車両のクランクシャフトセンサーの機能は何ですか?
クランクシャフトセンサー（エンジン回転数センサーとも呼ばれる）は、エンジン電子制御システムの中核センサーです。主にクランクシャフトの位置、ピストンの上死点信号、エンジン回転数を検出し、ECUに信号を送信して点火時期と燃料噴射時期を制御します。このセンサーは通常、クランクシャフトの前端、カムシャフトの前端、フライホイール、またはディストリビューターに設置され、カムシャフトポジションセンサーと連携して動作する必要があります。
動作原理により、磁気パルス型、ホール型、光電型の3種類に分類できます。磁気パルス型は、信号ディスクを介して磁場の変化をトリガーすることで正弦波信号を生成します。ホール型はトリガーブレードを使用して方形波信号を出力します。光電型は、光穴伝送を使用してパルス電圧を生成します。ホール型は外部5V電源が必要であり、光電型は油汚染による信号精度の低下の影響を受けやすいです。典型的な故障としては、配線の老朽化による信号干渉や、センサーの汚れによる始動困難などがあります。異常な状況が発生すると、エンジン故障灯が点灯し、電力不足や始動不能を引き起こす可能性があります。現代の技術ルートは、アナログ信号からデジタル検出への進化の傾向を示しています。
磁気パルス式クランクシャフトポジションセンサの検出原理
日産社製磁気パルス式クランクシャフトポジションセンサー
このクランクシャフトポジションセンサーは、クランクシャフトの前端にあるプーリーの後ろに取り付けられています。プーリーの後端には、細かい歯が付いた薄い円形ディスク（信号発生用、信号ディスクと呼ばれる）があり、クランクシャフトプーリーと一緒にクランクシャフトに取り付けられ、クランクシャフトと一緒に回転します。信号ディスクの外側の縁には、円周に沿って4°ごとに歯があります。合計90個の歯があり、120°ごとに3つの突起が配置され、合計3つあります。信号ディスクの端に取り付けられたセンサーボックスは、電気信号を生成する信号発生器です。信号発生器は、誘導コイルの永久磁石に巻かれた3つの磁気ヘッドを持ち、磁気ヘッド②は120°信号を生成し、磁気ヘッド①と③は共同で1°のクランクシャフト角度信号を生成します。磁気ヘッド②は信号ディスクの120°突起に面し、磁気ヘッド①と③は信号ディスクのギアリングに面し、クランクシャフト角度の位相差をもって取り付けられています。信号発生器は信号増幅・整形回路と外部4穴コネクタを備えており、穴「1」は120°信号出力ライン、穴「2」は信号増幅・整形回路の電源ライン、穴「3」は1°信号出力ライン、穴「4」はグランドラインです。このコネクタを介して、クランクシャフトポジションセンサーによって生成された信号がECUに送信されます。
エンジンが回転すると、信号ディスクの歯と突起が誘導コイルを通過する磁場に変化を引き起こし、それによって誘導コイルに交流起電力を発生させます。フィルタリングと整形の後、パルス信号になります。エンジンが1回転すると、磁気ヘッド②は3つの120°パルス信号を発生し、磁気ヘッド①と③はそれぞれ90パルス信号（交互）を発生します。磁気ヘッド①と③は3°クランクシャフト角度間隔で設置され、それぞれ4°ごとにパルス信号を発生するため、磁気ヘッド①と③が発生するパルス信号の位相差は正確に90°です。これら2つのパルス信号は信号増幅および整形回路に送られて合成され、1°クランクシャフト角度信号が生成されます。
120°信号を発生する磁気ヘッド②は上死点前70°に設置されているため、その信号は上死点前70°信号とも呼ばれ、つまり、エンジン作動時に磁気ヘッド②は各シリンダの上死点でパルス信号を発生させます。
トヨタ社製磁気パルス式クランクシャフトポジションセンサ
トヨタのTCCSシステムは、磁気パルス式クランクシャフトポジションセンサーをディストリビューター内に搭載しています。センサーは上下に分かれており、上部はG信号を、下部はNe信号をそれぞれ生成します。どちらも歯付きローターの回転によって信号発生器の誘導コイルに磁束変化が生じ、誘導コイルに交流誘導起電力が発生し、これを増幅してECUに送ります。
Ne信号は、クランクシャフト角度とエンジン回転速度を検出するための信号であり、日産自動車製の磁気パルス式クランクシャフトポジションセンサの1°信号に相当します。この信号は、下部に固定された24個の等間隔の歯を持つローター（N0.2タイミングローター）と、隣接するセンシングコイルによって生成されます。
ローターが回転すると、歯とセンシングコイルのフランジ部分（磁気ヘッド）との間の空隙が変化し、センシングコイルを通過する磁場が変化して誘導起電力が発生します。歯が磁気ヘッドに近づいたり離れたりすると、磁束の増減が変化するため、各歯は磁気ヘッドを通過する際にセンシングコイルに完全なAC電圧信号を生成します。N0.2タイミングローターには24個の歯があるため、ローターが1回転すると（つまり、クランクシャフトが720°回転すると）、センシングコイルは24個のAC電圧信号を生成します。1サイクルのNe信号1パルスは、クランクシャフトの30°回転に相当します（720°÷24 = 30°）。ECUが30°の回転時間を30等分し、1°のクランクシャフト回転信号を生成することで、より正確な角度検出が実現します。同様に、エンジン回転数は、Ne信号（クランクシャフト60°回転）の2つのパルス間の経過時間に基づいてECUによって測定されます。G信号は、気筒識別とピストンの上死点位置の検出に使用され、日産の磁気パルスクランクシャフトポジションセンサーの120°信号に相当します。G信号は、Neジェネレータの上部にあるフランジローター（No.1タイミングローター）とその対称的な2つのセンシングコイル（G1センシングコイルとG2センシングコイル）によって生成されます。信号の生成原理はNe信号と同じです。G信号は、クランクシャフト角度を計算するための基準信号としても使用されます。
G1信号とG2信号は、それぞれ6番気筒と1番気筒の上死点を検出します。G1信号とG2信号発生器の位置により、G1信号とG2信号が生成された時点でピストンは正確に上死点（BTDC）にあるのではなく、上死点の10°手前の位置にあります。
磁気パルスクランクシャフトポジションセンサーの検出
クラウン 3.0 セダンの 2JZ-GE エンジンの電子制御システムに使用されている磁気パルス クランクシャフト位置センサーを例に、その検出方法を説明します。
クランクシャフトポジションセンサーの抵抗チェック
イグニッションスイッチをオフにし、クランクシャフトポジションセンサーのコネクタを取り外し、マルチメーターの抵抗設定値を使用してクランクシャフトポジションセンサーの端子間の抵抗値を測定します（表1）。抵抗値が規定範囲内にない場合は、クランクシャフトポジションセンサーを交換する必要があります。
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