位置傳感器：曲軸位置傳感器的作用和工作原理 第1張" title="電磁曲軸位置傳感器：曲軸位置傳感器的作用和工作原理 第1張-傳感器知識網(wǎng)"/>
電磁曲軸位置傳感器：曲軸位置傳感器的作用和工作原理
曲軸位置傳感器的主要作用
曲軸位置傳感器用于檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、活塞上止點(diǎn)和曲軸的轉(zhuǎn)角，這些參數(shù)是計(jì)算混合氣空燃比和進(jìn)行點(diǎn)火調(diào)節(jié)的主要控制參數(shù)。曲軸位置傳感器將這些參數(shù)以信號形式發(fā)送給發(fā)動機(jī)電控單元，如果曲軸位置傳感器發(fā)生故障，信號無法觸發(fā)電子點(diǎn)火器（或ECU）工作，將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)沒有點(diǎn)火指令，也不會噴油，此時發(fā)動機(jī)就不能啟動（著車）。
曲軸位置傳感器的工作原理
（汽車維修技術(shù)網(wǎng)
曲軸位置傳感器一般為電磁脈沖信號式傳感器，裝在飛輪上，利用脈沖信號感應(yīng)曲軸正時盤58 齒的缺兩齒位置，來判定曲軸旋轉(zhuǎn)時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和活塞的相對位置。發(fā)動機(jī)控制單元使用曲軸位置傳感器提供的這些信息生成正時點(diǎn)火信號和噴射脈沖，然后分別發(fā)送給點(diǎn)火線圈和噴油器。
曲軸位置傳感器為重要的傳感器之一，如果曲軸位置傳感器因損壞而無法輸出缺齒齒位的信號，會使發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）無法判斷曲軸位置，這將導(dǎo)致燃油系統(tǒng)及主繼電系統(tǒng)無法運(yùn)作。
電磁曲軸位置傳感器：電磁式曲軸位置傳感器
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電磁式曲軸位置傳感器
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電磁式曲軸位置傳感器，是一種電子元件。
圖1為電磁式曲軸位置傳感器示意圖，觸發(fā)輪外圓上加工了若干齒與曲軸同步旋轉(zhuǎn)，傳感器固定再機(jī)體上，磁頭與觸發(fā)輪齒保持1~2mm的間隙。
圖1
觸發(fā)輪齒依次通過磁頭，使磁隙不斷發(fā)生變化，通過感應(yīng)線圈繞組的磁通也不斷發(fā)生變化，從而在線圈的兩端產(chǎn)生了交變的感應(yīng)電動勢，此交流信號經(jīng)整形、放大后，形成方波送入ECU。
圖2
某些系統(tǒng)中，采用了兩個曲軸位置傳感器來提高分辨率，如圖2所示。圖中觸發(fā)齒間隔4o磁頭1和3間隔3o，兩個信號送入同一個整形與放大電路后，就可以得到1o的轉(zhuǎn)角信號。
電磁曲軸位置傳感器：電磁式曲軸位置傳感器工作原理？
曲軸位置傳感器工作原理：
主要有三種類型：磁電感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式和光電式。三種類型的工作原理分別為：
1、磁電感應(yīng)式：
磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器分上、下兩層安裝在分電器內(nèi)。傳感器由永磁感應(yīng)檢測線圈和轉(zhuǎn)子（正時轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子）組成，轉(zhuǎn)子隨分電器軸一起旋轉(zhuǎn)。正時轉(zhuǎn)子有一、二或四個齒等多種形式，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子為 24個齒。永磁感應(yīng)檢測線圈固定在分電器體上。若已知轉(zhuǎn)速傳感器信號和曲軸位置傳感器信號，以及各缸的工作順序，就可知道各缸的曲軸位置。磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器的轉(zhuǎn)子信號盤也可安裝在曲軸或凸輪軸上。
2、 霍爾效應(yīng)式：
霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)的信號發(fā)生器。霍爾信號發(fā)生器安裝在分電器內(nèi)，與分火頭同軸，由封裝的霍爾芯片和永久磁鐵作成整體固定在分電器盤上。觸發(fā)葉輪上的缺口數(shù)和發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)相同。當(dāng)觸發(fā)葉輪上的葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間，霍爾觸發(fā)器的磁場被葉片旁路，這時不產(chǎn)生霍爾電壓，傳感器無輸出信號；當(dāng)觸發(fā)葉輪上的缺口部分進(jìn)入永久磁鐵和霍爾元件之間時，磁力線進(jìn)入霍爾元件，霍爾電壓升高，傳感器輸出電壓信號。
3、光電式：
光電式曲軸位置傳感器一般裝在分電器內(nèi)，由信號發(fā)生器和帶光孔的信號盤組成。其信號盤與分電器軸光電式一起轉(zhuǎn)動，信號盤外圈有 360條光刻縫隙，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角 1 °的信號；稍靠內(nèi)有間隔 60 °均布的 6 個光孔，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角 120 °的信號，其中 1 個光孔較寬，用以產(chǎn)生相對于 1 缸上止點(diǎn)的信號。信號發(fā)生器安裝在分電器殼體上，由二只發(fā)光二極管、二只光敏二極管和電路組成。發(fā)光二極管正對著光敏二極管。信號盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，由于信號盤上有光孔，則產(chǎn)生透光和遮光交替變化現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當(dāng)發(fā)光二極管光束被檔住時，光敏二極管電壓為0 。這些電壓信號經(jīng)電路部分整形放大后，即向電子控制單元輸送曲軸轉(zhuǎn)角為 1 °和 120°時的信號，電子控制單元根據(jù)這些信號計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置。
曲軸位置傳感器通常安裝在分電器內(nèi)，是控制系統(tǒng)中最重要的傳感器之一。其作用有：檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，因此又稱為轉(zhuǎn)速傳感器；檢測活塞上止點(diǎn)位置，故也稱為上止點(diǎn)傳感器，包括檢測用于控制點(diǎn)火的各缸上止點(diǎn)信號、用于控制順序噴油的第一缸上止點(diǎn)信號。
工作原理；當(dāng)信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁路中的氣隙就會發(fā)生周期性變化，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性的變化，
電磁曲軸位置傳感器：電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的原理
曲軸位置傳感器也稱為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，它是發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)最主要的傳感器之一，用來檢測活塞上止點(diǎn)及曲軸轉(zhuǎn)角的信號并將其輸入發(fā)動機(jī)ECU，用于對點(diǎn)火時刻和噴油正時進(jìn)行控制，同時它也是測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的信號源。
1.電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器
（1）安裝位置
電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器一般安裝在曲軸前端或發(fā)動機(jī)飛輪殼體上，如下圖所示。
（2）結(jié)構(gòu)原理
電磁感應(yīng)式傳感器，又稱為磁脈沖式傳感器。電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器主要由導(dǎo)磁材料制成的信號轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、信號線圈等組成。傳感器的位置是固定的，軟磁鐵芯與信號轉(zhuǎn)子齒之間必須保持一定間隙。
傳感器插頭接線形式主要有兩線制和三線制兩種。兩線制的兩根線為信號回路線，信號正負(fù)交替變化；三線制多出的一根線為屏蔽線。
（3）檢測
①豐田車系：2016款豐田凱美瑞混合動力版（發(fā)動機(jī)型號6AE－FSE）轎車采用的是電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器。傳感器1＃端子為發(fā)動機(jī)控制單元插接器E81的110端子提供5V參考電源；傳感器3＃端子、2＃端子分別為傳感器正信號和傳感器負(fù)信號，分別與發(fā)動機(jī)控制單元插接器E81的76＃端子、109＃端子相連接。
傳感器的電阻檢測：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下傳感器連接器插頭，檢查傳感器插頭1＃端子和2＃端子之間的電阻。–10℃～50℃條件下標(biāo)準(zhǔn)阻值為1．6～2．7kΩ；50℃～100℃條件下標(biāo)準(zhǔn)阻值為2．0～3．2kΩ。若電阻為無窮大，則說明信號線圈存在斷路，應(yīng)該更換傳感器。
②大眾車系：下圖為一汽大眾新邁騰曲軸位置傳感器G28電路。端子T2yf／1為傳感器其中一極，與ECU的T60ya／51端子相連；端子T2yf／2為傳感器另一極，與ECU的T60ya／36端子相連。
電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的檢測方法如下：
a．故障征兆檢測：在發(fā)動機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)曲軸位置傳感器出現(xiàn)故障時，會導(dǎo)致信號中斷、發(fā)動機(jī)不能啟動或在運(yùn)行時立即熄火，這時電子控制單元可以診斷到故障并進(jìn)行代碼存儲。
b．曲軸位置傳感器的電阻檢查：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下傳感器連接器插頭，檢查傳感器上1＃與2＃端子間電阻，應(yīng)為980～1600Ω。若電阻為無窮大，說明信號線圈存在斷路，應(yīng)更換傳感器。
c．輸出電壓測量：用萬用表的交流電壓擋，在線路正常連接、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時測量1＃端子與2＃端子間電壓，其電壓值在0．2～2V之間波動。
2.霍爾式曲軸位置傳感器
霍爾效應(yīng)是指把一塊金屬或半導(dǎo)體薄片垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，沿著垂直于磁場方向通過電流Ⅰ時，會在薄片的另一對側(cè)面間產(chǎn)生電動勢UH，所產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電動勢，這種薄片（一般為半導(dǎo)體）稱為霍爾片或霍爾元件。根據(jù)信號觸發(fā)器結(jié)構(gòu)的不同可以分為觸發(fā)葉片式和觸發(fā)輪式兩種。
（1）觸發(fā)葉片式
霍爾式曲軸位置傳感器主要由觸發(fā)葉輪、霍爾集成電路和永久磁鐵組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示。
內(nèi)外信號輪側(cè)面各設(shè)置一個信號發(fā)生器，信號輪轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙中時，霍爾集成電路中的磁場被隔磁，此時不產(chǎn)生電壓；當(dāng)葉片離開空氣隙時，永久磁鐵中的磁通便通過導(dǎo)磁板穿過霍爾元件中，這時產(chǎn)生電壓，經(jīng)過集成電路放大后向控制單元輸送脈沖信號。外信號輪每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生18個脈沖信號，稱為18X信號。一個脈沖相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角的20°，發(fā)動機(jī)控制單元計(jì)算出曲軸旋轉(zhuǎn)1°的對應(yīng)時間，根據(jù)這一信號，發(fā)動機(jī)控制單元可精確控制點(diǎn)火時間。
（2）觸發(fā)輪齒式
霍爾曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)與電磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器相似，由帶凸齒的信號轉(zhuǎn)子和霍爾信號發(fā)生器組成。
在四缸發(fā)動機(jī)的飛輪外沿上有8個齒槽，平均分為兩組，之間相隔180°。每一組中每個齒槽的寬度為2°，兩個齒槽之間相隔18°。
在六缸發(fā)動機(jī)的飛輪外沿有12個齒槽，均分為三組，每組相隔120°。每一組中每個齒槽的寬度為2°，兩個齒槽之間也相隔18°。
當(dāng)飛輪齒槽通過傳感器的磁鐵時，霍爾傳感器輸出5V高電平；當(dāng)飛輪齒槽離開磁鐵時，霍爾傳感器輸出0．3V低電平。一個飛輪齒圈通過傳感器時，傳感器便產(chǎn)生一個高、低電平信號。
3.光電式曲軸位置傳感器
光電式曲軸位置傳感器應(yīng)用于早期的帶有分電器的發(fā)動機(jī)上。
（1）日產(chǎn)汽車光電式曲軸位置傳感器
日產(chǎn)公司光電式曲軸位置傳感器設(shè)置在分電器內(nèi)，它由信號發(fā)生器和帶光孔的信號盤（遮光盤）組成，如下圖所示。信號盤安裝在分電器軸上，外圍有360條縫隙，相鄰縫隙產(chǎn)生1°曲軸轉(zhuǎn)角信號。外圍稍靠內(nèi)間隔60°曲軸轉(zhuǎn)角分布著六個光孔（六缸），產(chǎn)生120°曲軸轉(zhuǎn)角信號，其中有一個較寬的光孔是產(chǎn)生一缸壓縮上止點(diǎn)對應(yīng)的120°曲軸轉(zhuǎn)角信號的。
日產(chǎn)汽車車系光電式曲軸位置傳感器信號盤
脈沖信號發(fā)生器固裝在分電器殼體上，主要由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏二極管和電子電路組成。兩只發(fā)光二極管分別正對著兩只光敏二極管，發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標(biāo)。信號盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，當(dāng)信號盤隨發(fā)動機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時，因信號盤上有光孔，故產(chǎn)生透光和遮光的交替變化，使信號發(fā)生器輸出對應(yīng)曲軸位置和轉(zhuǎn)角的脈沖信號。
（2）現(xiàn)代索納塔汽車光電式曲軸位置傳感器
現(xiàn)代索納塔汽車光電式曲軸位置傳感器的工作原理與日產(chǎn)公司光敏式曲軸位置傳感器相似，其信號盤的結(jié)構(gòu)稍有不同，如下圖所示。信號盤外圈有四個弧形長槽，用來檢測曲軸轉(zhuǎn)角并將其轉(zhuǎn)化為電壓脈沖信號，電控單元根據(jù)該信號計(jì)算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，并控制汽油噴射正時和點(diǎn)火正時。信號盤內(nèi)圈有一個孔，用來檢測第1缸壓縮上止點(diǎn)（在有些索納塔車上，設(shè)有兩孔，用來檢測第1、第4缸的壓縮上止點(diǎn)，目的是為了提高精度），并將它轉(zhuǎn)化成電壓脈沖信號輸入電控單元，電控單元根據(jù)此信號計(jì)算出汽油噴射順序。
現(xiàn)代車系光電式曲軸位置傳感器信號盤
