中职教育-《汽车电子控制技术》第三版课件：第三章 发动机传感器2(舒华 编 人民交通出版社).ppt

➢ 磁感应式：桑塔纳2000GSi、捷达AT、GTX型、
➢
奥迪200、丰田皇冠3.0 TCCS {CPS/CIS一体}
➢ 光 电 式：猎豹、Mitsubishi、现代、日产{CPS/CIS一体}
➢ 双霍尔式：红旗CA7220E型轿车、切诺基吉普车
➢ 凸轮轴位置传感器CPS：
➢ 霍 尔 式：桑塔纳2000GSi型、捷达AT、GTX型、
当叶片离开气隙时，磁通经霍尔IC构成回路，霍尔元件产生UH（约2.0V）， 输出级三极管导通，传感器US为低电平（0.1V～0.3V）。
Operating Principle
1. As the rotor turns, first a window and then a tab passes between the magnetic pole and the sensor.
喷油提前角与喷油时间控制
设发动机1000r/min时：喷油提前角为6 °；
喷油时间为2ms （相当于 12 °
）
桑塔纳、捷达霍尔式CIS检修
检测电源电压：通点火开关，U13≥4.5V，正常 检测线束断路： OHM×200档检测传感器与ECU插头
端子1-62、2-76、3-67 R≤1.5 为正常； R＝∝，说明导线断路
➢
红旗CA7220E型轿车、切诺基、BJ2020VJ
➢ 磁感应式：丰田皇冠3.0 TCCS {一体}
➢ 光 电 式：猎豹、Mitsubishi、南韩现代、日产 {一体}
三、光电式曲轴与凸轮轴传感器CPS/CIS
图3-25 光电式CPS/CIS结构 （a） 信号盘结构；（b） 传感器结构；
（c） 信号发生器结构 1-线束插头； 2-上止点信号透光孔； 3-曲轴转角信号透光孔； 4-1缸上止点信号透光孔； 5-定位销；6、15-传感器轴； 7-传感器盖；8-分火头； 9-防护盖； 10-信号发生器； 11-G信号（上止点信号）传感器； 12-Ne（转速与转角）信号传感器； 13-信号盘； 14-传感器壳体
五、霍尔式曲轴位置传感器CPS
桑塔纳Gli、2000GLi型轿车CPS线束插座及电路连接 （a） 线束插座端子位置；（b） 电路连接
1-搭铁端子；2-信号输出端子；3-电源端子（＋5V）
霍尔效应
Hall effect
If a certain type of crystal is carrying a current in a transverse magnetic field, then a voltage will be produced at right angles to the supply current. The magnitude of the voltage is proportional to the supply current and to the magnetic field strength.
5个小透光孔：120°信号-各缸上止点BTDC70° ➢ 转速与转角信号 外圆360个透光孔：1°信号
四、磁感应式CPS/CIS基本原理
图3-29 传感线圈中的磁通Φ和电动势E波形 （a） 低速时输出波形；（b） 高速时输出波形
➢ 当转子凸齿接近磁头时，气隙减小，磁阻Rm减小，磁通量Φ 增多，磁通变化率增大，感应电动势E为正(E＞0)
光电式CPS/CIS工作原理
➢ 当透光孔转到LED与光电管之间时，信号盘透 光，光电管导通（占曲轴转角1°）
➢ 当透光孔不在LED与光电管之间时，信号盘隔 光，光电管截止（占曲轴转角1°）
光电式CPS/CIS输出信号
图3-27 日产轿车光电式传感器输出波形 ➢ 判缸信号 内圆1个大透光孔：1缸BTDC70°大齿缺--1、4缸上止点信号--大齿缺占15°（曲轴转角）
大齿缺的弧度＝2个凸齿＋3个小齿缺弧度 信号转子转一转，传感器产生58个信号输入ECU
红旗轿车差动霍尔式CPS输出信号
传感器：永久磁铁、霍尔电路 信号盘：58个凸齿--转速转角信号--1个凸齿占3°（曲轴转角）
六、差动霍尔式传感器Double Hall Type
图3-40 差动霍尔式传感器结构原理 （a） 基本结构；（b） 输出波形 特点：转子凸齿与信号发生器之间的气隙可以增大到1±0.5mm （普通霍尔式传感器仅为0.2 mm～0.4mm）
红旗轿车差动霍尔式CPS结构
传感器：永久磁铁、霍尔电路 信号盘：58个凸齿--转速转角信号--1个凸齿占3°（曲轴转角）
UH
RH d
I
B
霍尔式传感器结构原理
图3-37 霍尔式传感器结构原理 （a） 叶片进入气隙，磁场被旁路；（b） 叶片离开气隙，磁场饱和
1-永久磁铁；2-触发叶轮；3-磁轭；4-霍尔集成电路
当叶片进入气隙时，磁场被叶片旁路，霍尔元件上没有磁力线穿过，霍尔电 压UH为零，IC输出级三极管截止，传感器US为高电平（4.8V）。
3. When a window is in the air gap between the magnetic pole and the sensor (Fig.3-37(b)), only a weak magnetic field reaches the sensor.
The device is switched off and there is no signal （only 0.1V~0.3V）.
➢ 当磁通凸变齿化正率对为磁0头，时感，应气电隙动最势小E为，0磁（阻E＝Rm0最）小，磁通量Φ最多， ➢ 当转子凸齿离开磁头时，气隙增大，磁阻增大，磁通量Φ减
少，感应电动势E为负（E＜0 ）
Inductive pulse generator
➢ As a tooth of the signal rotor nears the pole, a magnetic field builds up through the rotor, the pole piece and the magnet. The field is strongest when a tooth is opposite the pole and drops off once the tooth passes the pole.
57小齿缺--1个小齿缺占3°（曲轴转角） 1个大齿缺--1、4缸上止点信号--大齿缺占15°(曲轴转角)
大齿缺的弧度＝2个凸齿＋3个小齿缺弧度 信号转子转一转，传感器产生58个信号输入ECU
切诺基差动霍尔式CPS结构
（a） 2.5L发动机；（b） 4.0L发动机
切诺基霍尔式CPS检修
图3-46 切诺基Cherokee曲轴位置传感器连接线路
UH
RH d
I B
Application of Hall effect
• The Hall effect can also be used to detect current flowing in a cable. The magnetic field produced round the cable being proportional to the current flowing in it.
CPS功用：采集发动机转速和曲轴转角信号，并输 入ECU，以便确定点火时刻和喷油时刻。
CIS功用：采集配气凸轮轴位置信号，输入ECU确 定气缸上止点位置。
二、曲轴凸轮轴位置CPS、CIS分类
➢ 曲轴位置传感器CPS：
➢ 霍 尔 式：桑塔纳2000GLi、Ford EEC-Ⅳ、 Cadillic
大齿缺的弧度＝2个凸齿＋3个小齿缺弧度 信号转子转一转，线圈产生58个信号输入ECU
捷达轿车磁感应式CPS检修
（a） 安装位置；（b） 线束插头 检查信号线圈： 检测传感器插座上 “1”与“2”端子间阻
值 R12＝ 450～1000，正常。
检查线束导线：1-56、2-63、3-67 R≤1.5 为正常； R＝∝，导线断路。
切诺基霍尔式CIS结构
图3-44 切诺基Cherokee凸轮轴位置传感器连接线路
切诺基霍尔式CIS输出信号
切诺基吉普车曲轴与凸轮轴位置传感器信号关系
切诺基霍尔式CIS检修
图3-47 切诺基Cherokee凸轮轴位置传感器连接线路 （a） 连接线路；（b） 线束插头
检查电源电压：UAC＝8V, 正常。 检查线束导线：A-7、B-44、C-4
2. When a tab is passing through the air gap, it becomes an induced magnet. This influences the sensor and the device is switched on (Fig.
3-37(a)). This sends a signal （about 4.8V ） to the control unit.
（a） 连接线路；（b） 线束插头
检查电源电压：UAC＝8V, 正常。 检查线束导线：A-7、B-24、C-4
R≤0.5 为正常； R＝∝，导线断路
七、霍尔式凸轮轴位置传感器
图3-38 桑塔纳、捷达霍尔式凸轮轴位置传感器CIS结构电路
1-进气凸轮轴；2-凸轮轴位置传感器；3-固定螺钉； 4-定位螺栓与座圈；5-信号转子；6-发动机缸盖
桑塔纳、捷达霍尔式CIS输出信号
传感器：永久磁铁、霍尔电路 信号盘：58个凸齿--转速转角信号--1个凸齿占3°（曲轴转角）
57小齿缺--1个小齿缺占3°（曲轴转角） 1个大齿缺--1、4缸上止点信号--（占15°曲轴转角)
大齿缺的弧度＝2个凸齿＋3个小齿缺弧度 信号转子转一转，传感器产生58个信号输入ECU
• Hall effect sensors are becoming increasingly popular. This is partly due to their reliability but also to the fact that they directly produce a constant amplitude square wave in speed measurement applications and a varying DC voltage for either position sensing or current sensing.
4. When the next tab passse into the air gap, the device is switched on. This switching on and off is repeated as long as the engine is running.
桑塔纳GLI/2000GLI霍尔式CPS
第二节 曲轴位置传感器
结构 原理 检修
一、曲轴与凸轮轴位置传感器功用
曲轴位置传感器CPS： Crankshaft Position Sensor
凸轮轴位置传感器CPS： Camshaft Position Sensor
判缸传感器CIS： Cylinder Identification Sensor
➢ Voltage is generated only when the field is increasing and decaying. It is zero when the tooth is directly opposite the pole.
捷达轿车磁感应式CPS组成
图3-30 捷达轿车CPS结构
光电式CPS/CIS结构
（1）带孔信号盘
外圆孔：360个透光孔：1°信号孔 --转速与转角信号
内圆孔：5个小透光孔――120°信号孔 --上止点TDC信号
1个大透光孔:1缸BTDC70°信号孔 --判缸信号
（2）信号发生器
发光二极管：2只--1°、120°发光 光电三极管：2只--1°、120°授光 信号处理电路：整形、放大
1-缸体； 2-大齿缺 （基准标记）； 3-传感器磁头； 4-信号转子
捷达轿车磁感应式CPS结构
传感器：永久磁铁、磁头、传感线圈 信号盘：58个凸齿--转速转角信号--1个凸齿占3°（曲轴转角）
57小齿缺--1个小齿缺占3°（曲轴转角） 1个大齿缺--1、4缸上止点信号--大齿缺占15°（曲轴转角）