电磁感应式曲轴位置传感器的原理

　　曲轴位置传感器也称为发动机转速传感器，它是发动机集中控制系统最主要的传感器之一，用来检测活塞上止点及曲轴转角的信号并将其输入发动机ECU，用于对点火时刻和喷油正时进行控制，同时它也是测量发动机转速的信号源。

　　1.电磁感应式曲轴位置传感器

　　（1）安装位置

　　电磁感应式曲轴位置传感器一般安装在曲轴前端或发动机飞轮壳体上，如下图所示。

　　

　　（2）结构原理

　　电磁感应式传感器，又称为磁脉冲式传感器。电磁感应式曲轴位置传感器主要由导磁材料制成的信号转子、永久磁铁、信号线圈等组成。传感器的位置是固定的，软磁铁芯与信号转子齿之间必须保持一定间隙。

　　传感器插头接线形式主要有两线制和三线制两种。两线制的两根线为信号回路线，信号正负交替变化；三线制多出的一根线为屏蔽线。

　　（3）检测

　　①丰田车系：2016款丰田凯美瑞混合动力版（发动机型号6AE－FSE）轿车采用的是电磁感应式曲轴位置传感器。传感器1＃端子为发动机控制单元插接器E81的110端子提供5V参考电源；传感器3＃端子、2＃端子分别为传感器正信号和传感器负信号，分别与发动机控制单元插接器E81的76＃端子、109＃端子相连接。

　　

　　传感器的电阻检测：关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，检查传感器插头1＃端子和2＃端子之间的电阻。–10℃～50℃条件下标准阻值为1．6～2．7kΩ；50℃～100℃条件下标准阻值为2．0～3．2kΩ。若电阻为无穷大，则说明信号线圈存在断路，应该更换传感器。

　　②大众车系：下图为一汽大众新迈腾曲轴位置传感器G28电路。端子T2yf／1为传感器其中一极，与ECU的T60ya／51端子相连；端子T2yf／2为传感器另一极，与ECU的T60ya／36端子相连。

　　

　　电磁感应式曲轴位置传感器的检测方法如下：

　　a．故障征兆检测：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、发动机不能启动或在运行时立即熄火，这时电子控制单元可以诊断到故障并进行代码存储。

　　b．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，检查传感器上1＃与2＃端子间电阻，应为980～1600Ω。若电阻为无穷大，说明信号线圈存在断路，应更换传感器。

　　c．输出电压测量：用万用表的交流电压挡，在线路正常连接、发动机运转时测量1＃端子与2＃端子间电压，其电压值在0．2～2V之间波动。

　　2.霍尔式曲轴位置传感器

　　霍尔效应是指把一块金属或半导体薄片垂直放在磁感应强度为B的磁场中，沿着垂直于磁场方向通过电流Ⅰ时，会在薄片的另一对侧面间产生电动势UH，所产生的电动势称为霍尔电动势，这种薄片（一般为半导体）称为霍尔片或霍尔元件。根据信号触发器结构的不同可以分为触发叶片式和触发轮式两种。

　　（1）触发叶片式

　　霍尔式曲轴位置传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路和永久磁铁组成，结构如下图所示。

　　

　　内外信号轮侧面各设置一个信号发生器，信号轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙中时，霍尔集成电路中的磁场被隔磁，此时不产生电压；当叶片离开空气隙时，永久磁铁中的磁通便通过导磁板穿过霍尔元件中，这时产生电压，经过集成电路放大后向控制单元输送脉冲信号。外信号轮每转一圈产生18个脉冲信号，称为18X信号。一个脉冲相当于曲轴转角的20°，发动机控制单元计算出曲轴旋转1°的对应时间，根据这一信号，发动机控制单元可精确控制点火时间。

　　（2）触发轮齿式

　　霍尔曲轴位置传感器的结构与电磁感应式曲轴位置传感器相似，由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器组成。

　　在四缸发动机的飞轮外沿上有8个齿槽，平均分为两组，之间相隔180°。每一组中每个齿槽的宽度为2°，两个齿槽之间相隔18°。

　　

　　在六缸发动机的飞轮外沿有12个齿槽，均分为三组，每组相隔120°。每一组中每个齿槽的宽度为2°，两个齿槽之间也相隔18°。

　　当飞轮齿槽通过传感器的磁铁时，霍尔传感器输出5V高电平；当飞轮齿槽离开磁铁时，霍尔传感器输出0．3V低电平。一个飞轮齿圈通过传感器时，传感器便产生一个高、低电平信号。

　　3.光电式曲轴位置传感器

　　光电式曲轴位置传感器应用于早期的带有分电器的发动机上。

　　（1）日产汽车光电式曲轴位置传感器

　　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光孔的信号盘（遮光盘）组成，如下图所示。信号盘安装在分电器轴上，外围有360条缝隙，相邻缝隙产生1°曲轴转角信号。外围稍靠内间隔60°曲轴转角分布着六个光孔（六缸），产生120°曲轴转角信号，其中有一个较宽的光孔是产生一缸压缩上止点对应的120°曲轴转角信号的。

　　

　　日产汽车车系光电式曲轴位置传感器信号盘

　　脉冲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。两只发光二极管分别正对着两只光敏二极管，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，故产生透光和遮光的交替变化，使信号发生器输出对应曲轴位置和转角的脉冲信号。

　　（2）现代索纳塔汽车光电式曲轴位置传感器

　　现代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敏式曲轴位置传感器相似，其信号盘的结构稍有不同，如下图所示。信号盘外圈有四个弧形长槽，用来检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，用来检测第1缸压缩上止点（在有些索纳塔车上，设有两孔，用来检测第1、第4缸的压缩上止点，目的是为了提高精度），并将它转化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。

　　

　　现代车系光电式曲轴位置传感器信号盘