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二、磁感应式曲轴位置传感器

1.结构与工作原理

磁感应式曲轴位置传感器,又称为磁脉冲式传感器、可变磁阻式传感器,主要由导磁材料制成的信号转子、永久磁铁、信号线圈等组成,传感器的位置是固定的,软磁铁心与信号转子齿间隙必须保持一定间隙,如图2-49所示。

传感器插头接线形式主要有二线制和三线制两种。二线制的两根线为信号回路线,信号正负交替变化,三线制中多出的一根线为屏蔽线。

1)当信号转子凸齿靠近传感器时,磁头与齿间隙逐渐缩小,磁路中的磁阻逐渐减小,传感器的磁场便开始产生集中的现象,磁场强度增大,磁通量的变化率也逐渐增大,因此产生一个正的逐渐增大的感应电动势。磁场的变化越大,则感应出的电压也越强,其相对位置如图2-50a所示;磁通量和感应电动势的变化如图2-51的 a-b 段所示。

2)当凸齿继续靠近磁头时,磁通量仍在增大,但磁通量的变化率则减小,因此产生一个正的逐渐减小的感应电动势,其相对位置如图2-50b所示;磁通量和感应电动势的变化如图2-51的 b-c 段所示。

图2-49 磁电感应式曲轴位置传感器的结构

图2-50 磁感应式传感器的工作原理示意图

3)当信号转子凸齿与传感器尖端对齐成一直线时,磁头与齿间隙最小,磁路中的磁阻最小,磁场强度最强,磁通量最大,但在该点磁场强度没有变化,磁场变化率为0,所以感应电压和电流强度为0,其相对位置如图2-50c所示;磁通量和感应电动势的变化如图2-51的 c 点所示。

4)信号转子凸齿继续转动,其相对位置如图2-50d所示,凸齿远离磁头准备离开传感器时,二者间隙逐步变大,磁路中的磁阻逐渐增大,磁通量逐渐减小,但磁通量的变化率仍逐渐增大,所以产生一个负的但绝对值仍逐渐增大的感应电动势,如图2-51的 c-d 段所示。

5)当凸齿继续转动离开磁头时,磁路中的磁阻继续增大,磁通量继续减小,但磁通量的变化率也逐渐减小,因此产生一个负的绝对值逐渐减小直至为0的感应电动势,其相对位置如图2-50e所示;磁通量和感应电动势的变化如图2-51的 d-e 段所示。

2.2011款捷达曲轴位置传感器的检测

(1)结构原理 捷达轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在气缸体左侧、发动机后端靠近飞轮处,零件编号为G28,传感器用螺钉固定在发动机缸体上,信号转子为齿盘式,齿数为60-2齿,即在原来为60齿的圆周上,切掉两个齿,形成在其圆周上均匀间隔的58个凸齿、57个小齿缺和1个大齿缺。因为原来的60个齿在圆周上呈均匀分布,齿与齿的间隔度数为360°/60=6°,因此每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3°。曲轴旋转一圈360°,将会产生58个脉冲信号。大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和3个小齿缺所占的弧度,大齿缺所占总的曲轴转角为15°(2×3°+3×3°=15°)。大齿缺输出基准信号,对应发动机气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。

信号转子上设有一个产生基准信号的大齿缺,所以当大齿缺转过磁头时,信号电压所占的时间较长,即输出信号为一宽脉冲信号,该信号对应于气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。ECU接收到宽脉冲信号时,便可知道气缸1或气缸4上止点位置即将到来,至于即将到来的是气缸1还是气缸4,则需根据凸轮轴位置传感器输入的信号来确定。由于信号转子上有58个凸齿,因此信号转子每转一圈(发动机曲轴转一圈),传感线圈就会产生58个交变电压信号输入ECU。因此,ECU每接收到曲轴位置传感器58个信号,就可知道发动机曲轴旋转了一圈。依此类推,ECU根据每分钟接收曲轴位置传感器脉冲信号的数量,便能计算出发动机曲轴旋转的转速和曲轴的位置,其位置如图2-52所示,曲轴位置传感器的输出波形如图2-53所示。

曲轴位置传感器G28的安装位置如图2-54所示,与ECU J361的连接关系如图2-55所示。端子T3i/2为传感器其中一极,与ECU的T80/64端子相连;端子T3i/3为传感器与ECU的T80/53端子相连;端子T3i/1为屏蔽线端子在发动机线束内的搭铁连接。

图2-51 磁通量和感应电动势的变化

图2-52 2011款捷达轿车曲轴位置传感器的结构

1—缸体 2—传感器磁头 3—信号转子 4—大齿缺(输出曲轴位置基准标记)

图2-53 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

图2-54 曲轴位置传感器的安装位置

(2)检测 2011款捷达磁感应式曲轴位置传感器的检测方法如下。

1)故障征兆检测。在发动机运行中,当曲轴位置传感器出现故障时,会导致信号中断,发动机不能起动或在运行时立即熄火,这时ECU可以诊断到故障并进行故障码存储。

2)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450~1000Ω。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,阻值应为无穷大,如果电阻不是无穷大,则应更换传感器。

3)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0.2~0.5mm,若该值不在标准值范围内,则需进行调整。

4)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或端子T3i/2间的电压,该电压值在0.2~2V范围内波动。

图2-55 2011款捷达曲轴位置传感器电路

5)检查传感器与ECU之间的连接线束。分别检查T3i/2与ECU T80/64端子、T3i/3与ECU T80/53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1.5Ω。如果电阻为无穷大,则说明存在导线断路或接触不良,需进行维修。

6)利用VAS 5052故障诊断仪通过故障诊断插座可以读取故障信息,如果曲轴位置传感器发生故障,则会出现00513——发动机转速传感器G28故障码。

3.2006款凯美瑞曲轴位置传感器的检测

2006款凯美瑞的曲轴位置传感器安装在曲轴正时护罩内,曲轴的正时转子由34个齿组成,带有2个齿缺。曲轴位置传感器每10°输出曲轴旋转信号,齿缺用于确定上止点,曲轴位置传感器安装位置如图2-56所示。磁电感应式曲轴位置传感器的检测方法如下。

图2-56 曲轴位置传感器的安装位置

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,检查传感器上122和121端子间的电阻,20℃时应为1850~2450Ω。若电阻为无穷大,则说明信号线圈存在断路,应更换传感器,电路如图2-57所示。

2)检查传感器上端子122或端子121与屏蔽线端子C之间的电阻,阻值应为无穷大,如果电阻不是无穷大,则应更换传感器。 g05v47+QMHjF12hjnEYOlVPpMcGtwxntqmtsreU2aWhKtNfwd9NWer3cnHy9qfAJ

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