曲轴位置传感器故障诊断与排除
关键词：万用表，点火信号IGT，点火反馈信号IGF，曲轴位置传感器
电子控制点火系统有别于传统点火系统，而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。一旦出现了故障，发动机难以起动。
一、故障现象：
一辆丰田皇冠(CROWN)牌93型轿车，采用的是2JZ-GE型(3.0L、直列、6缸)电控燃油喷射式发动机。起动点火开关，起动机运转。经多次起动后，仍毫无起动迹象，且故障灯不亮,观察排气管，无初始的燃烧现象。
二、造成发动机不能起动的原因分析：
发动机是一个复杂的系统，一个小零件不正常工作都会影响发动机的正常工作。造成发动机不能起动的原因有很多。但从该故障现象里分析可以知道这辆车的起动系统应该没有问题的，这一定程度上缩小了检查的范围。因为发动机要起动，无非是要有适合的混合气、缸压，足够的点火能量，正时恰当。那么，造成发动机不能起动的原因就可能由以下故障引起：
1、进气系统故障，如进气管漏气或堵塞，气门关闭不严导致气缸压力低。进
气门背部进气管内积炭过多，导致喷入的汽油被积炭吸附而不能进入燃烧室等。
2、供油系统故障，如燃油系统无油、漏油或堵塞；油泵不工作，无油压或保
持压力不足，喷油器故障等。
3、点火系统故障，如点火缸序不对，或不正时，火花塞积炭过多或间隙不正
确，高压线漏电，以及点火线圈损坏等。
4、发动机电子控制系统故障，如ECU故障，曲轴位置传感器、转速传感器信号弱或无信号，
以及线路接触不良等。
5、机械故障，如活塞与气缸之间封闭不良或连杆、曲轴变形导致卡死等。
三、故障排除的方法分析与措施：
根据以上的分析，围绕故障现象，在维修的过程中，采取先易后难的方法进行检查，为了保险起见（怕蓄电池不够电），还是用万用表检查了蓄电池的电压，12V，没有问题。检查有没有油，发现有油、观察油路，没有油管变形，漏油现象，检查进气管道接头，发现各地方连接良好，清理了空气滤清器，也没有堵塞现象，各电子器件没有明显的接线断路现象，表面上也没有发现有明显的机械故障现象。试着起动一下，还是跟原来现象一样，看来故障与蓄电池无关。接着从油路着手，进行油压测试。连接好燃油压力表后，测得燃油压力：295KP（标准：265～304KP），在标准范围内，从而可知道供油压力应该没有问题。将12V电源接到喷油器接线座的一个端子，另一端搭铁后再断开，听喷油器的动作响声，证明喷油器会开启。下来检查跳火情况，将发动机上点火高压线拔下一根，用旧火花塞或其他笔状金属棒插入火花塞帽中，将火花塞体或金属棒体靠近发动机金属部位，启动发动机，发现无高压跳火现象，初步分析确定点火系统问题，该车型为电子控制点火系统。
电子控制点火电路的基本工作原理是：电子控制装置（ECU）根据节气门位置传感器（或空气流量传感器或进气歧管压力传感器）、发动机转速传感器和冷却水温传感器提供的发动机负荷、转速和冷却水温等信号确定最佳点火提前角，并根据曲轴位置传感器提供的曲轴转角信号输出点火正时（IGT）信号，而点火器则确定和控制初级电路的通电时间。当ECU输出IGT信号，点火线圈一次侧电流中断而实现点火。点火器输出一个点火（IGF）信号给ECU；如果ECU未收到点火确认信号（IGF），ECU则立即停止喷油器的喷油。如果ECU检测到IGT或IGF电路断路或短路，即在连续4次IGT信号后ECU未接收到IGF信号，ECU即认为点火器有故障。
针对于点火系统的故障，根据该基本工作原理，利用点火信号（IGF和IGT信号）对微机控制点火线路进行故障分析得到如下结论：
1、对GF信号的检测与分析：起动发动机时用万用表在ECU线束侧连接器上测量IGF端子电压，即IGF信号电压，其值为0.8V—1.2V;如果IGF信号电压不符合标准,再拆下点火器线束侧连接器后将点火开关置于点火(ON)位置(发动机不运转)，然后再测量IGF端子电压。这时，如果IGF端子电压4V—5V（ECU提供的电压），说明点火器，点火线圈或其线路有故障，否则，说明ECU分电器或其线路有故障，或ECU上无电源电压。
2、对IGT信号的检测与分析：
⑴、起动发动机时用万用表在ECU线束侧连接器上测量IGＴ端子信号电压，即IGＴ信号电压，其值应为0.8V。如果测得的IGT信号电压接近0V，应拆下点火器线束侧连接器，再测量发动机起动时IGT端子电压，若此时IGT信号电压仍为0V，说明ECU无信号电压输出，即ECU、分电器或其线路有故障。
⑵、拆下分电器线束侧连接器，在起动发动机时，测量曲轴位置传感器和发动机转速传感器输出的信号电压，其值应在规定的范围内。如果测得的信号电压不符合标准，则说明传感器有故障；如果测得的信号电压值正常，则说明ECU或ECU到分电器的线路有故障。
根据以上的分析，IGF是点火反馈信号、IGT是点火信号，有IGF信号，前提就应该有IGT信号。于是先检查了IGT信号。拆下点火器线束侧连接器，测量发动机起动时IGT端子电压，信号电压为0V。说明ECU无信号电压输出。这一测量又缩小了故障范围，即ECU、分电器(内装曲轴位置传感器)或其线路有故障。ECU一般不会有故障，也应是最后检查的部件，接着检查曲轴位置传感器。
磁脉冲式曲轴位置传感器原理：曲轴位置传感器通常安装在分电器内，是控制系统中最重要的传感器之一。其作用有：检测发动机转速，因此又称为转速传感器；检测活塞上止点位置，包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。主要有三种类型：磁电感应式、霍尔效应式和光电式。而本车采用的是磁脉冲式曲轴位置传感器，由定时转子、永久磁铁、耦合线圈等组成。定时转子装在分电器轴上并由良好的导磁材料制成。转子外缘设有与气缸数相等且等距离分布的定时齿。分别代表缸数。耦合线圈绕在衔铁上，衔铁固定在分电器壳体上。当曲轴带动分电器旋转时，由于转子定时齿相对线圈位置的变化，使线圈内的磁通发生变化，从而在线圈内产生感应电动势输出。然后信号进行转换、放大后送入功率开关电路，就可以控制点火线圈一次电流的通断。以上介绍的是磁脉冲式曲轴位置传感器的基本原理。
2JZ-GE型发动机电子控制系统中使用的是磁脉冲式曲轴位置传感器，曲轴位置传感器电路如图 1所示。对磁脉冲式曲轴位置传感器的检测分析：
（1）曲轴位置传感器的电阻检查：点火开关OFF，拔开曲轴位置传感器的导线连接器，冷态下，用万用表的电阻档测量曲轴位置传感器上各端子间的电阻值：G1-G-、G2-G-、 Ne-G-分别为：150Ω、154Ω、230Ω，对照标准值（表 1）。发现电阻值都在规定的范围之内，应该没有问题。
表 1 曲轴位置传感器的电阻值
端子 | 条件 | 电阻值（Ω） |
G1-G- | 冷态 | 125-200 |
热态 | 160-235 | |
G2-G- | 冷态 | 125-200 |
热态 | 160-235 | |
| 发动机曲轴 Ne-G- | 冷态 | 155-250 |
热态 | 190-290 | |
（2）感应线圈与正时转子的间隙检查:用厚薄规测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙（图 2），其间隙也都在标准值0.2-0.4mm范围之内。
（3）曲轴位置传感器输出信号的检查:拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时，用万用表的电压档检测曲轴位置传感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间脉冲电压信号，发现输出的信号电压都十分微弱，为什么信号为弱呢？间隙、电阻都没有问题，可能是磁场的原因，后一检查，果然是磁铁磁场太弱。无法修复，采取换件方法，更换曲轴位置传感器
后,试着起动，顺利着车，试了几次，都没有问题。但我注意到了，当点火开关在ON档时（发动机没有起动时），故障灯是不亮（此时应该亮）。起动后也不亮（起动后发动机无故障不亮，有故障则亮）。应该是线路有问题，后来用试灯法逐步检查线路，故障排除。
四、总结：
从以上的检查过程来看，造成该故障的原因是曲轴位置传感器产生的信号电压太小,导致电子控制单元ECU检测不到活塞上止点。从而不会发出点火信号。导致发动机无法起动。
五、结束语：
现代汽车越来越先进，电子器件很多，借助先进的检测设备，或许很容易的出故障所在，但在没有先进设备情况下（特别是外出作业时），发现此类故障，会给维修带来比较大的麻烦。因此要求我们在平时不断的积累经验基础上，还要不断的学习原理及新技术。才会使自己得到提高。
（备注：1、在检查跳水过程中，一定要注意两点，首先是要把拔下的那根高压线相对应的供油线路断开，以避免汽油直接喷射，而未经过燃烧，引起三元催化器故障；另外就是要注
意在试火的时候避开电脑线束，以免将其烧坏或影响电子元件。2、检测电脑端子时，要用高阻抗数字万用表）
参考文献
1．《丰田3S—FE电控发动机实训指导书》
2．《汽车电气设备构造与维修 》第二版 主编 于进明 于光明 高等教育出版社
3．《汽车发动机构造与维修》主编 陈文华 主审 高进军 人民交通出版社
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