传感器用来检测与点火有关的发动机工作和状态信息，并将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。传感器是监测发动机工况信息的装置，它的结构形式和装配数量固车而异，主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、爆燃传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器、空挡起动开关、点火开关、空调开关和蓄电池等。
图2-10 微机控制点火系统
2.3.1 曲轴位置传感器和凸轮轴传感器
1.曲轴位置传感器
曲轴位置传感器（图2-11）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，又称为转速传感器。ECU据此计算进气量，确定喷油量和点火提前角。
图2-11 曲轴位置传感器
曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为霍尔式、磁电式和光电式三大类。它通常安装在曲轴前端、飞轮上或分电器内。
2.凸轮轴位置传感器
凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU，以便ECU识别气缸1压缩上止点，从而进行点火提前角控制、闭合角控制和爆燃控制。凸轮轴位置传感器一般安装在凸轮轴的前部、中部、后部或分电器内。常用凸轮轴位置传感器有霍尔式、磁电式和光电式三种类型。
3.磁电式曲轴位置传感器
（1）磁电式曲轴位置传感器结构 磁电式传感器（图2-12）结构如图2-13所示，主要由信号发生器和信号转子组成。
图2-12 桑塔纳2000GSi型轿车磁电式曲轴位置传感器
图2-13 桑塔纳2000GSi型轿车磁电式曲轴位置传感器的结构
1—缸体 2—传感器磁头 3—信号转子 4—大齿缺（基准信号标记）
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、磁头和线束插头组成。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。
图2-14 磁电式曲轴位置传感器工作原理
a）接近 b）对正 c）离开 1—信号转子 2—传感线圈 3—永久磁铁
（2）磁电式传感器工作原理 工作原理如图2-14所示，磁力线穿过的路径为：永久磁铁N极→定子与转子间的气隙→转子凸齿→转子凸齿与定子磁头间的气隙→磁头→导磁极→永久磁铁S极。当信号转子旋转时，磁路中的气隙就会周期性的发生变化，磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性的变化。根据电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势。
磁电式曲轴位置传感器的突出优点是不需要外加电源，永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用，其磁能不会损失。当发动机转速变化时，转子凸齿转动的速度将发生变化，铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高，磁通变化率就越大，传感线圈中的感应电动势也就越高。
（3）磁电式曲轴位置传感器波形分析 磁电式曲轴位置传感器是双线传感器，有的是三根线，那是因为它们的两条线被裹在屏蔽线中间，避免高压点火线、车载电话等电子设备的电磁干扰，引起行驶性能下降或产生故障码。
桑塔纳2000GSi型轿车磁电式曲轴位置传感器信号转子为齿盘式，转子被均匀地分为60等分，去掉2个凸齿，因此，在其圆周上有58个凸齿、57个小齿缺和一个大齿缺。大齿缺输出基准信号，对应于发动机1缸或4缸压缩上止点前一定角度。大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占的弧度。因为信号转子随曲轴一同旋转，曲轴旋转一圈（360°），信号转子也旋转一圈（360°），所以信号转子圆周上的凸齿和齿缺所占的曲轴转角为360°，每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3°（58×3°+57×3°=345°），大齿缺所占的曲轴转角为15°（2×3°+3×3°=15°）。
当桑塔纳2000GSi型轿车曲轴位置传感器随曲轴旋转时，由磁电式曲轴位置传感器工作原理可知，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2-15所示，该信号对应于1缸或4缸压缩上止点前一定角度。电子控制单元（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缸则需根据凸轮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），传感线圈就会产生58个交变电压信号输入电子控制单元。
图2-15 桑塔纳2000型轿车磁电式曲轴位置传感器波形
每当信号转子随发动机曲轴转动一圈，传感线圈就会向电子控制单元（ECU）输入58个脉冲信号。因此，ECU每接收到曲轴位置传感器58个信号，就可知道发动机曲轴旋转了一转。如果在一分钟内ECU接收到曲轴位置传感器116000个信号，ECU便可计算出曲轴转速n为2000（n=116000÷58=2000）r/min；如果ECU每分钟接收到曲轴位置传感器290000个信号，ECU便可计算出曲轴转速为5000（n=290000÷58=5000）r/min。依此类推，ECU根据单位时间内接收曲轴位置传感器脉冲信号的数量，便能计算出发动机曲轴旋转的转速。发动机转速信号和负荷信号是电控系统最重要、最基本的控制信号，ECU根据这两个信号就能计算出基本喷油提前角（时间）、基本点火提前角（时间）和点火导通角（点火线圈一次电流接通时间）三个基本控制参数。
（4）磁电式曲轴位置传感器的检修 桑塔纳2000GSi型轿车磁电式曲轴位置传感器的功能可以用故障诊断仪进行检测。在发动机运行过程中，当磁电式曲轴位置传感器出现故障导致信号中断时，发动机将立刻熄火而无法运转，电子控制单元（ECU）能够存储故障信息，利用V.A.G1551或V.A.G1552故障诊断仪，通过故障诊断插座可以读取此故障的有关信息。
当用万用表电阻2kΩ挡检测传感器信号线圈电阻时，断开点火开关，拔下传感器的灰色线束插头，如图2-16所示，检测插头上端子“2”与“3”之间信号线圈的电阻值（图2-17）应为480～1000Ω。如阻值为无穷大，说明信号线圈断路，应予以更换传感器。
图2-16 桑塔纳2000GSi型轿车磁电式曲轴位置传感器插头
图2-17 传感器端子连接图
检测传感器屏蔽线端子“1”与信号线圈端子“2”或“3”之间电阻时，阻值应为无穷大，如阻值不是无穷大，说明信号线圈搭铁，需要更换传感器。
检测传感器与电子控制单元（ECU）之间的线束有无断路故障时，分别检测传感器线束插头与ECU线束插头上端子“l”与“31”、“2”与“63”、“3”与“56”之间的电阻值，标准阻值应不超过0.5Ω。如阻值为无穷大，说明导线断路，需要修理或更换线束。
检测传感器与ECU之间的线束有无短路故障时，检测传感器线束插头与ECU线束插头上端子“1”与“56”和“63”之间的电阻值，标准阻值应为无穷大。如阻值不是无穷大，说明导线短路，需要修理或更换线束。
传感器信号转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的高低，因此在使用中，转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化，必须按规定进行调整，气隙应在0.2～0.4mm范围内。
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；波形的形状基本一直在0V电位的上下基本对称（图2-18）；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。
图2-18 曲轴位置传感器波形图
4.霍尔式传感器
（1）霍尔效应 霍尔效应是指将一个通有电流I的长方形铂金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中，如图2-19所示，在铂金导体的两个横向侧面上就会产生一个垂直电流方向和磁场方向的电压，当取消磁场时电压立即消失。产生的电压后来被称之为霍尔电压UH，UH与通过铂金导体的电流I和磁感应强度B成正比。
利用霍尔效应制成的传感器称为霍尔传感器。霍尔式传感器有两个显著的优点：一是输出电压信号近似于方波信号；二是输出电压高低与被测物体的转速无关。霍尔效应式传感器与磁感应式传感器的不同之处是需要外加电源。
图2-19 霍尔效应原理图
（2）霍尔式传感器基本结构 霍尔式传感器的基本结构如图2-20所示，主要由触发叶轮、霍尔元件、空间气隙与永久磁铁组成。
图2-20 霍尔式传感器基本结构与原理
a）叶片离开气隙，磁场饱和 b）叶片进入气隙，磁场被旁路 1—永久磁铁 2—触发叶轮 3—空间气隙 4—霍尔元件
触发叶轮安装在转子轴上，叶轮上制有叶片。当触发叶轮随转子轴一同转动时，叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。
（3）霍尔式传感器工作原理 当传感器轴转动时，触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。当叶片离开气隙时，永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，如图2-20a所示，此时霍尔元件产生电压为1.9～2.0V，霍尔集成电路输出级的晶管导通，传感器输出的信号电压Uo为低电平。
当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，如图2-20b所示，霍尔电压UH为零，集成电路输出级的晶体管截止，传感器输出的信号电压Uo为高电平（图2-21）。
图2-21 霍尔式传感器波形(www.zuozong.com)
（4）霍尔式传感器波形分析 确认从一个脉冲到另一个脉冲幅值，频率和形状等判定性尺寸是一致的，这意味着数值脉冲的幅度足够高（通常等于传感器供电电压）、脉冲间隔一致（同步脉冲除外）、形状一致且可预测（图2-22）
图2-22 霍尔式传感器波形
（5）霍尔式凸轮轴传感器的检测 霍尔式凸轮轴位置传感器的检修以桑塔纳2000GSi型轿车为例。当传感器出现故障而导致信号中断时，发动机会继续运转，也能再次起动。但是，喷油不是在进气门打开时完成，而是在进气门关闭之前完成（即喷油时间增长），由此对混合气品质产生的影响极小，不会影响发动机的总体性能。与此同时，由于控制单元不能判别即将到达压缩上止点的是哪一个气缸，因此爆燃调节将停止。为了防止发动机产生爆燃，控制单元将自动减小点火提前角。
当霍尔式传感器信号中断时，控制单元ECU能够储存故障信息，用V.A.G1551或V.A.G1552故障诊断仪可以读取有关的传感器故障信息。如果故障码显示霍尔传感器有故障，可用万用表检测传感器电源电压和导线电阻进行判断与排除。检测传感器电源电压的具体操作如下：
1）先断开点火开关，拔下霍尔传感器插座上的线束插头，将万用表的正、负表笔分别连接插头端子“1”与“3”。
2）接通点火开关，测得电压标准值应当高于4.5V。如果电压为零，说明线束断路、短路或控制单元J220有故障。
3）断开点火开关，继续检查导线是否短路或断路。
4）根据检测结果，判断故障部位。如线束导线无短路或断路故障，且传感器电源电压高于4.5V，则说明是霍尔式凸轮轴位置传感器故障，应予修理或更换传感器；如线束导线无短路或断路故障，但传感器电源电压为零，则说明控制单元J220存在故障，需要更换控制单元。
5.光电式曲轴位置传感器
（1）光电感应式曲轴位置传感器结构 它由信号发生器和带光孔的信号盘组成，日产公司生产的光电感应式传感器安装在分电器内。如图2-23所示。信号盘安装在分电器轴上，信号盘的外圆周有360条缝隙，每1条缝隙即1个光孔，产生1°信号；在外圆周稍靠内间隔60°分布着6个光孔，产生120°曲轴转角信号，其中有一个较宽的光孔用于产生1缸上止点对应的120°信号，如图2-24所示。
图2-23 光电式曲轴位置传感器
图2-24 信号盘结构
信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和波形电路组成（图2-25）。两只发光二极管分别正对着两只光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，则产生透光和遮光的交替变化，造成信号发生器输出表示曲轴位置和转角的脉冲信号。
图2-25 信号发生器的结构
（2）光电感应式传感器波形分析 示波器显示波形异常，应检查不良的线和线束插头，检查示波器和传感器的连线，确认相应的零件是否转动的（分电器等），当故障出现在示波器上的时候，摇动线束，这可以提供进一步证据，证明光电传感器是否是故障的真正原因。
2.3.2 爆燃传感器爆燃传感器（图2-26）是探测振动或机械压力的，也就说爆燃传感器是一个压电装置。由能感知机械压力或振动并把这种振动转化成一个交变的电信号（例如发动机爆燃时产生交流电压信号）的特殊材料构成。采用爆燃传感器的目的是为了在提高发动机的动力性能的同时不产生爆燃。
图2-26 爆燃传感器
爆燃传感器的功用是检测发动机有无爆燃现象，并将信号送入发动机ECU。常见的爆燃传感器有两种，一种是磁致伸缩式爆燃传感器、另一种是压电式爆燃传感器。
（1）结构和工作原理 磁致伸缩式爆燃传感器的外形与结构如图2-27所示，其内部有永久磁铁、靠永久磁铁励磁的强磁性铁心以及铁心周围的线圈。其工作原理是：当发动机的气缸体出现振动时，该传感器在7kHz左右处与发动机产生共振，强磁性材料铁心的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化，从而在铁心周围的绕组中产生感应电动势，并将这一电信号输入ECU，计算出发动机的转速。
图2-27 磁致伸缩式爆燃传感器组成
1—软磁套 2—端子 3—弹簧 4—外壳 5—永磁铁 6—绕组 7—磁致伸缩感应器 8—电绝缘体
压电式爆燃传感器的结构如图2-28所示，这种传感器利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应而工作，也有利用掺杂硅的压电电阻效应的。该传感器的外壳内装有压电元件、配重块及导线等。其工作原理是：当发动机的气缸体出现振动且振动传递到传感器外壳上时，外壳与配重块之间产生相对运动，夹在这两者之间的压电元件所受的压力发生变化，从而产生电压；ECU检测出该电压，并根据其值的大小判断爆燃。
（2）爆燃传感器的检修 桑塔纳2000GSi型发动机有两个爆燃传感器，分别安装在气缸体进气管侧第1、2缸和第3、4缸之间。爆燃传感器发生故障时，发动机ECU能检测到故障信息，并能使发动机进入紧急状态下运行，此时各缸都相应推迟点火提前角约15°，发动机输入功率明显下降。
桑塔纳2000GSi型轿车的2只爆燃传感器G61、G66安装在进气道一侧缸体的侧面，其中1、2缸爆燃传感器G61为白色插头，3、4缸爆燃传感器G66为蓝色插头，2只爆燃传感器与微机J220的连接电路如图2-29所示。
图2-28 压电式爆燃传感器结构图
1—引线 2—配重块 3—压电元件
图2-29 桑塔纳2000GLi AFE与2000GSi AJR发动机爆燃传感器端子及其与ECU的连接电路
当爆燃传感器发生故障时，发动机ECU能够储存故障信息，并将各缸点火提前角推迟约15°运行，用V.A.G1551或V.A.G1552故障解码器，通过诊断插座可以读取此故障的有关信息。
1）电阻检测。
①爆燃传感器插头与插座上接线端子的电阻检测，如图2-30所示，检修时用万用表电阻OHM×100kΩ或R×10kΩ挡检测传感器电阻。检测时，断开点火开关，拔下传感器线束插头，检测结果应当符合表2-1规定。传感器端子1与2、1与3、2与3之间电阻均应大于1MΩ。
图2-30 爆燃传感器插头与插座
当用万用表电阻OHM×200Ω或R×1Ω挡检测线束电阻时，断开点火开关，拔下控制器线束插头和传感器线束插头，检测两插头上各端子之间导线电阻应当符合表2-1规定。如阻值过大或为无穷大，说明线束与端子接触不良或断路，应予以修理。
②检测线束电阻。断开点火开关，拔下传感器线束插头和ECU线束插头，两插头各端子间导线电阻均应小于0.5Ω。
表2-1 爆燃传感器的检测标准
2）电压检测。当人为敲击传感器表面时，在端子1和2之间将有信号产生，直接反映在万用表上是有电压出现，时高时低，可使用万用表的2V挡进行单体的检测。
3）数据流检测。桑塔纳2000GSi的发动机机型为AJR，控制系统为M3.8.2，在进入发动机系统后，选择［读测量数据流］功能，即可读取微机的运行数据，并以数据组号的形式显示。每个组号有4个显示区域，每个显示区域的数据有其各自的含义。
显示组号16（或016）
1缸爆燃传感器信号电压：正常值为0.3～1.4V。
2缸爆燃传感器信号电压：正常值为0.3～1.4V。
3缸爆燃传感器信号电压：正常值为0.3～1.4V。
4缸爆燃传感器信号电压：正常值为0.3～1.4V。
注：各缸爆燃信号电压之差不应大于50%，在猛踩加速踏板时，爆燃传感器信号电压最高可达5.1V。
图2-31 爆燃传感器波形图
4）示波器检测。当振动或敲缸发生时，有图2-31中的波形产生。敲缸或振动越大，波形峰值就越大。当高过一定值时，表明发动机出现了爆燃。爆燃传感器通常设计成测量5～15kHz范围的频率。
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