曲轴位置传感器的检测及故障案例

曲轴位置传感器的检测及故障案例

曲轴位置传感器的检测

曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点 火时刻(点火提前角)、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转 角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为磁 脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮 上或分电器内。

、磁脉冲式曲轴位置传感器的检测

1、磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理

(1) 日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器

该曲轴位置传感器安装在曲轴前端的皮带轮之后，如图

1所示

在皮带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘(用以产生信号，称为信号盘)， 它和曲轴皮带

轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。在信号盘的外缘，沿着圆 周每隔4°有个齿。共有90个齿，并且每隔120°布置1个凸缘，共3个。安 装在信号盘边沿的传感器盒是产生电信号信号发生器。信号发生器内有 3个在 永久磁铁上绕有感应线圈的磁头， 其中磁头②产生120°信号，磁头①和磁头③ 共同产生曲轴1°转角信号。磁头②对着信号盘的120°凸缘，磁头①和磁头③ 对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转角安装。信号发生器内有信号放大和整 形电路，外部有四孔连接器，孔“ 1”为120。信号输出线，孔“ 2”为信号放大

与整形电路的电源线，孔“ 3”为1°信号输出线，孔“ 4”为接地线。通过该连 接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到 ECU

⑷地黴

⑴120'

(2)电課

信号

何号盘

(1) 120-信号 (2) 电源

(4)地鏡

£ 1

日产处司磁脉冲式曲轴位■替感器

图2 脉勒信号的产生

至

椁制葷元

发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感应线圈的磁场发生变化，

从而在感应线圈里产生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号（如图 2 所示）。

发动机旋转一圈，磁头②上产生 3个120°脉冲信号，磁头①和③各产生 90个 脉冲信号（交替产生）。由于磁头①和磁头③相隔

3°曲轴转角安装，而它们又

都是每隔4°产生一个脉冲信号，所以磁头①和磁头③所产生的脉冲信号相位差 正好为90°。将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电路中合成后，即产生曲 轴1°转角的信号（如图3

所示）。

①号瞪头信号 ③号磁头信号 ①③号合成信号 输人侑号

氏 V *1_—I I L _ f L

曲轴转角感 测器中心

磁头②与曲轴的位盘关系

产生120°信号的磁头②安装在上止点前 70°的位置（图4）

故其信号亦可称为上止点前70°信号，即发动机在运转过程中，磁头②在各缸 上止点前

70°位置均产生一个脉冲信号。

（2）丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器

團 3 产生曲轴乃转角信号的原理

第2.5缸用

图5丰田公司聯脉冲式曲轴恆置传感器

1+GifiS 应线圈2. No.2正时转子正时转尹4,（^®应线圈5 + N 电轉应线圈

该传感器分成上、下两部分，上部分产生 G 信号，下部分产生Ne 信号，都是利 用带有轮齿的转子旋转时，使信号发生器感应线圈内的磁通变化，从而在感应 线圈里产生交变的感应电动势，再将它放大后，送入 ECU Ne 信号是检测曲轴转角及发动机转速的信号，相当于日产公司磁脉冲式 曲轴位置传感器的1°信号。该信号由固定在下半部具有等间隔 24个轮齿的转 子（N0.2正时转子）及固定于其对面的感应线圈产生（如图 6a 所示）。

图6

信号嵐生器结构与波形

当转子旋转时，轮齿与感应线圈凸缘部（磁头）的空气间隙发生变化，导致通 过感应线圈的磁场发生变化而产生感应电动势。轮齿靠近及远离磁头时，将产 生一次增减磁通的变化，

所以，每一个轮齿通过磁头时，都将在感应线圈中产

丰田公司TCCS 系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器内，其结构如 图5所示。

Ne 赫应规圈

分电盘蕈转一转产生24个眛冲

分电锻15* 曲 M 30*

生一个完整的交流电压信号。N0.2正时转子上有24个齿，故转子旋转1圈，即曲轴旋转720°时，感应线圈产生24个交流电压信号。Ne信号如图6 （b）所示，其一个周期的脉冲相当于30°曲轴转角（720°十24=30°）。更精确的转角检测，是利用30°转角的时间由ECU再均分30等份，即产生1°曲轴转角的信号。同理，发动机的转速由ECU依照Ne信号的两个脉冲（60°曲轴转角）所经过的时间为基准进行计测。

G信号用于判别气缸及检测活塞上止点位置，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器120。信号。G信号是由位于Ne发生器上方的凸缘转轮（No.1 正时转子）及其对面

对称的两个感应线圈（G感应线圈和G感应线圈）产生的。其构造如图7所示

图7 G信号发生器的鏤构肚祖

其产生信号的原理与Ne信号相同。G信号也用作计算曲轴转角时的基准信号。

G i、G信号分别检测第6缸及第1缸的上止点。由于G、G信号发生器设置位置的关系，当产生G、G2信号时，实际上活塞并不是正好达到上止点

（BTDC，而是在上止点前10°的位置。图8所示为曲轴位置传感器G、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。

曲轴转2转

GvNeffi号与曲轴转角的关系

2、磁脉冲式曲轴位置传感器的检测

以皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机电子控制系统中使用的磁脉冲式曲轴位置传感器为例说明其检测方法，曲轴位置传感器电路如图9所示。

（1）曲轴位置传感器的电阻检查

点火开关OFF拔开曲轴位置传感器的导线连接器，用万用表的电阻档测量曲轴位置传

感器上各端子间的电阻值（表 1 ）。如电阻值不在规定的范围

内，必须更换曲轴位置传感器。