曲轴位置传感器的波形,凸轮轴位置传感器的波形在故障诊断中的应用
《曲轴(凸轮轴)位置传感器电路检修》学习手册.
《曲轴（凸轮轴）位置传感器电路检修》学习手册知识要求3．3．1作用控制发动机运行需要知道发动机转速信号和活塞运行位置信号，这就要求安装曲轴位置传感器（又称发动机转速传感器、曲轴转角传感器等），它是发动机控制的主控参数，具体作用是：（1）检测发动机转速， PCM据此计算进气量，确定喷油量和点火提前角。
进气流量一定时，发动机转速增高，进气量减小，喷油减小，点火提前角增大。
（2）检测发动机基准缸（一缸）的基准位置（活塞压缩上止点或压缩上止点前、后一固定角度），在此基础上进一步确定活塞的任一位置。
（3）检测曲轴转过的角度，PCM判定活塞运行的任一位置，确定点火时刻和喷油时刻。
（4）除控制喷油和点火之外，还用于怠速控制、废气再循环控制、燃油蒸发控制等。
要检测发动机转速信号和活塞位置信号，曲轴位置传感器可以安装在曲轴（曲轴的前端、中部、后端）、凸轮轴、分电器轴上。
如果曲轴位置传感器安装在曲轴上，当传感器产生活塞基准位置信号时，发动机PCM不能判定活塞是处于压缩上止点还是排气上止点，此时需要有一个判缸信号，要求安装凸轮轴位置传感器（又称判缸传感器），它安装在凸轮轴或分电器轴上。
凸轮轴位置传感器的类型、结构、工作原理与曲轴位置传感器相同，不再另行说明，下面重点学习曲轴位置传感器。
3．3．2类型曲轴位置传感器按结构和工作原理不同分为电磁感应式、霍尔式、光电式、磁控电阻式等，现在应用比较广泛的是电磁感应式、霍尔式和光电式。
按传感器功能不同分为综合式和独立式，综合式即检测转速信号和活塞位置信号共用一个元件和电路，有一个信号输出端；独立式即检测转速信号和活塞位置信号分别采用不同元件和电路，有两个独立的信号输出端。
其中独立式又按安装方式不同分为组合安装式和独立安装式，组合安装式即将检测转速信号和活塞位置信号的传感器组合安装在一起；独立安装式即将检测转速信号和活塞位置信号的传感器分开独立安装在不同位置。
3．3．3电磁感应式曲轴位置传感器1．电磁感应式曲轴位置传感器的结构电磁感应式曲轴位置传感器的基本结构如图3-3-1所示，由传感器体和信号盘组成，传感器体由永久磁铁、铁心、电磁线圈等组成。
曲轴位置传感器的波形,凸轮轴位置传感器的波形在故障诊断中的应用
曲轴位置传感器的波形,凸轮轴位置传感器的波形在故障诊断中的应用1 示波器的介绍示波器是用来对电路中电压或电流的波动情况进行测量的工具，它能实时地反应器件的工作情况。
在电路分析中通．是用它来测量输入与输出的波形，并由观察者经过分析研究，得出此电路性能的优良状况或问题所在。
2 汽车故障诊断中传感器波形分析的重要性随着现代汽车技术的发展，在汽车中使用了大量的传感器，传感器在其工作环境中感受物理量的变化时，并以电流或电压的方式向汽车ECU传送所感觉到的变化，汽￣EZCU 接收到传感器送来的信号后，做出相应的判断，驱动相关设备进行工作，调整汽车的工作状态。
在现代汽车上用的传感器可分为：温度、速度、压力、氧含量、振动及位置传感器，它们产生各种各样的电压或电流信号，用示波器能将这些信号的变化以波形的方式反映出来。
当所感知的物理量发生正常或非正常变化时，都能通过波形的变动反应出来，通过与正常波形的比较，就能判断出故障的部位。
这里所说的并不是说示波器能解决汽车维修中所有的问题，只是提供了一个判断故障的方法，一个处理问题的手段，就象医生用的听诊器一样。
3 案例分析故障现象一辆大众帕萨特1.8T小轿车，出现不易起动的故障现象，每次都要多次点火才有可能起动，最后一次在行驶中死火，就打不起火了，只能拖到4S店维修。
故障诊断到店后也是时而能起动时而不能起动，用1552诊断仪显示故障为曲轴位置传感器损坏。
于是更换，再起动，故障现象依旧。
于是再换凸轮轴位置传感器，再试，故障现象还在，维修陷入僵局。
故障分析与测试采用双踪示波器同时测量故障车上曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的波形如图1所示，在同类型的正常车上测得的凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器波形如图2所示。
通过比较图1和图2，发现曲轴位置传感器波形有区别。
为什么会有这样的区别，是正常的还是不正常的？经过对曲轴位置传感器的结构进行分析研究，从图3曲轴位置传感器的结构可知，它是一圈缺口齿的环，对比图2中曲轴位置传感器的波形，就能得出此环共有60个缺口齿，其中有1个缺口占2个齿的位置，在图2中曲轴位置传感器的波形中能算出59个正弦波，与曲轴位置传感器环有59个缺口齿对应，图2中凸轮轴位置传感器波形中间距较大的位置对应缺口齿环2个缺齿的位置。
上止点(TDC)、曲轴(CKP)、凸轮轴(CMP)传感器波形分析
制作: 赵骏 Email: Jqdq168@
第2页
武汉市汽车应用工程学校 精品课件
发动机电控原理与维修
•
霍尔效应传感器(或开关)由一个永久磁 铁或磁极的几乎完全闭合的磁路组成，一个 软磁叶轮转过磁铁和磁极之间的空隙，当在 叶轮上的窗口允许磁场通过，并不受阻碍的 传到霍尔效应传感器上的时候，磁场就中断 了(因叶片是传导磁场到传感器上的媒体)， 叶轮在窗口开和闭遮断磁场，导致霍尔效应 传感器像开关一样接通和关断，这就是为什 么一些汽车制造商将霍尔效应传感器和其它 一些类似的电子设备称为霍尔开关的原因。 • 这个装臵实际上是一个开关设备，而它 包含有关键功能的部件霍尔效应传感器。
制作: 赵骏 Email: Jqdq168@
第14页
武汉市汽车应用工程学校 精品课件
发动机电控原理与维修
•
确认波形的频率同发动机转速同步变化，两个脉 冲间隔只是在同步脉冲出现时才改变，能使两脉冲间 隔时间改变的唯一理由是磁组轮上的齿轮数缺少或特 殊齿经过传感器，任何其它改变脉冲间隔时间都可以 意味着故障。
制作: 赵骏 Email: Jqdq168@ 第17页
武汉市汽车应用工程学校 精品课件
发动机电控原理与维修
③光电式传感器
• 光电式传感器在汽车中应用是因为它可以传感转 动元件的位臵(甚至在发动机不转的情况)，同时它还 可以便脉冲信号的幅值在速度变化即保仍持不变，近 来高温光导纤维技术的发展使得光电传感器在汽车方 面的应用增加了。 • 光电传感器另一个优点是不受磁电干扰(EMI)的影 响，它们是固体光电半导体传感器，被用在曲轴和凸 轮轴上去控制点火和燃油喷射电路的开关。它们也被 用在控制电路，非常敏感。光电式传感器的功能元件 通常被密封很好，但损坏的分电器轴套或密封垫，以 及当维修时可能使油污和污物进入敏感区域造成污损， 这些就可能引起不能起动，失速和断火。
信号波形在汽车故障诊断中的综合应用
接通水源自动流！ !蓄电池用水不用愁，
详见插
广告!
《 汽车电器》 !""# 年第 $ 期
!#
使用!维修
!"#$%&’()!*%’)&#)%)+#
氧传感器峰值电压为 %54 6 ，显然还是混合气过 稀 （%5$’ 以下表示混合气过稀，若输出电压在 %5$’&
%57% 6 之间，表示混合气过浓，%5$’ 6 是标准值，混
!""#$%&’$() (* +$,)&# -&./*(01 $) !2’(1(’$./ 3&2#’ 4$&,)(5$5
/01 023425
（67859: ;<=>?:@752@A 67859: #!)*""A B725C ）
!65’0&%’ ： D<E ?< 92CF5<G: ?7: HC8=?G <H :=:@?I<52@ @<5?I<= G>G?:4 J82@K=> C59 C@@8IC?:=> 2G 7CI9 ?< @CI 4C25?C25:IG- +G25F ?7: <G@2==<FICL7 H85@?2<5 <H ?:G?25F :J82L4:5?GA 4C25?C25:IG @C5 J82@K=> 859:IG?C59 ?7: H85@?2<5G <H ?7: ?:G?:9 LCI?G M> C5C=>N25F H:C?8I:G <H ?7: ?:G?:9 G2F5C= ECO:H<I4 C59 H259 <8? ?7: I:CG<5G C59 L<G2?2<5G <H ?7: HC8=?G7/8 9(0:5; G2F5C= ECO:H<I4P HC8=? 92CF5<G2GP <G@2==<FICL7
曲轴位置传感器及凸轮轴位置传感器常见故障及检测
曲轴位置传感器及凸轮轴位置传感器常见故障及检测作者：李宏来源：《农机使用与维修》2014年第08期摘要曲轴位置传感器又称为发动机转速与曲轴转角传感器，其功用是收集曲轴转动角度、发动机转速信号，并将该信号输入ECU，用以确定点火时刻和喷油时刻。
本文围绕曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器的结构、安装位置、检修方法加以阐述。
关键词曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器检修1曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器的安装位置凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的结构和工作原理基本相同，通常安装在一起，只是各车型安装位置不同，但必须安装在与曲轴有精确传动关系的位置，如曲轴、凸轮轴、分电器或飞轮处。
美国通用、韩国大宇等轿车通常安装在曲轴处，皇冠3.0等轿车安装在分电器内，桑塔纳2000等轿车安装在飞轮处。
也有的轿车把曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器分开安装，如凌志400轿车的曲轴位置传感器安装在曲轴处，两个凸轮轴位置传感器分别安装在左右两侧凸轮轴处。
2曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器的结构电磁式曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器该传感器分成上、下两部分：上部分是凸轮轴位置传感器，由两个感应线圈和一个带凸齿的G转子构成，将产生第一缸的上止点基准信号，也就是G信号；下部分是曲轴位置传感器，它由固定在下半部具有等间隔24个轮齿的Ne转子和固定在其对面的Ne感应线圈构成，将产生曲轴转角信号，也就是Ne信号。
该传感器是利用电磁感应原理产生脉冲信号，当转子旋转时，感应线圈凸缘部（磁头）与轮齿的空气间隙将发生变化，导致通过感应线圈的磁场发生变化，而产生感应电动势。
轮齿靠近及远离感应线圈时，将产生一次磁通的变化，便会在线圈两端产生感应电压，ECU根据感应线圈产生的脉冲信号确定发动机转速和各缸工作位置。
发动机工作时，曲轴每转两圈，分电器轴转一圈。
故曲轴旋转720°时，转子旋转360°，感应线圈产生24个交流电压信号。
Ne信号的一个周期的脉冲相当于30°曲轴转角。
波形分析在发动机传感器故障检测中的应用
波形分析在发动机传感器故障检测中的应用米伟;姚银花【摘要】随着传感器故障检测技术不断的发展,如何利用诊断仪器快速的诊断出传感器故障是现代化发动机电控系统诊断技术发展的关键.波形分析是诊断汽车电子控制系统各种传感器故障的重要方法之一,利用传感器仪器检测出发动机出现故障后传感器的波形,然后和发动机正常工作时传感器波形进行对比,分析传感器是否正常工作,为传感器故障诊断提供依据.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)020【总页数】3页(P154-156)【关键词】柴油发动机;传感器;故障诊断仪;波形分析【作者】米伟;姚银花【作者单位】长安大学汽车学院,陕西西安 710064;长安大学汽车学院,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】U464CLC NO.: U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-154-03 当前由于电子技术、智能传感器技术、集成电路技术和计算机技术的进一步发展，特别是人工智能技术和专家系统技术的日益成熟，汽车检测诊断设备与诊断方式进入了新的发展阶段[1]。
目前，各种新型设备不断出现，并向多功能、小型化、数字化、智能化和综合化方向发展。
汽车示波器为汽车修理技术人员快速判断汽车电子设备故障提供了有力的工具[2]，用普通示波器去测试电子设备时，最大的困难是设定示波器（即调整示波器的各个按钮，使示波器的波形更为清楚）和分析波形形状，而汽车示波器则将汽车电子设备的测试设定，变得非常简单，只要像点菜单一样选择要测试的内容，无需任何设定和调整就可以直接观察波形，这是因为汽车示波器设定调整是全自动的。
对于某一个传感器或执行器以及电路电子信号都应具有以下可度量的五个参数指标，即幅值、频率、形状、脉宽、阵列[3]。
汽车示波器可以显示出所有电子信号的这五种判定尺度，如何去分析电子信号的这5种参数，判定这个电子信号的波形是否正常，通过波形分析你可进一步检查出电路中传感器，执行器以及电路和控制计算机等各部分的故障，也可以进行修理后的结果分析。
曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器
霍尔式
霍尔式曲轴位置传感器利用霍尔效 应原理检测曲轴转角，具有精度高、 响应速度快的特点。
光电式
光电式曲轴位置传感器利用光电效 应原理检测曲轴转角，具有结构紧 凑、不易受油污和灰尘影响的优点。
曲轴位置传感器的安装位置
曲轴前端
曲轴位置传感器通常安装在曲轴 前端，靠近飞轮的位置，便于检 测曲轴转角。
04 曲轴位置传感器与凸轮轴位 置传感器的故障诊断与排除
常见故障的诊断
传感器信号异常
检查曲轴位置传感器和凸轮轴位 置传感器的信号是否正常，判断 是否存在信号丢失、信号干扰等
问题。
传感器线路故障
检查曲轴位置传感器和凸轮轴位 置传感器的线路是否正常，是否 存在线路断裂、接触不良等问题。
传感器安装问题
曲轴后端
有些车型的曲轴位置传感器安装 在曲轴后端，靠近变速器或离合 器的位置，以适应不同的发动机 布局和结构。
02 凸轮轴位置传感器
凸轮轴位置传感器的作用
检测曲轴和凸轮轴之间的相对位置
凸轮轴位置传感器能够检测曲轴和凸轮轴之间的相对位置，从而确定活塞的位置和气门的 开闭状态。
控制点火正时
通过检测曲轴和凸轮轴的位置，凸轮轴位置传感器可以确定最佳的点火时刻，确保发动机 正常运转。
诊断故障
凸轮轴位置传感器可以监测发动机的工作状态，如果出现异常情况，可以及时发出故障信 号，便于维修人员诊断和排查故障。
凸轮轴位置传感器的类型
霍尔效应式
利用霍尔效应原理，当凸轮轴转动时 ，磁铁和感应器之间的相对位置发生 变化，从而产生电压信号。
光电式
利用光敏元件和发光元件之间的相对 位置变化，当凸轮轴转动时，光敏元 件和发光元件之间的相对位置发生变 化，从而产生电信号。
曲轴位置传感器波形分析.（DOC）
曲轴位置传感器波形分析.（DOC）曲轴位置传感器波形分析枣庄市台⼉庄区职业中专徐辉摘要:分析了三种典型曲轴位置传感器，并对其波形进⾏了分析。
关键词：曲轴位置传感器波形波形分析曲轴位置传感器是计算机控制点⽕系统中最重要的传感器之⼀，曲轴位置传感器有3种型式：电磁脉冲式、霍尔效应式、光电效应式。
如果曲轴位置传感器损坏，将不能检测上⽌点信号和发动机转速信号，引起发动机不能启动。
曲轴位置传感器的检测⽅法很多，波形分析是曲轴位置传感器故障诊断最直观的⽅法，它能直接地反映出曲轴位置传感器的⼯作情况，在诊断过程中波形的读取⽅法与具体波形分析有着⾮常重要的作⽤。
1 测量线路连接连接 KT600 和电源延长线，根据被测试车型的电瓶位置选择电瓶供电或者点烟器供电，如果选择点烟器接头，请先确认点烟器是否有12V 电瓶电压。
将测试探头接⼊通道1（CH1 端⼝），然后将测试探头上的⼩鳄鱼夹接蓄电池负极或搭铁，⽤测试探针刺⼊曲轴位置传感器信号线，连接⽅法如图1所⽰图1 曲轴位置传感器检查设备与线路连接2 磁脉冲式曲轴位置传感器信号波形分析2.1 典型波形及分析连接波形测试设备，起动发动机怠速运转，⽽后加速或按照发⽣故障状况驾驶汽车等获得波形，典型的磁脉冲式曲轴位置传感器信号波形如图2所⽰图2 典型的磁脉冲式曲轴位置传感器波形举例对于将发动机曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器制成⼀体的具有两个信号输出端⼦的曲轴位置传感器可⽤双通道的波形检测设备同时进⾏波形检测，其典型的信号波形如图3所⽰。
图3 典型的双通道检测磁脉冲式曲轴位置传感器信号波形举例对⼤量磁脉冲式曲轴位置传感器采集波形，进⾏波形分析可以得出以下结论：2.1.1相同齿形应产⽣相同型式的连续脉冲。
脉冲有⼀致的形状、幅值并与曲轴的转速成正⽐。
输出信号的频率、传感器磁极与触发轮间⽓隙的⼤⼩对传感器信号的幅值影响极⼤。
2.1.2靠除去传感器触发轮上⼀个齿或两个相互靠近的齿所产⽣的同步脉冲，可以确定上⽌点的信号。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
曲轴位置传感器的波形，凸轮轴位置传感器的波形在故障诊断中的应用1示波器的介绍
示波器是用来对电路中电压或电流的波动情况进行测量的工具，它能实时地反应器
件的工作情况。
在电路分析中通•是用它来测量输入与输出的波形，并由观察者经过分析研究，得出此电路性能的优良状况或问题所在。
2汽车故障诊断中传感器波形分析的重要性
随着现代汽车技术的发展，在汽车中使用了大量的传感器，传感器在其工作环境中感受物理量的变化时，并以电流或电压的方式向汽车ECU专送所感觉到的变化，汽—EZCU 接收到传感器送来的信号后，做出相应的判断，驱动相关设备进行工作，调整汽车的工作状态。
在现代汽车上用的传感器可分为：温度、速度、压力、氧含量、振动及位置传感器,
它们产生各种各样的电压或电流信号，用示波器能将这些信号的变化以波形的方式反映出来。
当所感知的物理量发生正常或非正常变化时，都能通过波形的变动反应出来，通过与正常波形的比较，就能判断出故障的部位。
这里所说的并不是说示波器能解决汽车维修中所有的问题，只是提供了一个判断故
障的方法，一个处理问题的手段，就象医生用的听诊器一样。
3案例分析
故障现象一辆大众帕萨特 1.8T小轿车，出现不易起动的故障现象，每次都要多次点火才有可能起动，最后一次在行驶中死火，就打不起火了，只能拖到4S店维修。
故障诊断到店后也是时而能起动时而不能起动，用1552诊断仪显示故障为曲轴位置传感器损坏。
于是更换，再起动，故障现象依旧。
于是再换凸轮轴位置传感器，再试, 故障现象还在，维修陷入僵局。
故障分析与测试采用双踪示波器同时测量故障车上曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的波形如图1所示，在同类型的正常车上测得的凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器波形如图2
所示。
■-^^- — S — — . a — - T - - — - » - _ - H ■«, - — . . « -■ m. « J ■ ■ -w -
一 - gj I ■ — — —-
UTl J O-OC3V UI_T= Fi OOV M 1-0- OOfnb C £ £ 1 尸
M N * 斗皿
通过比较图1和图2,发现曲轴位置传感器波形有区别。
为什么会有这样的区别， 是正常
的还是不正常的？经过对曲轴位置传感器的结构进行分析研究，
从图3曲轴位置 传感器的结构可知，它是一圈缺口齿的环，对比图 2中曲轴位置传感器的波形，就能得
出此环共有60个缺口齿，其中有1个缺口占2个齿的位置，在图2中曲轴位置传感器 的波形
中能算出59个正弦波，与曲轴位置传感器环有 59个缺口齿对应，图2中凸轮轴 位置传感器波形中间距较大的位置对应缺口齿环
2个缺齿的位置。
曲轴位置传感器产生 的波形与图2中凸轮轴位置传感器波形有一个起始位置的关系，
通过图4就能更清楚的 看出这种关系。
匪H 毎如位伍缶*齢
q *6 柚 3 ■佃* H <> M
」^
nj~Lr~L_rLn^Tr 彳 =工.「 ■ ；a i _ ■ _ 」
： ■■ ■! — — fa i — — _ — ，一— F m
・■ * . • 一 - — —
<X> V 1 1 O-OOV a.CTOV M US. OOxnw QlHl 7 JT
m * if 壬砸 nt
通过图4还能看出曲轴位置传感器波形出现 2次才与凸轮轴位置传感器波形重合一
次起始位置，这种关系和本车曲轴转速与凸轮轴转速比为
2： 1的关系一致，也正好是1
缸上止点的位置，也就是1缸点火正时的基准位置，也决定了其它3个缸的点火时刻。
此信号传输给脚，ECU就能发出点火信号，起动发动机。
否则ECU就不发出点火信号,
发动机不能起动。
故障排除在更换曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器后都不能解决问题，于是将思路转到曲轴位置传感器的缺口环上来，在图1中凸轮轴位置传感器波形左边三分
之一处的波形与其它地方的不一样，更与正常车的波形不一样。
传感器没问题，那只有曲轴位置传感器的缺口环有问题了，而且是在与大缺口相距15个齿的位置上。
起初怀
疑是在第15个齿上有异物，导致传感器信号不好，通过传感器安装孑没能看到有异物，于是只能拆卸油底壳，拆卸油底壳后转到第15个缺口齿位置，如图3中铁棒指示位置
的缺口齿环不是有异物，而是有一点变形，变形后导致此位置与传感器的间距变大，以致产生的信号不够强，才产生了不正常的小波形。
更换曲轴后此车问题彻底解决。
故障总结为什么此车会出现间歇性起动困难的现象？再来看一下图1与图2中曲轴位置传感器的波形，假如在图1中曲轴位置传感器波形最上方向下一点的位置画一横线，又在图2中曲轴位置传感器波形上同样位置画一横线，根据在此线上
有无波形可得出图5中的2个波形，ECU只有得到图5下图波形才能发出点火信号起动发动机，而ECU得到图5上的波形不能发出点火信号起动发动机，但在偶然的时刻故障位置产生的波形恰好达到合格的底线时，就可以起动发动机。
起动后，ECU对曲轴位置传感器波形的检测就不是那么严了，因此，发动机起动后不会熄火。
也就是此车故障的根本原因。
另一点提示：本故障体现出发动机严格起动，保护发动机；但当发动机起动后，尽可能维持发动机的运行的设计理念。
4 总结
该车故障的诊断，充分利用了双踪示波器的双踪显示功能，使曲轴与凸轮轴的波形、转速关系很清晰的反映出来，使故障的判断、定位较迅速。