各曲轴传感器工作原理及检测方法

1、各曲轴传感器工作原理及检测方法一、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 产生120。信号，磁头和磁头共同产生曲轴1转角信号。磁头

2、对着信号盘的120。凸缘，磁头和磁头对着信 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”12为0信号输出线，孔“ 2”为信号放大与整形电路的电源线，孔“13”为信号输出线， 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 。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， 磁头上产生3个120。脉冲信号，磁头和各产生 90个 脉冲信号（交替产生） 。由于磁头和磁头相隔 3曲轴转 角安装， 而它们又

3、都是每隔 4产生一个脉冲信号， 所以磁头 和磁头所产生的脉冲信号相位差正好为 90 。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）。产生120。信号的磁头安装在上止点前 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。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

4、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6 （a）所示）。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 *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

5、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（72024=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（ 6 0 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 （ G1 感应线圈和 G2 感应线圈）

6、 产生的。 其构造 如图 7 所示。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。G1、G2 信号分别检测第 6 缸及第 1 缸的上止点。 由于 G1、 G2 信号发生器设置位置的关系，当产生 G1 、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 G1 、G2 、Ne 信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

7、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。 表 1 曲轴位置传感器的电阻值端子条件电阻值（Q）G1-G- 冷态 125-200热态 160-235G2-G- 冷态 125-200热态 160-235Ne-G- 冷态 155-250热态 190-2902）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，

8、 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 用厚薄规测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙（图10 ），其间隙应为 0.2-0.4mm 。若间隙不合要求，则须更换 分电器壳体总成。二、光电式曲轴位置传感器1、光电式曲轴位置传感器的结构和工作（1）日产公司光电式曲轴位置传感器的结构和工作日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号 发生器和带缝隙和光孔的信号盘组成（图11）。信号盘安装在分电器轴上，其外围有 360 条缝隙，产生 1（曲轴转角） 信号；外围稍 *内侧分布着 6 个光孔（间隔 60），产生 120 信号，其中有一个较宽的光孔是产生对应第 1 缸上止点的1

9、20信号的，如图 12 所示。 信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、 两只光敏二极管和电子电路组成(图13 )。两只发光二极管分别正对着光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目 标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随 发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，产生透光和遮光的 交替变化，造成信号发生器输出表征曲轴位置和转角的脉冲 信号。图 14 所示为光电式信号发生器的作用原理。 当发光二极管的光束照射到光敏二极管上时，光敏二极管感 光而导通； 当发光二极管的光束被遮挡时， 光敏二极管截止。 信号发生器输出的脉冲电压信号送至电子电路放大整形后， 即向电控单元输送曲轴转

10、角 1信号和 120信号。因信号发 生器安装位置的关系， 120信号在活塞上止点前 70输出。 发动机曲轴每转 2 圈，分电器轴转 1 圈，则 1信号发生器输 出 360 个脉冲， 每个脉冲周期高电位对应 1 ，低电位亦对应 1，共表征曲轴转角 720。与此同时， 120信号发生器共产 生6 个脉冲信号。(2) “现代SONATA汽车用光电式曲轴位置传感器的结构 和工作“现代SONATA，汽车光电式曲轴位置传感器的工作原理与 日产公司光电式曲轴位置传感器相似，其信号盘的结构稍有 不同， 如图 15 所示。 对于带有分电器的汽车， 传感器总成 装于分电器壳内；对于无分电器的汽车，传感器总成安装在

11、 凸轮轴左端部（从车前向后看） 。信号盘外圈有 4 个孔，用 来感测曲轴转角并将其转化为电压脉冲信号，电控单元根据 该信号计算发动机转速，并控制汽油喷射正时和点火正时。 信号盘内圈有一个孔，用来感测第 1 缸压缩上止点（在有些 SONATA 车上，设有两孔，用来感测第 1、4 缸的压缩上止 点，目的是为了提高精度） ，并将它转换成电压脉冲信号输 入电控单元，电控单元根据此信号计算出汽油喷射顺序。其 输出特性如图 16 所示。曲轴位置传感器的线路连接如图 17 所示。其内设有两个发 光二极管和两个光敏二极管，当发光二极管照射到信号盘光 孔中的某一孔时， 光线便照射到光敏二极管上， 使电路导通。2、光电式曲轴位置传感器的检测（1）曲轴位置传感器的线束检查图18所示为韩国“现代SONATA汽车光电式曲轴位置传感 器连接器（插头）的端子位置。检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开关置于“ON，用万用表的电压档（图 19 ）测量线束侧 4#端子与地间的电压应为 12V ，线束 侧 2#端子和 3#