《曲轴(凸轮轴)位置传感器电路检修》教学设计.
1.5 曲轴位置和凸轮轴位置传感器故障检修
任务1.5曲轴位置和凸轮轴位置传感器故障检修
二、情景描述
故障现象： 一辆迈腾1.8TSI轿车，起动困难。
诊断与排除： 发动机起动困难原因较多，通过解码仪读取发动机故障码，再用万用表测量凸轮轴位置传
感器的供电、信号及线路，信号电压为0V，说明凸轮轴位置传感器损坏。更换凸轮轴位置传感 器后故障排除。 分析：
当曲轴位置传感器随曲轴旋转时，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势 （即电动势出现一次最大值和一次最小值），线圈相应地输出一个交变电压信号。因为信号转子上设置有一个 产生基准信号的大齿缺，所以当大齿缺转过磁头时，信号电压所占的时间较长，即输出信号为一宽脉冲信号， 如图1-61所示。信号对应于1缸或4缸压缩上止点前的一定角度。控制单元ECU接收到宽脉冲信号时，便可知道 1缸或4缸上止点位置即将到来，至于即将到来的是1缸还是4缸则需要根据凸齿轴位置传感器输入的信号来确定。 由于信号转子上有58个凸齿，因此信号转子每转一圈（发动机曲轴转一圈），传感器线圈就会产生58个交变的 电压信号输入到ECU。
三、相关知识
任务1.5曲轴位置和凸轮轴位置传感器故障检修
一、曲轴位置传感器工作原理
曲轴位置传感器按工作原理可分为磁
感应式、 霍尔式、、光电式等三大类。目 前应用较多的是磁感应式曲轴位置传感器。 大众轿车采用的磁感应式曲轴位置传感器 安装在曲轴箱靠近离合器一侧的缸体上。 其结构如图1-59所示，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、传感器线 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2，磁头正 对安装在曲轴上的齿盘式信号转子3，磁头 与磁轭（导磁板）连接而构成导磁回路。 迈腾1.8TSI的磁感应式曲轴位置传感器与 ECU的接线电路图如图1-60所示，其中端 子3为曲轴传感器信号线，端子2为信号负 极线，端子为屏蔽线。 [视频-2-18曲轴位置传感]［视频-2-19霍 尔位置传感] ［视频-2-20光电式位置传感 器]
任务2.1 曲轴位置传感故障的检修
3. 曲轴位置传感器的检测
检修项目 电压与电阻检测
操作要领
霍尔式曲轴位置传感器与电脑连接电路图如图所示 电压检测： （1）点火开关转至ON位 （2）检测A、C之间的电压应为8V （3）B、C间输出的信号电压应为5V到0V交替变化
操作要领
电阻检测：
（1）点火开关置于“OFF”位置，拔下曲轴位置传 感器导线连接器
本次课主要介绍的内容有：
● 凸轮轴位置传感器的检测
● 任务一：曲轴位置传感器的检测 ● 任务二：凸轮轴位置传感器的检测 ● 任务二：曲轴位置传感器的检修
● 凸轮轴位置传感器的检测
1.作用： 判定凸轮轴位置 曲轴位置传感器安装在曲轴上时，需要由凸轮轴位置传 感器判定一缸压缩上止点位置。同时，现代发动机采用可变 配气正时技术，需要其判定凸轮轴的位置．
（a）磁脉冲式实物图
永久磁铁
转子 曲轴位置传感器结构简图：有三部分组成：永 久磁铁、转子、电磁线圈。
(b)图磁脉冲式结构图
• 信号盘旋转，当信号盘凸齿接近并对 正电磁线圈时，磁场增强；当信号盘 凸齿离开电磁线圈时，磁场减弱。在 感应线圈中产生交变的感应电动势， 其频率和幅值随发动机转速的增大而 增大，根据频率（脉冲数）计量转速 。
不起动，熄火
4. 检测（桑塔纳AJR发动机）
(1)万用表检测
电磁感应式，曲轴上，60-2齿。
• 测量信号电压：2和3间应有交流电压
信号，信号电压或频率随发动机转速
的增大而增大。
• 测量传感器电阻：传感器2和3间的电
V
阻，480Ω～1000Ω。
• 测量间隙：传感器与信号盘凸齿间隙
Ω
与规定相符。信号盘应无缺损。
• 最常见的传感器故障是根本 不产生信号，这说明是传感 器的线圈有断路故障；
《曲轴(凸轮轴)位置传感器电路检修》学习手册.
《曲轴（凸轮轴）位置传感器电路检修》学习手册知识要求3．3．1作用控制发动机运行需要知道发动机转速信号和活塞运行位置信号，这就要求安装曲轴位置传感器（又称发动机转速传感器、曲轴转角传感器等），它是发动机控制的主控参数，具体作用是：（1）检测发动机转速， PCM据此计算进气量，确定喷油量和点火提前角。
进气流量一定时，发动机转速增高，进气量减小，喷油减小，点火提前角增大。
（2）检测发动机基准缸（一缸）的基准位置（活塞压缩上止点或压缩上止点前、后一固定角度），在此基础上进一步确定活塞的任一位置。
（3）检测曲轴转过的角度，PCM判定活塞运行的任一位置，确定点火时刻和喷油时刻。
（4）除控制喷油和点火之外，还用于怠速控制、废气再循环控制、燃油蒸发控制等。
要检测发动机转速信号和活塞位置信号，曲轴位置传感器可以安装在曲轴（曲轴的前端、中部、后端）、凸轮轴、分电器轴上。
如果曲轴位置传感器安装在曲轴上，当传感器产生活塞基准位置信号时，发动机PCM不能判定活塞是处于压缩上止点还是排气上止点，此时需要有一个判缸信号，要求安装凸轮轴位置传感器（又称判缸传感器），它安装在凸轮轴或分电器轴上。
凸轮轴位置传感器的类型、结构、工作原理与曲轴位置传感器相同，不再另行说明，下面重点学习曲轴位置传感器。
3．3．2类型曲轴位置传感器按结构和工作原理不同分为电磁感应式、霍尔式、光电式、磁控电阻式等，现在应用比较广泛的是电磁感应式、霍尔式和光电式。
按传感器功能不同分为综合式和独立式，综合式即检测转速信号和活塞位置信号共用一个元件和电路，有一个信号输出端；独立式即检测转速信号和活塞位置信号分别采用不同元件和电路，有两个独立的信号输出端。
其中独立式又按安装方式不同分为组合安装式和独立安装式，组合安装式即将检测转速信号和活塞位置信号的传感器组合安装在一起；独立安装式即将检测转速信号和活塞位置信号的传感器分开独立安装在不同位置。
3．3．3电磁感应式曲轴位置传感器1．电磁感应式曲轴位置传感器的结构电磁感应式曲轴位置传感器的基本结构如图3-3-1所示，由传感器体和信号盘组成，传感器体由永久磁铁、铁心、电磁线圈等组成。
电控发动机电子教案凸轮轴位置曲轴位置传感器课程名称电控
电控发动机电子教案（凸轮轴位置、曲轴位置传感器）课程名称电控电控发动机电子教案(凸轮轴位置、曲轴位置传感器) 课程名称电控发动机课时 4凸轮轴位置、曲轴位置课题教学方式学生合作实训+老师现场讲授传感器教学目标 1、掌握凸轮轴位置传感器的构造、工作原理与检修方法2、掌握曲轴位置传感器的构造、工作原理与检修方法。
重、难点 1.教学重点:凸轮轴位置、曲轴位置传感器工作原理和检修2.教学难点:凸轮轴位置、曲轴位置传感器工作原理教1、凸轮轴位置、曲轴位置传感器的结构及类型学2、凸轮轴位置、曲轴位置传感器工作原理内3、凸轮轴位置、曲轴位置传感器的检修容开始复习汽油机电控发动机有分电器点火系统的结构、组成、控制原理教学导入传感器系统过程多媒体讲授凸轮轴位置、曲轴位置传感器的结构及类型;凸轮轴位置、曲轴位置传感器工作原理;凸轮轴位置、曲轴位置传感器的检修小结结束讨讨论题:凸轮轴、曲轴位置传感器出现故障后会产生哪些故障现象, 论练习题:如何使用检修仪器设备诊断凸轮轴、曲轴位置传感器的信号, 练习作作业题:说明凸轮轴、曲轴位置传感器检修方法业本次课主要介绍了凸轮轴位置、曲轴位置传感器的结构及类型、工作原理;凸轮轴位置、曲轴位小置、判缸信号;凸轮轴位置、曲轴位置传感器的检修结凸轮轴/曲轴位置传感器CPS一、功用:凸轮轴位置传感器CMPS(=Camshaft Position Sensor):又称为上止点传感器、霍尔传感器等。
用于给ECU提供曲轴转角基准位置(第一缸压缩上止点)信号，作为燃油喷射控制和点火控制的主控信号。
曲轴位置传感器CKPS(=Crankshaft Position Sensor ):又称转速传感器，检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为燃油喷射和点火控制的主控信号。
二、安装位置:曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。
两传感器有安装在一起的，也有分开安装的三、分类:电磁式、霍尔式和光电式。
曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器教案资料
当结构一定且电流为定值时, 霍尔电压与磁场 强度成正比。
霍尔开关电路
根据脉冲 信号的多 少计算曲 轴的旋转 速度和位 置。
汽车上用霍尔式传感器一般为三线：一根为电源线，供给 工作电压一般为12V，（也有用9V），一根为信号线，需 要提供5V参考电压，通过三极管的导通或关闭，实现0V 和5V的脉冲变化，第三根为搭铁线。
（b）变磁通式
霍尔曲轴传感器的其他安装方法
只要黑色金属旋 转体的表面存在缺 口或突起，就可产 生磁场强度的脉动， 从而引起霍尔电势 的变换，产生转速 信号
曲轴位置传感器的检测
端子1为转速与转角正极， 与ECU的56端子相连； 端子2为转速与转角的负极， 与ECU的63端子相连； 端子3为屏蔽线端子，与 ECU的67端子相连。
对于曲轴位置传感器的检测，主要测量各端 子间电阻。
（1）曲轴位置传感器的电阻检查 关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，按图进 行，
MPI:
多点
光电式曲轴位置传感器工作原理
燃油 喷射 系统
内孔（二极管、光敏管）：凸轮轴 位置传感器
外孔（二极管、光敏管）：曲轴位 置传感器
组合时：共用12V电源线、搭铁线， 各自信号线，共4条线
边缘稍靠内侧分布着6个间隔60°的光孔（六缸）， 或4个间隔90°的光孔（四缸），用来
产生曲轴位置信号（120°信 号六缸，或180°信号四 缸），其中有一个较宽的光 孔是用来判断第1缸活塞上止 点位置的。
按照霍尔器件和工作磁体间的运动方式，霍尔式曲轴位 置传感器分为变磁通式和遮断式。
（a）变磁通式
（b）遮断式
（a）变磁通 式
电控发动机曲轴与凸轮轴位置传感器检修
曲轴与凸轮轴位置传感器检修任务一曲轴位置传感器检修任务目标1.曲轴位置传感器的检测2.曲轴位置传感器的维修学习目标1.了解汽车曲轴位置传感器的检测2.掌握曲轴位置传感器的维修1. 曲轴位置传感器的作用在电控汽油喷射系统中，相对于发动机每一个工作循环吸入的空气量，都可以得到发动机控制模块控制的符合最佳空燃比的燃油量，而空气流量传感器检测的是单位时间的空气流量，为确定上述每次循环符合最佳空燃比的喷油量，应求得每个工作循环吸入的空气量，即在已知单位时间空气流量的基础上，应监测发动机转速。
另外，当采用顺序喷射和分组喷射，为了有效地提高发动机的性能，需选取特定的喷油时刻和点火时刻，而这些时刻都是相对曲轴转角位置而言的。
故在发动机电子控制系统中设有发动机转速和曲轴位置传感器。
曲轴位置传感器实物图曲轴位置传感器（crankshaft Position Sensor ,CPS)又称发动机转速与曲轴转角传感器，是发动机控制系统中最主要的传感器之一，如图4-1所示。
其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号，井输人电子控制单(ECU)，以便确定点火时刻和喷油时刻。
2.曲轴位置传感器的分类根据检测并输人到发动机微机控制装置的信号类型，曲轴位置传感器包括活塞上止点检出型和曲轴转角检出型两种。
根据信号形成的原理分类，曲轴位置传感器又可分为电磁式、光电式和霍尔效应式三大类，其中磁感应式曲轴位置传感器产生的模拟信号，如图4-2所示；霍尔式曲轴位置传感器、光电式曲轴位置传感器产生的是数字信号，霍尔式曲轴位置传感器的信号波形。
就其安装部位而言，有在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上和分电器内的、车辆不同，所采用的结构形式也不完全一样。
磁感应式曲轴位置传感器的信号波形霍尔式曲轴位置传感器信号波形电磁式曲轴位置传感器:（1）结构电磁式曲轴位置传感器的核心元件是一个电磁线圈，该线圈缠绕在一个永久性磁铁上，它被螺栓固定在传感器安装支架上。
绕组的两端与电器引线相连。
曲轴位置传感器检修的教学设计案例
中职汽修专业知识体系中，电气设备和电子控制部分的知识抽象难懂，是中职学生学习的难点。
在理论教学和实训中借助信息化技术可以优化教学过程，提高课程效率。
本文以曲轴位置传感器的检修课程为例，借助简单实用的信息化技术，解决传统课堂中的教学弊端，突破教学难点，使学生能够更深刻地掌握专业知识和技能。
1 教学分析依据人力资源和社会保障部颁布的《汽车维修专业一体化课程规范》，本次课的子任务选自一体化教材《汽车发动机维修》，该课程是中职汽修专业的一门专业核心课程，共有6个代表性工作任务。
曲轴位置传感器的检修是其中第二个代表性工作任务（发动机故障灯亮的拆检）中的一个子任务。
曲轴位置传感器是发动机集中控制系统中最主要的传感器，它是控制点火时间（点火提前角）、喷油时间（喷油提前角）、确认曲轴位置必不可少的信号源。
同时也是汽车维修企业修理作业中典型的工作任务，可操作性强，内容独立完整，故障现象明显，难度适中。
有利于学生掌握规范的检修流程，培养学生专业曲轴位置传感器检修的教学设计案例河北省玉田县职业技术教育中心 张金位的知识体系，拓宽学习视野。
有的任务可采用组内评价，通过任务操作规范化流程进行打分评价，将评价数字化、可视化，从而能够直接反映学习过程中的问题。
（3）自我评价。
自我评价体现在每一个活动中，结合学生在活动中的表现进行自我评价，总结解决问题的方法，发现自身存在的不足，有利于自我能力的提升。
4.4 融合课程思政，“三全育人”贯穿教学全过程结合汽车专业特点和专业能力素质要求，在教学过程中将技术技能培养和思想政治教育进行融合，推进全员、全过程、全方位的“三全育人”模式，塑造优秀企业维修人员形象。
如在学习过程中，强调操作流程的严谨性，学生判断的维修结果都是有据可依，并不是主观判断，充分培养对客户负责任的态度，培养精益求精的工匠精神；如在活动结束后强调废弃油液的标准化处理，融合“生态兴则文明兴，生态衰则文明衰”绿色文明思想；如小组作业中汉族、藏族学生互帮互扶，相伴求学路，为西藏的建设贡献一份力；如在课堂教学中融合学校优秀毕业生的榜样力量，这是对学生最好的引导，是激励学生努力学习的最佳动力。
项目曲轴凸轮轴位置传感器的检修
教学步骤当发光二极管旳光束照射到光敏二极管上时，光敏二极管感光而导通；当发光二极管旳光束被遮挡时，光敏二极管截止。
信号发生器输出旳脉冲电压信号送至电子电路放大整形后，即向电控单元输送曲轴转角1°信号和120°信号。
因信号发生器安装位置旳关系，120°信号在活塞上止点前70°输出。
发动机曲轴每转2 圈，分电器轴转1 圈，则1°信号发生器输出 360 个脉冲，每个脉冲周期高电位对应1°，低电位亦对应1°，共表征曲轴转角720°。
与此同步，120°信号发生器共产生 6 个脉冲信号。
（一）发动机转速与曲轴位置传感器旳检修（1）电磁式曲轴位置传感器旳检修实例以皇冠 3.0 轿车 2JZ-GE 型发动机电子控制系统中使用旳电磁式（磁脉冲式）曲轴位置传感器为例阐明其检测措施，曲轴位置传感器电路如5-16 所示。
图 5-16 曲轴位置传感器电路1．曲轴位置传感器旳电阻检查点火开关 OFF，拔开曲轴位置传感器旳导线连接器，用万用表旳电阻档测量曲轴位置传感器上各端子间旳电阻值见表5-1 所示。
如电阻值不在规定旳范围内，必须更换曲轴位置传感器。
表 5-1 曲轴位置传感器旳电阻值２.电磁式曲轴位置传感器输出信号旳检测拔下电磁式曲轴位置传感器旳导线连接器，当发动机转动时用示波器检查曲轴位置传感器上 G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子，应有脉冲信号输出。
如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传感器。
也可以用交流电压表旳2V 挡测量其输出电压，起动时应高于 0.1V,运转时应为 0.4-0.8V。
假如在传感器上能检测到电压信号，而在 ECU 连接器上检测不到信号，则应检查传感器至 ECU 之间旳导线及插头。
３．电磁式曲轴位置传感器感应线圈与信号转子旳间隙检查如图 5-17 所示，用厚薄规测量信号转子与传感器线圈凸出部分旳空气隙。
皇冠 2JZ-GE型发动机其间隙应为0.2－0.4mm。
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发动机不起动，存储故障码
3.3.7检修
万用表检测
测量信号电压：2和3间应有交流电压信号，信号电压或频率随发动机转速的增大而增大。
测量传感器电阻：传感器2和3间的电阻，480Ω～1000Ω。
测量屏蔽线：线束端子1与搭铁间的电阻，应为0Ω。
测量间隙：传感器与信号盘凸齿间隙，约为0.2mm～0.4mm。信号盘应无缺损。
10min
第1页（共3页）
划。
2．对工作计划提出修改意见。
3．接受学生咨询并监控学生的讨论。
故障排除和检测的工作计划。
2．将制定的工作计划与教师讨论并定稿。
决策
1．为学生提供检测设备，并提示安全注意事项。
2．为学生分配故障车辆。
3．接受学生咨询，监控学生讨论。
1．选择合适的故障读码器、万用表和示波器。
2．分成4组，制定人员分工。
10min
实施
1．监控学生的操作并及时纠正错误。
2．回答学生提出的问题。
3．对学生的检测结果进行检查。
1．用故障读码器读取系统故障。
2．用万用表和示波器对曲轴位置传感器进行检查。
3．对传感器进行修复或更换。
4．在任务工单中记录相关数据。
30min
检查
1．监控学生的操作并及时纠正错误。
4．接受学生关于车辆信息的咨询。
1．接受教师提出的工作任务，聆听教师关于曲轴位置传感器内容的讲解。
2．通过咨询客户（教师扮演）和使用车辆信息系统填写维修工单内容。
3．通过查阅维修资料、课程网站、学生手册以及视频资料填写任务工单资讯部分内容。
30min
计划
1．审核学生制定的工作计
1．以小组讨论的方式，制定
2.电磁感应式曲轴（凸轮轴）位置传感器产生类似正弦信号的交流信号，霍尔式、光电式（凸轮轴）产生数字信号，要根据信号特点选择检测仪器，根据电路特点确定检测方法。
3.一般曲轴位置传感器故障，PCM不能识别发动机活塞运行位置，停止喷油、点火，发动机不起动；凸轮轴位置传感器故障，不同控制系统启动的控制程序不同，一般会使发动机性能下降。
3．能正确修复曲轴位置传感器电路并进行修复质量检查。
学习要求
1．理解曲轴位置传感器的作用、类型、结构、原理和特性。
2．正确读识曲轴位置传感器电路。
3．掌握曲轴位置传感器故障分析及检修方法。
任务载体
案例：曲轴位置传感器故障。
车型：帕萨特B5轿车，装备ANQ发动机，采用博世M3.8.3电喷系统，2002年出厂，行驶里程9万km。
《曲轴（凸轮轴）位置传感器电路检修》教学设计
课程名称
汽油发动机管理系统故障诊断与修理
学时
4
序号
授课班级
日期
任课教师
学习单元
3.3曲轴（凸轮轴）位置传感器电路检修
学习目标
1．能获取车辆检修信息，根据故障症状制定检修计划，选择诊断设备。
2．能使用万用表、故障诊断仪、示波器等仪器对曲轴位置传感器电路进行检测并判断故障点。
2．回答学生提出的问题。
1．起动发动机，检查曲轴位置传感器故障是否排除。
2．检查发动机性能。
10min
评估
1．对各小组工作进行综合评估。
2．提出改进意见和注意事项。
1．以小组讨论方式进行工作评估。
2．根据教师提出的意见修改工作计划。
10min
学习内容
3.3.1作用
（1）检测发动机转速，PCM据此计算进气量，确定喷油量和点火提前角。
4.曲轴（凸轮轴）位置传感器检修可以使用故障诊断仪、万用表、示波器。
自主学习
课下作业
1、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器故障对发动机性能有何影响？
2、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器故障如何检测？
学习拓展
1、磁控电阻式曲轴（凸轮轴）位置传感器
第4页
（2）检测发动机基准缸（一缸或其他缸）的基准位置（活塞压缩上止点或压缩上止点前、后一固定角度），进行缸序判别，进一步确定活塞的任一位置。
（3）检测曲轴转过的角度，PCM判定活塞运行的任一位置，确定点火时
第2页
刻和喷油时刻。
（4）控制喷油和点火之外，还用于怠速控制、废气再循环控制、燃油蒸发控制等。
3.3.2类型
电磁感应式、光电式、霍尔式、磁阻式
3.3.3电磁感应式曲轴位置传感器
信号盘旋转，当信号盘凸齿接近并对正电磁线圈时，磁场增强；当信号盘凸齿离开电磁线圈时，磁场减弱，在感应线圈中产生交变的感应电动势，其频率和幅值随发动机转速的增大而增大，根据频率（脉冲数）计量转速。
其中宽齿槽或销钉对正电磁线圈时，产生频率不同的信号，用于确认曲轴基准位置
症状：发动机熄火后，再也不能起动。
工具媒体
学习手册、教学课件、教学录像、维修资料、设备手册、任务工单、测试习题
发动机、万用表、示波器、诊断仪
ห้องสมุดไป่ตู้教学过程
阶段
教师
学生
学时
资讯
1．给学生展示故障车辆，并明确工作任务。
2．将车辆维修资料、维修工单、任务工单分发给学生。
3．采用PPT课件讲解曲轴位置传感器基本工作原理和检修要点。
3.3.4霍尔式曲轴位置传感器
叶片进入气隙，磁场被旁路，霍尔电压为0,输出高电平；
叶片离开气隙，磁场穿过霍尔元件，产生霍尔电压，输出低电平。
发动机不停地运转，产生数字脉冲信号，信号的频率随发动机转速的增大而增大。
3.3.5光电式曲轴位置传感器
遮光盘旋转，当外圈孔对准光源时，光接收器导通，输出高电平；当孔离开光源时，光接收器截止，输出低电平。遮光盘不停旋转，产生脉冲信号。
示波器检测
频率和幅值随转速的增大而增大；
靠除去触发轮上一个齿所产生的同步脉冲，可以确定上止点的信号；
第3页
波形的形状基本一直，在0V电位的上下基本对称；
各个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。
案例分析
案例1：曲轴位置传感器故障。
学习小结
1.曲轴位置传感器的作用是检测发动机转速信号和活塞运行位置信号，安装在曲轴、凸轮轴、分电器轴上；如果曲轴位置传感器安装在曲轴上，要判定活塞运行位置就必须安装凸轮轴位置传感器，其作用是检测基准缸活塞是在压缩上止点还是在排气上止点，安装在凸轮轴、分电器轴上。