发布于 06-24 21:55:49
一、光电式发动机转速与曲轴位置传感器的测量原理
光电式发动机转速与曲轴位置传感器为脉冲式光电传感器，其测量原理如图5-12所示。
图5-12 光电式发动机转速与曲轴位置传感器测量原理
a）原理简图 b）遮光转子
1—发光元件 2—光电元件 3—信号波形 4—遮光转子
发光元件与光电元件组成光电耦合器，遮光转子在发光元件和光电元件的中间，遮光转子由曲轴或凸轮轴驱动，其盘面上有一个或一个以上的缺口。
工作时，发光元件通电发光，产生光源。遮光转子随发动机曲轴转动，其缺口周期性地通过光电耦合器，光电元件便产生一个与曲轴位置相对应的电压脉冲。该脉冲信号不仅可确定曲轴的位置，还可通过计算得到发动机的转速参数。
二、光电式发动机转速与曲轴位置传感器的结构
光电式发动机转速与曲轴位置传感器的基本组成部件是由发光元件和光敏元件组成的光电耦合器及遮光转子，一种安装在分电器内的光电式发动机转速与曲轴位置传感器结构形式如图5-13所示。
由分电器轴驱动的遮光转子其盘面的外圈均布有360道缝隙，内圈有与发动机缸数相同的缺口，与之相对应的光电耦合器也有两个。发动机工作时，一组发光管与光敏管通过转子外圈缝隙触发，每转一圈产生360个脉冲信号；另一组发光管与光敏管则通过内圈缺口触发，每转一圈产生与气缸数相同的脉冲信号。两光敏管产生的脉冲信号经整形电路整形后输入电控单元，用以确定发动机的转速与曲轴位置。图5-13所示的光电式发动机转速与曲轴位置传感器工作时的电压波形如图5-14所示。
光电式发动机转速与曲轴位置传感器结构简单，与磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器相比，其信号电压稳定，不会因发动机转速的变化而改变。这类传感器的缺点是抗污能力较差，当发光元件、光电元件及遮光转子盘被灰尘等玷污时，就会影响其正常工作。
图5-13 光电式发动机转速与曲轴位置传感器
a）结构简图 b）遮光盘
1—发光元件 2—分火头 3—密封盖 4—遮光盘 5—整形电路 6—光敏元件 7—第一缸180°信号缺口 8—1°信号缝隙 9—180°信号缺口
图5-14 光电式发动机转速与曲轴位置传感器信号电压波形
a）1°信号脉冲 b）180°信号脉冲
三、光电式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
1.光电式发动机转速与曲轴位置传感器常见故障及影响
光电式发动机转速与曲轴位置传感器可能出现的故障主要有：内部电路电子元件损坏、发光元件及光电元件脏污或烧坏，常见的故障及影响见表5-4。
表5-4 光电式发动机转速与曲轴位置传感器的常见故障及影响
2.光电式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
光电式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法如下：
1）外观检查。首先检查传感器的插接器有无松动，线路有无破损或断脱之处。
2）检测传感器电源电压。方法如下：
①在点火开关处于关闭的状态下，断开传感器插接器。
②再接通点火开关（ON），用直流电压表检测传感器插头电源端子的电压，应为5V左右（ECU提供电源）或蓄电池电压。
如果电源电压异常，则需检修传感器的电源线路，若为ECU提供电源，在电源线路、ECU搭铁线路、ECU电源线路均良好的情况下，则需更换ECU。
3）检查传感器信号电压。方法如下：
①重新插好插接器，以便将电源电压输入传感器。
②接通点火开关，并转动发动机，用直流电压表测传感器信号端子的电压，应有脉冲电压输出。如果无脉冲电压，则说明传感器已损坏，需予以更换。
当分电器已经拆下时，传感器的信号电压检测方式可这样进行：
①断开传感器插接器，再接通点火开关（ON），测量插头（线束侧）电源端子的电压，应为5V左右（由ECU提供电源）或蓄电池电压。
②用两根导线将传感器插头的电源、搭铁两端子分别连接传感器插座的电源与搭铁端子。
③接通点火开关（ON），慢慢转动分电器轴，同时用指针式直流电压表测量传感器信号端子的电压，正常情况下，电压表指针会从0V至某个值摆动。
如果检测结果异常，则需要更换传感器。
3.发动机转速与曲轴位置传感器的检测实例
（1）日产千里马轿车光电式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
日产千里马轿车光电式发动机转速与曲轴位置传感器安装在分电器内，遮光转子盘面上外圈有360个缝隙，内圈有6个缺口，配合光电耦合器分别产生1°信号和120°信号。传感器与发动机ECU的连接电路如图5-15所示。检测方法如下：
1）直观检查。首先检查传感器插接器有无松动，线路有无破损现象。
2）检测传感器电源。拔下传感器插头，接通点火开关（ON），测量传感器插头（线束侧）a端子与搭铁间的电压（图5-16a），应为蓄电池电压。如果电压正常，进行4）步，检测传感器信号电压；如果电压不正常，进行下一步检查。
图5-15 日产千里马轿车发动机转速与曲轴位置传感器电路
1—点火开关 2—EFI继电器 3—传感器插头 4—发动机转速与曲轴位置传感器
3）检测传感器电源线路。关闭点火开关，断开ECU插接器，用电阻表检测ECU插头（线束侧）的49、59号端子与传感器插头的a端子之间的通断性（图5-16b），应为通路。如果不通，检修传感器与ECU之间的电源线路。
4）检测传感器输出信号。重新连接传感器和ECU的插接器，起动发动机，用示波器或逻辑笔检测ECU的41、51号端子（1°信号）及42、52号端子（120°信号）的电压脉冲（图5-16c），正常情况应有脉冲电压。如果无脉冲电压，进行下一步检查。
5）检测传感器信号线路。关闭点火开关，断开传感器和ECU的插接器，用电阻表检测ECU插头的41、51号端子与传感器插头的b端子，42、52号端子与传感器插头的c端子之间通断性（图5-16d），应为通路。如果不通，检修传感器与ECU之间的信号线路；如果通路，进行下一步检查。
图5-16 日产千里马轿车发动机转速与曲轴位置传感器的检测
a）检测传感器电源 b）检测传感器电源线路 c）检测传感器信号 d）检测传感器信号线路 e）检测传感器搭铁线路
6）检测传感器的搭铁线路。关闭点火开关，断开传感器和ECU的插接器，用电阻表检测传感器插头的d端子与搭铁之间的通断性（图5-16e），应为通路。如果通路，需更换发动机转速与曲轴位置传感器；如果不通，检修传感器搭铁线路。
（2）韩国现代轿车光电式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
现代索纳塔（SONATA）轿车采用光电式发动机转速与曲轴位置传感器，其结构形式与日产汽车发动机上所用的光电式传感器相似，主要的区别在于信号转子的结构形式。有分电器的索塔纳轿车，其光电式转速与曲轴位置传感器总成安装在分电器中，无分电器的索纳塔轿车则将发动机转速与曲轴位置传感器安装在凸轮轴的前端。
韩国现代汽车光电式发动机转速与曲轴位置传感器遮光转子盘如图5-17所示。
图5-17 索纳塔轿车光电式传感器遮光盘的结构
1—曲轴位置缺口 2—第一缸上止点缺口
遮光盘的外圈有4个缺口，凸轮轴每转一圈，其对应的光电耦合器产生4个脉冲，用来确定曲轴的位置和计算发动机的转速。在外圈内还有一个缺口，用来确定第一缸压缩行程上止点。一些索纳塔汽车在外圈缺口内设有两个缺口，用于测定第一缸和第四缸的压缩行程上止点，其目的是为了提高控制精度。
发动机转速与曲轴位置传感器与ECU的连接电路示意图如图5-18所示，故障检测方法如下：
1）检查传感器线路。方法如下：
①拔下传感器插接器插头，传感器插头的端子排列如图5-19所示。
图5-18 发动机转速与曲轴位置传感器电路
CKP—曲轴位置 CMP—第一缸上止点
图5-19 索纳塔轿车光电式传感器插头端子排列
②接通点火开关（ON），用直流电压表测量传感器插头（线束侧）4端子与搭铁间电压，应为12V。
③测量传感器插头（线束侧）2号端子和3号端子与搭铁之间电压，应为4.8～5.2V。
④用电阻表测量传感器插头（线束侧）1号端子与搭铁之间电阻，应为0Ω。
如果上述检测有异常，检查该端子连接线路，若线路良好，ECU搭铁线路和电源线路也正常，则需更换ECU。
2）检查传感器输出信号。方法如下：
①插好传感器插接器，并将直流电压表连接在传感器的3号端子和1号端子上。
②起动发动机，在发动机怠速运转时，看电压表读数，应为0.2～1.2V。
③发动机怠速运转时，用直流电压表测量传感器的2号端子与1号端子之间电压，应为1.8～2.5V。
如果测得的电压不在规定范围，应更换发动机转速曲轴位置传感器。
