检测曲轴位置传感器教材

1、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。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

2、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“ T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发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感应

3、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

4、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ECUNe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

5、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。宁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

6、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G2感应线圈）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。Gi、G2信号分别检测第6缸及第1缸的上止点。由于G、G2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、G、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

7、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冷态 125-200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-热态160-235冷态 125-200 G2-G-热态 160-235 冷态 155-250Ne-G- 热态 190-290 （2）曲轴位置传感器输出信号的检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，贝U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；外围稍靠内侧分布着 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

9、的 120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 元输送曲轴转角

10、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，贝 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SONAT”，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，传感器总成安装在凸轮轴左端部（从车前向后看）。信

11、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SONAT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“

12、现代SONAT”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#端子与地间电压应为4.8-5.2V，用万用表 的电阻档测量线束侧1#端子与地间应为0Q （导通）。（2）光电式曲轴位置传感器输出信号检测用万用表电压档接在传感器侧 3#端子和1#端子上，在起动发动机时，电压应为0.2-1.2V。在 起动发动机后的怠速运转期间，用万用表电压档检测 2#端子和1#端子电压应为1.8-2.5V。否则应更 换曲轴位置传感器。电即債号 2-S 1 日产f校*1第元图3产生曲紬转角信号的原理号出头信号号出头信号号合成侶号 输入侑号 .2T1III LJLJLJLAJLAJLJUON OFF第2 .5缸用第3、4缸用曲轴转角感 测器中心（L20 用磁头）3磁头与曲轴的位置关系图5丰田公砂穗脉冲式曲轴位置传感备1G、扇应!SUS 2No2止时转子3.W正时料3T 45够应线BB 5.NeSrittMffi 0生Sirs构与渡能G,3仪豪正时转子BTDC10*图7 Cfg号发生器的结构及波形（曲轴转角30J图8 G、Nr信号与曲轴转角的关系图9曲轴位传感器电路ES 10 检查感应线圈与正时转子的间隙光电式曲轴位置传感器III 曲轴转角传感器2