汽车光电式曲轴位置传感器的结构及原理

1.光电式曲轴位置传感器的结构、原理

安装光电式曲轴位置传感器的轿车有：日产公爵（安装于分电器内）、日产蓝鸟（安装在排气凸轮轴前端）、日产地平线、日本三菱（安装在进气凸轮上）、韩国现代（安装在分电器内部）等。

图4-12 信号发生器的布置

光电式曲轴位置传感器由信号发生器和带光孔的信号盘组成。信号发生器固定安装在固定底座板上，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，如图4-12所示。两只发光二极管分别对着相应的两只光敏晶体管，发光二极管以光敏晶体管为照射目标。信号盘固定在凸轮轴（或分电器轴）上，与凸轮轴（分电器轴）一起转动。信号盘边缘分别刻有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），在遮光盘边缘稍靠内侧分布着六个间隔60°的光孔（六缸发动机）或90°的光孔（四缸发动机），用来产生曲轴位置信号（120°信号六缸，或180°信号四缸），其中较宽的光孔是用来判断第一缸活塞上止点位置的，如图4-13所示。信号盘位于发光二极管和光敏晶体管之间。当信号盘随凸轮轴（或分电器轴）转动时，因信号盘上由光孔而产生透光与遮光的交替变化，使两只光敏晶体管交替产生与消除电动势，从而产生脉冲电压信号。凸轮轴每转一周（分电器轴转半周），由360个光孔所控制的电路将输出360个脉冲信号，每个脉冲信号对应于凸轮轴1°转角（曲轴2°转角），此信号作为向电脑输入的转速和转角信号（Ne信号）。由光孔（缝隙）较宽的第一缸上止点位置标记和60°（六缸）或90°（四缸）间隔光孔，将向电脑输入第一缸上止点位置信号和缸序判别信号（G信号），相当于磁脉冲曲轴位置传感器120°信号。

图4-13 光电式曲轴位置传感器

a）组成 b）信号盘的结构

2.光电式曲轴位置传感器检测

1）拔下传感器插头，接通点火开关，检查插头上电源端子与搭铁端子之间的电压应为5V或12V（根据车型不同而不一样）。若无电压，则应检查传感器至ECU的导线和ECU上相应端子上的电压。若ECU端子上有电压，则为ECU至传感器之间的导线断路；否则为ECU故障。

2）插回传感器插头，起动发动机，使其转速保持在2500r/min左右，测量传感器输出端子上的电压，正常值一般为2～3V左右，如电压不对，则为光电式曲轴位置传感器损坏。

3）用示波器检测有关信号的波形来判断其是否有故障，具体检测方法见第二十三章。

3.具体车型检测示例

图4-14 转速与曲轴位置传感器接线示意图

（1）日产千里马轿车曲轴位置传感器检测方法

日产千里马轿车光电式发动机转速与曲轴位置传感器安装在分电器内，产生曲轴1°转角信号，用于计算发动机转速，120°曲轴转角信号作为控制的基准。曲轴转速与位置传感器与ECU的接线如图4-14所示。故障检测方法如下。

1）检查电源。接通点火开关，测量端子a与搭铁之间的电压（见图4-15a），正常时应为蓄电池电压。如电压正常，进一步应检查输入信号（第3步）。

2）检查ECU与传感器之间的配线。关闭点火开关，脱开传感器接线器，拆下ECU、SMJ接线器，检查ECU接线器49号、59号端子与端子a之间是否导通（见图4-15b），正常时应导通。

图4-15 检测曲轴位置传感器示意图

3）检查输入信号。起动发动机，用逻辑笔或示波器检查ECU端子41、51（120°）及端子42、52（1°）信号（见图4-15c）。正常时应有脉冲信号。如脉冲信号正常，可进入第5步检查。(www.xing528.com)

4）检查ECU与传感器之间的配线和接线器。发动机熄火，拆下传感器和ECU、SMJ的接线器，检查ECU接线器端子41、51与端子b，端子42、52与端子c间是否导通（见图4-15d），正常时应导通。

如导通正常，则应检查和修理曲轴位置传感器，如不通，应修理或更换配线或接线器。

5）检查搭铁回路。停止发动机运转，断开传感器和ECU、SMJ的接线器，检测d端子与搭铁间是否导通，正常时应导通（见图4-15e）。如不通，则应查配线或接线器。

（2）韩国现代汽车光电式曲轴位置传感器的检测方法

图4-16 现代公司索纳塔汽车曲轴位置传感器信号盘的结构

1—曲轴转角测量孔

2—第一缸上止点测量孔

现代公司索纳塔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，区别在于信号盘的结构不同，如图4-16所示。对于分电器式点火系统，其曲轴位置传感器总成安装在分电器中；对于无分电器式点火系统，曲轴位置传感器总成安装在凸轮轴左前部。该传感器的信号盘外圈有4个孔，用来测定曲轴转角，并将其转变成电压脉冲信号，ECU根据该信号计算发动机的转速，控制发动机的燃油喷射和点火正时。

在信号盘内靠里面还有一个孔，它用来测量第一缸压缩行程上止点，但有些索纳塔车上设有两个孔，用来测量第一缸、第四缸的压缩行程上止点，目的是为了提高精度。第一缸或第四缸上止点位置测定后，被转变成电脉冲信号输入ECU，ECU根据此信号计算燃油喷射顺序。上止点位置输出信号特性如图4-17所示。

曲轴位置传感器与ECU的连接电路如图4-18所示。在电路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；当发光二极管被遮挡时，光敏二极管截止。信号发生器输出的电压脉冲信号输入电子电路经放大整形后，即向ECU输入曲轴转角信号。

图4-17 上止点位置输出信号特性

图4-18 曲轴位置传感器与ECU的连接电路

1）曲轴位置传感器连接线束的检查。图4-19为现代公司索纳塔汽车曲轴位置传感器连接器插头的端子位置。检查时应脱开曲轴位置传感器连接器插头，接通点火开关，但不起动发动机。用万用表测量线束侧4号端子与搭铁间电压，应为12V；测线束侧2号端子和3号端子与搭铁间电压，应为4.8～5.2V；用万用表的电阻档测量线束侧1号端子与搭铁间电阻，应为0Ω。传感器各端子之间电压与电阻检查如图4-20所示。

2）曲轴位置传感器输出信号的检查。将万用表电压档连接在传感器侧3号端子和1号端子上，发动机起动后，电压应为0.2～1.2V；发动机怠速运转期间，用万用表电压档测量传感器侧2号端子和1号端子间电压应为1.8～2.5V。若电压不在规定范围，则应更换曲轴位置传感器。

图4-19 曲轴位置传感器连接器插头的端子位置

图4-20 曲轴位置传感器各端子间电压与电阻检查