曲轴位置传感器剖析

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1、曲轴位置传感器 曲轴位置传感器 【地位】是电喷发动机特别是集中控制系统中 最重要的传感器，也是点火系统和燃油喷射系 统共用的传感器。 【作用】 l检测发动机曲轴转角和活塞上止点，并将检测 信号及时送至发动机电脑，用以控制点火时刻 （点火提前角）和喷油正时。 l是测量发动机转速的信号源。 【名称】发动机转速与曲轴位置传感器 曲轴位置/判缸/转速传感器 点火信号发生器 【分类】 1、按安装位置分 l曲轴前端 l凸轮轴前端 l飞轮上或分电器内 2、按产生信号的原理分 l磁脉冲式 l光电式 l霍尔式 磁脉冲式 电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器：本田车 信号轮 1-输出信号 2-光敏二极管 3-发光二极管

2、4-电源 5-转 盘 6-转子头盖 7-密封盖 8-波成形电路 9-第一缸120 信号缝隙 10-10信号缝隙 11-120信号缝隙 光电式 1-霍尔半导体元件 2-永久磁铁 3-挡隔磁力线的叶片 霍尔式 一、磁脉冲式曲轴位置传感器 （一）结构、原理 该传感器应用最广泛，如日产车系、丰田车系 、韩国大宇轿车等。现以日产车系为例: 【安装位置】曲轴前端的带轮之后（丰田车系 安装在分电器内） 【结构】如图所示 磁感应式传感器的结构 电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器：本田车 信号轮 1、信号盘 （1）在带轮后设置一个带有细齿的薄圆盘，用 以产生信号，常称为信号盘。 （2）信号盘和曲轴皮带轮一起装在曲轴上

3、，随 曲轴一起旋转。 （3）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。 2、信号发生器 （1）安装在信号盘边沿的传感器盒，是用来产 生电信号的。 （2）信号发生器内有3个在永久磁铁上绕有感 应线圈的磁头，其中磁头产生120（即G信 号）信号；磁头和磁头共同产生曲轴1（即 Ne信号）信号。 （3）120与1信号的作用 l120信号（即G信号） ：判别何缸何时处于 活塞上止点位置，以确定喷油正时和点火正时。 l1信号（即Ne信号） ：感知曲轴转角和发动 机转速，以确定每次循环符合最佳空燃比的喷油 量。 （4）磁头对着信号盘的120凸缘，磁头 和磁

4、头对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转 角安装。 （5）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。 【工作原理】 l发动机转动时，信号盘的齿和凸缘切割磁头， 使其感应线圈内磁场变化，从而在感应线圈里产 生交变的电动势，再将其滤波整形后，变成脉冲 信号。 l发动机旋转一圈，在磁头上产生3个120 脉冲信号，磁头和各产生相位差4的90个 脉冲信号（交替产生）。 l由于磁头和磁头相隔3曲轴转角安装，而 它们又都是每隔4产生一

5、个脉冲信号，所以磁 头和磁头所产生的脉冲信号相位差正好为 90。 l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 180个脉冲1的信号 。 【备注】 1、1信号的产生原理（即Ne信号） （1）1信号是由信号盘外周的齿切割传感器的 两个传感头（ 和 ）所产生的磁力线而产生 的。 （2）信号盘旋转时，当传感头 和信号盘的齿A相对时，线圈 上产生正电压，当齿转过2， 传感头与槽B相对时，线圈上 产生负电压。 （3）因为已经设定了齿 与槽之间的间隔为2， 所以每隔2传感头上 就会产生正负电压信号（ 即产生脉冲的周期为4 ）。 （4）此外，传感头和传 感头之间相隔奇数度（ 即3），所以信号

6、盘的槽 与齿每转过1角后，就与 传感头相对，将传感头 和产生的信号叠加起 来，就变为：每当曲轴角 度转过1角时，就会产生 正或负的信号。 2、120信号的产生原理（即G信号） （1）120信号是检测活塞位置的信号，在信 号盘的外周设有3个凸起，其间隔为120。 （2）当凸起切割传感 头所产生的磁力线时 ，传感头的线圈上就会 产生脉冲，与1信号产 生的原理相同。 （二）检测 1、开路检测法 关闭点火开关，拔下传感器插头，用万用表 R*10档测量传感器感应线圈的电阻值，测量 值应符合原厂规定，具体查看相关资料。其电 阻值一般在300-1500之间。 2、在路检测法 （1）用万用表AC电压档测量其输

7、出电压，起 动时应高于0.1V；运转时应为0.4-0.8V。 （2）用频率表测其工作频率。 （3）用示波器检测其输出信号波形，检测方法 在第十章介绍。 （4）如果在传感器上能检测到电压信号，而在 ECU连接器上检测不到信号，则应检测传感器 至ECU之间的导线及插头。 （三）具体车型检测示例 1、本田市民（civie）轿车曲轴位置传感器的 检测方法 本田市民轿车曲轴位置（CKP）传感器、上止点位置 （TDC）传感器和气缸判别（CYP）传感器均装在分电器 内。 lCKP：确定每个气缸的喷油和点火正时，也用 来测定发动机的转速。 lTDC：确定起动时的点火正时 lCYP：确定气缸的位置，以便燃油按点

8、火顺序 喷入各个气缸。 检测方法：略 气隙 线圈 脉冲环 2、日本铃木奥拓汽车曲轴位置传感器的检测方 法 （1）关闭点火开关，找到曲轴位置传感器。 （2）如图所示，用塞尺检查曲轴转角传感器 的空气隙，其规定值为0.2-0.4mm。 （3）用万用表检查 电阻，检查结果应符 合附录中的值。否则 应进行修理或更换分 电器总成。 3、皇冠3.0轿车2JZ-GE型汽车曲轴位置传感器 的检测方法 曲轴位置传感器电路如下图所示 使用的是转子磁脉冲式曲轴位置传感器，以此为 例说明该传感器在电子点火电路中的检测方法， 下图为发动机电子点火电路 l当进行故障诊断时： A、应先检查曲轴位置传感器连接线路，是否存在

9、连接不牢； B、是否存在断路故障。 C、在没有确定曲轴位置传感器本身存在故障时， 切不可盲目拆卸分电器及曲轴位置传感器。 l磁脉冲式曲轴位置传感器的常见故障是： A、信号发生器感应线圈短路、断路； B、转子轴磨损、摆动； C、感应线圈与导磁铁心组件移动，使转子和磁头 之间的气隙不当，使信号减弱或没有信号产生； D、正时转子轮齿间填充有脏物，使输出信号异 形、不准确等。 （1）曲轴位置传感器的电阻检测 点火开关OFF，拔开曲轴位置传感器的插头， 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（下表）。如电阻值不在规定的范围 内，必须更换曲轴位置传感器。 端子条件电电阻值值（） G1-G-

10、 冷态态125-200 热态热态160-235 G2-G- 冷态态125-200 热态热态160-235 Ne-G- 冷态态155-250 热态热态190-290 （2）曲轴位置传感器输出信号的检查 拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动 机转动时，用万用表的电压档检测曲轴位置传 感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间是否有脉冲 电压信号输出。 如没有脉冲电 压信号输出，则 须更换曲轴位置 传感器。 （3）感应线圈与正时转子的间隙检查 用塞尺（也叫厚薄规）测量正时转子与感 应线圈凸出部分的空气间隙，其间隙应为0.2- 0.4mm。若间隙不合要求，则须调整或更换分电 器总成。 4、捷达G

11、T、GTX、桑塔纳2000GSi型轿车 曲轴位置传感器的检测 捷达GT、GTX、桑塔纳2000GSi型轿车使 用轮齿磁脉冲式曲轴位置传感器G28，用它检测 发动机曲轴转角和活塞上止点，并将检测信号及 时输人发动机电子控制单元，用以控制点火时刻 和喷油正时，同时也用于测量发动机的转速。 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，如下图所示： 1曲轴位置传感器连接器（灰色）；2：1号爆震传感器连接 器（白色）； 3：氧传感器连接器（黑色） 曲轴位置传感器的结构，如下图所示： 1缸体；2-齿缺（基准标记）；3-传感器磁头；4信号转子 l磁脉冲式传感器用螺钉固定 在发动机缸体上，由永磁铁

12、、 线圈和连接器插头组成。 l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 l大齿缺所占的弧度相当于两 个凸齿和三个小齿缺所占的弧 度。 l所以每个凸齿和小齿缺所占 的曲轴转角均为3，而大齿缺 所占的曲轴转角为15 l在信号转子的圆周上均匀制有58个凸齿、57个小 齿缺和一个大齿缺，大齿缺输出基准信号，对应1 缸或4缸上止点前一定角度。 曲轴位置传感器G28与ECU控制单元J220的 连接关系如图所示： l端子1为转速与转角正极， 与ECU的56端子相连； l端子2为转速与转角的负

13、极 ，与ECU的63端子相连； l端子3为屏蔽线端子，与 ECU的67端子相连。 工作过程： l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； l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； l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。 l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。 l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。 lECU接收到宽脉冲信号时， 再根据凸轮

14、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。 l信号转子上有58个凸齿，所以信号转子每转一转 ，传感器线圈就产生58个交变电压信号，并输入 ECU，作为计算曲轴转速和曲轴转角的依据。 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，发动机立即熄火，这 时电子控制单元可以诊断到故障并进行存储。 利用故障诊断仪，可以读取故障信息。 对于曲轴位置传感器的检测，主要测量各端子间 电阻、信号转子凸齿与磁头间间隙等。 （1）曲轴位置传感器的电阻检查 l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4501000。若电阻 为无穷大，说明信

15、号线圈存在断 路，应更换传感器。 l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1.5。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。 （3）信号转子与磁头间间隙检查 用塞尺检查信号转子与磁头间空气间隙，标 准值为0.20.4mm。若有变化，需进行调整。 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

16、（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 l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、两只光敏晶体 管和整形（控制）电路组成。如下图所示： l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 l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。 l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）。 l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 光敏晶体管交替产