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故障檢修與技術(shù)維護 |
發(fā)動(dòng)機凸輪軸位置傳感器信號錯誤和電壓偏低故障 |
摘要：凸輪軸位置傳感器是一種用于測量發(fā)動(dòng)機凸輪軸位置的裝置。凸輪軸位置傳感器的分類(lèi)主要根據其工作原理和結構特點(diǎn)進(jìn)行劃分。柴油發(fā)電機在起動(dòng)過(guò)程中，會(huì )出現曲軸逆轉，進(jìn)氣岐管內會(huì )有回火的現象以及發(fā)電機組怠速不穩，抖動(dòng)嚴重，出現油耗高、尾氣排放超標、排氣管有難聞的黑煙排出，出現這些現象可能是凸輪軸位置傳感器損壞，建議及時(shí)檢修。
一、工作原理
凸輪軸位置傳感器是一種用于檢測發(fā)動(dòng)機凸輪軸位置的重要傳感器。它的工作原理是基于磁場(chǎng)感應和霍爾效應。在發(fā)動(dòng)機運行時(shí)，凸輪軸會(huì )根據活塞的運動(dòng)來(lái)控制氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，而凸輪軸位置傳感器的作用就是實(shí)時(shí)監測凸輪軸的位置，以便發(fā)動(dòng)機控制單元（ECU）能夠準確地控制氣門(mén)的工作時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)機。
凸輪軸位置傳感器通常由鐵芯、線(xiàn)圈和磁性傳感器組成。其中，鐵芯是傳感器的核心部件，它負責將發(fā)動(dòng)機凸輪軸的運動(dòng)轉化為磁場(chǎng)信號。線(xiàn)圈則是傳感器的感應部件，它通過(guò)感應磁場(chǎng)的變化來(lái)產(chǎn)生電信號。磁性傳感器則負責檢測線(xiàn)圈中的電信號，并將其轉化為數字信號，以便ECU能夠對其進(jìn)行處理。
在工作時(shí)，凸輪軸位置傳感器的鐵芯會(huì )隨著(zhù)凸輪軸的轉動(dòng)而移動(dòng)，從而改變磁場(chǎng)的分布。當凸輪軸的凸輪經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，鐵芯上的磁場(chǎng)分布會(huì )發(fā)生變化，這時(shí)線(xiàn)圈中就會(huì )感應出一定的電信號。根據霍爾效應的原理，當電信號的強度超過(guò)一定的閾值時(shí)，磁性傳感器就會(huì )將其識別為凸輪軸的位置信息，并將其轉化為數字信號。
凸輪軸位置傳感器的工作原理可以簡(jiǎn)單概括為：凸輪軸的運動(dòng)改變磁場(chǎng)分布，線(xiàn)圈感應到電信號，磁性傳感器將其轉化為數字信號。這一過(guò)程是通過(guò)磁場(chǎng)感應和霍爾效應實(shí)現的，具有很高的精度和可靠性。
凸輪軸位置傳感器在發(fā)動(dòng)機的控制中起著(zhù)重要的作用。準確的凸輪軸位置信息可以幫助ECU判斷氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)機，從而保證燃油的充分燃燒和發(fā)動(dòng)機的高效運行。同時(shí)，凸輪軸位置傳感器還可以用于檢測凸輪軸的運動(dòng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現凸輪軸的異常情況，以便進(jìn)行維修和保養。然而，凸輪軸位置傳感器也存在一些問(wèn)題。首先，由于凸輪軸處于高溫高壓的工作環(huán)境中，傳感器的工作穩定性和耐久性都面臨一定的挑戰。其次，傳感器的定位和安裝對于準確檢測凸輪軸位置至關(guān)重要，不當的安裝位置或姿態(tài)可能導致傳感器讀數不準確。此外，傳感器本身也可能存在故障或損壞，需要定期檢查和更換。
總結起來(lái)，凸輪軸位置傳感器是一種基于磁場(chǎng)感應和霍爾效應工作的傳感器，用于檢測發(fā)動(dòng)機凸輪軸的位置。通過(guò)感應凸輪軸的運動(dòng)和改變的磁場(chǎng)分布，傳感器能夠產(chǎn)生相應的電信號，并將其轉化為數字信號，以便ECU進(jìn)行處理。凸輪軸位置傳感器在發(fā)動(dòng)機的控制中起著(zhù)重要的作用，可以幫助保證發(fā)動(dòng)機的高效運行。然而，在使用過(guò)程中需要注意傳感器的穩定性和安裝位置，以及定期檢查和維護傳感器的工作狀態(tài)。
二、凸輪軸位置傳感器的類(lèi)型
1、工作原理分類(lèi)
（1）光電式凸輪軸位置傳感器：
光電式凸輪軸位置傳感器利用光電元件的光敏特性進(jìn)行測量。通過(guò)光電二極管接收凸輪軸上反射的光線(xiàn)，當凸輪軸轉動(dòng)時(shí)，光線(xiàn)的強度會(huì )發(fā)生變化，從而通過(guò)光電二極管輸出的電信號來(lái)測量凸輪軸的位置。
（2）磁電式凸輪軸位置傳感器：
磁電式凸輪軸位置傳感器利用磁敏元件的磁敏特性進(jìn)行測量，如圖1所示。通過(guò)將磁敏元件放置在凸輪軸上，當凸輪軸轉動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)的變化會(huì )引起磁敏元件輸出的電信號發(fā)生變化，從而測量凸輪軸的位置。
（3）霍爾式凸輪軸位置傳感器：
霍爾式凸輪軸位置傳感器利用霍爾元件的磁敏特性進(jìn)行測量，如圖2所示。通過(guò)將霍爾元件放置在凸輪軸上，當凸輪軸轉動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)的變化會(huì )引起霍爾元件輸出的電信號發(fā)生變化，從而測量凸輪軸的位置。
2、結構特點(diǎn)分類(lèi)
（1）固定式凸輪軸位置傳感器：
固定式凸輪軸位置傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機上，與凸輪軸保持固定的相對位置。這種傳感器通常為非接觸式，可以實(shí)時(shí)監測凸輪軸的位置，并將信號傳輸到控制單元進(jìn)行處理。
（2）旋轉式凸輪軸位置傳感器：
旋轉式凸輪軸位置傳感器直接安裝在凸輪軸上，隨著(zhù)凸輪軸的旋轉而進(jìn)行位置測量。這種傳感器通常為接觸式，通過(guò)與凸輪軸上的凸輪接觸來(lái)感知其位置，并將信號傳輸到控制單元進(jìn)行處理。
（3）振動(dòng)式凸輪軸位置傳感器：
振動(dòng)式凸輪軸位置傳感器利用凸輪軸上的振動(dòng)信號來(lái)測量其位置。這種傳感器通常采用加速度傳感器或振動(dòng)傳感器，通過(guò)測量凸輪軸振動(dòng)的頻率和幅值來(lái)推斷其位置。
（4） 磁性編碼式凸輪軸位置傳感器：
磁性編碼式凸輪軸位置傳感器利用凸輪軸上的磁性編碼器進(jìn)行位置測量。這種傳感器通過(guò)感知凸輪軸上的磁性編碼器的變化，來(lái)確定凸輪軸的位置。
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圖1 電磁式凸輪軸位置傳感器 |
圖2 霍爾式凸輪軸位置傳感器結構圖 |
三、凸輪軸位置傳感器的常見(jiàn)故障
1、凸輪軸位置傳感器信號錯誤
發(fā)電機凸輪軸轉速/位置傳感器，數據不穩定、間斷或不正確。ECM檢測到凸輪軸位置傳感器信號錯誤。
（1）故障現象
發(fā)動(dòng)機運行粗暴或是無(wú)法啟動(dòng)。
（2）電路描述
ECM通過(guò)傳感器電源電路向發(fā)動(dòng)機凸輪軸轉速/位置傳感器提供一個(gè)5V DC電源，ECM還向傳感器回路電路提供一個(gè)接地。凸輪軸轉速指示凸角轉過(guò)傳感器時(shí)，該傳感器即產(chǎn)生一個(gè)信號發(fā)送至ECM。ECM可識別該信號并將其轉換為發(fā)動(dòng)機轉速讀數，然后確定發(fā)動(dòng)機位置。如果主發(fā)動(dòng)機曲軸轉速/位置信號缺失，則該傳感器將作為一個(gè)備用傳感器使用。
（3）部件位置
兩個(gè)發(fā)動(dòng)機位置傳感器都位于前齒輪室后側，燃油泵驅動(dòng)齒輪上方。
（4）可能出現的原因
① 凸輪軸位置傳感器連接線(xiàn)束是否松動(dòng)、短路、斷路接頭是否連接牢固。
② 凸輪軸傳感器故障。
③ 凸輪軸位置傳感器安裝是否牢固、間隙是否正確。
④ 凸輪軸速度顯示塊錯裝或是松動(dòng)。
（5）修理方法
① 維修或是更換線(xiàn)束或是接頭。
② 更換凸輪軸位置傳感器。
③ 更換前齒輪室蓋板或是重新緊固傳感器。
④ 緊固或是更換速度顯示塊(速度顯示塊4缸機為5齒，6缸機為7齒)。
2、凸輪軸傳感器電壓偏低
傳感器電源，電壓低于正常值或對低壓電源短路。檢測到0EM線(xiàn)束中5號傳感器電源電路電壓偏低。
（1）故障現象
故障燈報警，發(fā)動(dòng)機降低功率輸出或是無(wú)法加速。
（2）電路描述
ECM的5號傳感器電源將向后處理柴油微粒濾清器壓差傳感器、遠程油門(mén)、轉速表轉速傳感器、發(fā)動(dòng)機冷卻液液位傳感器和2號油門(mén)位置傳感器提供5V電源。遠程油門(mén)和轉速表轉速傳感器是選裝的原始設備制造商(0EM)部件。
（3）部件位置
5號傳感器電源位于ECM OEM線(xiàn)束接頭上，向OEM線(xiàn)束中的多個(gè)部件提5V電源。
（4）可能出現的原因
① 此電源為多個(gè)傳感器公用電源各個(gè)傳感器故障會(huì )導致此故障發(fā)生（一般由水位傳感器故障引起）。
② 線(xiàn)路是否松動(dòng)、短路、斷路接頭是否連接牢固。
（5）修理方法
① 更換水位傳感器。
② 維修或是更換線(xiàn)束、接頭。
（6）維修經(jīng)驗
傳感器電源向遠程油門(mén)、轉速表轉速傳感器、發(fā)動(dòng)機冷卻液液位傳感器和2號位置傳感器提供5V電源，如果其中任何一個(gè)有問(wèn)題將導致此故障發(fā)生。
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圖3 傳感器電阻檢測 |
圖4 傳感器的電壓測量 |
總結：
總體而言，凸輪軸位置傳感器可以根據其工作原理分為光電式、磁電式和霍爾式傳感器；而根據結構特點(diǎn)可分為固定式、旋轉式、振動(dòng)式和磁性編碼式傳感器。不同類(lèi)型的凸輪軸位置傳感器在不同的應用場(chǎng)景下具有各自的優(yōu)勢和適用性。在實(shí)際使用中，需要根據具體需求選擇合適的凸輪軸位置傳感器，以確保準確測量凸輪軸的位置信息，從而實(shí)現發(fā)動(dòng)機的精確控制和優(yōu)化運行。
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