发布于 06-24 21:48:49
磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器是一种变磁阻式磁电式传感器，根据磁阻改变触发形式的不同，可分导磁转子触发和齿圈触发两种。
一、磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器的测量原理
磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器的主要组成部件如图5-1a所示。由永久磁铁、导磁铁心及导磁板、感应线圈等组成定子总成，信号触发转子也称导磁转子，转子上有一个或一个以上的凸齿，转子轴由曲轴或凸轮轴驱动。
图5-1 磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器组成原理
a）结构简图 b）工作原理 c）点火信号波形
1—感应线圈 2—永久磁铁 3—信号触发转子 4—导磁铁心
永久磁铁经导磁铁心、空气隙和导磁转子构成磁路（图5-1b）。工作时，导磁转子在曲轴或凸轮轴的驱动下转动，使导磁转子与铁心之间的气隙发生变化，磁路的磁阻随之改变，使通过感应线圈的磁通量发生变化，产生与发动机曲轴位置相对应的感应电压信号（图5-1c），该脉冲信号的频率与曲轴或凸轮轴的转动频率有对应关系，因而根据信号的频率可获得发动机转速参数。
二、导磁转子触发式发动机转速与曲轴位置传感器
1.导磁转子触发式发动机转速与曲轴位置传感器的结构
有分电器的发动机电子控制系统，发动机转速与曲轴位置传感器通常安装于分电器内，由分电器轴驱动导磁转子，其结构形式如图5-2所示。
图5-2 导磁转子触发式发动机转速与曲轴位置传感器
1—G1感应线圈 2—G转子 3—G2感应线圈 4—Ne转子 5—Ne感应线圈 6—分电器壳
用于触发产生转速信号的导磁转子Ne和触发产生曲轴位置信号的导磁转子G上下布置，均由分电器轴驱动，分别触发Ne、G1及G2感应线圈产生交变的感应电压信号。电子控制器根据G1和G2电压信号确定发动机曲轴位置，根据Ne信号计算发动机的转速，并产生点火和喷油控制脉冲。
无分电器的发动机电子控制系统，有专门的发动机转速与曲轴位置传感器装置，由传感器轴来驱动上下布置的Ne和G转子，传感器轴则由凸轮轴或曲轴驱动。在一些汽车上，发动机转速与曲轴位置传感器是独立的两个传感器，分别由凸轮轴和曲轴驱动。
2.导磁转子触发式发动机转速与曲轴位置传感器的信号形式
导磁转子触发式传感器的G、Ne信号形式有多种，几种常见的形式如图5-3所示。
不同的信号形式，在发动机ECU内部控制程序中，确定转速与曲轴位置的计算方式也有所不同。
图5-3 导磁转子触发式发动机转速与曲轴位置传感器的信号形式
三、齿圈触发式发动机转速与曲轴位置传感器
1.飞轮齿圈触发式发动机转速与曲轴位置传感器
齿圈触发式发动机转速与曲轴位置传感器安装于飞轮壳体上，传感器本身无信号触发转子和转子轴，而是利用飞轮的齿圈和飞轮上的正时记号触发产生感应电压。这种形式的磁感应式传感器如图5-4所示。
当发动机转动而使飞轮的轮齿和飞轮上的正时记号通过传感器铁心时，传感器内部磁路的磁阻发生变化，感应线圈产生相应的电压脉冲信号。
2.专用信号齿圈触发式发动机转速与曲轴位置传感器
安装于飞轮处的磁感应式传感器有的采用专用的齿圈，如图5-5所示。这种形式的传感器其发动机飞轮上另装有60-2个齿的传感器信号触发齿圈，齿圈缺齿位置与曲轴的位置有确定的对应关系，发动机转动时，传感器产生如图5-5b所示的信号电压波形，电控单元根据此信号既可通过计算获得发动机转速参数，又可确定发动机曲轴的位置。
磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器的优点是结构简单，工作可靠，价格较低，因而使用较为广泛。此类传感器的信号电压幅值会随发动机转速的变化而改变。
图5-4 飞轮齿圈触发的磁感应式传感器
a）安装位置 b）内部结构
1—曲轴位置传感器 2—转速传感器 3—飞轮齿圈 4—曲轴位置标记 5—永久磁铁 6—铁心 7—感应线圈
图5-5 专用信号齿圈触发的磁感应式传感器
a）传感器原理 b）传感器信号电压波形
四、磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
1.磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器常见故障及影响
磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器常见的故障主要有：感应线圈烧坏而短路或断路、传感器松动而使传感器铁心与齿顶间隙过大或过小、齿圈凸齿损坏等，常见的故障及影响见表5-1。
表5-1 磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器的常见故障及影响
2.发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
发动机转速与曲轴位置传感器的一般检测方法如下：
1）直观检查。首先检查传感器插接器有无松动，线路有无破损或烧焦等，若有，予以修复。
2）检测传感器电阻。拔开传感器插接器，用电阻表测量传感器信号端子的电阻，应与规定的值相符。如果测量结果异常，说明传感器感应线圈有短路或断路故障，需更换传感器。
3）检查线路。测量传感器插头（线束侧）各端子与搭铁之间的电阻、各端子之间的电阻，应为无穷大。如果测得电阻较小或为0Ω，说明传感器线路有短路故障，需检修传感器线路。
4）检查传感器气隙。打开分电器盖（传感器盖），用塞尺检测传感器铁心处的气隙，应与规定值相符。如果与规定值有较大的差异，在安装无异的情况下，需更换传感器。
一些齿圈触发的发动机转速与曲轴位置传感器，不能直接检测传感器气隙，主要检查传感器是否有松动、传感器垫圈安装是否规范或缺失、传感器铁心是否有损伤等。
5）检测传感器的信号电压波形。断开传感器插接器，将传感器的信号端子连接示波器，并用起动机转动发动机，看示波器显示的传感器信号电压波形是否正常。
3.磁感应式发动机转速与曲轴位置传感器的检测实例
（1）丰田皇冠3.0轿车发动机转速与曲轴位置传感器的检测
丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机有分电器，发动机转速与曲轴位置传感器安装在分电器内部，该传感器与ECU的连接电路如图5-6所示。
G1、G2为发动机曲轴位置信号，用来确定第一缸和第六缸的位置，发动机曲轴每转两圈产生一个G1、G2（相位差720°）；Ne为转速信号，ECU根据此信号确定当前发动机的转速参数，并与G1、G2信号配合，产生点火控制信号IGt。
当故障自诊断系统显示故障码12或/和13时，说明发动机转速与曲轴位置传感器及其线路有故障，故障的检测方法如下：
1）直观检查。查看插接器有无松动，线路有无破损或烧焦之处。
2）检查传感器电阻。断开分电器插接器，用电阻表测量插接器各端子之间的电阻，传感器各端子的排列如图5-7所示，正常的电阻值应如表5-2所示。如果测得传感器感应线圈的电阻异常，更换分电器外壳总成。
3）信号转子间隙的检查。打开分电器盖，并拆下分火头，用塞尺检测信号转子与感应线圈凸起部分之间的间隙，如图5-8所示。正常间隙应为0.2～0.4mm。如果间隙不当，应更换分电器外壳总成。
图5-6 丰田皇冠3.0轿车发动机转速与曲轴位置传感器电路
1—蓄电池 2—点火开关 3—分电器 4—点火线圈 5—电子点火器 6—感应线圈 7—信号转子 8—火花塞
表5-2 丰田皇冠3.0轿车发动机转速与曲轴位置传感器感应线圈电阻值
图5-7 传感器感应线圈电阻的检查
图5-8 传感器信号触发转子间隙的检查
4）信号电压检测。方法如下：
①在点火开关处在关闭状态时拔下分电器（传感器）插接器的插头。
②用起动机带动发动机运转，并用指针式电压表测量G1与G-、G2与G-、Ne与G-之间的电压，应为脉冲电压。
如果无脉冲电压输出，需要更换分电器总成。
（2）富康系列轿车发动机转速与曲轴位置传感器的检测
富康系列轿车发动机转速与曲轴位置传感器是由专用齿圈触发的磁感应式传感器，其组成如图5-9所示，传感器与ECU的连接电路如图5-10所示。
图5-9 富康系列轿车发动机转速与曲轴位置传感器的组成
图5-10 富康系列轿车发动机转速与曲轴位置传感器电路
发动机转速与曲轴位置传感器内部只有一个感应线圈，三个端子中，1号和2号是信号端子，3号端子连接屏蔽线。传感器的检测内容与方法如下：
1）检测传感器电阻。方法如下：
①在点火开关关闭时，断开发动机转速与曲轴位置传感器的插接器。
②用电阻表测量传感器插座的1号（3M1）与2号（3M2）两端子之间的电阻，应为420Ω。
如果电阻过大或过小，说明传感器内部感应线圈有短路或断路，需更换传感器。
2）检查传感器的绝缘性。用电阻表测量传感器3号（3M3）与1号（3M1）、3号（3M3）与2号（3M2）端子之间的电阻，应为无穷大。如果电阻不为无穷大，则说明传感器线圈绝缘不良，或传感器对搭铁短路，需更换传感器。
3）检查传感器的间隙。检测方法如下：
①检查传感器的安装是否正常。
②用塞尺测量传感器铁心与信号齿圈齿顶的间隙，正常间隙应为0.5～1.5mm。
如果间隙不正常，更换传感器，因为该传感器的间隙不可调。
4）检测传感器信号电压。检测方法如下：
①将交流电压表两测试棒分别接触传感器的1号（3M1）与2号（3M2）两端子。
②起动发动机，看电压表的示值，应不低于0.3V。
如果无信号电压，再仔细检查传感器的安装是否良好，若传感器安装无异常，则需更换传感器。
检测传感器信号电压更好的方法是连接示波器，在发动机转动（不低于起动转速）时，通过示波器有无正常的波形显示，可更加直观地判断传感器是否良好。
如果传感器的信号电压不正常，更换传感器。
（3）桑塔纳2000GSi轿车发动机转速与曲轴位置传感器的检测
桑塔纳2000GSi、捷达GT及捷达GTX等轿车的发动机转速与曲轴位置传感器均采用磁感应式，其结构形式与富康系列轿车的传感器相同，也是只有一个感应线圈，60-2的信号触发齿圈。该传感器安装在曲轴F端的圆盘上，其安装位置及与ECU的连接电路如图5-11所示。当故障自诊断提示进气歧管压力传感器及电路有故障时，需要确认故障所在，其检测内容与方法如下：
图5-11 桑塔纳2000GSi轿车发动机转速与曲轴位置传感器
a）传感器的安装位置 b）传感器的电路
1—发动机转速与曲轴位置传感器插接器（灰色） 2—1号爆燃传感器插接器（白色） 3—氧传感器插接器（黑色） J220—发动机ECU G28—发动机转速与曲轴位置传感器
1）直观检查。检查插接器及线路有无异常。
2）检测传感器电阻。方法如下：
①关闭点火开关，断开传感器的插接器。
②用电阻表检查传感器插座的1号端子与2号端子之间的电阻，应为450～1000Ω。
如果电阻为无穷大，说明传感器内部感应线圈断路，应更换传感器。
3）检测传感器绝缘情况。用电阻表分别测量传感器插座1号端子、2号端子与3号端子（连接屏蔽线）之间的电阻，应为无穷大。如果电阻较小或通路，则需更换传感器。
4）检测传感器线路。断开传感器及ECU插接器，用电阻表分别测量两插头（线束侧）对应端子之间的电阻（表5-3），如果测得电阻较大或为无穷大，则说明线路连接有接触不良，或线路已断路，需检修传感器与ECU之间的线路。
表5-3 传感器与ECU连接线路的检测
5）检测传感器间隙。用塞尺测量信号触发转子与传感器铁心之间的间隙，应为0.2～0.4mm。如果间隙不正常，需进行调整。
