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となるセンサーです。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および燃料噴射のタイミングを制御します。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取り付けられます。カムシャフト位置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、光孔透過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り信号精度が低下しやすいです。典型的な故障としては、配線の経年劣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。異常事態が発生すると、エンジン故障ランプが点灯し、出力不足や始動不能を引き起こす可能性があります。現代の技術は、アナログ信号からデジタル検出へと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位置センサの検出原理
日産自動車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位置センサは、クランクシャフト前端の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、細かい歯が刻まれた薄い円盤（信号ディスクと呼ばれる信号を生成するためのもの）があり、クランクシャフトプーリーと共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共に回転します。信号ディスクの外周には、円周に沿って4°ごとに1つの歯があり、合計90個の歯があります。また、120°ごとに3つの突起が配置されており、合計3つあります。信号ディスクの外周に取り付けられたセンサボックスは、電気信号を生成する信号発生器です。信号発生器は、誘導コイル上の永久磁石の周りに3つの磁気ヘッドが巻かれており、磁気ヘッド②は120°の信号を生成し、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ており、クランクシャフト角度の位相差をつけて取り付けられている。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°信号出力線、穴「2」は信号増幅・整形回路の電源線、穴「3」は1°信号出力線、穴「4」はアース線となっている。このコネクタを介して、クランクシャフト位置センサによって生成された信号がECUに送信される。
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を変化させ、それによって誘導コイルに交流起電力が発生します。フィルタリングと整形を経て、パルス信号となります。エンジンが1回転すると、磁気ヘッド②は120°のパルス信号を3つ生成し、磁気ヘッド①と③はそれぞれ90個のパルス信号（交互に）を生成します。磁気ヘッド①と③はクランクシャフト角度3°間隔で設置され、それぞれ4°ごとにパルス信号を生成するため、磁気ヘッド①と③によって生成されるパルス信号の位相差は正確に90°となります。これらの2つのパルス信号は信号増幅・整形回路に送られ合成され、1°クランクシャフト角度の信号が生成されます。
120°信号を生成する磁気ヘッド②は上死点前70°の位置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、すなわち、エンジン作動中、磁気ヘッド②は各シリンダーの上死点でパルス信号を生成する。
トヨタ自動車製磁気パルス式クランクシャフトポジションセンサー
トヨタ自動車のTCCSシステムは、ディストリビューター内に磁気パルス式のクランクシャフトポジションセンサーを搭載しています。このセンサーは上下2つの部分に分かれており、上部はG信号を、下部はNe信号を生成しています。どちらの部分も、歯付きローターを回転させることで信号発生器の誘導コイルに磁束変化を生じさせ、誘導コイルに交流誘導起電力を発生させ、それを増幅して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数を検出するための信号であり、日産自動車の磁気パルス式クランクシャフトポジションセンサーの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（No.2タイミングローター）と、その隣に配置された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（磁気ヘッド）との間のエアギャップが変化し、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遠ざかったりすると、磁束の増減が変化するため、各歯が磁気ヘッドを通過する際にセンシングコイルに完全な交流電圧信号が生成されます。N0.2タイミングローターは24歯なので、ローターが1回転（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個の交流電圧信号を生成します。1サイクルにおけるNe信号の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°回転時間を30等分することで、より高精度な角度検出が可能になり、1°のクランクシャフト回転信号が生成されます。同様に、エンジン回転数は、Ne信号の2つのパルス間の経過時間（クランクシャフト回転角60°）に基づいてECUによって測定されます。G信号は、シリンダーを識別し、ピストンの上死点位置を検出するために使用され、日産の磁気パルス式クランクシャフト位置センサーの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、それぞれ第6シリンダーと第1シリンダーの上死点を検出します。G1信号とG2信号の発生器の位置の関係上、G1信号とG2信号が生成される時点では、ピストンは正確には上死点（BTDC）ではなく、上死点より10°手前の位置にあります。
磁気パルス検出クランクシャフト位置センサー
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式クランクシャフト位置センサーを例にとり、その検出方法を説明する。
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ーを取り外し、マルチメーターの抵抗測定モードを使用して、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）。抵抗値が規定範囲外の場合は、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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