曲軸位置傳感器故障的排除方法

陳德猛/鹽城交通技師學(xué)院

曲軸位置傳感器故障的排除方法

陳德猛/鹽城交通技師學(xué)院

曲軸位置傳感器是汽車曲軸的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及活塞到達(dá)上止點(diǎn)的信號(hào)傳感器，本文介紹曲軸位置傳感器的一般故障及檢測方法。

曲軸位置傳感器；ECU；信號(hào)電壓

一、曲軸位置傳感器的作用

曲軸位置傳感器又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，用來檢測曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號(hào)、曲軸位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并輸送給控制單元（ECU），以確定基本的點(diǎn)火和噴油時(shí)刻。如果電控單元接受不到曲軸位置傳感器輸送的信號(hào)或信號(hào)超出規(guī)定的范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)就不能正常運(yùn)行，也沒有“備用模式”可以替代，但故障指示燈會(huì)常亮，電控單元記錄相應(yīng)的故障碼，以便故障分析和檢修。

二、曲軸位置傳感器基本結(jié)構(gòu)和工作原理

（一）電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器

1.基本結(jié)構(gòu)

主要傳感器線圈、永久磁鐵和線束及插接組成電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器與安裝在曲軸上的信號(hào)轉(zhuǎn)子配對(duì)成為傳感器工作件。

2.作原理

齒盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于空氣氣隙的變化，使磁回的磁通量發(fā)生了變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其大小和齒盤的轉(zhuǎn)速成正比；其頻率和轉(zhuǎn)速與齒數(shù)的乘積成正比。這樣每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒就產(chǎn)生一個(gè)交變電壓的變化頻率，表示了曲軸旋轉(zhuǎn)快慢的步數(shù)，經(jīng)電腦ECU處理后即確定為曲軸的轉(zhuǎn)速。

當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)使活塞處于1、4缸上止點(diǎn)位置時(shí)，磁盤上正對(duì)傳感器磁頭的位置處缺少了兩個(gè)齒，信號(hào)電壓所占的時(shí)間較長，即輸出的信號(hào)為一脈沖信號(hào)。ECU電腦即判定為即將到了1、4缸活塞上止點(diǎn)位置。

圖1 電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的工作原理圖

（二）光電式曲軸位置傳感器

1.本結(jié)構(gòu)

光電式曲軸位置傳感器基本結(jié)構(gòu)：它是由兩個(gè)紅外線發(fā)光二極管LED和兩個(gè)光敏二極管PD、轉(zhuǎn)盤和控制電路組成。

2.工作原理

光電式曲軸位置傳感器是利用光電原理將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角和汽缸上止點(diǎn)位置信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器固定在分電器殼上，并分作兩部分分別位于遮光器盤的上下兩側(cè)。上部裝有兩個(gè)發(fā)光二極管，分別對(duì)在遮光盤的兩圈縫隙上，下部分裝有兩個(gè)光敏二極管分別與遮光盤上邊的兩只發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，遮光盤隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)遮光盤上的縫隙與光電傳感器對(duì)準(zhǔn)時(shí)，光線通過縫隙照在其下邊的光敏二極管上，使二極管導(dǎo)通。當(dāng)光線被遮光盤擋住時(shí)，光敏二極管截止。這樣，光敏二極管上就會(huì)產(chǎn)生一定的電壓信號(hào)，將此信號(hào)放大、處理，即可得到控制點(diǎn)火用的脈沖信號(hào)。

壓縮上止點(diǎn)信號(hào)的取得是由外圈一組產(chǎn)生的信號(hào)，其周期對(duì)應(yīng)于分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)的1°，將此信號(hào)進(jìn)行2倍變頻，即可獲得對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角位1°的信號(hào)。內(nèi)圈的一組光電傳感器，由于其間隔為60°，為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角的120°。使用中，將內(nèi)圈信號(hào)產(chǎn)生的縫隙固定在發(fā)動(dòng)機(jī)做功的上止點(diǎn)前70°的位置，則此信號(hào)即可作為發(fā)動(dòng)機(jī)各對(duì)應(yīng)缸的壓縮上止點(diǎn)參考信號(hào)。

三、曲軸位置傳感器一般故障的檢測方法：

（一）檢測傳感器本身電阻故障

1.閉點(diǎn)火開關(guān)

2.拔下傳感器的2芯插頭

3.將萬用表打到相應(yīng)電阻檔位上

4.分別將萬用表筆插到2芯插頭

5.讀出其阻值是否符合技術(shù)要求，不符合要求即更換曲軸位置傳感器。（標(biāo)準(zhǔn)值800～900Ω）

（二）檢測信號(hào)電壓故障

1.關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)。

2.拔下傳感器的2芯插頭。

3.將萬用表打到20V的交流檔。（提示：磁電傳感器性能的好壞，決定于磁場強(qiáng)度的大小和線圈的阻值，快轉(zhuǎn)曲軸或分電器軸時(shí)，應(yīng)產(chǎn)生1.5～5V的交變電壓?；?qū)⒋盆F激勵(lì)一下，應(yīng)有近1V的電壓產(chǎn)生為好。因轉(zhuǎn)速傳感器是一種無源傳感器。它產(chǎn)生的交變電壓是發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后產(chǎn)生的，所以，可以用萬用表交流檔測量其信號(hào)。)

4.啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

5.測量其輸出信號(hào)值讀取數(shù)值。如果不符合要求，即檢查磁隙、線束插接器或更換傳感器。（標(biāo)準(zhǔn)值：其輸出信號(hào)電壓不能＜2.5V）

（三）電腦側(cè)信號(hào)輸入的線故障檢測

1.關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下ECU保險(xiǎn)絲。

2.拔下電腦側(cè)控制線路。

3.將萬用表打到2KΩ檔。（也可以測量信號(hào)）

4.測量其阻值知否符合要求，如果不符合下一步測量線束導(dǎo)通性

（四）線束的導(dǎo)通性的測量

1.關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)并拔下ECU保險(xiǎn)絲。

2.拔下發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU的連接插頭。

3.拔下發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器2芯插頭。

4.用萬用表測量每一根線的導(dǎo)通性。（電阻值不能大于1Ω）

四、案例分析：

一輛起亞賽拉圖轎車因水泵漏水，開到一家汽車快修店更換新水泵。更換水泵后，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)啟動(dòng)不能著車，且沒有著車征兆的現(xiàn)象。

故障分析與檢修。

故障現(xiàn)象來看，此故障的原因可能是無點(diǎn)火高壓電或噴油器不噴油造成的，而最有可能造成此類故障的是曲軸位置傳感器信號(hào)不正常。從之前的維修過程來看，故障有可能與更換水泵有關(guān)。該車裝備G4EC1.6L單點(diǎn)噴射的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，水泵安裝在曲軸前端的皮帶輪左上方，在它的下方約20cm處，安裝有磁感應(yīng)式的曲軸位置傳感器。

檢查曲軸位置傳感器的連接器和連接線路，均良好。斷開連接器，測量曲軸位置傳感器的線圈電阻值，幾乎為0，說明該傳感器的磁感應(yīng)線圈短路。檢查曲軸位置傳感器的外部，沒有人為碰傷或其它異常痕跡。傳感器的密封是良好的，拆卸水泵時(shí)不可能有水滲入到內(nèi)部。

更換新的曲軸位置傳感器后，發(fā)動(dòng)機(jī)仍然不能啟動(dòng)。拆下空氣濾清器，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)噴油器時(shí)而能噴油，時(shí)而不能噴油。于是拔下高壓線，接上火花塞，觀察點(diǎn)火高壓電，結(jié)果只在啟動(dòng)時(shí)跳了一次電。斷開蓄電池負(fù)極后再裝回，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。此時(shí)噴油器噴油正常，但高壓電仍然只跳一次電。

新裝上的曲軸位置傳感器性能不良，測量傳感器線圈，電阻值為1280Ω。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬用表測量曲軸位置傳感器的輸出電壓（當(dāng)時(shí)沒帶示波器），為0.6V左右。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，此傳感器的輸出電壓偏低。將曲軸位置傳感器與觸發(fā)齒輪之間的間隙調(diào)小，再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，輸出電壓達(dá)到1.8V，但故障依舊。

電路的線路連接情況，無異常。該發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)采用同時(shí)點(diǎn)火方式，有兩個(gè)點(diǎn)火線圈，每個(gè)點(diǎn)火線圈有兩根接線，一根是電源線，另一根是來自ECU的控制線。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，測量電源線，電壓正常，但ECU未輸出控制信號(hào)。

考慮到ECU有故障的可能性不大，因此故障排查工作陷入了困境。再次詢問更換水泵的維修人員，確定他沒有超范圍修理。于是懷疑新更換的曲軸位置傳感器性能不良。將新的曲軸位置傳感器拆下，與損壞的傳感器做了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)新傳感器的磁力明顯弱于損壞的傳感器。幾經(jīng)周折，購買到了磁力與舊的基本相同的曲軸位置傳感器。換上后，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常。

最后，對(duì)第二個(gè)新傳感器的電阻值和輸出電壓值進(jìn)行了測量，為880Ω和1.8V，與第一個(gè)新件一樣。因此，推斷可能是第一個(gè)新傳感器的磁力弱，產(chǎn)生的信號(hào)有失真，造成ECU計(jì)算不準(zhǔn)確所致?？上М?dāng)時(shí)沒帶示波器，不能觀察和比較兩個(gè)新傳感器的信號(hào)波形。

[1]陳家瑞《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與檢修》.

[2]任慧珠羌春曉《汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》.

[3]任惠珠《汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》.