新型汽车传感器：磁阻元件式凸轮轴位置传感器

1.磁阻效应

利用磁阻效应制成的磁敏电阻元件称为磁阻元件（Magneto Resistance Element，MRE）。磁阻效应是指半导体材料的电阻值随与电流相同或垂直方向的磁场强弱而变化的现象，如图5-53所示，在一个长方形半导体元件的两端面通电，在无磁场时，电流电极间的电阻值取最小电流分布。当长方形元件处于磁场中时，由于两电极间的电流路径因磁场作用而增长，从而使电极间的电阻值增加。利用磁阻效应，可实现磁和电→电阻的转换。对于非铁磁性物质，外加磁场通常能使其电阻率增加，即产生正的磁阻效应。

图5-53 磁阻效应

2.检测原理

MRE凸轮轴位置传感器由信号发生器、磁铁和用树脂封装的信号处理电路集成的电路模块组成，如图5-54a所示。当传感器的磁头正对转子凹槽时，磁力线向两侧的叶片分布构成闭合磁路，此时磁阻元件电阻较小，通过磁阻元件的磁力线较少，磁场强度较弱，且磁力线与磁阻元件成一定角度，如图5-54b所示，此时磁阻元件输出5V高电平信号。当磁阻传感器的磁头正对转子叶片时，磁力线通过正对的叶片构成闭合磁路，此时磁阻元件电阻较大，通过磁阻元件的磁力线较多，磁场强度较强，且磁力线与磁阻元件垂直，如图5-54c所示，此时磁阻元件输出0V低电平信号。

图5-54 MRE传感器的结构与工作原理

因此，随着转子的旋转，叶片的凸起与凹槽交替变化，引起通过磁阻元件的磁力线的强弱和角度发生改变，由于磁阻效应的作用，磁阻元件的电阻也发生变化，通过MRE装置的电流也随之改变，这种电流的变化由信号放大电路、滤波电路和整形电路转换成二进制数字信号，并输送给发动机ECU。发动机ECU根据此信号判别进、排气凸轮轴的位置。

3.MRE凸轮轴位置传感器检测

丰田、HQ300、新皇冠轿车发动机智能可变气门正时系统VVT-i采用MRE凸轮轴位置传感器，在每一气缸组上的进、排气凸轮轴上都装有一个MRE凸轮轴位置传感器（也称为MRE式VVT传感器，共4个）.其安装位置如图5-55所示。(www.xing528.com)

图5-55 MRE凸轮轴位置传感器的安装位置

进、排气凸轮轴上凸轮轴位置传感器正时转子有3个凸起，所对应的凸轮轴角分别为90°、60°、30°，即所对应的曲轴转角为180°、120°、60°，曲轴每旋转两周，进、排气凸轮轴旋转一圈，产生3个大小不同的脉冲，智能可变气门正时系统通过凸轮轴位置传感器的检测，由ECU占空比控制油压控制电磁阀，从而把进、排气凸轮轴分别控制在40°和35°曲轴转角之间，提供最适合发动机工作特性的气门正时，改善发动机所有转速范围内的转矩，提高燃油经济性，减少污染物的排放。MRE传感器的连接电路如图5-56所示，信号波形如图5-57所示。

图5-56 MRE传感器的连接电路

图5-57 传感器数字信号波形

（1）工作电压的检测 关闭点火开关，断开凸轮轴位置传感器，打开点火开关至ON位置，用万用表检查VC端子与VV-端子之间的电压，应为5V，如果没有5V电压，则应分别检查与ECU间线路的连接情况，如果线路正常，则说明发动机ECU有故障。

（2）参考电压的检测 关闭点火开关，断开凸轮轴位置传感器，打开点火开关至ON位置，用万用表检查VV+端子与VV-端子之间的电压，应为4.6V，如果没有4.6V电压，则应检查VV+与ECU间线路的连接情况，如果线路正常，则说明发动机ECU有故障。

（3）波形检测 在线路正常连接的情况下，使发动机运转，用示波器检测输出信号，其标准波形应与图5-57所示的波形相同。