对曲轴位置传感器信号的影响,也降低了生产成本。(3)(3)曲轴位置传感器的波形图曲轴位置传感器的波形图转速越高,波形越密转速越高,波形越密观察缺齿波形观察缺齿波形图1-35曲轴位置传感器的输出波形1曲轴位置传感器2正常齿波形3缺齿波形
8、(4)(4)曲轴位置传感器的曲轴位置传感器的相关故障相关故障1)1)发动机转动,但不能发动机转动,但不能起动。起动。2)2)发动机无点火信号发动机无点火信号(曲轴位置曲轴位置传感器不正传感器不正确的安装确的安装)3)3)转速表不起作用。转速表不起作用。4)4)发动机运转粗暴或停止发动机运转粗暴或停止(曲轴位置传感器曲轴位置传感器不正确的安装不正确的安装)5)5)油耗增加。油耗增加。(5)(5)曲轴位置传感器故障原因曲轴位置传感器故障原因1)传感器与信号盘之间空气间隙太宽,曲轴位置传感器磁场太弱。2)曲轴位置传感器线束断路。3)曲轴位置传感器线束短路。4)曲轴位置传感器线束高电阻。5)腐蚀或机械
9、原因,磁力环精度差。6)飞轮或驱动盘失圆而导致曲轴位置传感器信号失真。7)曲轴径向移动而导致曲轴位置传感器信号变化。8)错误的缺齿布置方式,EOU 不能实现曲轴与软件之间的同步。9)传感器装配不正确或不完整或传感器进水。(6)(6)曲轴位置传感器的检查曲轴位置传感器的检查1)曲轴位置传感器的电阻检查。关闭点火开关,拔下传感器插接器插头,检测传感器上3和2端子间的电阻,应 为45010002。若电阻为无穷大,则 说明信号线圈存在断路,应更换传感 器。检查传感器上端子T3i/3或端子 T3i/2与屏蔽线端子T3i/1之间的电阻,电阻值应为无穷大,如果电阻值不是 无穷大,则应更换传感器。J361T8
10、0/53 T80/640.35 0.35bl SWris rsizrsin0.5 gr/geG28220图1-362011 软挺达曲轴位置传感箭G28电路2)信号转子与磁头间的间隙检查。用塞尺检查信号转子与磁头间的间隙,该间隙的标准值为0.20.5mm,若该值不在标准值范围内时,则需进行调整。3)输出电压测量。用万用表的交流电压档,在线路正常连接、发动机运转时测量端子T3i/3 与端 子T3i/2间的电压,该电压值在0.22V 范围内波动。J361T80/53 T80/640.35blrsis rsi2Tin0.5 gr/geG282204)检查传感器与ECU之间的连接线束。分别检查T3i/2
11、与ECUT80/64端子、T3i/3与ECUT80/53 端子、T3i/1 端子与 发动机线束内电源线间的电阻值,应不 超过1.52。如果电阻值为无穷大,则说明 存在导线断路或接触不良,需进行维修。图1-362011 软挺达曲轴位置传感箭G28电路0.35 SW基本知识基本知识1.21.2凸轮轴传感器凸轮轴传感器(1)(1)凸轮轴位置传感器的安装位置凸轮轴位置传感器的安装位置凸轮轴位置传感器(CMP)又称为气缸识别传感器。凸轮轴位置传感器一般安装在发动机缸盖上,传感器的触发轮装在凸轮轴 上。传感器转子是圆柱面形钢质叶片或带有间隙不等的圆盘。传感器一般安装 在气门室罩盖后部,信号轮安装在凸 轮轴
12、后部、和凸轮轴同步运转。(2)(2)凸轮轴位置传感器的作用凸轮轴位置传感器的作用凸轮轴位置传感器为发动机ECU 提供凸轮轴的相位信息,此信息与曲轴位置传感器 所提供的信息结合起来判断发动机处于工作 循环中的哪个行程。凸轮轴每转一周,传感 器就根据霍尔效应,产生一系列电磁脉冲,ECU在得到这些信息后,结合曲轴位置传感 器信息,控制喷油器向正确的气缸喷油以及 确定点火顺序,此外,凸轮轴位置传感器还 用于各缸的爆燃调节。凸轮轴位置传感器为辅助传感器,对发动机排放影响很大。(2)(2)凸轮轴位置传感凸轮轴位置传感器的结构及工作原理器的结构及工作原理凸轮轴位置传感器是利用霍尔效应原理,通过与凸轮轴一同旋
13、转的触 Hai 传感器G40发轮来改变磁场,因此产生周期性的变化电压。霍尔传感器固定,转子装在凸轮轴上。转子是一个范围为180的圆柱面 进气凸轮轴连同铸模传感器轮形钢质叶片。当叶片遮住霍尔传感器 轴承盖凸轮轴壳体时输出高电平信号;否则有输出低电平信号。这就区分了两个不同的上止点。196-019(2)(2)凸轮轴位置传感凸轮轴位置传感器的结构及工作原理器的结构及工作原理凸轮轴位置传感器是利用霍尔效应原理,通过与凸轮轴一同旋转的触发轮来改变磁场,因此产生周期性的变化电压。霍尔传感器固定,转子装在凸轮轴上。转子是一个范围为180的圆柱面 形钢质叶片。当叶片遮住霍尔传感器 时输出高电平信号;否则有输出
14、低电平信号。这就区分了两个不同的上止点。图图 2 2-1 1 1 1 凸轮轴位凸轮轴位置传感器电路图置传感器电路图G40-霍尔传感器 J220-发动机ECUI3d/3T3d/3ge/bT3d/2G40T80/62 5vT80/600.5br/blJ2200.5发动机曲轴每转两圈,霍尔传感器触发轮就转一圈。凸轮轴位置传感器和转速传感器相配合,为ECU 提供曲轴相位信息,即区分1缸的压缩上止点和排气上止点。720CA360 CA30 CANE 信 号10CAG 信号基本知识基本知识 曲轴凸轮轴曲轴凸轮轴位置传感器检修位置传感器检修2.2.曲轴位置曲轴位置/凸轮轴传感器的类型、结构与凸轮轴传感器的类
15、型、结构与工作原理工作原理曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器有光电式、磁电式(又称磁感应式或电磁式)、磁阻式、霍尔式等类型。光电式曲轴位置或凸轮轴位置传感器通常安装在分电器内部,随着分电器的淘汰,也不再采用。以下介绍磁电式、磁阻式、霍尔式曲轴位置/凸轮轴位置传感器的工作原理。(b)对正 (c)离开磁力线穿过的路径为:永久磁铁N极 定子与转子间的气隙转子凸齿信号 转子转子凸齿与定子磁头间的气隙 磁头 导磁板(磁轭)永久磁铁S极。当信号转子旋转时,磁路中的气隙就会 周期性的发生变化,磁路的磁阻和穿过 信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性 的变化。根据电磁感应原理,传感线圈 中感应产生交变电动势。信号转
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