【行业】曲轴位置传感器的类型、安装位置、检测方法

曲轴位置传感器是能够为发动机电子控制单元（ECU）提供一组信号的装置，这一组信号分别为1°信号、上止点信号和判缸信号。

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发动机电子控制单元（ECU）根据曲轴位置传感器提供的信号，确定曲轴所处的位置，保证喷油正时与点火正时的精确进行；同时，曲轴位置传感器中的1°信号也为发动机转速信号，发动机电子控制单元（ECU）根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油量。

根据结构的不同，曲轴位置传感器主要有磁感应式曲轴位置传感器、霍尔式曲轴位置传感器与光电式曲轴位置传感器三大类。下面列出了部分品牌汽车使用的曲轴位置传感器情况。

磁电式： 乐驰（上汽通用五菱）；长安奔奔（长安汽车）；F0与F3（比亚迪）；哈弗（长城汽车）；凯越（上海通用）；本田雅阁、本田锋范、本田奥德赛

霍尔式： 五菱荣光（上汽通用五菱）；长安之星（长安汽车）；名爵与荣威（上汽集团）；波罗（上汽大众）；捷达（一汽大众）；奥迪A6、奥迪A4、大众高尔夫、大众朗逸；别克君威（上海通用）、英朗（上海通用）；日产奇骏、日产

天籁、日产阳光、丰田凯美瑞、丰田卡罗拉、丰田锐志

光电式： 索纳塔（韩国现代）

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安装位置与信号盘的特点

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曲轴位置传感器的安装位置通常都设置在与曲轴转速相关的部位，如曲轴上、凸轮轴上、分电器内或飞轮上等，随曲轴一起旋转。但曲轴位置传感器中的判缸信号一定安装在凸轮轴上或分电器内（奇数缸发动机可以安装在曲轴上） 。曲轴位置传感器安装在不同位置时的示意图如下：

安装在曲轴前端 ▼

安装在分电器内 ▼

安装在飞轮壳体上 ▼

安装在气缸体中部 ▼

信号盘的特点：

无论是哪一种类型的曲轴位置传感器，具体产生1°信号、上止点信号还是判缸信号，都是由传感器的信号盘形状决定的。如果信号盘上只有一个齿或一个光孔，或者是霍尔式曲轴位置传感器只有一个窗口，这个信号盘产生的信号一般为判缸信号，当然该信号盘还要满足安装在分电器内或凸轮轴上。如果信号盘上有许多相同的齿、光孔或窗口，这个信号盘产生的信号一般为1°信号。

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曲轴位置传感器故障对发动机的影响

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无1°信号或信号很弱：

如果曲轴位置传感器故障导致无1°信号或1°信号很弱，则发动机电子控制单元（ECU）将无法确定曲轴所处的位置，而且不能准确地发出点火指令。由于发动机电子控制单元（ECU）得不到1°信号，则发动机无法启动。

无判缸信号或信号很弱：

如果曲轴位置传感器故障导致无判缸信号或判缸信号很弱，对发动机的影响还要看判缸信号具体起什么作用。如果判缸信号仅是喷油基准信号，而不是点火基准信号，则发动机可以启动工作，故障现象不明显，但对发动机的经济性和动力性有一定影响。

无上止点信号或信号很弱：

如果曲轴位置传感器故障导致无上止点信号或上止点信号很弱，也要看上止点信号具体起什么作用。一般来说，上止点信号都作为点火基准信号。所以，无上止点信号或上止点信号很弱，发动机将无法启动。

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曲轴位置传感器检测的几种方法

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检测自身电阻：

采用万用表电阻挡，检测曲轴位置传感器本身的电阻值，但这种检测方法仅适用于磁感应式曲轴位置传感器，对于霍尔式或光电式曲轴位置传感器，由于它们的内部往往设置有整形电路，故检测电阻往往很难进行准确判断。

检测信号电压：

采用万用表电压挡检测曲轴位置传感器输出信号电压。但这种检测是在根据电路图及信号波形分析的情况下进行的。当发动机转速发生变化时，磁感应式曲轴位置传感器信号峰值电压和频率发生了变化，发动机转速越高，信号峰值电压和频率都变大，万用表检测到的信号电压也会随之变大。对于光电式和霍尔式曲轴位置传感器，它们的信号峰值电压和占空比不会随发动机转速变化而改变，只是频率发生了变化，采用万用表检测其信号电压时，信号电压将不变，这一点必须注意到。

检测输出波形：

采用示波器来检测曲轴位置传感器的输出波形，这种检测可以直观地看到传感器的波形情况，磁感应式曲轴位置传感器的输出波形一般为锯齿波；而光电式与霍尔式曲轴位置传感器的输出波形为方波。

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霍尔式曲轴位置传感器的通用检测与维修方法

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在对霍尔式曲轴位置传感器进行检测之前，应先检查其连接导线是否牢固，尤其是导线的插接件较易灌入泥水等杂物而导致接触不良或短路。

连接电路与引脚功能说明：

曲轴位置传感器与发动机电子控制单元（ECU）之间用3根导线相连接，如下图所示。一根是传感器的电源线A；另一根是传感器的输出信号线B；还有一根是传感器的接地线（即搭铁线）C。

供电检测：

拔下传感器插头，打开点火开关，采用万用表检测插头上电源端子与搭铁之间的电压应为8V或12V（根据车型不同而不一样）。若无电压，则应检查霍尔式传感器到ECU之间的线路及ECU上相应端子上的电压，ECU相应端子上如有电压，则为传感器至ECU之间线路断路；如ECU相应端子上无电压，则为ECU有故障。

输出电压的检查：

将拔下的传感器插头重新插好，启动发动机，采用万用表检测霍尔曲轴位置传感器输出端子的信号电压，正常值为3~6V。若无电压，则为传感器本身的问题，应修理或检查更换。

输出波形的检查：

也可通过检查传感器信号输出端电压的波形，来确定传感器本身是否损坏。如无信号或信号异常，则说明传感器有问题。

案例：雪佛兰乐驰组合仪表故障两例

雪佛兰乐驰

组合仪表是驾驶员和汽车交流的界面，为驾驶员提供汽车运行所需要的参数、故障提示、里程等信息，是汽车必不可少的部件。参数传递和显示的准确性、可靠性直接关系到汽车的行驶安全。本文以乐驰汽车组合仪表的两个故障为例，解析故障诊断及维修方法。

故障案例一

故障现象

近期，笔者所在公司售后服务部相继收到柳州、徐州、成都等部分特约维修中心的反馈，乐弛1.0轿车的组合仪表出现发动机故障灯常亮，故障代码如图1所示，且车辆的故障代码无法消除。

图1 故障代码

故障诊断与排除

针对此故障，技术工程师现场对故障车辆进行分析检查，发现车辆线路没有问题，接地良好，更换新的组合仪表后此故障不再出现，初步判断为组合仪表出现了问题。将车辆的组合仪表拆下并仔细检查，发现组合仪表上的故障指灯线路与仪表上的固定螺钉垫片异常接触，造成线路短路，所以出现此故障。

分析此问题出现的原因为：由于此前发现部分乐驰车辆在低油位时燃油表不准(油位显示偏高)，产品工程师临时授权，在仪表右端燃油显示线路上串连了一个10Ω的电阻，造成仪表线路过于紧密，并且仪表螺钉孔与线路板上的孔有较大偏差，致使固定螺钉垫片与故障指灯线路接触，导致短路，出现此故障。

考虑到生产线还有此车型在生产，还可能出现类似问题，于是通知SQE对生产线和仓库的组合仪表进行全面检查，发现部分组合仪表确实有此故障隐患，通知供应商进行了相应处理，以后此问题再没有出现。

故障案例二

故障现象

有两辆乐驰1.0轿车，在行驶时，组合仪表里程表显示屏出现乱码故障(Error代码，见图2)，为车辆更换新的组合仪表后，过了一段时间又出现此故障。服务中心尝试更换ECU、发动机主线束、车速传感器等零件，故障还是未能解决。

图2 组合仪表显示错误信息

故障诊断与排除

针对此故障，我们通过进一步了解得知，问题具体体现为该车在正常行驶过程中，会突然出现发动机发抖、加速无力的情况，然后组合仪表的里程表出现错误信息(Error代码)。

根据故障车问题，维修中心进行了相关处理：首先更换了几个新的组合仪表(包括没有串联电阻状态的)。故障车辆在行驶几十到几百千米后，故障会再现。将故障车辆的组合仪表换到其他车上，没有出现此问题。在维修过程中，更换过该车的ECM控制模块、发动机线束、车速传感器、前氧传感器、燃油泵以及节流阀体，断开过前氧传感器、车速传感器信号线及组合仪表。故障出现时，用X431读出的故障码为“P0131”(前氧加热传感器电压过低，短接地)，读出的前氧传感器电压为30~40mV，测量发动机线束上各传感器电压，曲轴位置传感器电压有异常，测量值只有1.86V。继续检查线路情况，无接触不良、接地不良的问题。

根据掌握的相关情况，由质量部、技术中心、供应商质量管理部、售后服务部以及绍兴怡东仪表公司相关人员组成调查小组，决定现场检查故障车辆。初步分析故障原因可能为某个汽车电器零件的电磁干扰引起组合仪表和发动机故障，最可能的电磁干扰零件是发电机或火花塞。

柳州君恒乐驰特约维修中心找到了两辆存在乱码故障的车辆和两辆无故障车辆，用示波器测量组合仪表的正负极电压，作了对比分析，四辆车的测试及处理情况列于表1。

从表1中可以看到，装配非NGK火花塞车辆的组合仪表正负极电源电压波形一直有60~80V的正向和负向波峰电压，故障车1和故障车2里程表乱码故障出现后，更换发电机和组合仪表，重新从蓄电池接搭铁线也无法消除故障；而装配原装NGK火花塞车型号BPR5EY的NGK火花塞第三个字母是R，表示是电阻型的。汽车行驶中，火花塞点火几十次每秒，根据火花塞设计原理，在每一次点火的时候，火花塞内芯会通过强电流，每次工作时会有磁场产生。这些磁场会干扰发动机周边的所有电器，尤其是对人体伤害很大。所以在19世纪20年代，人们开始使用电阻型火花塞。最初，电阻火花塞只用在航空和军队，后来由于环境因素，有些国家也强制要求民用汽车使用。现在的电喷车，则一定要使用电阻火花塞，非NGK火花塞有较强的无线干扰，导致车辆线束产生60~80V的耦合波峰电压，而组合仪表的稳压器只能承受60V以下的瞬时高电压，60~80V耦合波峰电压烧坏了组合仪表的芯片，致使组合仪表在异常电压下出现故障。

关于发动机抖动、加速无力的原因分析如下。由于更换了非原装的火花塞，产生了较强的无线电电磁干扰，致使发动机控制模块和某些传感器工作异常，造成火花塞点火时间不正确，出现提前点火或延迟点火的情况。如果汽缸内发生提前点火或延迟点火，火花塞就很容易被烧掉。由于火花塞点火异常，从而使发动机动力下降，运行不平稳，就出现了发动机加速无力以及抖动的情况。

根据调查情况及原因分析，我们得出此组合仪表故障问题的结论。部分用户为了节省燃油，改装了乐驰车辆点火系统，使用非原装火花塞，引起组合仪表和发动机管理系统出现故障。原因弄清楚后，将发现的所有故障车全部更换为原装的NGK火花塞，跟踪了一段时间，类似问题不再出现。同时将故障车火花塞送相关测试机构进行电磁干扰测试，结果为电磁干扰强度明显高于原装的NGK火花塞，进一步确认了问题原因。

点评

案例一中的故障是由产品瑕疵引起的，这种故障对我们维修工来说处理起来比较棘手，除非维修工对该车型控制原理十分清楚，才能马上找到故障部位。

案例二的故障应该属于电磁干扰故障。在汽车上，点火系统是最大的电磁波发生源，此外，发电机电刷、继电器触点及电磁阀在工作时都会产生电火花或脉动电流，因而会产生电磁波。随着发电机转速的提高，火花塞跳火和喷油器电磁阀电路通断频率的提高，所产生的电磁波干扰明显增大。电磁波能干扰发动机电控单元对信号的接收和发送，且汽车电控系统中曲轴位置传感器和轮速传感器等磁感应式传感器的抗干扰能力比较差(尤其在发动机转速较低时)。为减少电磁干扰，我们应从以下几方面考虑。

1.及时更换损坏的发电机和点火线圈。发电机输出电压的大幅度变化和点火线圈电磁波的泄漏都会产生强电磁波干扰。

2.使用合格的高压线和火花塞。

3.在汽车上不要装备大功率无线电设备。

4.电焊前应拆下控制单元。

5.不要随意添加电子器件。

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