AJR发动机电控系统检测：任务三凸轮轴位置传感器

任务目标

1）了解凸轮轴位置传感器的结构和工作原理。

2）了解凸轮轴位置传感器的故障，及其对整个电控系统的影响。

3）掌握凸轮轴位置传感器的检测方法（电阻测试、电压测试），并可以根据工艺流程技术规范测试。

实训器材

数字万用表，一字或十字螺钉旋具，12V/5V变压器，桑塔纳2000型轿车AJR发动机实验台。

学习领域

一、安装位置

凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴前端正时带轮内，如图5⁃10所示。

二、作用

凸轮轴位置传感器的功用是采集配气机构凸轮轴的位置信号并输入电控单元，以便电控单元识别气缸压缩上止点位置，从而精确计算顺序喷油控制、点火正时控制和燃烧爆燃控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机刚起动时识别第一次点火时刻。

图5⁃10 凸轮轴位置 传感器安装位置

三、结构

凸轮轴位置传感器又称为判缸传感器，为了与曲轴位置传感器（CPS）区别，凸轮轴位置传感器一般使用英文缩写CIS来表示，在形式上分为光电式、磁感应式和霍尔式三种。

霍尔式凸轮轴位置传感器由触发叶轮2、霍尔集成电路4、导磁钢片3和永久磁铁1组成，其基本结构与原理如图5⁃11所示。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0.2～0.4mm的间隙。触发叶轮又称为信号转子，安装在进气凸轮轴上，用定位螺栓和座圈定位固定。触发叶轮的隔板又称为叶片，在隔板上制有一个窗口，当触发叶轮随进气凸轮轴一同转动时，隔板的窗口便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的空气隙中转过，窗口对应产生的信号为低电平信号，隔板（叶片）对应产生的信号为高电平信号。

图5⁃11 霍尔式传感器基本结构与原理

a）叶片进入空气隙，磁场被旁路 b）叶片离开空气隙，磁场饱和

1—永久磁铁 2—触发叶轮 3—导磁钢片 4—霍尔集成电路

四、工作原理

霍尔效应是指将一个通有电流I的长方形白金导体沿垂直于磁力线的方向放入磁感应强度为B的磁场中，如图5⁃12所示，在白金导体的两个横向侧面上就会产生一个与电流方向和磁场方向相垂直的电压，当取消磁场时电压立即消失。产生的电压称为霍尔电压U_H，U_H与通过白金导体的电流I和磁感应强度B成正比。

利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，利用霍尔元件制成的传感器称为霍尔效应式传感器，简称霍尔式传感器。霍尔式传感器有两个显著的优点：①输出电压信号近似于方波信号；②输出电压的高低与被测物体的转速无关。霍尔式传感器与磁感应式传感器的不同之处是需要外加电源，其连接电路如图5⁃13所示。

图5⁃12 霍尔效应原理

图5⁃13 霍尔式凸轮轴位置传感器连接电路

发动机曲轴每转过360°，霍尔式凸轮轴位置传感器的信号转子就转过720°，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。

五、主要故障(www.xing528.com)

1）传感器线束插接器松动、污损或端子锈蚀造成阻值过大。

2）传感器线束与搭铁线断路或短路。

3）传感器内部损坏。

六、可能产生的现象

1）发动机大、全负荷时功率不足。

2）发动机尾气排放不正常。

3）燃油消耗量增多。

行动领域

一、电阻测试

按检测标准测量线束间的电阻值，应符合规定的检测条件与标准参数（表5⁃1）。

表5⁃1 霍尔式凸轮轴位置传感器线束间电阻值标准

二、电压测试

不拔下霍尔式凸轮轴位置传感器插头，用测试灯从背面连接插头1号端子（图5⁃14）和2号端子，接通起动电动机几秒钟，发动机每转两转测试灯必须闪一下，如果测试灯不闪，拔下霍尔式凸轮轴位置传感器插头，打开点火开关，测量插头1号端子与3号端子间的电压（量程选用20V电压档），如图5⁃15所示，标准值应为5V左右；测量插头2号与3号端子间的电压，如图5⁃16所示，标准值应接近蓄电池电压。如果测量值符合标准值，则应更换传感器；如果测量值不符合标准，则应检查传感器与电控单元的线路是否有断路和短路。

图5⁃14 霍尔式凸轮轴位置传感器插头端子

图5⁃15 霍尔式凸轮轴位置传感器1号与3号端子间的电压检测

三、波形测试

使用示波器功能，观察霍尔式凸轮轴位置传感器在发动机怠速时，其2号端子所输出的波形（图5⁃17），并判断该传感器的好坏及其电路故障。

图5⁃16 霍尔式凸轮轴位置传感器2号与3号端子间的电压检测

图5⁃17 霍尔式凸轮轴位置传感器2号端子输出波形检测显示（怠速时）

思考问答

1.凸轮轴位置传感器的作用是什么？它安装在什么位置？

2.凸轮轴位置传感器如何检测？