汽车发动机控制系统故障检修与维修

1.日产汽车光电式曲轴位置传感器的结构和原理

日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器和带光孔的信号盘组成，如图6-28所示。信号盘安装在分电器轴上，外围有360条缝隙（光栅），相邻缝隙产生1°曲轴转角信号；外围稍靠内间隔60°曲轴转角分布着六个光孔（六缸），产生120°曲轴转角信号，其中有一个较宽的光孔是产生一缸上止点对应的120°曲轴转角信号的，如图6-29所示。

图6-28 日产公司光电式曲轴位置传感器

图6-29 信号盘结构

脉冲信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和电子电路组成，如图6-30所示。

两只发光二极管分别正对着两只光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，则产生透光和遮光的交替变化，使得信号发生器输出表征曲轴位置和转角的脉冲信号，如图6-31所示为光电式信号发生器产生脉冲信号的原理。当发光二极管的光束照射到光敏二极管上时，光敏二极管感光而导通并产生电压；当发光二极管的光束被遮挡时，光敏二极管截止，产生电压为零。将光敏二极管产生的脉冲电压送至电子电路放大整形后，即向发动机电子控制单元输送1°信号和120°信号。

图6-30 光电式信号发生器结构

图6-31 光电式信号发生器产生脉冲信号的原理

因信号发生器安装位置的关系，120°信号在活塞上止点前70°输出。发动机每转两圈，分电器轴转一圈，则1°信号发生器输出360个脉冲，每个脉冲周期高电位对应1°，低电位亦对应1°，共表征720°。与此同时，120°信号发生器在各缸压缩上止点前70°产生一个脉冲，共六个脉冲信号。如图6-32所示为1°曲轴转角位置传感器在怠速和经济转速条件下信号的波形，如图6-33所示为120°曲轴转角位置传感器在怠速和经济转速条件下信号的波形。

图6-32 1°曲轴转角信号

图6-33 120°曲轴转角信号(www.xing528.com)

2.现代SONATA汽车用光电式曲轴位置传感器的结构和原理

现代SONATA汽车光电式曲轴位置传感器的工作原理与日产公司光电式曲轴位置传感器相似，其信号盘的结构稍有不同，如图6-34所示。

对于带有分电器的汽车，传感器总成装在分电器壳内；对于无分电器的汽车，传感器总成安装在凸轮轴左端部（从车前向后看）。信号盘外圈有4个孔，用来检测曲轴转角并将其转化为电压脉冲信号，发动机电子控制单元根据该信号计算发动机转速，并控制燃油喷射正时和点火正时。信号盘内圈有一个孔，用来检测第1缸压缩上止点（在有些SONATA车上，设有两孔，用来检测第1、4缸的压缩上止点，目的是为了提高精度），并将它转换成电压脉冲信号输入发动机电子控制单元，发动机电子控制单元根据此信号计算出燃油喷射顺序。其输出特性如图6-35所示。

图6-34 曲轴位置传感器信号盘

图6-35 上止点位置输出信号

曲轴位置传感器的线路连接如图6-36所示。其内设有两个发光二极管和两个光敏二极管，当发光二极管照射到信号盘光孔中的某一孔时，光线便照射到光敏二极管上，使电路导通。

3.光电式曲轴位置传感器的实际应用

光电式传感器是固体状的光电半导体传感器，安装在曲轴和凸轮轴上，用以控制点火或燃油喷射触发线路的导通和断开。

光电式传感器之所以用于汽车的各种系统，是因为即使在发动机不转动的情况下，它们也能感知旋转元件的位置，而且不受电磁干扰。在任何转速条件下，传感器发出信号的振幅都会保持一致。高温光纤维技术的迅猛发展，使光电式传感器在汽车上的应用范围越来越广。

图6-36 曲轴位置传感器的线路连接

光电式传感器也用于发动机电子控制单元需要监测某旋转元件位置和速度的地方，例如：车速传感器。

光电式传感器在亚洲生产的车型上应用最为广泛，而不常用于北美和欧洲车型。