电磁感应式曲轴位置传感器能自身产生信号,而不需额外的电源供应。这一信号用来触发点火放大器或电子控制模块(ECM)。当金属轮子旋转,磁场改变,电路里面的电压也改变。当轮齿接近线圈,输出电压增加;当轮齿与磁铁成一条直线时,输出电压急剧下降为0;当轮齿远离磁铁,产生的输出电压为反向,如图3-1-12所示。应注意此类传感器的四个特点。 1)输出的电压和频率随发动机转速的变化而改变。 2)波形的上下波动应在0V电位的上下基本对称。 3)每一个最大峰值电压应差不多,若某一峰值电压低于其他,则应检查触发轮是否缺损。 4)每一个最小峰值电压应差不多,若某一峰值电压高于其他,则应检查是否有金属杂质落在触发轮尖顶位置。
依据电磁感应式曲轴位置传感器原理,其输出电压受以下三个因素影响1)发动机起动时,输出电压大约为2~3V,高转速下电压可超过50V。
2)线圈与轮齿的间隙(平均空气间隙)为0.20~0.25mm。间隙变大会减弱磁场,感应电压也会相应减少。
3)磁场的磁力强度。
图3-1-13所示为两种电磁感应式曲轴位置传感器的故障波形,其中图3-1-13a所示故障波形为齿槽中填有异物造成的,图3-1-13b所示故障波形是传感器触发轮安装不当或者缺齿造成的。如果检测出波形异常,应更换电磁感应式曲轴位置传感器(含传感器头和触发轮)。
图3-1-14是利用Pico示波器读取的某车曲轴位置传感器波形,横向坐标是10ms/格,纵向坐标是4V/格。这个波形的周期是28ms左右,其中负向波形是16ms,负向波形峰值是-12V,而正向波形是12ms,正向波形峰值是+15V,正、负波形有所差别。
图3-1-15反映另一个波形,各个波形的峰值呈现高低不一的状态,电压的峰-峰值不相同。这是因为发动机在压缩行程时转速慢,电压峰值较低;在下一个压缩行程前,发动机转速变快,电压峰值增大图3-1-16所示为某次检测4缸机实测波形,可以发现波形周期100ms,波形峰值偏低,平缓波形持续时间比较长。说明早期的曲轴位置传感器触发轮与气隙的间隙偏大,齿数偏少,而往往是连续的脉冲波形,没有缺齿信号。
目前的曲轴位置传感器波形更多的是有缺齿,可以很明显显示出来,如图3-1-17所示，图中可以发现:一个完整周期有27个小的齿波,其中缺3个齿,合计30齿,每个齿对应曲轴转角12°。
有时,可以用双通道的波形检测设备同时对曲轴位置和凸轮轴位置传感器进行检测,并同时平列在示波器显示屏上,其典型信号波形如图3-1-18所示。图中可看出双通道的时间刻度是10ms/div,电压刻度是5V/div,可以实时对比两个不同的传感器波形。
单缸缺火判定：
有时可以不检测点火初级、次级波形来间接判断某个气缸缺火。假设某气缸不工作,可能导致本来该这个气缸做功的时候,但是曲轴转速降低,这样可以从曲轴位置传感器波形上得到反映。图3-1-19清晰地显示了曲轴波形信号在某一位置有明显的气缸缺火。
因为这样可以避免在拆检过程中造成更多的损坏,如在着车的情况下,通过拔各缸点火线、点火线圈的电缆插头,或是拔喷油器电缆插头来断火断缸试验,容易损坏ECU。例如,检测雅阁八代,直接拔出喷油器,可能导致报故障码—ETCS继电器损坏,严重的,可能导致ECU烧坏或者可能给人身带来伤害。
其次,有些隐性故障如轻微失火表现不太明显,人为根本感觉不到,同时也为了重现故障的需要,应尽量在线测量。
最后,减少由于过多地更换配件所带来的不便,提高一次性判断故障的准确率。
案例：正时带安装错误,导致发动机点火正时错误、动力不足一台2006款现代雅绅特1.4L轿车,发动机:CAE2在更换正时带后,出现了行驶中发动机动力不足的故障现象。读取故障码P0011:正时过度超前或系统性能损坏。检查正时图,这款车的正时无可变正时,如图3-1-20所示。
使用示波器读取凸轮轴位置及曲轴位置传感器波形,如图3-1-21所示。凸轮轴位置传感器的下降沿应当出现在曲轴位置传感器信号的缺齿中间位置,但图中的凸轮轴位置传感器信号曲线延迟了3个曲轴信号齿,相当于点火延迟了18°CA,推断是正时带向延迟方向错误安装一个齿的情况,这导致了点火过迟,进、排气门开启过迟的故障,造成发动机进气量不足,点火时刻错误。
同时,由于点火延迟导致的击穿电压过高的问题可能会发生,相关内容见次级点火波形分析章节。
电控发动机的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器都是通过正时带或链条连接的,曲轴置传感器、凸轮轴位置传感器信号具有严格的相位关系。当这两个信号的相位关系不正确时,轻则引起发动机燃油效率和输出功率减低,并报凸轮轴位置传感器故障(如奥迪、红旗等车型),重则出现发动机起动困难故障。
