曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器(上课)

1-凸轮轴同步带轮 2-信号转子 3-霍尔信号发生器
桑塔纳2000GLi AFE发动机 霍尔凸轮轴位置传感器安装位置
桑塔纳2000GSi AJR发动机 霍尔凸轮轴位置传感器安装位置
由霍尔信号发生器
和信号转子组成， 安装在进气凸轮轴 的一端，信号转子 安装在进气凸轮轴 上。 霍尔信号发生器主 要由霍尔集成电路、 永久磁铁、导磁钢 片等组成。
结构特点
端子1为电源正极
端子（与ECU62 端子连接）。 端子2为信号输出 端子（与ECU76端 子连接）。 端子3为电源负极 端子（与ECU67端 子连接）。
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工作情况
当隔板（叶片）进入气隙（即在气隙内）时，霍尔元件
不产生电压，传感器输出高电平（5V）信号；当隔板 （叶片）离开气隙（即窗口进入气隙）时，霍尔元件产 生电压，传感器输出低电平信号（0.1V）。 曲轴每转两圈霍尔传感器信号端子就转一圈，对应产生 一个低电平信号和一个高电平信号，其中低电平信号对 应于1缸上止点前一定角度。
会随发动机转速增加而增大，幅值、频率和形状在确 定的条件（转速等）下是一致的、可重复的、有规律 的和可预测的，两脉冲时间间隔（频率）应一致（除 同步脉冲），占空比一般不改变，只有在同步脉冲出 现才改变。
故障波形
a）异物
b）安装不当
霍 尔 式 传 感 器 波 形
a）曲轴位置传感器波形 b）凸轮轴位置传感波形器波形 c）曲轴/凸轮轴位置传感器波形（双通道）
工作原理：
当信号转子凸齿的中心线与磁头对正时，磁通的变
化率为零，在线圈中的感应电动势为零；
当信号转子的凸齿离开磁头时，磁通量减少，感应
电动势为负值；
当信号转子的凸齿接近磁
头时，凸齿与磁头间的气隙
减小，磁通量增多，感应电
动势为正值。
磁感应式曲轴位置传感器信号：
齿数为60-2，即原 为60齿，切掉2齿， 得到58凸齿、57个 小齿缺和1个大齿缺。
磁感应式曲轴位置传感器
安装在气缸体左侧、发动机后端靠近飞轮处
安装位置
曲轴位置传感器的作用
（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。 （2）检测发动机基准缸（一缸或其他缸）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），进行缸序判别，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）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。
在发动机运行中，当曲轴位置传 感器出现故障时，会导致信号中 断，发动机不能启动或在运行时 立即熄火，这时电子控制单元可 以诊断到故障并进行代码存储。
霍尔式凸轮轴位置传感器
霍尔效应
通有电流I的白金导体（半导体）垂直于磁力线放入
磁感应强度为B的磁场中时，在白金导体横向侧面 上就会产生一个垂直于电流方向和磁场的电压VH， VH与通过半导体的电流I和磁感应强度B成正比，当 取消磁场时电压立即消失。
换传感器。
检查传感器上1或2端子与屏蔽线端子3之间的电阻，
阻值应为无穷大，如果电阻不是无穷大，则应更换
传感器。 （2）检查传感器与ECU之间 的连接线束 分别检查1与56端子，2与 63端子，3与67端子间的电阻
值，应不超过1.5Ω。如果电
阻为无穷大，说明存在导线断 路或接触不良，需进行维修。
故障征兆检测：
桑塔纳2000GLi、2000GSi 霍尔式凸轮轴位置传感器
在桑塔纳2000GSi型轿车的电控系统中，既装配有磁
感应式曲轴位置传感器，又装配有霍尔式凸轮轴位置 传感器。 在桑塔纳2000GLi型轿车的电控系统中没有装配曲轴 位置传感器，只装有霍尔式凸轮轴位置传感器。
1-信号转子 2-霍尔元件 3-密封圈 4-防尘罩 5-分火头 6-分电器盖
检测线束导线有无短路故障：一只表笔连接传感器插头
端子1（或控制单元插头端子62），另一只表笔分别连接 传感器插头端子2和3（或连接控制单元插头端子76和 67），测得电阻值应为无穷大。如阻值不是无穷大，说 明线束导线短路，应更换。
根据检测结果，判断故障部位：
如线束导线无短路或断路故障，且传感器电源电压高
边缘稍靠内侧分布着6个间隔60°的光孔（六缸），或4个间隔90°的光孔（四
缸），用来 产生曲轴位置信号（120°信号六缸，或180°信号 四缸），其中有一个较宽的光孔是用来判断第1缸 活塞上止点位置的。
【原理】 当信号盘随凸轮轴（或分电器轴）转动时，因信 号盘上有光孔，产生透光和遮光的交替变化，使两只
曲轴位置传感器的检测
端子1为转速与转角正极，
与ECU的56端子相连；
端子2为转速与转角的负极，
与ECU的63端子相连；
端子3为屏蔽线端子，与
ECU的67端子相连。
对于曲轴位置传感器的检测，主要测量各端 子间电阻。
（1）曲轴位置传感器的电阻检查
关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，按图进
行， 检查传感器上1与2端子间电阻， 应为450～1000Ω。若电阻为无穷 大，说明信号线圈存在断路，应更
原为60齿 齿与齿间隔度数为360°/60=6° 每个凸齿和小齿缺所 占曲轴转角均为3°。 曲轴旋转一圈，将会产生58个脉冲信号。 大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占弧度， 大齿缺所占总的曲轴转角位15°（=2×3+3×3）。 大齿缺输出基准信号，对应发动机气缸1或4压缩上止点前的一定 角度。1缸还是4缸需根据凸轮轴位置传感器输入的信号来确定。
基本结构与工作原理
当叶片离开气隙时， 永久磁铁的磁通经 霍尔集成电路和导 磁钢片构成回路， 产生霍尔电压1.92.0V，输出0.1-0.3V 的低电平信号电压。
当叶片进入气隙时， 霍尔集成电路中的
当触发叶轮随转子轴一同转动 时，叶片便在霍尔集成电路与 永久磁铁间转动。
磁场被叶片旁路， 产生霍尔电压0V， 输出4.8V的高电平 信号电压。
当信号转子随发动机转动一圈，传感线圈就会向ECU输入 58个脉冲信号，即ECU收到58个脉冲信号，意味着曲轴旋转 一圈。 如ECU一分钟接收到116000个信号，那么转速为2000r/min ECU一分钟接收到290000个信号，那么转速为5000r/min ECU根据转速信号和负荷信号计算基本喷油提前角、基本点火 提前角和点火导通角。
检查脉冲幅值、频率和形状的一致性；
频率随发动机转速变化而变化；
检查波形上、下沿的拐角，如波形异常
则故障与传感器有关。
如果在示波器0V电压处为一条直线，应
检查示波器与传感器的连接；分电器、 曲轴、凸轮是否能转动；传感器电源电 路与ECU的电源与接地是否良好。 如果在示波器上显示传感器电源电压处 一条直线，检查传感器接地是否良好； 分电器、曲轴、凸轮是否能转动，如以 上良好则传感器损坏。 结构原理与检测视频
电磁感应式曲轴位置传感器 结 构
电磁线圈： 当磁场变化 时，产生感 应电动势， 输出信号。 永磁铁：安装在信号盘的边缘， 产生永磁场，穿过信号盘、电磁 线圈等。 气隙(小于 2mm)：过 大，信号 弱；过小， 碰撞
信号盘：安装在曲轴、凸轮轴或分电器轴上， 并随之转动，信号盘上均制有若干凸齿和齿槽 （特殊：一宽齿槽或装一销钉），信号盘形状 决定了信号波形。
传感器，又要安装凸轮轴位置传感器。 V型发动机无论同时点火还是独立点火，也无论分组 喷射还是顺序喷射，都需要安装曲轴位置传感器和凸 轮轴位置传感器。
曲轴位置传感器与凸轮轴 位置传感器的分类与安装位置
分为磁感应式、霍尔式和光电式三种类型。 丰田系列轿车采用磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器
（一体式）。 桑塔纳2000Gsi、捷达系列轿车采用磁感应式曲轴位置传 感器、霍尔式凸轮轴位置传感器（分体式）。桑塔纳 2000GLi采用霍尔式曲轴位置传感器。
光敏晶体管交替产生与消除电动势，从而产生脉动电
压信号。
转速和转角信号：即Ne信号
凸轮轴每转一周（曲轴转两周），由360个光孔所控制的电路将输出360个脉 冲信号，每
个脉冲信号对应于凸轮轴1°转角（曲轴2°转角）， 此信号作为向电脑输入的转速和转角信号，即Ne
信号。
曲轴位置传感器与 凸轮轴位置传感器的相互关系
曲轴位置传感器的分类
按照其工作原理的不同，分为三种类型：
磁电感应式曲轴位置传感器
光电式曲轴位置传感器
霍尔效应式曲轴位置传感器。
捷达、桑塔纳2000GSi型、奥迪200型 轿车采用磁感应式曲轴位置传感器；红 请看动画：曲轴位置传感器（磁电感应式为例） 旗轿车和切诺基吉普车采用了霍尔式曲 轴位置传感器。
磁感应式传感器的结构
桑塔纳 发动机 磁感应 式曲轴 位置传 感器
曲轴位置传感器的结构：
磁脉冲式传感器用螺钉固定
在发动机缸体上，由永磁铁、 线圈和连接器插头组成。
线圈即为信号线圈，永磁铁
上带有一个磁头，磁头与信号 转子相对安装，磁头与导磁板 连接构成导磁回路。
1缸体；2-齿缺（基准标记）；3-传感器磁头；4信号转子
因此，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就产
生一个交变电动势，即一个最大值和一个最小值，感
应线圈即输出一个交变电压信号。
信号转子上的大齿缺转过磁头时，输出一个宽脉冲
信号，该信号对应1缸或4缸上止 点前一定角度。
ECU接收到宽脉冲信号时，再
根据凸轮轴位置传感器输入的信
号最终判定是1缸还是4缸在上 止点前。
flash1
flash2
发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸
轮轴位置传感器产生的信号电压不断输入控制单元 ECU。 当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电 平信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号时， 便可识别出此时为1缸活塞处于压缩行程、4缸活塞处 于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出 的信号控制点火提前角。
于4.5V，说明霍尔式凸轮轴位置传感器有故障，应予 修理或更换传感器。 如线束导线无短路或断路故障，但传感器电源电压为 零，说明控制单元有故障，需要更换控制单元ECU。
波形检测与分析
磁感应式曲轴位置传感器波形
磁感应式曲轴位置 传感器标准波形
曲轴/凸轮轴位置 传感器波形（双通道）
良好的波形在0V电平上、下的幅值应基本接近，幅值
在起动时，ECU接收曲轴位置传感器信号后还不能控制
点火线圈工作，还要接收凸轮轴位置传感器的参考信号 按顺序控制点火。 参与点火控制的凸轮轴位置传感器，若在运转过程中被 拔掉，发动机照常运转。但重新起动时，则需要重复几 次（凸轮轴位置传感器的损坏不会造成发动机不能起 动）。
独立点火、顺序喷射的直列发动机既要安装曲轴位置
万用表检测
检测传感器电源电压：断开点火开关，拔下霍尔传感器
插座上的线束插头，将万用表的正、负表笔分别连接头 端子1与3，测得电压标准值应当高于4.5V。 如电压为零，说明线束断路、短路或控制单元ECU有故 障。
检测线束导线有无断路故障：两只表笔分别连接传感
器插头端子1与控制单元插头端子62、传感器插头端 子2与控制单元插头端子76、传感器插头端子3与控制 单元插头端子67，测得各导线的电阻值应不大于1.5Ω。 如阻值过大或为无穷大，说明线束与端子接触不良或 导线断路，应更换线束。
两只光敏晶体管和整形（控制）电路组成。如下图所示：
两只发光二极管分别正对着光敏三极管，
发光二极管以光敏三极管为照射目标。
2、信号盘
位于发光二极管和光敏三极管之间，固定在凸轮轴
（或分电器轴上），与凸轮轴（或分电器轴）一起转 动。
信号盘边缘刻有360条缝隙（光孔），用来产生1°
凸轮轴转角信号（2°曲轴转角信号）。
二、光电式曲轴位置传感器
（一）结构、原理 该传感器应用于日产公爵（分电器内）、日产蓝鸟（排气凸轮轴前端）、日 产地平线、日本三菱（进气凸轮上）、韩国现代（分电器内）等。现以日产车 系为例
【结构】如图所示 由信号发生器和带光孔的信号盘组成
1、信号发生器
信号发生器固装在固定底座板上（或分电器壳体上），主要由两只发光二极管、