曲轴位置传感器

结构原理

　　曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。

　　一、磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理

　　磁脉冲式曲轴位置传感器安装在曲轴前端的皮带轮之后。在皮带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘（用以产生信号，称为信号盘），它和曲轴皮带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。在信号盘的外缘，沿着圆周每隔4°有个齿。共有90个齿，并且每隔120°布置1个凸缘，共3个。安装在信号盘边沿的传感器盒是产生电信号信号发生器。信号发生器内有3个在磁铁上绕有感应线圈的磁头，其中磁头②产生120°信号，磁头①和磁头③共同产生曲轴1°转角信号。磁头②对着信号盘的120°凸缘，磁头①和磁头③对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转角安装。信号发生器内有信号放大和整形电路，外部有四孔连接器，孔“1”为120°信号输出线，孔“2”为信号放大与整形电路的电源线，孔“3”为1°信号输出线，孔“4”为接地线。通过该连接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到ECU。

　　发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感应线圈的磁场发生变化，从而在感应线圈里产生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号。发动机旋转一圈，磁头②上产生3个120°脉冲信号，磁头①和③各产生90个脉冲信号（交替产生）。由于磁头①和磁头③相隔3°曲轴转角安装，而它们又都是每隔4°产生一个脉冲信号，所以磁头①和磁头③所产生的脉冲信号相位差正好为90°。将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电路中合成后，即产生曲轴1°转角的信号。

　　产生120°信号的磁头②安装在上止点前70°的位置，故其信号亦可称为上止点前70°信号，即发动机在运转过程中，磁头②在各缸上止点前70°位置均产生一个脉冲信号。

　　二、光电式曲轴位置传感器的结构和工作原理

　　光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器和带缝隙和光孔的信号盘组成。信号盘安装在分电器轴上，其外围有360条缝隙，产生1°（曲轴转角）信号；外围稍靠内侧分布着6个光孔（间隔60°），产生120°信号，其中有一个较宽的光孔是产生对应第1缸上止点的120°信号的。

　　信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和电子电路组成。两只发光二极管分别正对着光敏二极管，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，产生透光和遮光的交替变化，造成信号发生器输出表征曲轴位置和转角的脉冲信号。图 14所示为光电式信号发生器的作用原理。

　　当发光二极管的光束照射到光敏二极管上时，光敏二极管感光而导通；当发光二极管的光束被遮挡时，光敏二极管截止。信号发生器输出的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的关系，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°。与此同时，120°信号发生器共产生6个脉冲信号。

　　三、霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作原理

　　1、霍尔式曲轴位置传感器的结构。

　　霍尔信号发生器由磁铁、导磁板和霍尔集成电路等组成。内外信号轮侧面各设置一个霍尔信号发生器。信号轮转动时，每当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔集成电路中的磁场即被触发叶片所旁路（或称隔磁），这时不产生霍尔电压；当触发叶片离开空气隙时，磁铁2的磁通便通过导磁板3穿过霍尔元件这时产生霍尔电压。

　　2、霍尔式曲轴位置传感器的结构。

　　霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的。它是利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度，从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端，采用触发叶片的结构型式。在发动机的曲轴皮带轮前端固装着内外两个带触发叶片的信号轮，与曲轴一起旋转。外信号轮外缘上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口，每个触发叶片和窗口的宽度为10°弧长；内信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口，3个触发叶片的宽度不同，分别为100°、90°和110°弧长，3个窗口的宽度亦不相同，分别为20°、30°和10°弧长。由于内信号轮的安装位置关系，宽度为100°弧长的触发叶片前沿位于第1缸和第4缸上止点（TDC）前75°，90°弧长的触发叶片前沿在第6缸和第3缸上止点前75°，110°弧长的触发叶片前沿在第5缸和第2缸上止点前75°。

　　霍尔元件间歇产生的霍尔电压信号经霍尔集成电路放大整形后，即向ECU输送电压脉冲信号,外信号轮每旋转1周产生18个脉冲信号（称为18X信号），1个脉冲周期相当于曲轴旋转20°转角的时间，ECU再将1个脉冲周期均分为20等份，即可求得曲轴旋转1°所对应的时间，并根据这一信号，控制点火时刻。该信号的功用相当于光电式曲轴位置传感器产生1°信号的功能。内信号轮每旋转1周产生3个不同宽度的电压脉冲信号（称为3X信号），脉冲周期均为120°曲轴转角的时间，脉冲上升沿分别产生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止点前75°作为ECU判别气缸和计算点火时刻的基准信号，此信号相当于前述光电式曲轴位置传感器产生的120°信号。

分类

　　曲轴位置传感器有三种型式：电磁脉冲式曲轴位置传感器、霍尔效应式曲轴位置传感器（桑塔纳2000型轿车和北京切诺基）、光电效应式曲轴位置传感器。曲轴位置传感器型式不同，其控制方式和控制精度也不同。曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面，有的安装于凸轮轴前端。

拆装

　　曲轴位置传感器安装在靠近飞轮的变速器壳体上。更常见的是安装在曲轴箱内缸体上,曲轴皮带轮或链轮侧面。<<也有的安装于分电器内>>三菱v33.v31尼桑公爵王等

　　安装于凸轮轴前端是凸轮轴位置传感器

　　曲轴位置传感器是发动机控制系统中用于准确检测发动机的曲轴转角，以得到发动机转速的信号。曲轴位置传感器按其形式可分为：霍尔效应式曲轴位置传感器；磁电式曲轴位置传感器；光电式曲轴位置传感器。下面就介绍应用较为广泛的霍尔效应式曲轴位置传感器。

　　霍尔效应式曲轴位置传感器在汽车上的应用具有特殊意义，他属于固态半导体传感器。它是由一个磁铁和磁极几乎完全闭合的磁路组成的，另外有一个软磁叶轮转过磁铁和磁极之间的空隙。霍尔效应式曲轴位置传感器的工作原理是软磁叶轮上有一个缺口。当软磁叶轮的缺口离开磁铁与磁路之间时，由于软磁叶轮是可以传导磁场的媒体，所以磁铁和磁路之间的磁场就中断了；而当缺口在磁铁与磁路之间的时候，磁铁与磁路之间形成磁场。因此霍尔效应式曲轴位置传感器得到的信号电压的幅值不变，频率随车速改变。

　　光电式曲轴位置传感器由发光二极管和光敏三极管及遮光盘组成。它通常也是安装在分电器内，在分电器底板上固定着由两对发光二极管和光敏三极管组成的信号发生器，分电器轴上装有遮光盘，盘上开有弧形槽。在光盘随分电器轴转动时，弧形槽交替地阻断从发光二极管射向光敏三极管的光线，使光敏三极管导通或截止，由此产生脉冲信号，光盘外圈弧形槽的个数与气缸数目相同，与它对应的一对发光二极管和光敏三极管产生各缸活塞到达上止点的基准信号（ne信号）及转速信号。光盘内圈的弧形槽只有一个，与它对应的发光二极管和光敏三极管产生缸活塞到达上止点的基准信号（g信号）。

　　电磁式转速及曲轴位置传感器。传感器可分为上下两部分；上部分为凸轮轴位置传感器，由一个带凸齿的g转子和两个感应线圈g1和g2组成，用以产生缸上止点基准信号（g信号）；下部分为曲轴位置传感器，由一个带24个凸齿的ne转子和ne感应线圈组成，用以产生曲轴转角信号。g转子是用以产生缸上止点基准信号的转子，ecu据g1和g2确定缸上止点位置。ne信号是曲轴每转两圈在ne感应线圈中产生与ne 转子凸齿数量相等的脉冲信号。ecu根据单位时间内受到的ne 信号确定发动机转速。