车用曲轴位置传感器工作原理与故障分析.pdf

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1、匾圆ll__Q车用曲轴位置传感器工作原理与故障分析王文群。李凤军(1．上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西柳州545007；2．方盛车桥(柳州)有限公司，广西柳州545006)摘要：介绍发动机管理系统中曲轴位置传感器的结构和工作原理；通过实际案例，阐述曲轴位置传感器出现故障时的检测和分析方法。关键词：曲轴位置传感器；工作原理；故障检测中图分类号：U463．6文献标识码：B文章编号：1003—8639(2014)08—0056—04WorkingPrincipleandFaultAnalysisofCrankshaftPositionSensorWANGW

2、en—qun1．LIFeng—iun(1．SAICGMWulingAutomobileCo．，Ltd．，Liuzhou545007，China：2．FangshengAxle(Liuzhou)Co．，Ltd．，Liuzhou545006，China)Abstract：ThestructureandworkprincipleofcrankshaftpositionsensorinEMS(EngineManagementSystem)areintroducedhere．Itsfauhdetectionandanalysismethodarealsoexpounde

3、dwithactualcases．Keywords：crankshaftpositionsensor；workprinciple；fauhdetection曲轴位置传感器也称曲轴转角传感器，是发动当目标轮转动时，齿尖与齿缺交替变换，使永久磁机电子控制系统中最主要的传感器之一，其作用是铁通过极柱的磁通密度不断变化．从而影响到在极检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信柱外面线圈中的磁场变化，使线圈感应出交变电号。发动机ECU根据这些信号．按气缸的点火顺序压，并在线圈两端输出。磁电式传感器通常有3根发出最佳点火时刻指令。曲轴位置传感器一般安装输出线。分别为信号输

4、出线、搭铁线和屏蔽线，简在曲轴皮带轮或链轮侧面，有的也安装在凸轮轴前单示意图如图1所示。端或变速器壳体上曲轴位置传感器主要有磁电式、霍尔式和磁阻磁电式传感器信号信号轮式3种形式，市场上常用车型的曲轴位置传感器类型如表1所示。表1市场上常用车型的曲轴位置传感器类型●图1磁电式传感器工作示意图1．1．2磁电式传感器输出电压及典型信号输出电压可用以下公式计算E=一Nx(df／dt)(1)式中：E——输出电压；／＼线圈匝数；d∥d卜__磁通量变化率。从公式(1)可得出，当传感器匝数确定后，1传感器类型及原理感应电压的频率和幅值与目标轮转速成正比。图21．1磁电式曲轴位

5、置传感器为磁电式传感器的典型信号。1．1．1磁电式传感器结构及工作原理1．1．3磁电式传感器信号对应关系磁电式传感器上集成了感应线圈和永久磁铁．由图3可见，在齿尖或齿缺中间，无磁通量变收稿日期：2014—01—13：修回日期：2014—02—08作者简介：王文群，工程师，主要研究方向为发动机电器零件设计。·5．6《汽车电器》2o14年第8期lQ溅峨、

6、Ier谩、cel_lll_l晤＼1．5呙转运时的信号低转递时的信号1．OVh=RhX(×)(2)t0．5O．0式中：l—输出电压；Rl—霍尔系数；，_—0．5输入电流；￡——材料厚度；B一一磁场强度。—1．0＼／

7、＼／＼从公式(2)可得出，当传感器设计完成后．霍图2磁电式传感器典型信号尔电压的大小取决于磁场强度的大小，仅频率与目标轮转速成正比。图5表示了霍尔传感器的典型信号。Uh器UL晕UUHLnnnnn厂I高转速t霍尔传感器典型信号—]竺里星号图3信号对应关系1．2．3霍尔式信号对应关系曲轴位置传感器通常为双霍尔传感器，其中集化，输出电压为0。通常ECU的零点信号转换域值成了两块霍尔芯片，信号齿需一前一后经过双霍尔包含一定的过零点滞后值，以在一定程度上防止齿芯片，两霍尔信号进行差分运算后，再进行域值转尖或齿缺过宽、振动或其他噪声引起的误转换，但换，输出方波信号给ECU

8、。所以双霍尔传感器无零不过零转换将引起相位精度集体往一个方向偏移。转速功能，即要产生信号，信号轮必须有一定的转进入磁场时电压增大，为正脉冲；离开磁场时速。图6为霍尔传感器信号的对应关系。电压减小，为负脉冲。1．1．4磁电式传感器优缺点传感源1：传感源2优点：结构简单，坚固耐用、耐温较高，对装配要求较低，为旋转不敏感安装。目标缺点：信号易受干扰，ECU需设计相关信号处理电路，精度较低，不适用于带VVT的发动机。传感源至—感源2／上升沿下降沿1_2霍尔曲轴位置传感器——1．2．1霍尔式传感器结构及工作原理霍尔式传感器上集成了被永久磁铁偏置的动态差分霍尔IC芯片．当

9、目标轮在传感器前部敏感区域旋转时．IC