0032曲轴与凸轮轴位置传感器

车辆装备新技术,主讲：舒华教授军事交通学院,车辆装备新技术,结构原理检修,第二节曲轴位置传感器,一、曲轴与凸轮轴位置传感器功用,曲轴位置传感器CPS：CrankshaftPositionSensor凸轮轴位置传感器CPS：CamshaftPositionSensor判缸传感器CIS：CylinderIdentificationSensorCPS功用：采集发动机转速和曲轴转角信号，并输入ECU，以便确定点火时刻和喷油时刻。CIS功用：采集配气凸轮轴位置信号，输入ECU确定气缸上止点位置。,曲轴位置传感器CPS：霍尔式：桑塔纳2000GLi、FordEEC-、Cadillic磁感应式：桑塔纳2000GSi、捷达AT、GTX型、奥迪200、丰田皇冠3.0TCCSCPS/CIS一体光电式：猎豹、Mitsubishi、现代、日产CPS/CIS一体双霍尔式：红旗CA7220E型轿车、切诺基吉普车凸轮轴位置传感器CPS：霍尔式：桑塔纳2000GSi型、捷达AT、GTX型、红旗CA7220E型轿车、切诺基、BJ2020VJ磁感应式：丰田皇冠3.0TCCS一体光电式：猎豹、Mitsubishi、南韩现代、日产一体,二、曲轴凸轮轴位置CPS、CIS分类,三、光电式曲轴与凸轮轴传感器CPS/CIS,图3-25光电式CPS/CIS结构（a）信号盘结构；（b）传感器结构；（c）信号发生器结构1-线束插头；2-上止点信号透光孔；3-曲轴转角信号透光孔；4-1缸上止点信号透光孔；5-定位销；6、15-传感器轴；7-传感器盖；8-分火头；9-防护盖；10-信号发生器；11-G信号（上止点信号）传感器；12-Ne（转速与转角）信号传感器；13-信号盘；14-传感器壳体,光电式CPS/CIS结构,（1）带孔信号盘外圆孔：360个透光孔：1信号孔-转速与转角信号内圆孔：5个小透光孔120信号孔-上止点TDC信号1个大透光孔:1缸BTDC70信号孔-判缸信号（2）信号发生器发光二极管：2只-1、120发光光电三极管：2只-1、120授光信号处理电路：整形、放大,光电式CPS/CIS工作原理,当透光孔转到LED与光电管之间时，信号盘透光，光电管导通（占曲轴转角1）当透光孔不在LED与光电管之间时，信号盘隔光，光电管截止（占曲轴转角1）,光电式CPS/CIS输出信号,图3-27日产轿车光电式传感器输出波形判缸信号内圆1个大透光孔：1缸BTDC70信号5个小透光孔：120信号-各缸上止点BTDC70转速与转角信号外圆360个透光孔：1信号,四、磁感应式CPS/CIS基本原理,图3-29传感线圈中的磁通和电动势E波形（a）低速时输出波形；（b）高速时输出波形当转子凸齿接近磁头时，气隙减小，磁阻Rm减小，磁通量增多，磁通变化率增大，感应电动势E为正(E0)当凸齿正对磁头时，气隙最小，磁阻Rm最小，磁通量最多，磁通变化率为0，感应电动势E为0（E0）当转子凸齿离开磁头时，气隙增大，磁阻增大，磁通量减少，感应电动势E为负（E0）,Inductivepulsegenerator,Asatoothofthesignalrotornearsthepole,amagneticfieldbuildsupthroughtherotor,thepolepieceandthemagnet.Thefieldisstrongestwhenatoothisoppositethepoleanddropsoffoncethetoothpassesthepole.Voltageisgeneratedonlywhenthefieldisincreasinganddecaying.Itiszerowhenthetoothisdirectlyoppositethepole.,捷达轿车磁感应式CPS组成,图3-30捷达轿车CPS结构1-缸体；2-大齿缺（基准标记）；3-传感器磁头；4-信号转子,捷达轿车磁感应式CPS结构,传感器：永久磁铁、磁头、传感线圈信号盘：58个凸齿-转速转角信号-1个凸齿占3（曲轴转角）57小齿缺-1个小齿缺占3（曲轴转角）1个大齿缺-1、4缸上止点信号-大齿缺占15（曲轴转角）大齿缺的弧度2个凸齿3个小齿缺弧度信号转子转一转，线圈产生58个信号输入ECU,捷达轿车磁感应式CPS检修,（a）安装位置；（b）线束插头检查信号线圈：检测传感器插座上“1”与“2”端子间阻值R124501000，正常。检查线束导线：1-56、2-63、3-67R1.5为正常；R，导线断路。,五、霍尔式曲轴位置传感器CPS,桑塔纳Gli、2000GLi型轿车CPS线束插座及电路连接（a）线束插座端子位置；（b）电路连接1-搭铁端子；2-信号输出端子；3-电源端子（5V）,霍尔效应,Halleffect,Ifacertaintypeofcrystaliscarryingacurrentinatransversemagneticfield,thenavoltagewillbeproducedatrightanglestothesupplycurrent.Themagnitudeofthevoltageisproportionaltothesupplycurrentandtothemagneticfieldstrength.,ApplicationofHalleffect,TheHalleffectcanalsobeusedtodetectcurrentflowinginacable.Themagneticfieldproducedroundthecablebeingproportionaltothecurrentflowinginit.Halleffectsensorsarebecomingincreasinglypopular.ThisispartlyduetotheirreliabilitybutalsotothefactthattheydirectlyproduceaconstantamplitudesquarewaveinspeedmeasurementapplicationsandavaryingDCvoltageforeitherpositionsensingorcurrentsensing.,霍尔式传感器结构原理,图3-37霍尔式传感器结构原理（a）叶片进入气隙，磁场被旁路；（b）叶片离开气隙，磁场饱和1-永久磁铁；2-触发叶轮；3-磁轭；4-霍尔集成电路当叶片进入气隙时，磁场被叶片旁路，霍尔元件上没有磁力线穿过，霍尔电压UH为零，IC输出级三极管截止，传感器US为高电平（4.8V）。当叶片离开气隙时，磁通经霍尔IC构成回路，霍尔元件产生UH（约2.0V），输出级三极管导通，传感器US为低电平（0.1V0.3V）。,OperatingPrinciple,1.Astherotorturns,firstawindowandthenatabpassesbetweenthemagneticpoleandthesensor.2.Whenatabispassingthroughtheairgap,itbecomesaninducedmagnet.Thisinfluencesthesensorandthedeviceisswitchedon(Fig.3-37(a).Thissendsasignal（about4.8V）tothecontrolunit.3.Whenawindowisintheairgapbetweenthemagneticpoleandthesensor(Fig.3-37(b),onlyaweakmagneticfieldreachesthesensor.Thedeviceisswitchedoffandthereisnosignal（only0.1V0.3V）.4.Whenthenexttabpassseintotheairgap,thedeviceisswitchedon.Thisswitchingonandoffisrepeatedaslongastheengineisrunning.,桑塔纳GLI/2000GLI霍尔式CPS,六、差动霍尔式传感器DoubleHallType,图3-40差动霍尔式传感器结构原理（a）基本结构；（b）输出波形特点：转子凸齿与信号发生器之间的气隙可以增大到10.5mm（普通霍尔式传感器仅为0.2mm0.4mm）,红旗轿车差动霍尔式CPS结构,传感器：永久磁铁、霍尔电路信号盘：58个凸齿-转速转角信号-1个凸齿占3（曲轴转角）57小齿缺-1个小齿缺占3（曲轴转角）1个大齿缺-1、4缸上止点信号-大齿缺占15（曲轴转角）大齿缺的弧度2个凸齿3个小齿缺弧度信号转子转一转，传感器产生58个信号输入ECU,红旗轿车差动霍尔式CPS输出信号,传感器：永久磁铁、霍尔电路信号盘：58个凸齿-转速转角信号-1个凸齿占3（曲轴转角）57小齿缺-1个小齿缺占3（曲轴转角）1个大齿缺-1、4缸上止点信号-大齿缺占15(曲轴转角)大齿缺的弧度2个凸齿3个小齿缺弧度信号转子转一转，传感器产生58个信号输入ECU,切诺基差动霍尔式CPS结构,（a）2.5L发动机；（b）4.0L发动机,切诺基霍尔式CPS检修,图3-46切诺基Cherokee曲轴位置传感器连接线路（a）连接线路；（b）线束插头检查电源电压：UAC8V,正常。检查线束导线：A-7、B-24、C-4R0.5为正常；R，导线断路,七、霍尔式凸轮轴位置传感器,图3-38桑塔纳、捷达霍尔式凸轮轴位置传感器CIS结构电路1-进气凸轮轴；2-凸轮轴位置传感器；3-固定螺钉；4-定位螺栓与座圈；5-信号转子；6-发动机缸盖,桑塔纳、捷达霍尔式CIS输出信号,传感器：永久磁铁、霍尔电路信号盘：58个凸齿-转速转角信号-1个凸齿占3（曲轴转角）57小齿缺-1个小齿缺占3（曲轴转角）1个大齿缺-1、4缸上止点信号-（占15曲轴转角)大齿缺的弧度2个凸齿3个小齿缺弧度信号转子转一转，传感器产生58个信号输入ECU,喷油提前角与喷油时间控制,设发动机1000r/min时：喷油提前角为6；喷油时间为2ms（相当于12）,桑塔纳、捷达霍尔式CIS检修,检测电源电压：通点火开关，U134.5V，正常检测线束断路：OHM200档检测传感器与ECU插头端子1-62、2-76、3-67R1.5为正常；R，说明导线断路,切诺基霍尔式CIS结构,图3-44切诺基Cherokee凸轮轴位置