淺談曲軸位置傳感器故障分析

1、淺談曲軸位置傳感器故障分析及診斷摘要：本文簡(jiǎn)明介紹別克轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)闡述該車曲軸位置傳感器（7X）的故障診斷，以及曲軸位置傳感器（24X）的故障診斷，并通過(guò)列舉維修工作中的實(shí)例對(duì)由曲軸位置傳感器損壞而造成的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：曲軸位置傳感器 啟動(dòng)困難 分析診斷前 言曲軸位置傳感器是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的重要傳感器之一，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要作用是為點(diǎn)火控制模塊提供參考信號(hào)，精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火正時(shí)。曲軸位置傳感器工作的好壞，將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，是導(dǎo)致汽油發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常發(fā)動(dòng)的原因之一，只有準(zhǔn)確判斷、檢測(cè)曲軸位置傳感器的故障，才能盡快排除發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障。因此，在

2、故障維修診斷時(shí)，首先要詳細(xì)了解它的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，已達(dá)到正確、快捷地排除故障。一、別克轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置傳感器簡(jiǎn)介上海別克轎車發(fā)動(dòng)機(jī)裝有兩個(gè)霍爾式曲軸位置傳感器，分別為曲軸位置傳感器（7X）和曲軸位置傳感器（24X）。（7X） 曲軸位置傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體右下部，為點(diǎn)火控制模塊提供參考信號(hào)；（24X）曲軸位置傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)罩的前部、諧振平衡器后部，用來(lái)拾取曲軸轉(zhuǎn)子的脈沖信號(hào)，并傳遞到動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊，使發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1600r/min時(shí)，精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火正時(shí)）。（一）曲軸位置傳感器（7X）的故障診斷1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制電路曲軸位置傳感器（7X）為雙導(dǎo)線型傳感器，一

3、根為其信號(hào)線（黃色）；另一根為其搭鐵線（紫色）。7X曲軸位置傳感器是另外一個(gè)更靠近曲軸的霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)。間斷環(huán)是鑄在曲軸上的一個(gè)特殊輪上，有7個(gè)加工的切槽，其中6個(gè)槽以60°均布，第7個(gè)槽距離前一個(gè)槽為10°，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)間斷環(huán)與曲軸一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，切槽改變磁場(chǎng)導(dǎo)致7X霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)接地，由點(diǎn)火控制模塊提供3X信號(hào)電壓（3X參考信號(hào)電壓是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)且曲軸位置傳感器的同步脈沖被接收時(shí)，點(diǎn)火控制模塊將7X曲軸位置傳感器脈沖除以2得到3X參考信號(hào)）。點(diǎn)火控制模塊用7X開(kāi)、關(guān)信號(hào)作為曲軸位置的指示，點(diǎn)火控制模塊必須使用7X信號(hào)正確地控制點(diǎn)火線圈，其控制電路如圖2所示。2.故障診斷3

4、X參考信號(hào)由點(diǎn)火控制模塊（ICM）產(chǎn)生，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)且曲軸位置傳感器的同步脈沖被接收到時(shí)，點(diǎn)火控制模塊ICM將曲軸位置傳感器（7X）脈沖除以2得到3X參考信號(hào)。動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊利用3X參考信號(hào)系統(tǒng)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1600r/min時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊也利用這些脈沖來(lái)觸發(fā)噴油脈沖。動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊將3X參考信號(hào)脈沖與曲軸位置傳感器（24X）信號(hào)脈沖和凸輪軸位置傳感器信號(hào)脈沖對(duì)比，如果動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊在3X線路中接收到脈沖數(shù)不正確，24X參考信號(hào)脈沖數(shù)與3X參考信號(hào)脈沖數(shù)的比值不等于8，或24X參考信號(hào)脈沖數(shù)與凸輪軸位置傳感器信號(hào)脈沖數(shù)的比值等于48的情況出現(xiàn)10s以上,

5、動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊便設(shè)置故障碼P1374。動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊在存儲(chǔ)故障碼P1374的同時(shí)，將點(diǎn)亮儀表板上的故障指示燈（SERVICE ENGINE SOON）。3.7X曲軸位置傳感器的檢測(cè)方法（1）檢測(cè)7X曲軸位置傳感器的電阻值關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下7X曲軸位置傳感器的2線插頭。用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量7X曲軸位置傳感器的電阻值，正常值為8001000。（2）檢測(cè)7X曲軸位置傳感器的脈沖信號(hào)將傳感器拆下，用一根鐵棒或一塊磁鐵迅速靠近或離開(kāi)傳感器，同時(shí)用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)山泳€柱之間有無(wú)脈沖感應(yīng)電壓的產(chǎn)生。如沒(méi)有感應(yīng)電壓或感應(yīng)電壓很微弱，說(shuō)明傳感器有故障，應(yīng)予更換。（3）檢測(cè)7X曲軸位置傳感器的線束導(dǎo)通性關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)

6、，拔下點(diǎn)火控制模塊（ICM）上3線插頭、拔下7X曲軸位置傳感器的2線插頭。用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量ICM上3線插頭的A端子與傳感器的2線插頭的A端子之間的電阻值，如圖3-a所示。用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量ICM上3線插頭的C端子與傳感器2線插頭的B端子之間的電阻值，如圖3-b所示，技術(shù)要求：電阻應(yīng)小于0.5。（二）曲軸位置傳感器（24X）的故障診斷1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制電路曲軸位置傳感器（24X）為三導(dǎo)線型傳感器，控制電路如圖4所示。2.故障診斷24X參考信號(hào)用于在發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)改善怠速點(diǎn)火正時(shí)控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1600r/min時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊利用24X參考信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊

7、連續(xù)監(jiān)視24X參考線路中脈沖數(shù)，并將24X參考脈沖數(shù)與3X參考脈沖數(shù)和凸輪軸位置傳感器信號(hào)脈沖數(shù)進(jìn)行比較。如果動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊接收到的24X參考線路中的脈沖數(shù)不正確，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊便設(shè)置故障碼P0336，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊將利用3X參考信號(hào)和凸輪軸位置信號(hào)繼續(xù)啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)。動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊在記錄故障碼P0336時(shí)，將點(diǎn)亮儀表板上的故障指示燈（SERVICE ENGINE SOON）。24X與7X間斷環(huán)霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)的情況類似，24X信號(hào)在轉(zhuǎn)速的標(biāo)定中具有更好的分辨率。二、曲軸位置系統(tǒng)變更設(shè)置程序曲軸位置系統(tǒng)變更設(shè)置參數(shù)用作計(jì)算由曲軸、曲軸平衡塊、曲軸位置傳感器霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)中的輕微公差變化導(dǎo)致的

8、周期性的偏差的參考。在曲軸位置系統(tǒng)變更設(shè)置程序被執(zhí)行過(guò)后，曲軸位置系統(tǒng)變化值便被存儲(chǔ)在動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊的存儲(chǔ)器中。（一）曲軸位置系統(tǒng)變更設(shè)置程序的依據(jù)在進(jìn)行下列維修作業(yè)后，必須進(jìn)行曲軸位置系統(tǒng)變更設(shè)置程序，否則動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊便存儲(chǔ)故障碼P1336。1.更換動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊。2.更換發(fā)動(dòng)機(jī)。3.更換曲軸。4.更換曲軸平衡塊。5.更換曲軸位置傳感器。6.進(jìn)行任何破壞曲軸諧振平衡器與曲軸位置傳感器相對(duì)關(guān)系的發(fā)動(dòng)機(jī)修理。（二）曲軸位置系統(tǒng)變更設(shè)置程序的內(nèi)容曲軸位置系統(tǒng)變更設(shè)置程序的內(nèi)容如下：1.拉緊駐車制動(dòng)、掩住驅(qū)動(dòng)輪。2.確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)罩被關(guān)上。3.啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度達(dá)到70以上。4.將

9、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至OFF位置，在TECH2診斷儀上選擇并激活曲軸位置變更值學(xué)習(xí)程序。5.變速器處于P擋位置，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，踩下制動(dòng)踏板并固定。6.踩下油門踏板使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到燃油切斷轉(zhuǎn)速（5150r/min），待燃油切斷后立即抬起油門踏板，當(dāng)轉(zhuǎn)速降回到怠速時(shí)，曲軸位置系統(tǒng)變更值便設(shè)置完畢。7.觀察TECH2診斷儀顯示故障碼P1336的故障狀態(tài)。如果TECH2診斷儀指示故障碼P1336沒(méi)通過(guò)，應(yīng)檢查其他故障碼。（三）程序不能設(shè)置的檢查內(nèi)容如果曲軸位置變更設(shè)置程序不能成功地進(jìn)行，應(yīng)檢查有無(wú)下列情況出現(xiàn)：1.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于70。2.動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊中存有除P1336以外的故障碼。3.動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊檢

10、測(cè)到曲軸位置信號(hào)有問(wèn)題。4.動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊檢測(cè)到3X參考信號(hào)有問(wèn)題。5.動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊檢測(cè)到24X參考信號(hào)有問(wèn)題。若出現(xiàn)上述情況應(yīng)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行檢查、診斷及排除。三、維修工作實(shí)例我廠承修一輛別克君威（2003款）轎車，該車配置是2.5L發(fā)動(dòng)機(jī)，據(jù)車主反映，該車有啟動(dòng)困難故障。1.故障現(xiàn)象該車無(wú)論在冷車或熱車狀態(tài)下，均出現(xiàn)啟動(dòng)困難的現(xiàn)象。如果將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)保持在啟動(dòng)位置，讓起動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于起動(dòng)狀態(tài)，并同時(shí)踩下油門踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)可勉強(qiáng)起動(dòng)。發(fā)動(dòng)之后，發(fā)動(dòng)機(jī)工作基本正常。2.故障診斷（1）使用TECH2診斷儀對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行自診斷，結(jié)果無(wú)法與動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊（PCM）進(jìn)行通信。在空氣濾清器總成下方找到動(dòng)

11、力系統(tǒng)控制模塊，拔下線束插頭進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有連接不良的現(xiàn)象，處理后插回線束插頭，重新進(jìn)行自診斷，TECH2診斷儀能夠進(jìn)入動(dòng)力系統(tǒng)診斷菜單，查詢故障信息，沒(méi)有故障碼。初步分析該車的故障與怠速電機(jī)故障、節(jié)氣門體臟污或混合氣過(guò)稀等原因引起的故障現(xiàn)象相似。進(jìn)一步分析，該車只是啟動(dòng)困難，啟動(dòng)后一切正常，依此可排除怠速電機(jī)存在故障的可能性。假如怠速電機(jī)存在故障，可能會(huì)引起啟動(dòng)困難，但是啟動(dòng)后還會(huì)出現(xiàn)怠速不正常的現(xiàn)象。經(jīng)檢查節(jié)氣門體也沒(méi)有故障，那么引起啟動(dòng)困難的原因不外乎燃油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及提供控制信號(hào)的傳感器，于是，繼續(xù)進(jìn)行檢查。（2）檢查燃油壓力。打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后燃油泵開(kāi)始工作，2s后油壓表指示值上升到

12、290kPa，10min后油壓表的指示值為280kPa，符合技術(shù)要求(正常值為250310 kPa)。將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)保持在啟動(dòng)位置，使起動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作來(lái)強(qiáng)制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油壓值為300kPa，將油壓調(diào)節(jié)器的真空管拔掉，油壓上升至320kPa。因?yàn)槿加拖到y(tǒng)在各工況下的壓力值正常，所以燃油系統(tǒng)存在故障的可能性不大。（3）檢查點(diǎn)火線圈、點(diǎn)火模塊（ICM）以及高壓線等點(diǎn)火系統(tǒng)部件。測(cè)量點(diǎn)火模塊的點(diǎn)火針腳導(dǎo)線（粉紅色線），有12V電壓，點(diǎn)火模塊與動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊之間的白色連接線導(dǎo)通，且二者針腳處有5V電壓。進(jìn)行跳火試驗(yàn)，每一缸的火花塞均有高壓火花，這說(shuō)明點(diǎn)火系統(tǒng)正常。既然燃油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)均屬

13、正常，那么故障點(diǎn)應(yīng)該在產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需信號(hào)的幾個(gè)傳感器上。如果某些傳感器只是在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中起作用，啟動(dòng)后不參與工作或者這些傳感器傳送給PCM的信號(hào)只是作為一個(gè)參考信號(hào)，不再是必須的運(yùn)行信號(hào)，那么起這種作用的傳感器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)就有可能導(dǎo)致該車的故障現(xiàn)象。因?yàn)槔錈彳嚲鶗?huì)出現(xiàn)故障，因此可以排除與溫度有關(guān)的傳感器（如冷卻液溫度傳感器），于是，將檢查的重點(diǎn)放在曲軸位置傳感器上。（4）使用TECH2診斷儀對(duì)曲軸位置偏差學(xué)習(xí)，當(dāng)檢測(cè)到曲軸位置傳感器24X時(shí)，TECH2診斷儀顯示曲軸位置傳感器24X信號(hào)錯(cuò)誤。然后將曲軸皮帶輪拆下來(lái)，發(fā)現(xiàn)曲軸皮帶輪的橡膠減震塊老化變形，曲軸皮帶輪上的齒環(huán)損壞；出現(xiàn)此情況會(huì)

14、令曲軸位置傳感器24X輸出錯(cuò)誤的曲軸位置信號(hào)，從而導(dǎo)致啟動(dòng)困難故障。于是更換曲軸皮帶輪，清除曲軸位置傳感器24X上的油污，然后使用TECH2診斷儀對(duì)曲軸位置偏差進(jìn)行學(xué)習(xí)。起動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能順利啟動(dòng)，故障徹底排除。3.綜合分析該車發(fā)動(dòng)機(jī)裝有二個(gè)曲軸位置傳感器分別為24X和7X；曲軸位置傳感器24X位于發(fā)動(dòng)機(jī)右側(cè)，即曲軸端部的緩振平衡器的后面，它通過(guò)曲軸皮帶輪上的齒環(huán)采集曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)。另一個(gè)曲軸位置傳感器7X位于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后下方，排氣歧管下部。曲軸齒環(huán)上有24個(gè)均勻分布的缺口。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸位置傳感器24X向動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊提供曲軸的位置，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊將曲軸位置傳感器24X信號(hào)、曲軸位置傳感器

15、7X、3X參考信號(hào)（由曲軸位置傳感器7X計(jì)算得出的）進(jìn)行比較后，確定正確的噴油時(shí)刻、噴油脈寬以及點(diǎn)火時(shí)刻。如果曲軸位置傳感器24X測(cè)量到的是錯(cuò)誤的曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)，那么動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊就不能發(fā)出正確的控制信號(hào)，造成啟動(dòng)困難。在故障保護(hù)運(yùn)行模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)將能夠啟動(dòng)，動(dòng)力控制系統(tǒng)模塊利用3X參考信號(hào)控制噴油和點(diǎn)火，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊只采用3X參考信號(hào)和凸輪軸信號(hào)控制點(diǎn)火和噴油。曲軸位置傳感器24X在曲軸轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)能夠產(chǎn)生24個(gè)信號(hào)脈沖，信號(hào)用于精確控制點(diǎn)火和噴油，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程中以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1600r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)起作用，而在轉(zhuǎn)速高于1600r/min時(shí)，則不再參與工

16、作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1600r/min時(shí)，點(diǎn)火模塊根據(jù)曲軸位置傳感器7X信號(hào)計(jì)算得出3X曲軸位置信號(hào)（參考信號(hào)），然后提供給動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊，用于控制噴油和點(diǎn)火，3X信號(hào)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為120010000r/min范圍內(nèi)起作用。由上述控制過(guò)程可知，曲軸位置傳感器24X只在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中和低轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)起作用，而曲軸位置傳感器7X是PCM控制噴油和點(diǎn)火的重要傳感器。上述的實(shí)例中，該車出現(xiàn)故障時(shí)是在啟動(dòng)過(guò)程中及發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)期間，使用的傳感器為曲軸位置傳感器24X。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，曲軸位置傳感器7X開(kāi)始參與工作，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊對(duì)曲軸位置傳感器24X信號(hào)進(jìn)行修正，以更加精確地控制噴油和點(diǎn)火，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)束語(yǔ)隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的日新月異，汽