磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和原理

1.磁脉冲式曲轴位置传感器的结构、原理

磁脉冲式曲轴位置传感器应用最广泛，如日产车系、丰田车系、韩国大宇轿车等均使用这种传感器。下面以日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器为例，分析其结构和工作原理。

日产公司磁脉冲曲轴位置传感器安装在曲轴前端的带轮之后（丰田车系安装于分电器之内），如图4-1所示。在带轮后端设置一个带有细齿的薄圆盘，是用以产生信号的，常称信号盘。信号盘和曲轴带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。在信号盘的外缘，沿圆周每隔4°加工一个齿，共有90个齿。此外，每隔120°布置一个凸缘，共3个。安装在信号盘边缘的传感器盒是产生电信号的信号发生器，信号发生器内有三个永久磁铁，上面绕有线圈磁头，其中磁头②产生120°信号（即C信号），用于辨别气缸及检测活塞上止点位置，磁头①和③共同产生1°信号（Ne信号），用以检测曲轴转角及发动机转速信号。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，如图4-1所示。发动机旋转一圈，在磁头②上产生三个120°脉冲信号，在磁头①和③上各产生相位差90°的90个脉冲信号，经信号合成后向电脑输送180个脉冲1°的信号。传感器盒上有个四孔连接器，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”是搭铁线。通过该连接器将曲轴位置传感器的感应信号送至电脑。电脑根据120°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；根据1°信号感知曲轴的转角和发动机转速，以确定每次循环符合最佳空燃比的喷油量。参见图4-2。

图4-1 日产公司磁脉冲式曲轴位置与转角传感器结构

图4-2 日产公司磁脉冲信号的产生

2.磁脉冲式曲轴位置传感器的检测

（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300～1500Ω之间。

（2）在路检测法

1）用万用表AC电压档测量其输出的电压，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，检测方法在第二十二章介绍。

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。

3.具体车型检测示例

（1）本田思域（civie）轿车曲轴位置传感器检测方法

本田思域轿车曲轴位置（CKP）传感器、上止点位置（TDC）传感器和气缸判别（CYP）传感器均安装在分电器内。其中，CKP传感器的信号用于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；TDC传感器的信号用于确定起动时的点火正时；CYP传感器信号用于确定气缸的位置，以便燃油按点火顺序喷入各个气缸。

1）关闭点火开关，从分电器上拔下配线插接器，插接器各端子的位置如图4-3所示。

2）用万用表R×10电阻档测量插接器B与F两端子间（CKP传感器）的电阻、C与G两端子间（TDC传感器）的电阻以及D与H两端子间（CYP传感器）的电阻，其电阻值均为350～700Ω。

3）用万用表R×1k电阻档检查插接器的B、C、D、F、C、H各端子与车身搭铁间的电阻，应均为∞。

如果检查结果与上述规定不符，应进行修理或更换分电器总成。

（2）日本铃木奥拓型汽车曲轴位置传感器检测方法

1）关闭点火开关，找到曲轴转角传感器。

2）按图4-4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。

图4-3 配线插接器各端子位置示意图

图4-4 空气隙的检查方法示意图

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

皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机电子控制系统中使用的是转子磁脉冲式曲轴位置传感器，现以此为例说明该传感器在电子点火电路中的检测方法。图4-5为皇冠2JZ-GE型发动机电子点火电路，图4-6为曲轴位置传感器与ECU的连接电路。(www.xing528.com)

图4-5 皇冠2JZ-GE型发动机电子点火电路

1）曲轴位置传感器的电阻检测。关闭点火开关，拔下曲轴位置传感器连接器插头，用万用表的电阻档测量曲轴位置传感器上各端子间电阻，如图4-7所示，其电阻值应符合标准，具体见表4-1。

如果电阻值不在规定范围内，必须更换曲轴位置传感器。

图4-6 曲轴位置传感器与ECU的连接电路

2）曲轴位置传感器输出信号的检查。拔下曲轴位置传感器上的连接器，当发动机运转时，用万用表的电压档检测曲轴位置传感器上G1——G㊀、G2——G㊀、Ne——G㊀端子间是否有电压脉冲信号输出。如果没有电压脉冲信号输出，则应更换曲轴位置传感器。

图4-7 曲轴位置传感器感应线圈电阻的检测

表4-1 曲轴位置传感器各端子间电阻

3）感应线圈与正时转子的间隙检查。如图4-8所示，用塞尺测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙，其标准间隙为0.2～0.4mm。若间隙不在规定范围，则应调整或更换分电器总成。

（4）捷达GT、捷达GTX、桑塔纳2000GSi型轿车曲轴位置传感器的检测方法

捷达GT、捷达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入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，如图4-9所示；曲轴位置传感器G28的结构如图4-10所示。

图4-8 感应线圈与正时转子的间隙检查

图4-9 曲轴位置传感器的安装位置

1—曲轴位置传感器连接器（灰色） 2—1号爆燃传感器连接器（白色） 3—氧传感器连接器（黑色）

图4-10 曲轴位置传感器G28的结构

1—缸体 2—齿缺（基准标记） 3—传感器磁头 4—信号转子

磁脉冲式传感器用螺钉固定在发动机缸体上，由永久磁铁、线圈和连接器插头组成。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。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。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。所以每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3°，所以大齿缺所占的曲轴转角为15°。

曲轴位置传感器G28与ECU控制单元J220的连接关系如图4-11所示。端子1为转速与转角输出信号正极，与ECU的56号端子相连；端子2为转速与转角输出信号负极，与ECU的63号端子相连；端子3为屏蔽线端子，与ECU的67号端子相连。

图4-11 曲轴位置传感器G28与ECU的连接关系

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；而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；而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。由此可知，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；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。ECU接收到宽脉冲信号时，再根据凸轮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。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V.A.G1551或V.A.G1552故障诊断仪，通过故障诊断插座可以读取故障信息。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，具体检测步骤如下：

1）曲轴位置传感器的电阻检查。关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，按图4-11进行，检查传感器上1号与2号端子间电阻，应为450～1000Ω。若电阻为无穷大，说明信号线圈存在断路，应更换传感器。检查传感器上1号或2号端子与屏蔽线3号端子之间的电阻，电阻值应为无穷大，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号与56号端子，2号与63号端子，3号与67号端子间的电阻值，应不超过1.5Ω。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0.2～0.4mm。若有变化，需进行调整。