曲轴位置传感器常见故障与实车检修

李佳彬，隋美丽，张莹，王明哲

（北京电子科技职业学院汽车工程学院，北京 100176）

曲轴位置传感器常见故障与实车检修

李佳彬，隋美丽，张莹，王明哲

（北京电子科技职业学院汽车工程学院，北京 100176）

文章对曲轴位置传感器的结构、工作原理、波形信号输出特点和常见故障进行了研究，根据故障诊断流程图进行了实车检测，排除故障，对汽车维修人员具有一定的理论指导意义和实践意义。

曲轴位置传感器；故障诊断；维修

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)07-44-03

绪论

曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速[1]。所采用的结构随车型不同而不同，通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。可分为电磁感应式、光电式和霍尔式三大类。磁电式传感器作为传感器家族中的一员，以其结构简单、工作可靠、寿命长、灵敏度高、分辨率高、精度高、线性化好等一系列优点，磁电式传感器常用来测量发动机转速广泛应用到现在汽车上，例如现代索纳塔、桑塔纳2000、丰田皇冠等车型。

1、电磁感应式曲轴位置传感器的结构

图1 曲轴位置传感器结构图

桑塔纳2000AJR电磁感应式曲轴位置传感器，又称磁电式传感器，安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上，主要由信号发生器和信号转子组成。信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上，由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成。传感线圈又称为信号线圈，永久磁铁上带有一个磁头，磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子，磁头与磁轭(导磁板)连接而构成导磁回路。信号转子又称信号盘，在信号盘上均匀分布若干个齿和一个大缺齿。如图1所示。

2、电磁感应式曲轴位置传感器的工作原理

电磁感应式曲轴位置传感器主要由信号盘和信号发生器组成，信号发生器由线圈和永久磁铁组成，信号盘为导磁的转子，转子圆周上均匀间隔地制作有58个凸齿、57个小齿缺和一个大齿缺，信号盘随着发动机做同步的旋转。当信号盘转动时，其上的凸齿与齿缺交替变换，信号盘与传感器之间的磁阻就会从小变大不断重复的变化，这使得永久磁铁通往极柱的磁通量不断变化，从而影响极柱外面线圈中的磁场变化。磁通量增加的过程在线圈里产生了正向的感应电压，减小的过程在线圈里产生了反向电压，并呈周期性变换，形成正弦电压信号在线圈两端输出。当传感器的匝数确定后，感应电压的幅值和频率与信号盘转速成正比，这种正弦信号经过ECM处理后就会变成数字信号，通过计量数字信号的脉冲 个数可以判断得出发动机的转角，从而得知每个气缸的工作状态[3,4]。曲轴位置传感器的工作原理如图2所示，传感器输出波形图如图3所示。

图2 曲轴位置传感器工作原理图

图3 磁电式位置传感器输出波形图

根据磁电式位置传感器的信号波形可以得知影响传感器的信号输出特性原因如下：信号盘上相同的齿形应产生相同型式的连续脉冲，脉冲有一致的形状、幅值（峰对峰电压）并与曲轴（或凸轮）的转速成正比，输出信号的频率（基于触发的转动速度）及传感器磁极与触发轮间气隙对传感器信号的幅值影响极大；通过传感器信号缺齿可以确定上止点的信号；各个最大（最小）峰值电压应相差不多，若某一个峰值电压低于其他的峰值电压，则应检查触发轮是否有缺角或弯曲；波形的幅值、频率和形状在确定的条件下（如相同转速）应是一致的、可重复的、有规律的和可预测的。也就是说测得波形峰值的幅度应该足够高，两脉冲时间间隔（频率）应保持一致（上止点脉冲除外），形状一致并可预测；如果发动机异响和行驶性能故障与波形的异常有关，则说明故障是由该传感器故障造成的。在对磁电式位置传感器做故障诊断时，就可以通过读取波形判断传感器的故障。

3、电磁式曲轴位置传感器常见故障

发动机长时间大负荷工作，导致传感器工作负荷增大，会出现传感器内部线圈烧毁的故障或者事故车导致的传感器的机械损伤，例如信号盘上的凸齿变形或损伤[2]。当传感器发生上述问题时，会出现启动困难，汽车加速无力，怠速不稳或者怠速状态发动机抖动等故障现象。

4、磁电式曲轴位置传感器的实车检修

4.1 检修过程

一辆装有大众AJR发动机的汽车出现启动困难，技师使用发动机综合诊断仪740读取故障码，报曲轴位置传感器故障，开始进行检修，检修流程如图4所示。

图4 检修流程图

为了对车进一步诊断，查阅AJR发动机的电路图，简图如图5所示，根据电路图测量个端子之间的电阻值，实测值如表1所示，根据测量结果，得出传感器内部线圈断路。为了进一步确定，使用博世南京汽车部件有限公司生产的发动机分析仪FSA740基础版，该传感器输出信号波形，起动发动机，怠速运转，传感器没有波形输出，确定传感器故障，更换传感器，故障排除。

图5 磁电位置传感器的控制电路简图

表1 实际测量值

5、结论

本文主要介绍了电磁感应式曲轴位置传感器结构、工作原理和作用，并结合实车进行了案例分析，最终根据实测数据排除了故障，电磁感应式曲轴位置传感器除了分析的故障外，还有气隙变大，信号转子缺齿等现象，本文没有将这些故障案例一一列出。

[1] 董辉,王泌宝,董南波.汽车用传感器第二版[M].北京：北京理工大学出版社,2013.8.

[2] 李宏.曲轴位置传感器及凸轮轴位置传感器常见故障及检修[J].农机使用与维修.2014.8：32-33.

[3] 张丽莉,储江伟, 强添刚,等.现代汽车故障诊断方法及其应用研究[J].机械研究与应用 ，2008,2（21）：8-16.

[4] 韦浩群.汽车电控发动机曲轴与凸轮轴位置传感器的应用原理及故障分析[J].广西轻工，2011.8（153）：82-84.

Crankshaft Position Sensor Common Fault and Real Vehicle Maintenance

Li Jiabin, Sui Meili, Zhang Ying, Wang Mingzhe
( Automotive Engineering Institute of Beijing electronic technology Training college, Beijing 100176 )

The crankshaft position sensor structure, working principle, signal output waveform characteristics and common faults are studied, according to the fault diagnosis flow chart and the real vehicle testing, troubleshooting, has certain theoretical significance and practical significance for the automobile maintenance personnel.

Crankshaft position sensor; fault diagnosis; maintenance

U472.4

：A

：：1671-7988 (2017)07-44-03

李佳彬（1994.3- ）男，学生，大专，就读于北京电子科技职业学院汽车工程学院。专业汽车检测与维修。

隋美丽（1978.11- ）女，讲师，博士。就职于北京电子科技职业学院汽车工程学院。主要从事汽车电子、车辆工程等方面的研究。

北京电子科技职业学院 大学生科学研究与创业行动计划（CJGX2016-JX-07）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.07.019