李佳彬，隋美麗，張瑩，王明哲

（北京電子科技職業(yè)學院汽車工程學院，北京 100176）

曲軸位置傳感器常見故障與實車檢修

李佳彬，隋美麗，張瑩，王明哲

（北京電子科技職業(yè)學院汽車工程學院，北京 100176）

文章對曲軸位置傳感器的結(jié)構、工作原理、波形信號輸出特點和常見故障進行了研究，根據(jù)故障診斷流程圖進行了實車檢測，排除故障，對汽車維修人員具有一定的理論指導意義和實踐意義。

曲軸位置傳感器；故障診斷；維修

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

緒論

曲軸位置傳感器是發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一，它提供點火時刻（點火提前角）、確認曲軸位置的信號，用于檢測活塞上止點、曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動機轉(zhuǎn)速[1]。所采用的結(jié)構隨車型不同而不同，通常安裝在曲軸前端、凸輪軸前端、飛輪上或分電器內(nèi)?？煞譃殡姶鸥袘健⒐怆娛胶突魻柺饺箢?。磁電式傳感器作為傳感器家族中的一員，以其結(jié)構簡單、工作可靠、壽命長、靈敏度高、分辨率高、精度高、線性化好等一系列優(yōu)點，磁電式傳感器常用來測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速廣泛應用到現(xiàn)在汽車上，例如現(xiàn)代索納塔、桑塔納2000、豐田皇冠等車型。

1、電磁感應式曲軸位置傳感器的結(jié)構

圖1 曲軸位置傳感器結(jié)構圖

桑塔納2000AJR電磁感應式曲軸位置傳感器，又稱磁電式傳感器，安裝在曲軸箱內(nèi)靠近離合器一側(cè)的缸體上，主要由信號發(fā)生器和信號轉(zhuǎn)子組成。信號發(fā)生器用螺釘固定在發(fā)動機缸體上，由永久磁鐵、傳感線圈和線束插頭組成。傳感線圈又稱為信號線圈，永久磁鐵上帶有一個磁頭，磁頭正對安裝在曲軸上的齒盤式信號轉(zhuǎn)子，磁頭與磁軛(導磁板)連接而構成導磁回路。信號轉(zhuǎn)子又稱信號盤，在信號盤上均勻分布若干個齒和一個大缺齒。如圖1所示。

2、電磁感應式曲軸位置傳感器的工作原理

電磁感應式曲軸位置傳感器主要由信號盤和信號發(fā)生器組成，信號發(fā)生器由線圈和永久磁鐵組成，信號盤為導磁的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子圓周上均勻間隔地制作有58個凸齒、57個小齒缺和一個大齒缺，信號盤隨著發(fā)動機做同步的旋轉(zhuǎn)。當信號盤轉(zhuǎn)動時，其上的凸齒與齒缺交替變換，信號盤與傳感器之間的磁阻就會從小變大不斷重復的變化，這使得永久磁鐵通往極柱的磁通量不斷變化，從而影響極柱外面線圈中的磁場變化。磁通量增加的過程在線圈里產(chǎn)生了正向的感應電壓，減小的過程在線圈里產(chǎn)生了反向電壓，并呈周期性變換，形成正弦電壓信號在線圈兩端輸出。當傳感器的匝數(shù)確定后，感應電壓的幅值和頻率與信號盤轉(zhuǎn)速成正比，這種正弦信號經(jīng)過ECM處理后就會變成數(shù)字信號，通過計量數(shù)字信號的脈沖 個數(shù)可以判斷得出發(fā)動機的轉(zhuǎn)角，從而得知每個氣缸的工作狀態(tài)[3,4]。曲軸位置傳感器的工作原理如圖2所示，傳感器輸出波形圖如圖3所示。

圖2 曲軸位置傳感器工作原理圖

圖3 磁電式位置傳感器輸出波形圖

根據(jù)磁電式位置傳感器的信號波形可以得知影響傳感器的信號輸出特性原因如下：信號盤上相同的齒形應產(chǎn)生相同型式的連續(xù)脈沖，脈沖有一致的形狀、幅值（峰對峰電壓）并與曲軸（或凸輪）的轉(zhuǎn)速成正比，輸出信號的頻率（基于觸發(fā)的轉(zhuǎn)動速度）及傳感器磁極與觸發(fā)輪間氣隙對傳感器信號的幅值影響極大；通過傳感器信號缺齒可以確定上止點的信號；各個最大（最小）峰值電壓應相差不多，若某一個峰值電壓低于其他的峰值電壓，則應檢查觸發(fā)輪是否有缺角或彎曲；波形的幅值、頻率和形狀在確定的條件下（如相同轉(zhuǎn)速）應是一致的、可重復的、有規(guī)律的和可預測的。也就是說測得波形峰值的幅度應該足夠高，兩脈沖時間間隔（頻率）應保持一致（上止點脈沖除外），形狀一致并可預測；如果發(fā)動機異響和行駛性能故障與波形的異常有關，則說明故障是由該傳感器故障造成的。在對磁電式位置傳感器做故障診斷時，就可以通過讀取波形判斷傳感器的故障。

3、電磁式曲軸位置傳感器常見故障

發(fā)動機長時間大負荷工作，導致傳感器工作負荷增大，會出現(xiàn)傳感器內(nèi)部線圈燒毀的故障或者事故車導致的傳感器的機械損傷，例如信號盤上的凸齒變形或損傷[2]。當傳感器發(fā)生上述問題時，會出現(xiàn)啟動困難，汽車加速無力，怠速不穩(wěn)或者怠速狀態(tài)發(fā)動機抖動等故障現(xiàn)象。

4、磁電式曲軸位置傳感器的實車檢修

4.1 檢修過程

一輛裝有大眾AJR發(fā)動機的汽車出現(xiàn)啟動困難，技師使用發(fā)動機綜合診斷儀740讀取故障碼，報曲軸位置傳感器故障，開始進行檢修，檢修流程如圖4所示。

圖4 檢修流程圖

為了對車進一步診斷，查閱AJR發(fā)動機的電路圖，簡圖如圖5所示，根據(jù)電路圖測量個端子之間的電阻值，實測值如表1所示，根據(jù)測量結(jié)果，得出傳感器內(nèi)部線圈斷路。為了進一步確定，使用博世南京汽車部件有限公司生產(chǎn)的發(fā)動機分析儀FSA740基礎版，該傳感器輸出信號波形，起動發(fā)動機，怠速運轉(zhuǎn)，傳感器沒有波形輸出，確定傳感器故障，更換傳感器，故障排除。

圖5 磁電位置傳感器的控制電路簡圖

表1 實際測量值

5、結(jié)論

本文主要介紹了電磁感應式曲軸位置傳感器結(jié)構、工作原理和作用，并結(jié)合實車進行了案例分析，最終根據(jù)實測數(shù)據(jù)排除了故障，電磁感應式曲軸位置傳感器除了分析的故障外，還有氣隙變大，信號轉(zhuǎn)子缺齒等現(xiàn)象，本文沒有將這些故障案例一一列出。

[1] 董輝,王泌寶,董南波.汽車用傳感器第二版[M].北京：北京理工大學出版社,2013.8.

[2] 李宏.曲軸位置傳感器及凸輪軸位置傳感器常見故障及檢修[J].農(nóng)機使用與維修.2014.8：32-33.

[3] 張麗莉,儲江偉, 強添剛,等.現(xiàn)代汽車故障診斷方法及其應用研究[J].機械研究與應用 ，2008,2（21）：8-16.

[4] 韋浩群.汽車電控發(fā)動機曲軸與凸輪軸位置傳感器的應用原理及故障分析[J].廣西輕工，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，學生，大專，就讀于北京電子科技職業(yè)學院汽車工程學院。專業(yè)汽車檢測與維修。

隋美麗（1978.11- ）女，講師，博士。就職于北京電子科技職業(yè)學院汽車工程學院。主要從事汽車電子、車輛工程等方面的研究。

北京電子科技職業(yè)學院 大學生科學研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃（CJGX2016-JX-07）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.07.019