1 5 曲轴位置和凸轮轴位置传感器故障检修

,发动机电控系统识别,主讲人：张忠伟,延时符,汽车发动机电控系统检修课程项目一燃油供给不良故障检修任务五曲轴位置和凸轮轴位置传感器故障检修,主要内容Primarycoverage,一、学习目标,1.能根据故障现象制定正确的维修计划。2.能正确选择诊断设备对曲轴位置、凸轮轴位置传感器引起的故障进行诊断。3.能正确使用万用表、故障诊断仪、示波器对发动机转速与曲轴位置传感器电路进行检测。4.能正确记录、分析各种检测结果并确定故障原因和故障部位。5.能按照正确操作规范进行发动机转速与曲轴位置传感器的更换。6.能正确检查曲轴位置、凸轮轴位置传感器故障检修故障的修复质量。7.能够自主检修曲轴位置、凸轮轴位置传感器引起的故障。,二、情景描述,故障现象：一辆迈腾1.8TSI轿车，起动困难。诊断与排除：发动机起动困难原因较多，通过解码仪读取发动机故障码，再用万用表测量凸轮轴位置传感器的供电、信号及线路，信号电压为0V，说明凸轮轴位置传感器损坏。更换凸轮轴位置传感器后故障排除。分析：凸轮轴位置传感器是发动机电子控制系统中最重要的传感器之一，其功用是向行车电脑ECU提供确认活塞位置的信号，以此来决定发动机的点火时刻和顺序喷油。当凸轮轴位置传感器信号中断后，控制单元收到曲轴位置信号只能识别出再经一定的曲轴转角到达1、4缸的上止点，但不知1、4缸中的哪一个是压缩行程上止点。控制单元仍可喷油，但由顺序喷射改为同时喷射；控制单元仍可点火，但将点火正时向后推迟到绝对不爆燃的安全角度，一般推迟15此时发动机功率和转矩都会降低，驾驶中的感觉就是加速不良，达不到规定的最高车速，燃油消耗增加，怠速不稳，起动时造成起动困难。,三、相关知识,一、曲轴位置传感器工作原理视频-2-17曲轴位置传感G28发动机转速传感器曲轴位置(转速与转角)传感器将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入ECU，曲轴每转过一定角度就发出一个脉冲信号，ECU通过不断地检测脉冲个数，即可计算出曲轴转过的角度。与此同时，ECU根据单位时间内接收到的脉冲个数，即可计算出发动机的转速。在微机控制电子点火系统中，发动机曲轴转角信号用来计算具体的点火时刻，转速信号用来计算和读取基本点火提前角。,三、相关知识,一、曲轴位置传感器工作原理曲轴位置传感器按工作原理可分为磁感应式、霍尔式、光电式等三大类。目前应用较多的是磁感应式曲轴位置传感器。大众轿车采用的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱靠近离合器一侧的缸体上。其结构如图1-59所示，主要由信号发生器和信号转子组成。信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上，由永久磁铁、传感器线圈和线束插头组成。传感线圈又称为信号线圈，永久磁铁上带有一个磁头2，磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子3，磁头与磁轭（导磁板）连接而构成导磁回路。迈腾1.8TSI的磁感应式曲轴位置传感器与ECU的接线电路图如图1-60所示，其中端子3为曲轴传感器信号线，端子2为信号负极线，端子为屏蔽线。视频-2-18曲轴位置传感视频-2-19霍尔位置传感视频-2-20光电式位置传感器,图1-59大众磁感应式曲轴位置传感器的结构1-气缸体2-传感器（G28）磁头3-信号转子,a接线端子b接线电路图图1-60迈腾1.8TSI磁感应式曲轴位置传感器与ECU的接线电路图,三、相关知识,一、曲轴位置传感器工作原理,动画-磁感式传感器,动画-霍尔式传感器,动画-转速传感器,三、相关知识,信号转子为齿盘式，在其圆周上间隔均匀地制作有58个凸齿、57个小齿缺和1个大齿缺。大齿缺输出基准信号，对应于发动机1缸或4缸压缩上止点前一定角度。大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占的弧度。因为信号转子随曲轴一同旋转，曲轴旋转一圈（360），所以信号转子随圆周上的凸齿和齿缺所占的曲轴转角为360，每个凸齿和齿缺所占的曲轴转角均为3（583+573=345），大齿缺所占的曲轴转角为15（23+33=15）。当曲轴位置传感器随曲轴旋转时，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势（即电动势出现一次最大值和一次最小值），线圈相应地输出一个交变电压信号。因为信号转子上设置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，如图1-61所示。信号对应于1缸或4缸压缩上止点前的一定角度。控制单元ECU接收到宽脉冲信号时，便可知道1缸或4缸上止点位置即将到来，至于即将到来的是1缸还是4缸则需要根据凸齿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），传感器线圈就会产生58个交变的电压信号输入到ECU。,三、相关知识,图1-61桑塔纳200GsiAJR发动机曲轴位置传感器输出信号,三、相关知识,二、凸轮轴位置传感器凸轮轴位置(上止点位置)传感器是确定曲轴基准位置和点火基准的传感器。该传感器在曲轴旋转至某一特定位置（如1缸上止点或上止点前某一确定的角度）时，输出一个脉冲信号，ECU将这一个信号作为计算曲轴位置的基准信号，再用曲轴转角信号计算出曲轴任一时刻所处的具体位置。由于凸轮轴位置传感器能够识别是哪一缸活塞即将到达上止点，所以又称其为判缸传感器。,三、相关知识,图1-62大众凸轮轴位置传感器结构1-凸轮轴2-霍尔信号发生器3-传感器固定螺钉4-定位螺栓与座圈5-信号转子6-发动机缸盖,A电路图b端子图图1-63迈腾凸轮轴位置传感器接线,霍尔式凸轮轴位置传感器和信号转子组成如图1-62所示。霍尔信号发生器主要由霍尔集成电路、永久磁铁和导磁钢片等组成。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。霍尔元件用硅半导体材料制成，与永久磁铁之间留有0.20.4mm间隙，信号转子又称为触发叶轮，安装在进气凸轮轴上，用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为触发叶轮，在隔板上制有一个窗口，当信号转子随进气凸轮轴位置一同转动时，隔板和窗口便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过，窗口对应产生的信号为低电平信号，隔板对应产生的信号为高电平信号。迈腾TSI凸轮轴位置传感器接线图如图1-63所示。端子1为传感器电源正极，与控制单元端子62连接；端子2为传感器信号输出端子，与控制单元端子76连接；端子3为传感器电源负极，与控制单元端子67连接。,三、相关知识,当隔板进入气隙（即在气隙内）时，霍尔元件不产生电压，传感器输出高电平(约为12V)信号；当隔板离开气隙(即窗口时入气隙)时，霍尔元件产生电压，传感器输出低电平信号(0.1V)。凸轮轴位置传感器输出的信号电压与曲轴位置传感器输出的信号电压之间的关系如图1-64所示。发动机曲轴每转两圈(720)，霍尔传感器信号转子就转一圈(360)，对应产生一个低电平信号和一个高电平信号，其中低电平信号对应于1缸压缩上止点前一定角度。,图1-64曲轴位置和凸轮轴位置传感器输出波形的对应关系,四、任务实施,一、曲轴位置传感器检修当曲轴位置传感器故障，ECU检测到曲轴位置传感器故障，存储故障码，控制不点火、不喷油。有些发动机可用凸轮轴位置信号控制，使发动机能够继续运转，但性能下降。早期的汽车如曲轴位置传感器出现故障发动机可能症状有发动机不起动、发动机熄火、不点火,但现在汽车如迈腾1.8TSI如曲轴位置传感器出现故障为起动困难,因为可以用凸轮轴位置传感器来替代曲轴位置信号，此时发动机能运转。,四、任务实施,一、曲轴位置传感器检修迈腾TSI曲轴位置传感器检修如下：1.读取曲轴位置数据运转发动机，观察曲轴位置传感器的工作情况，可查看08功能读测量数据块03显示发动机转速显示。2.传感器电阻的检查断开点火开关，拔出传感器引线插头，检测传感器插座端子1与端子2间信号线圈电阻应为4501000。若阻值为无穷大，说明信号线圈断路，应更换传感器。发动机不能起动与曲轴位置传感器有很大关系。拖转发动机，用万用表测量ECU的T60/51端子与T60/36端子(曲轴位置传感器信号的输入端子)，无信号电压(正常情况下应为0.30.5V)，说明曲轴位置传感器损坏。3.线束导通性的检查检测传感器与控制单元之间的线束时，分别检测传感器线束插头端子1与控制单元线束插孔T60/51、传感器线束插头端子2与控制单元线束插孔T60/36，其阻值最大不超过1.5。如为无穷大则说明导线断路，需要修理或更换线束。,四、任务实施,4.信号转子与磁头间间隙的检查信号转子凸齿与磁头间的间隙应在0.20.4mm之间，间隙如有变化，必须按规定进行调整。5.示波检查其标准波形如图1-64所示。良好的波形在0V电平上、下的幅值应基本接近，由于幅值会随发动机转速增加而增大，幅值、频率和形状在确定的条件(转速等)下是一致的、可重复的、有规律的和可预测的，两脉冲时间间隔(频率)应一致(除同步脉冲)，占空比一般不改变，只有在同步脉冲出现才改变。除此之外，若占空比改变表示有故障，若某一个最大值低于其他峰值，或某一个最小峰值低于其他峰值，则应检查信号转子是否有缺角或弯曲。如果波形峰值变小或变形，将会同时出现发动机失速、断火或熄火。通常最常见的传感器故障是根本不产生信号，这说明传感器的线圈有断路故障。如果示波器显示在零电位时间一条直线，则说明传感器信号系统中有故障。图1-65为两种磁感应式曲轴位置传感器的故障波形。图1-65a为齿槽中有异物造成；图1-65b为传感器信号转子安装不当造成的。,a有异物b安装不当图1-65磁感应式曲轴位置传感器故障波形,四、任务实施,6.别克曲轴位置传感器的更换视频-3.3曲轴位置传感器的更换,四、任务实施,7.别克曲轴位置传感器电路检修视频-3.3曲轴位置传感器电路检修,四、任务实施,二、凸轮轴位置传感器检修当霍尔式凸轮轴位置传感器出现故障时，发动机会继续运转，也能再次起动，但是，喷油不是在进气门打开时完成，而是在进气门关闭之前完成（即喷油时间增长），因此对混合气品质产生的影响较小，不会影响发动机总体性能。与此同时，由于控制单元不能判断即将到达压缩上止点的是哪一个缸，因此爆燃调节将停止。为了防止发动机产生爆燃，控制单元将自动减小点火提前角。凸轮轴位置传感器故障，存储故障码，不同控制系统会起动不同控制程序。故障症状有发动机起动困难、大负荷功率下降、尾气排放超标、油耗增大。,四、任务实施,1.连接解码器读取故障码，诊断是否有信号中断故障。2.读取数据流(测量数据)热机时，进入显示组03，显示区04观察数据流。3.传感器工作情况检测用发光二极管试灯从传感器背后连接端子2和端子3，短时起动发动机，试灯应闪亮；若试灯不亮，则进行电源电压及线束检测。4.传感器电源电压检测断开点火开关，拔下线束插头，用万用表测连接插头1和3的电压应5V左右。如电压为0V，说明线束断路、短路或ECU有故障；断开点火开关检查导线是否正常。测量插头端子2和端子3的电压，标准应接近蓄电池电压。如果测量值符合标准，更换霍尔传感器；如果测量值不符合标准，应检查霍尔传感器与控制单元的线路是否有开路或短路。,四、任务实施,5.线束检测断开点火开关，拔下控制单元线束插头，用万用表分别测传感器插头端子1与控制单元端子T60/29、测传感器插头端子2与控制单元端子T60/53、测传感器插头端子3与控制单元端子T60/8，测得各导线的电阻值应不大于1.5。如阻值过大或无穷大，说明线束接触不良或导线断路，应修理或更换。再用万用表分别测线束导线间是否有短路