止點(TDC)、曲軸(CKP)、凸輪軸(CMP)傳感器

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：jiaer.qx 類別：汽車構造維修時間：2008-06-04

    1.基本傳感器分類波形

    ①霍爾效應傳感器，參見圖19。

    霍爾效應傳感器在汽車應用于上是有特殊意義的，它是固態半導體傳感器，用在曲軸轉角和凸輪軸上來通斷點火和燃油噴射觸發電路的開關，它們也應用在控制電腦需要了解的轉動部件的位置和速度的其它電路上，例如車速傳感器等等。

    霍爾效應傳感器(或開關)由一個永久磁鐵或磁極的幾乎完全閉合的磁路組成，一個軟磁葉輪轉過磁鐵和磁極之間的空隙，當在葉輪上的窗口允許磁場通過，并不受阻礙的傳到霍爾效應傳感器上的時候，磁場就中斷了(因葉片是傳導磁場到傳感器上的媒體)，葉輪在窗口開和閉遮斷磁場，導致霍爾效應傳感器像開關一樣接通和關斷，這就是為什么一些汽車制造商將霍爾效應傳感器和其它一些類似的電子設備稱為霍爾開關的原因。這個裝置實際上是一個開關設備，而它包含有關鍵功能的部件霍爾效應傳感器。

    試驗步驟

    起動發動機，讓發動機怠速運轉或讓汽車在行駛能力有故障的狀況下行駛。

    波形結果

    確認從一個脈沖到另一個脈沖幅值，頻率和形狀等判定性尺寸是一致的，這意味著數值脈沖的幅度足夠高(通常等于傳感器供電電壓)，脈沖間隔一致(同步脈沖除外)，形狀一致且可預測。

    確認頻率緊跟發動機轉速，當同步脈沖出現時占空比才改變，能使占空比改變的唯一理由是不同寬度的轉子葉片經過傳感器，除此之外脈沖之間的任何其它變化都意味著故障。

    了解波形形狀的一致性，檢查波形上下沿部分的拐角，檢查波形幅值的一致性，由于傳感器供電電壓不變，因此所有波形的高度應相等，實際應用中有些波形有缺痕或上下各部分有不規則形狀，這也許是正常的，在這里關鍵是一致性，確認波形離地不是太高，若太高說明電阻太大或接地不良。

    檢查標準波形異常是由于發動機異響或行駛能力故障同步，這能證實與顧客陳述的問題或行駛性能故障的根本原因有直接關系的信號問題。

    雖然霍爾效應傳感器通常被設計在150攝氏度高溫下運行，但它們的運行還是會受溫度影響。許多霍爾效應傳感器在一定溫度下(冷或熱)會失效。

    如果在示波器上顯示波形不正常，查找不良的線束和插頭，也要檢查示波器的接線，確認相關部件在轉動(分電器轉動等)，當故障出現在示波器上時，擺動線束，這可以進一步判斷霍爾效應傳感器是否是故障的根本原因。

    如果霍爾效應傳感器電路包含同步脈沖，試接入第一缸觸發信號來穩定波形，從第一缸火花塞高壓線的觸發輸入信號，可以幫助穩定示波器上的波形，沒有第一缸觸發信號，在同步脈沖、頻率不一致時，觸發器通常給示波器的工作造成麻煩，如波形跳動或變得雜亂。

    ②磁電式傳感器，參見圖20。

    有兩種最普通的傳感器轉動軸的方法：一個是磁電式，一個是光電式傳感器。在許多北美、亞洲和歐洲制造的汽車上，從最便宜的到最豪華的車型都采用磁阻型或感應型傳感器來傳感曲軸位置(CKP)和凸輪軸位置(CMP)，它們被用來傳感像車速傳感器，防抱死系統車輪傳感器等其它轉動部件的速度和位置。

    磁電式傳感器是模擬交流信號發生器，這意味著它們產生交流信號，它們一般由繞著線圈的磁鐵和兩個接線端組成。這兩個線圈端子就是傳感器的輸出端子，當鐵質環狀齒輪(有時稱為磁阻輪)轉動經過傳感器時，線圈里會產生電壓。

    磁組輪上相同齒型會產生相同型式的連續脈沖，脈沖有一致的形狀幅值(峰對峰電壓)與曲軸凸輪軸磁組輪的轉速成正比，輸出信號的頻率基于磁組輪的轉動速度，傳感受器磁極與磁組輪間氣隙對傳感器信號的幅值影響極大，靠除去傳感器上一個齒或兩個相互靠近的齒所產生的同步脈沖，可以確定上止點的信號。這會引起輸出信號頻率的變化，而在齒減少的情況下，幅值也會變化。固體電子控制裝置，例如控制電腦或點火模塊，隨即測出同步脈沖并用它去觸發點火或燃油噴射器。

    磁電式曲軸或凸輪軸位置傳感器可以安裝在分電器內，也可以安裝在曲軸和凸輪中部、前部和后部，它們是雙線傳感器，但它們的兩條線被裹在屏蔽線中間，這是因為它們的信號有些敏感，用電子術語說，就是容易受高壓點火線，車載電話等電子設備的電磁干擾(電磁干擾EMI或射頻干擾RF電磁或射頻干擾會改變信號判定性尺度，并在“電子通訊”中產生故障，它會引起行駛性能故障或產生故障碼。

    試驗步驟

    起動發動機，讓發動機怠速運轉或讓汽車在行駛能力有故障的狀況下行駛。

    波形結果

    不同型式的凸輪軸和曲軸位置傳感器產生多種形狀的交流波形，分析磁電式傳感器的波形的，一個參考波形是會有很大幫助的，波形的上下波動，不可能是0V電平的上和下完美的對稱，但大多數傳感器將是相當接近，磁電式曲軸或凸輪位置傳感器的幅值隨轉速而增加，轉速增加，波形高度相對增加。

    確定幅值、頻率和形狀在確定的條件下是一致的(轉速等)、可重復的、有規律的和可預測的，這意味著峰值的幅度應該足夠高，兩脈沖時間間隔(頻率)一致(除同步脈沖)，形狀一致并可預測。

    確認波形的頻率同發動機轉速同步變化，兩個脈沖間隔只是在同步脈沖出現時才改變，能使兩脈沖間隔時間改變的唯一理由是磁組輪上的齒輪數缺少或特殊齒經過傳感器，任何其它改變脈沖間隔時間都可以意味著故障。

    檢查發動機異響和行駛性能故障與波形的異常是否有關，這可以證實信號所表現的問題是否與顧客陳述的現象或行駛性能故障有直接的關系。

    不同類型的傳感器的波形峰值電壓和形狀并不相同，由于線圈是傳感器的核心部分，所以故障往往與溫度關系密切。大多數情況是波形峰值變小或變形，同時出現發動機失速、斷火或熄火。通常最常見的交流傳感器故障是根本不產生信號。

    如果波形出現異常，檢查不良的線路和接線插頭，確認線路沒有搭鐵，檢查示波器和傳感器連線，確認相關的部件是轉動的(分電器/凸輪軸/曲軸是轉動的等)，當故障出現在示波器上的搖動線束，這可以進一步證明磁電式傳感器是否是故障的根本原因。

    如果磁電式傳感器電路包括同步脈沖，試用1缸觸發來穩定波形，從1缸火花塞高壓線上引入觸發信號幫助穩定顯示波形，如果沒有1缸觸發信號，同步脈沖波形的頻率變化會使示波器出現問題，即波形跳動不穩。

    ③光電式傳感器，參見圖21。

    光電式傳感器在汽車中應用是因為它可以傳感轉動元件的位置(甚至在發動機不轉的情況)，同時它還可以便脈沖信號的幅值在速度變化即保仍持不變，近來高溫光導纖維技術的發展使得光電傳感器在汽車方面的應用增加了。光電傳感器另一個優點是不受磁電干擾(EMI)的影響，它們是固體光電半導體傳感器，被用在曲軸和凸輪軸上去控制點火和燃油噴射電路的開關。它們也被用在控制電路，問題非常敏感。光電式傳感器的功能元件通常被密封很好，但損壞的分電器組套或密封墊，以及當維修時可能使油污和污物進入敏感區域造成污損，這些就可能引起不能起動，失速和斷火。

    如果示波器顯示波形異常，檢查不良的線和線束插頭，檢查示波器和傳感器的連線，確認相應的零件是在轉動的(分電器等)，當故障出現在示波器上的時候，搖動線束，這可以提供進一步證據，證明光電傳感器是否是故障的真正的根本原因。

    2.起動試驗

    起動時，遇到曲軸轉動但發動機不能發動的情況下可以進行起動試驗。對于行駛性能、排放及顧客反映的問題，應考慮以下三個問題：

    a.什么是故障產生的重要原因；

    b.檢查這個故障的難易程度；

    c.故障電路或元件維修的難易程度；

    對于不能起動故障的診斷可以遵循以下規律：通常發動機不能起動可能是由于：

    a.燃油不能進入氣缸；

    b.火花塞不能點火；

    c.機械系統故障。

    如果機械故障不存在的話，示波器就能夠避開不必要的步驟，直接確定故障的根本原因。示波器可以迅速可靠地查出燃油噴射系統電路和曲軸轉角傳感器電路以及點火初、次級電路故障，當懷疑磁電式上止點(TDC)位置、曲軸(CKP)位置、凸輪軸(CKP)位置傳感器有故障時，可以應用這個示波器試驗步驟來檢查。

    ①磁電式上止點(TDC)傳感器，參見圖22。

    ②磁電式曲軸轉角傳感器，參見圖23。

    ③磁電式上止點、曲軸轉角傳感器波形分析

    在進行起動試驗時，觀察示波器，在大多數情況下：如果傳感器或電路有故障，將完全沒有信號，在示波器中間零線位置上是一條直線這是很重要的診斷資料。

    如果示波器顯示在零電位這是一條直線，那么：

    a.確定示波器到傳感器的連接是正常的；

    b.確定相關的零件是否旋轉(分電器軸、曲軸、凸輪軸)；

    c.檢查傳感器是否損壞及磁電式傳感器的空氣間隙是否適當。

    通常可以查閱廠商提供的氣隙允許值范圍，這是很重要的，如果傳感器的接線和示波器的接線良好，傳感器軸是旋轉的，氣隙也是正常的，那么傳感器很可能是故障的原因。在比較少的例子中，點火模塊或發動機控制電腦被傳感器內部電路搭鐵接地，這可以用拔下傳感器插頭后再用示波器測試的方法來判斷。

    如果可以觀察到一個脈沖信號，就可以分析它的波形，不同型式的凸輪軸和曲軸傳感器會產生多種交流信號波形，當分析磁電式傳感器波形時，有一個能用來比較的參考波形是很有幫助的。由于磁電式傳感器信號振幅與發動機轉速成正比，所以許多磁電式傳感器在發動機起動時(100-200轉/分)輸出的信號振幅很低，確定發動機起動的的信號幅度是適當的，因為發動機起動的速度低會影響傳給點火模塊或發動機電腦的信號幅值達不到規定的值。

    通常波形中上升和下降的波形不完全對稱于零線，但大多數傳感器都是相當接近的，上止點和曲軸位置及磁電式傳感器振幅將隨著適當的轉速增加而增加，轉速越快、波形的幅值越高，而且轉速增加的波形頻率也增加，這意味著示波器上會有更多的波形顯示出來。確認根據振幅、頻率、形狀來判定度量在相同條件下(發動機轉速等)是有重復性的、有規律、可預值的。這意味著波形幅值足夠高.兩脈沖時隔即頻率可重復(同步脈沖除外)，形狀可重復和可預估。

    波形的頻率與發動機轉速保持同步，兩個脈沖間斷時間只在同步脈沖出現時才有變化，有一種可能使得兩脈沖間隔時間變化，那就是當角度齒輪經過傳感器時丟失或多出齒數。記住：發動機起動時旋轉速度不可能是不變的，在壓縮同時和進氣行程之間曲軸實際上在加速和減速，這使得波形的頻率和幅值隨轉速改變而同時增加或減少，在脈沖之間的其它任何變化都可能意味著故障。

    不同型式的傳感器的波形峰值電壓和形狀是不同的，許多磁電式傳感器在起動時產生很小的信號，再者，由于傳感器的故障是根本不產生信號。

    如果示波器顯示不正常波形，應先檢查線路和接線端，確認線路沒有搭鐵，再檢查示波器和傳感器的連線，還要確認機械轉動部分(分電器/凸輪軸/曲軸)轉動是否正常，當故障出現在示波器上時，搖動線束，這可以進一步判斷磁電式傳感器是否是故障的根本原因。

    ④霍爾式曲軸位置傳感器，參見圖24。

    霍爾效應傳感器在自動化應用中具有特殊意義，它安裝在凸輪軸與曲軸處，用于觸發點火和燃油噴射電路的開關。它也用在控制電腦需要控制速度和位置的地方，例如汽車速度傳感器。

    ⑤光電式曲軸位置傳感器，參見圖25。

    汽車上應用光電式傳感器是因為它可以在發動機不轉動的情況下傳感傳動部件的位置，并且在任何轉速下脈沖幅度都保持不變，最近高溫光導纖維技術方面的進步，使得光電式傳感器在汽車應用方面增加了，光電工傳感器的另一方面優點是它不受電磁干擾(EMI)的影響。

    ⑥霍爾效應和光電式傳感器的波形分析

    A.如果在示波器0V電壓處顯示一條直線

    a.確認示波器和傳感器連接良好；

    b.確認相關的元件都在轉動(分電器、曲軸、凸輪軸等)；

    c.用示波器檢查傳感器的電源電路和控制電腦的電源及接地電路；

    d.檢查電源電壓和傳感器參考電壓。

    B.如果在示波器上顯示傳感器電源電壓處的一條直線

    a.檢查傳感器的接地電路的完整性；

    b.確認相關的元件都在轉動(分電器、曲軸、凸輪軸等)。

    如果傳感器的電源接地良好，示波器顯示傳感器供給電源電壓處顯示一條直線，那么很可能傳感器損壞是主要原因。

    C.如果有脈沖信號存在，確認從一個脈沖到另一個脈沖的幅度、頻率、形狀等判定性度量，數字脈沖的幅度必須夠高(通常在起動時等于傳感器供給電壓)。兩個脈沖間的時間不變(同步脈沖除外)，并且形狀是重復可預測的。

    檢查波形形狀的一致性，檢查波形頂部和底部的拐角，檢查波形幅值的一致性，因為供給傳感器的電壓是不變的，所以波形的脈沖高度應相等，確認波形對地電壓并不太高，若過高說明電阻太大或接地不良。

    如果示波器上波形顯示不正常，查找不良的電線或損壞的插頭，檢查示波器和傳感器測試線，確任相關部件的轉動正常(分電器、轉軸等)當問題顯示在示波器上時，搖動線索可以進一步判定是否是霍爾效應或光電式傳感器問題。

    3.用第一缸觸發試驗

    通常可以在一個曲軸或凸輪軸位置傳感器上，看到各缸或某上止點的同步脈沖及標志脈沖信號，這個信號的設置會使傳感器的頻率和占空比在這個信號出現時發生改變，進而導致以自觸發方式顯示的波形失常，因此改用第一缸觸發，可以圓滿的解決這個問題。

    ①上止點傳感器，參見圖26。

    當波形有同步脈沖或標志脈沖時，這個試驗對上止點(TDC)、曲軸和凸輪軸位置傳感器的波形觀察是很有效的，從第一缸火花塞高壓線提取的觸發輸入幫助穩定顯示出波形，如果沒有第一缸觸發，示波器在同步脈沖波形的頻率一致時，觸發會遇到麻煩，以致在顯示出波形跳動像神經質似的。正確的波形要求與磁電式傳感器相同。

    ②霍爾式曲軸、凸輪軸傳感器，參見圖27。

    當被診斷信號有同步脈沖時，這個測試對霍爾效應曲軸轉角和凸輪軸位置傳感器非常有效，從第一缸火花塞高壓線提取的觸發輸入信號可以幫助穩定顯示波形。如果沒有第一缸觸發，在波形的同步脈沖的頻率變化時，示波器觸發通常有麻煩，即波形跳動不穩定。正確波形分析方法與霍爾效應傳感器相同。

    ③磁電式曲軸、凸輪軸傳感器，參見圖28。

    當有同步脈沖和標志脈沖信號的，這個試驗對磁電式曲軸和凸輪軸位置傳感器非常有效，從第一缸火花塞高壓線提取觸發信號可以幫助穩定顯示波形，如果沒有第一缸觸發，在波形的同步脈沖的頻率變化時，示波器觸發信號出現問題，使得波形不穩定的移動。正確的波形分析方式與磁電式傳感器相同。

    ④光電式曲軸、凸輪軸傳感器，參見圖29。

    當反映各缸上止點的同步或標志脈沖信號出現，這個試驗對光電式曲軸和凸輪軸傳感器非常有效。從第一缸火花塞高壓線提取的觸發輸入信號能也使得示波器波形穩定的顯示。如果沒有第一缸觸發信號波形在這種情況下會產生不正常波動。正確的波形分析與光電傳感器相同。

    4.雙通道測試

    用雙通道或雙蹤示波器來同時分析凸輪軸和曲軸位置傳感器的信號，是很有用的分析方法，它不僅可以使觀察兩個傳感器波形是否正確，同時還可以幫助分析兩個傳感器所反應的凸輪軸和曲軸在旋轉中相位關系。

    ①磁電式凸輪軸和曲軸位置傳感器，參見圖30。

    這是雙蹤示波器測試磁電式凸輪軸和曲軸傳感器的波形，它可以把兩個相互有著重要關系的傳感器或電路的波形同時顯示在示波器的屏幕上，用這個試驗可以同時診斷磁電式曲軸和凸輪車輪軸位置傳感器或檢查曲軸和凸輪軸之間的正時。正常波形分析與磁電式傳感器相同。

    ②霍爾式凸輪軸和曲軸位置傳感器，參見圖31。

    這是一個雙蹤示波器測試，霍爾式凸輪軸和曲軸位置傳感器的波形是從兩個傳感器上測出的兩個波形，它們相互之間的重要聯系同時顯示在示波器上，用這個測試步驟可以同時診斷曲軸和凸輪軸與曲軸之間的正時關系。

  正確波形的分析方法與霍爾效應傳感器相同。

　