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曲轴位置传感器

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曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一,它提供点火时刻(点火提前角)、确认曲轴位置的信号,用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同,可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。

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曲轴位置传感器工作原理

曲轴位置传感器通常安装在分电器内,是控制系统中最重要的传感器之一。其作用有:检测发动机转速,因此又称为转速传感器;检测活塞上止点位置,故也称为上止点传感器,包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。

曲轴传感器主要有三种类型:磁电感应式、霍尔效应式和光电式。

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曲轴位置传感器拆装

曲轴位置传感器安装在变速箱离合器壳体上,位于发动机缸体左侧后面,曲轴位置传感器是用二条螺栓紧固的,用带胶纸垫或纸板垫垫到曲轴位置传感器的底面上,以调节传感器的深度,一旦发动机起动之后(在曲轴位置传感器装好之后),纸垫的多余部分应被剪掉。新出厂的备用传感器将带着这种垫,如果原来的曲轴位置传感器被重新装过,或更换变速箱和离合器壳体,就必须装一个新的垫片。

拆卸时,在靠近进气歧管的后部,从主线束上拆下传感器线束,拆下油管安装螺栓上的固定曲轴位置传感器导线卡子的螺母,拆下曲轴位置传感器安装螺栓,拆下曲轴位置传感器,拆下曲轴位置传感器导线线束的夹箍。安装时,把曲轴位置传感器的凸头装进变速箱壳体的孔里使端面齐平。安装并拧紧曲轴位置传感器二个安装螺栓,其力矩为17-21N·

m。曲轴位置传感器固定到变速箱的二个螺栓是特制的,以保证传感器与飞轮之间有一个正确的间隙,不允许装用其他螺栓代替特制的螺栓。把导线插头连接到曲轴位置传感器上,装上传感器线束卡子,把卡子装到燃油管安装螺栓上,拧上卡子的安装螺母。

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霍尔式曲轴位置传感器的检测

霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理,产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的。它是利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度,从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号,经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。

(1)采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传感器

美国GM公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端,采用触发叶片的结构型式。在发动机的曲轴皮带轮前端固装着内外两个带触发叶片的信号轮,与曲轴一起旋转。外信号轮外缘上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口,每个触发叶片和窗口的宽度为10°弧长;内信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口,3个触发叶片的宽度不同,分别为100°、90°和110°弧长,3个窗口的宽度亦不相同,分别为20°、30°和10°弧长。由于内信号轮的安装位置关系,宽度为100°弧长的触发叶片前沿位于第1缸和第4缸上止点(TDC)前75°,90°弧长的触发叶片前沿在第6缸和第3缸上止点前75°,110°弧长的触发叶片前沿在第5缸和第2缸上止点前75°。

霍尔信号发生器由永久磁铁、导磁板和霍尔集成电路等组成。内外信号轮侧面各设置一个霍尔信号发生器。信号轮转动时,每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时,霍尔集成电路中的磁场即被触发叶片所旁路(或称隔磁),这时不产生霍尔电压;当触发叶片离开空气隙时,永久磁铁2的磁通便通过导磁板3穿过霍尔元件这时产生霍尔电压。将霍尔元件间歇产生的霍尔电压信号经霍尔集成电路放大整形后,即向ECU输送电压脉冲信号,外信号轮每旋转1周产生18个脉冲信号(称为18X信号),1个脉冲周期相当于曲轴旋转20°转角的时间,ECU再将1个脉冲周期均分为20等份,即可求得曲轴旋转1°所对应的时间,并根据这一信号,控制点火时刻。该信号的功用相当于光电式曲轴位置传感器产生1°信号的功能。内信号轮每旋转1周产生3个不同宽度的电压脉冲信号(称为3X信号),脉冲周期均为120°曲轴转角的时间,脉冲上升沿分别产生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止点前75°作为ECU判别气缸和计算点火时刻的基准信号,此信号相当于前述光电式曲轴位置传感器产生的120°信号。

(2)采用触发轮齿的霍尔式曲轴位置传感器

克莱斯勒公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在飞轮壳上,采用触发轮齿的结构。同时在分电器内设置同步信号发生器,用以协助曲轴位置传感器判别缸号。北京切诺基车的霍尔式曲轴位置传感器,在2.5L四缸发动机的飞轮上有8个槽,分成两组,每4个槽为一组,两组相隔180°,每组中的相邻两槽相隔20°。在4.OL六缸发动机的飞轮上有12个槽,4个槽为一组,分成三组,每组相隔120°,相邻两槽也间隔20°。

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