凸輪軸傳感器的磁：凸輪軸位置傳感器
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凸輪軸位置傳感器
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凸輪軸位置傳感器是一種傳感裝置，也叫同步信號傳感器，它是一個(gè)氣缸判別定位裝置，向ECU輸入凸輪軸位置信號，是點(diǎn)火控制的主控信號。
中文名
凸輪軸位置傳感器
外文名
Camshaft Position Sensor
也 叫
同步信號傳感器
功 用
獲取凸輪軸相位信息
目錄
1
普通傳感
2
光電式
?
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
?
工作原理
3
磁感應(yīng)式
凸輪軸位置傳感器普通傳感
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1、功用與類型
凸輪軸位置傳感器(Camshaft Position Sensor，CPS)，其功用是采集凸輪軸動角度信號，并輸入電子控制單元(ECU)，以便確定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻。凸輪軸位置傳感器(Camshaft Position Sensor，CPS)又稱為氣缸識別傳感器(Cylinder Identification Sensor，CIS)，為了區(qū)別于曲軸位置傳感器(CPS)，凸輪軸位置傳感器一般都用CIS表示。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入ECU，以便ECU識別氣缸1壓縮上止點(diǎn)，從而進(jìn)行順序噴油控制、點(diǎn)火時(shí)刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動機(jī)起動時(shí)識別出第一次點(diǎn)火時(shí)刻。因?yàn)橥馆嗇S位置傳感器能夠識別哪一個(gè)氣缸活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)，所以稱為氣缸識別傳感器。
凸輪軸位置傳感器光電式
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凸輪軸位置傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
日產(chǎn)公司生產(chǎn)的光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器是由分電器改進(jìn)而成的，主要由信號盤(即信號轉(zhuǎn)子)、信號發(fā)生器、配電器、傳感器殼體和線束插頭等組成。信號盤是傳感器的信號轉(zhuǎn)子，壓裝在傳感器軸上。在靠近信號盤的邊緣位置制作有均勻間隔弧度的內(nèi)、外兩圈透光孔。其中，外圈制作有360個(gè)透光孔(縫隙)，間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速信號；內(nèi)圈制作有6個(gè)透光孔(長方形孑L)，間隔弧度為60。，用于產(chǎn)生各個(gè)氣缸的上止點(diǎn)信號，其中有一個(gè)長方形的寬邊稍長，用于產(chǎn)生氣缸1的上止點(diǎn)信號。信號發(fā)生器固定在傳感器殼體上，它由Ne信號(轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號)發(fā)生器、G信號(上止點(diǎn)信號)發(fā)生器以及信號處理電路組成。Ne信號與G信號發(fā)生器均由一個(gè)發(fā)光二極管(LED)和一個(gè)光敏晶體管(或光敏二極管)組成，兩個(gè)LED分別正對著兩個(gè)光敏晶體管。
凸輪軸位置傳感器工作原理
信號盤安裝在發(fā)光二極管(LED)與光敏晶體管(或光敏二極管)之間。當(dāng)信號盤上的透光孔旋轉(zhuǎn)到LED與光敏晶體管之間時(shí)，LED發(fā)出的光線就會照射到光敏晶體管上，此時(shí)光敏晶體管導(dǎo)通，其集電極輸出低電平(0．1～O．3V)；當(dāng)信號盤上的遮光部分旋轉(zhuǎn)到LED與光敏晶體管之間時(shí)，LED發(fā)出的光線就不能照射到光敏晶體管上，此時(shí)光敏晶體管截止，其集電極輸出高電平(4．8～5．2V)。如果信號盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)，透光孔和遮光部分就會交替地轉(zhuǎn)過LED而透光或遮光，光敏晶體管集電極就會交替地輸出高電平和低電平。當(dāng)傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉(zhuǎn)動時(shí)，信號盤上的透光孔和遮光部分便從LED與光敏晶體管之間轉(zhuǎn)過，LED發(fā)出的光線受信號盤透光和遮光作用就會交替照射到信號發(fā)生器的光敏晶體管上，信號傳感器中就會產(chǎn)生與曲軸位置和凸輪軸位置對應(yīng)的脈沖信號。由于曲軸旋轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，傳感器軸帶動信號盤旋轉(zhuǎn)一圈，因此，G信號傳感器將產(chǎn)生6個(gè)脈沖信號。Ne信號傳感器將產(chǎn)生360個(gè)脈沖信號。因?yàn)镚信號透光孔間隔弧度為60。，曲軸每旋轉(zhuǎn)120。就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，所以通常G信號稱為120。信號。設(shè)計(jì)安裝保證120。信號在上止點(diǎn)前70。(BTDC70。)時(shí)產(chǎn)生，且長方形寬邊稍長的透光孔產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)氣缸1上止點(diǎn)前70。，以便ECU控制噴油提前角與點(diǎn)火提前角。因?yàn)镹e信號透光孔間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一個(gè)脈沖周期中，高、低電平各占1。曲軸轉(zhuǎn)角，360個(gè)信號表示曲軸旋轉(zhuǎn)720。。曲軸每旋轉(zhuǎn)120。，G信號傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號，Ne信號傳感器產(chǎn)生60個(gè)信號。
凸輪軸位置傳感器磁感應(yīng)式
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圖1
磁感應(yīng)式位置傳感器又可以分為霍爾式和磁電式，前者采用利用霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生固定幅值的位置信號，如圖1；后者則利用磁感應(yīng)原理，產(chǎn)生幅值隨頻率變化的位置信號，其幅值隨轉(zhuǎn)速變化范圍從幾百毫伏到上百伏，幅值變化較大。以下是對傳感器工作原理的具體介紹：
工作原理磁力線穿過的路徑為永久磁鐵N極一定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙一轉(zhuǎn)子凸齒一轉(zhuǎn)子凸齒與定子磁頭間的氣隙一磁頭一導(dǎo)磁板一永久磁鐵S極。當(dāng)信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁路中的氣隙就會周期性地發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳感線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢。當(dāng)信號轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁路磁阻減小，磁通量φ增多，磁通變化率增大(dφ/dt>0)，感應(yīng)電動勢E為正(E>0)。當(dāng)轉(zhuǎn)子凸齒接近磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇增多，磁通變化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max]，感應(yīng)電動勢E最高(E=Emax)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過b點(diǎn)位置后，雖然磁通量φ仍在增多，但磁通變化率減小，因此感應(yīng)電動勢E降低。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到凸齒的中心線與磁頭的中心線對齊時(shí)，雖然轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙最小，磁路的磁阻最小，磁通量φ最大，但是由于磁通量不可能繼續(xù)增加，磁通變化率為零，因此感應(yīng)電動勢E為零。當(dāng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸齒離開磁頭時(shí)，凸齒與磁頭間的氣隙增大，磁路磁阻增大，磁通量φ減少(dφ/dt< 0)，所以感應(yīng)電動勢E為負(fù)值。當(dāng)凸齒轉(zhuǎn)到將要離開磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇減少，磁通變化率達(dá)到負(fù)向最大值[dφ/df=-(dφ/dt)max]，感應(yīng)電動勢E也達(dá)到負(fù)向最大值(E=-Emax)。由此可見，信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個(gè)凸齒，傳感線圈中就會產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動勢，即電動勢出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，傳感線圈也就相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信號。磁感應(yīng)式傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是不需要外加電源，永久磁鐵起著將機(jī)械能變換為電能的作用，其磁能不會損失。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒轉(zhuǎn)動的速度將發(fā)生變化，鐵心中的磁通變化率也將隨之發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速越高，磁通變化率就越大，傳感線圈中的感應(yīng)電動勢也就越高。由于轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙直接影響磁路的磁阻和傳感線圈輸出電壓的高低，因此在使用中，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙不能隨意變動。氣隙如有變化，必須按規(guī)定進(jìn)行調(diào)整，氣隙一般設(shè)計(jì)在0．2～0．4mm范圍內(nèi)。2)捷達(dá)、桑塔納轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器1)曲軸位置傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：捷達(dá)AT和GTX、桑塔納2000GSi型轎車的磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器安裝在曲軸箱內(nèi)靠近離合器一側(cè)的缸體上，主要由信號發(fā)生器和信號轉(zhuǎn)子組成。信號發(fā)生器用螺釘固定在發(fā)動機(jī)缸體上，由永久磁鐵、傳感線圈和線束插頭組成。傳感線圈又稱為信號線圈，永久磁鐵上帶有一個(gè)磁頭，磁頭正對安裝在曲軸上的齒盤式信號轉(zhuǎn)子，磁頭與磁軛(導(dǎo)磁板)連接而構(gòu)成導(dǎo)磁回路。信號轉(zhuǎn)子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個(gè)凸齒、57個(gè)小齒缺和一個(gè)大齒缺。大齒缺輸出基準(zhǔn)信號，對應(yīng)發(fā)動機(jī)氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。大齒缺所占的弧度相當(dāng)于兩個(gè)凸齒和三個(gè)小齒缺所占的弧度。因?yàn)樾盘栟D(zhuǎn)子隨曲軸一同旋轉(zhuǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360。)，信號轉(zhuǎn)子也旋轉(zhuǎn)一圈(360。)，所以信號轉(zhuǎn)子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為360。，每個(gè)凸齒和小齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角均為3。(58×3。+57×3。=345。)，大齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為15。(2×3。+3×3。=15。)。2)曲軸位置傳感器工作情況：當(dāng)曲軸位置傳感器隨曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個(gè)凸齒，傳感線圈中就會產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動勢(即電動勢出現(xiàn)一次最大值和一次最小值)，線圈相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信號。因?yàn)樾盘栟D(zhuǎn)子上設(shè)有一個(gè)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號的大齒缺，所以當(dāng)大齒缺轉(zhuǎn)過磁頭時(shí)，信號電壓所占的時(shí)間較長，即輸出信號為一寬脈沖信號，該信號對應(yīng)于氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。電子控制單元(ECU)接收到寬脈沖信號時(shí)，便可知道氣缸1或氣缸4上止點(diǎn)位置即將到來，至于即將到來的是氣缸1還是氣缸4，則需根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號來確定。由于信號轉(zhuǎn)子上有58個(gè)凸齒，因此信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈(發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈)，傳感線圈就會產(chǎn)生58個(gè)交變電壓信號輸入電子控制單元。每當(dāng)信號轉(zhuǎn)子隨發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動一圈，傳感線圈就會向電子控制單元(ECU)輸入58個(gè)脈沖信號。因此，ECU每接收到曲軸位置傳感器58個(gè)信號，就可知道發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)了一圈。如果在1min內(nèi)ECU接收到曲軸位置傳感器個(gè)信號，ECU便可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速n為2000(n=/58=2000)r/rain；如果ECU每分鐘接收到曲軸位置傳感器個(gè)信號，ECU便可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速為5000(n=/58=5000)r/min。依此類推，ECU根據(jù)每分鐘接收曲軸位置傳感器脈沖信號的數(shù)量，便能計(jì)算出發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和負(fù)荷信號是電子控制系統(tǒng)最重要、最基本的控制信號，ECU根據(jù)這兩個(gè)信號就能計(jì)算出基本噴油提前角(時(shí)間)、基本點(diǎn)火提前角(時(shí)間)和點(diǎn)火導(dǎo)通角(點(diǎn)火線圈一次電流接通時(shí)間)三個(gè)基本控制參數(shù)。捷達(dá)AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器信號轉(zhuǎn)子上大齒缺產(chǎn)生的信號為基準(zhǔn)信號，ECU控制噴油時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間是以大齒缺產(chǎn)生的信號為基準(zhǔn)進(jìn)行控制的。當(dāng)ECu接收到大齒缺產(chǎn)生的信號后，再根據(jù)小齒缺信號來控制點(diǎn)火時(shí)間、噴油時(shí)間和點(diǎn)火線圈一次電流接通時(shí)間(即導(dǎo)通角)。3)豐田轎車TCCS磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器豐田計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1FCCS)采用的磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器由分電器改進(jìn)而成，由上、下兩部分組成。上部分為檢測曲軸位置基準(zhǔn)信號(即氣缸識別與上止點(diǎn)信號，稱為G信號)發(fā)生器；下部分為曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(稱為Ne信號)發(fā)生器。1)Ne信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：Ne信號發(fā)生器安裝在G信號發(fā)生器的下面，主要由No．2信號轉(zhuǎn)子、Ne傳感線圈和磁頭組成。信號轉(zhuǎn)子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅(qū)動，軸的上端套裝分火頭，轉(zhuǎn)子外制有24個(gè)凸齒。傳感線圈及磁頭固定在傳感器殼體內(nèi)，磁頭固定在傳感線圈中。2)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號的產(chǎn)生原理與控制過程：當(dāng)發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，配氣凸輪軸便驅(qū)動傳感器信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙交替發(fā)生變化，傳感線圈的磁通隨之交替發(fā)生變化，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，在傳感線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢。因?yàn)樾盘栟D(zhuǎn)子有24個(gè)凸齒，所以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，傳感線圈就會產(chǎn)生24個(gè)交變信號。傳感器軸每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈(720。)，所以一個(gè)交變信號(即一個(gè)信號周期)相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)30。(720。÷24=30。)，相當(dāng)于分火頭旋轉(zhuǎn)15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信號發(fā)生器24個(gè)信號，即可知道曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈、分火頭旋轉(zhuǎn)了一圈。ECU內(nèi)部程序根據(jù)每個(gè)Ne信號周期所占時(shí)間，即可計(jì)算確定發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速和分火頭轉(zhuǎn)速。為了精確控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角，還需將每個(gè)信號周期所占的曲軸轉(zhuǎn)角(30。角)分得更小。微機(jī)完成這一工作十分方便，由分頻器將每個(gè)Ne信號(曲軸轉(zhuǎn)角30。)等分成30個(gè)脈沖信號，每個(gè)脈沖信號就相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角1。(30。÷30=1。)。如將每個(gè)Ne信號等分成60個(gè)脈沖信號，則每個(gè)脈沖信號相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角0．5。(30。÷60=0．5。)。具體設(shè)定由轉(zhuǎn)角精度要求和程序設(shè)計(jì)確定。3)G信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：G信號發(fā)生器用來檢測活塞上止點(diǎn)位置與判別是哪一個(gè)氣缸即將到達(dá)上止點(diǎn)位置等基準(zhǔn)信號。故G信號發(fā)生器又稱為氣缸識別與上止點(diǎn)信號發(fā)生器或基準(zhǔn)信號發(fā)生器。G信號發(fā)生器由No．1信號轉(zhuǎn)子、傳感線圈G1、G2和磁頭等組成。信號轉(zhuǎn)子帶有兩個(gè)凸緣，固定在傳感器軸上。傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，G1線圈產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)第六缸壓縮上止點(diǎn)前10。、G2線圈產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)第一缸壓縮上止點(diǎn)前l(fā)O。。4)氣缸識別與上止點(diǎn)信號的產(chǎn)生原理與控制過程：G信號發(fā)生器的工作原理與Ne信號發(fā)生器產(chǎn)生信號的原理相同。當(dāng)發(fā)動機(jī)凸輪軸驅(qū)動傳感器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，G信號轉(zhuǎn)子(No．1信號轉(zhuǎn)子)的凸緣便交替經(jīng)過傳感線圈的磁頭，轉(zhuǎn)子凸緣與磁頭之間的氣隙交替發(fā)生變化，在傳感線圈Gl、G2中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢信號。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G1的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G1中產(chǎn)生正向脈沖信號，稱為G1信號；當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G2時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G2中也產(chǎn)生正向脈沖信號，稱為G2信號。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分經(jīng)過G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙不變、磁通量不變、磁通變化率為零，因此傳感線圈G1、G2中的感應(yīng)電動勢均為零。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分離開G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙增大、磁通量減小、磁通變化率為負(fù)，因此傳感線圈G1、G2中將感應(yīng)產(chǎn)生負(fù)向交變電動勢信號。傳感器每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720。)，因?yàn)閭鞲芯€圈G1、G2相隔180。安裝，所以G1、G2中各產(chǎn)生一個(gè)正向脈沖信號。其中G1信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)第六缸，用來檢測第六缸上止點(diǎn)的位置；G2信號對應(yīng)于第一缸，用來檢測第一缸上止點(diǎn)的位置。電子控制單元檢測的對應(yīng)位置實(shí)際上是G轉(zhuǎn)子凸緣的前端接近并與傳感線圈G1、G2的磁頭對齊時(shí)刻(此時(shí)磁通量最大、信號電壓為零)的位置，該位置對應(yīng)于活塞壓縮上止點(diǎn)前10。(BT-DCl0。)位置。
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汽修示波器測量汽車凸輪軸位置傳感器信號
凸輪軸位置傳感器，又稱為凸輪軸轉(zhuǎn)角傳感器、相位傳感器、氣缸識別傳感器，有的車上還稱為1缸上止點(diǎn)傳感器。現(xiàn)代汽車最常出現(xiàn)的名稱還是凸輪軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器的作用主要是檢測凸輪軸位置和轉(zhuǎn)角，從而確定第1缸活塞的壓縮上止點(diǎn)位置。在啟動時(shí)，發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器...
2020-07-220
電路初學(xué)者
90后，汽車電路，，檢測，判斷與大家分享
霍爾式凸輪軸位置傳感器工作原理，作用，電路圖，詳細(xì)解說
凸輪軸位置傳感器。作用：判缸，判斷一缸上支點(diǎn)，然后曲軸位置傳感器才能噴油和點(diǎn)火。工作原理：下面來看這張圖，首先這是一種霍爾的材料，一種特殊的材料。當(dāng)我們一正一負(fù)給他通上電以后，他是直走的，就是筆直的走。當(dāng)我們下面給他放一個(gè)磁場，當(dāng)然這個(gè)磁場靠近這個(gè)霍爾元件時(shí)，電流的方向就會...
2019-12-110
凸輪軸傳感器的磁：凸輪軸位置傳感器的磁感應(yīng)式
工作原理
磁感應(yīng)式傳感器的工作原理如圖2-23所示，磁力線穿過的路徑為永久磁鐵N極一定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙一轉(zhuǎn)子凸齒一轉(zhuǎn)子凸齒與定子磁頭間的氣隙一磁頭一導(dǎo)磁板一永久磁鐵S極。當(dāng)信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁路中的氣隙就會周期性地發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳感線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢。
當(dāng)信號轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁路磁阻減小，磁通量φ增多，磁通變化率增大(dφ/dt>0)，感應(yīng)電動勢E為正(E>0)，如圖2-24中曲線abc所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子凸齒接近磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇增多，磁通變化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max]，感應(yīng)電動勢E最高(E=Emax)，如圖2-24中曲線b點(diǎn)所示。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過b點(diǎn)位置后，雖然磁通量φ仍在增多，但磁通變化率減小，因此感應(yīng)電動勢E降低。
當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到凸齒的中心線與磁頭的中心線對齊時(shí)(見圖2-24b)，雖然轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙最小，磁路的磁阻最小，磁通量φ最大，但是由于磁通量不可能繼續(xù)增加，磁通變化率為零，因此感應(yīng)電動勢E為零，如圖2-24中曲線c點(diǎn)所示。
當(dāng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸齒離開磁頭時(shí)(見圖2-23c)，凸齒與磁頭間的氣隙增大，磁路磁阻增大，磁通量φ減少(dφ/dt< 0)，所以感應(yīng)電動勢E為負(fù)值，如圖2-24中曲線cda所示。當(dāng)凸齒轉(zhuǎn)到將要離開磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇減少，磁通變化率達(dá)到負(fù)向最大值[dφ/df=-(dφ/dt)max]，感應(yīng)電動勢E也達(dá)到負(fù)向最大值(E=-Emax)，如圖2-24中曲線上d點(diǎn)所示。
由此可見，信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個(gè)凸齒，傳感線圈中就會產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動勢，即電動勢出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，傳感線圈也就相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信號。磁感應(yīng)式傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是不需要外加電源，永久磁鐵起著將機(jī)械能變換為電能的作用，其磁能不會損失。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒轉(zhuǎn)動的速度將發(fā)生變化，鐵心中的磁通變化率也將隨之發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速越高，磁通變化率就越大，傳感線圈中的感應(yīng)電動勢也就越高。轉(zhuǎn)速不同時(shí)，磁通和感應(yīng)電動勢的變化情況如圖2-24所示。
由于轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙直接影響磁路的磁阻和傳感線圈輸出電壓的高低，因此在使用中，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙不能隨意變動。氣隙如有變化，必須按規(guī)定進(jìn)行調(diào)整，氣隙一般設(shè)計(jì)在0．2～0．4mm范圍內(nèi)。
2)捷達(dá)、桑塔納轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器
1)曲軸位置傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：捷達(dá)AT和GTX、桑塔納2000GSi型轎車的磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器安裝在曲軸箱內(nèi)靠近離合器一側(cè)的缸體上，主要由信號發(fā)生器和信號轉(zhuǎn)子組成，如圖2-25所示。
信號發(fā)生器用螺釘固定在發(fā)動機(jī)缸體上，由永久磁鐵、傳感線圈和線束插頭組成。傳感線圈又稱為信號線圈，永久磁鐵上帶有一個(gè)磁頭，磁頭正對安裝在曲軸上的齒盤式信號轉(zhuǎn)子，磁頭與磁軛(導(dǎo)磁板)連接而構(gòu)成導(dǎo)磁回路。
信號轉(zhuǎn)子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個(gè)凸齒、57個(gè)小齒缺和一個(gè)大齒缺。大齒缺輸出基準(zhǔn)信號，對應(yīng)發(fā)動機(jī)氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。大齒缺所占的弧度相當(dāng)于兩個(gè)凸齒和三個(gè)小齒缺所占的弧度。因?yàn)樾盘栟D(zhuǎn)子隨曲軸一同旋轉(zhuǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)一圈
(360。)，信號轉(zhuǎn)子也旋轉(zhuǎn)一圈(360。)，所以信號轉(zhuǎn)子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為360。，每個(gè)凸齒和小齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角均為3。(58×3。+57×3。=345。)，大齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為15。(2×3。+3×3。=15。)。
2)曲軸位置傳感器工作情況：當(dāng)曲軸位置傳感器隨曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個(gè)凸齒，傳感線圈中就會產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動勢(即電動勢出現(xiàn)一次最大值和一次最小值)，線圈相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信號。因?yàn)樾盘栟D(zhuǎn)子上設(shè)有一個(gè)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號的大齒缺，所以當(dāng)大齒缺轉(zhuǎn)過磁頭時(shí)，信號電壓所占的時(shí)間較長，即輸出信號為一寬脈沖信號，該信號對應(yīng)于氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。電子控制單元(ECU)接收到寬脈沖信號時(shí)，便可知道氣缸1或氣缸4上止點(diǎn)位置即將到來，至于即將到來的是氣缸1還是氣缸4，則需根據(jù)凸輪軸位置傳感器輸入的信號來確定。由于信號轉(zhuǎn)子上有58個(gè)凸齒，因此信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈(發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈)，傳感線圈就會產(chǎn)生58個(gè)交變電壓信號輸入電子控制單元。
每當(dāng)信號轉(zhuǎn)子隨發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動一圈，傳感線圈就會向電子控制單元(ECU)輸入58個(gè)脈沖信號。因此，ECU每接收到曲軸位置傳感器58個(gè)信號，就可知道發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)了一圈。如果在1min內(nèi)ECU接收到曲軸位置傳感器個(gè)信號，ECU便可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速n為2000(n=/58=2000)r/rain；如果ECU每分鐘接收到曲軸位置傳感器個(gè)信號，ECU便可計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速為5000(n=/58=5000)r/min。依此類推，ECU根據(jù)每分鐘接收曲軸位置傳感器脈沖信號的數(shù)量，便能計(jì)算出發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和負(fù)荷信號是電子控制系統(tǒng)最重要、最基本的控制信號，ECU根據(jù)這兩個(gè)信號就能計(jì)算出基本噴油提前角(時(shí)間)、基本點(diǎn)火提前角(時(shí)間)和點(diǎn)火導(dǎo)通角(點(diǎn)火線圈一次電流接通時(shí)間)三個(gè)基本控制參數(shù)。
捷達(dá)AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器信號轉(zhuǎn)子上大齒缺產(chǎn)生的信號為基準(zhǔn)信號，ECU控制噴油時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間是以大齒缺產(chǎn)生的信號為基準(zhǔn)進(jìn)行控制的。當(dāng)ECu接收到大齒缺產(chǎn)生的信號后，再根據(jù)小齒缺信號來控制點(diǎn)火時(shí)間、噴油時(shí)間和點(diǎn)火線圈一次電流接通時(shí)間(即導(dǎo)通角)。
3)豐田轎車TCCS磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器
豐田計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1FCCS)采用的磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器由分電器改進(jìn)而成，由上、下兩部分組成。上部分為檢測曲軸位置基準(zhǔn)信號(即氣缸識別與上止點(diǎn)信號，稱為G信號)發(fā)生器；下部分為曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(稱為Ne信號)發(fā)生器。
1)Ne信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：Ne信號發(fā)生器安裝在G信號發(fā)生器的下面，主要由No．2信號轉(zhuǎn)子、Ne傳感線圈和磁頭組成，如圖2-26a所示。信號轉(zhuǎn)子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅(qū)動，軸的上端套裝分火頭，轉(zhuǎn)子外制有24個(gè)凸齒。傳感線圈及磁頭固定在傳感器殼體內(nèi)，磁頭固定在傳感線圈中。
2)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號的產(chǎn)生原理與控制過程：當(dāng)發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，配氣凸輪軸便驅(qū)動傳感器信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙交替發(fā)生變化，傳感線圈的磁通隨之交替發(fā)生變化，由磁感應(yīng)式傳感器工作原理可知，在傳感線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢，信號電壓的波形如圖2-26b所示。因?yàn)樾盘栟D(zhuǎn)子有24個(gè)凸齒，所以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，傳感線圈就會產(chǎn)生24個(gè)交變信號。傳感器軸每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈(720。)，所以一個(gè)交變信號(即一個(gè)信號周期)相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)30。(720。÷24=30。)，相當(dāng)于分火頭旋轉(zhuǎn)15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信號發(fā)生器24個(gè)信號，即可知道曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈、分火頭旋轉(zhuǎn)了一圈。ECU內(nèi)部程序根據(jù)每個(gè)Ne信號周期所占時(shí)間，即可計(jì)算確定發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速和分火頭轉(zhuǎn)速。為了精確控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角，還需將每個(gè)信號周期所占的曲軸轉(zhuǎn)角(30。角)分得更小。微機(jī)完成這一工作十分方便，由分頻器將每個(gè)Ne信號(曲軸轉(zhuǎn)角30。)等分成30個(gè)脈沖信號，每個(gè)脈沖信號就相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角1。(30。÷30=1。)。如將每個(gè)Ne信號等分成60個(gè)脈沖信號，則每個(gè)脈沖信號相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角0．5。(30。÷60=0．5。)。具體設(shè)定由轉(zhuǎn)角精度要求和程序設(shè)計(jì)確定。
3)G信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：G信號發(fā)生器用來檢測活塞上止點(diǎn)位置與判別是哪一個(gè)氣缸即將到達(dá)上止點(diǎn)位置等基準(zhǔn)信號。故G信號發(fā)生器又稱為氣缸識別與上止點(diǎn)信號發(fā)生器或基準(zhǔn)信號發(fā)生器。G信號發(fā)生器由No．1信號轉(zhuǎn)子、傳感線圈G1、G2和磁頭等組成。信號轉(zhuǎn)子帶有兩個(gè)凸緣，固定在傳感器軸上。傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，G1線圈產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)第六缸壓縮上止點(diǎn)前10。、G2線圈產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)第一缸壓縮上止點(diǎn)前l(fā)O。。
4)氣缸識別與上止點(diǎn)信號的產(chǎn)生原理與控制過程：G信號發(fā)生器的工作原理與Ne信號發(fā)生器產(chǎn)生信號的原理相同。當(dāng)發(fā)動機(jī)凸輪軸驅(qū)動傳感器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，G信號轉(zhuǎn)子(No．1信號轉(zhuǎn)子)的凸緣便交替經(jīng)過傳感線圈的磁頭，轉(zhuǎn)子凸緣與磁頭之間的氣隙交替發(fā)生變化，在傳感線圈Gl、G2中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢信號。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G1的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G1中產(chǎn)生正向脈沖信號，稱為G1信號；當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分接近傳感線圈G2時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G2中也產(chǎn)生正向脈沖信號，稱為G2信號。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分經(jīng)過G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙不變、磁通量不變、磁通變化率為零，因此傳感線圈G1、G2中的感應(yīng)電動勢均為零。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子的凸緣部分離開G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙增大、磁通量減小、磁通變化率為負(fù)，因此傳感線圈G1、G2中將感應(yīng)產(chǎn)生負(fù)向交變電動勢信號。傳感器每轉(zhuǎn)一圈(360。)相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720。)，因?yàn)閭鞲芯€圈G1、G2相隔180。安裝，所以G1、G2中各產(chǎn)生一個(gè)正向脈沖信號。其中G1信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)第六缸，用來檢測第六缸上止點(diǎn)的位置；G2信號對應(yīng)于第一缸，用來檢測第一缸上止點(diǎn)的位置。電子控制單元檢測的對應(yīng)位置實(shí)際上是G轉(zhuǎn)子凸緣的前端接近并與傳感線圈G1、G2的磁頭對齊時(shí)刻(此時(shí)磁通量最大、信號電壓為零)的位置，該位置對應(yīng)于活塞壓縮上止點(diǎn)前10。(BT-DCl0。)位置。
凸輪軸傳感器的磁：凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理與檢測方法
凸輪軸位置傳感器的作用
凸輪軸位置傳感器實(shí)物如下圖所示，其主要作用是檢測凸輪軸的位置和轉(zhuǎn)角，從而確定發(fā)動機(jī)1缸壓縮行程上止點(diǎn)的位置。在啟動時(shí)，發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器提供的信號，識別氣缸活塞的位置和行程，控制燃油噴射順序及點(diǎn)火順序，進(jìn)行準(zhǔn)確的噴油與點(diǎn)火控制。
凸輪軸位置傳感器的安裝位置
凸輪軸位置傳感器的安裝位置
凸輪軸位置傳感器的分類、結(jié)構(gòu)原理與檢測方法
按照工作原理不同，凸輪軸位置傳感器可分為電磁式、霍爾式、磁阻元件式三種。
1. 電磁式凸輪軸位置傳感器
(1).結(jié)構(gòu)原理：
豐田K3-VE發(fā)動機(jī)電磁式凸輪軸位置傳感器
豐田K3-VE發(fā)動機(jī)電磁式凸輪軸位置傳感器與ECU的連接電路
豐田K3-VE發(fā)動機(jī)電磁式凸輪軸位置傳感器的輸出波形
(2).檢測方法：
豐田K3-VE發(fā)動機(jī)電磁式凸輪軸位置傳感器的檢測
檢測方法
2. 霍爾式凸輪軸位置傳感器
(1).結(jié)構(gòu)原理：
①安裝在分電器內(nèi)的霍爾式凸輪軸位置傳感器。由霍爾傳感器和脈沖環(huán)組成。
脈沖環(huán)是一個(gè)半周環(huán)（180°），通過環(huán)座安裝在分電器軸上，隨著分電器軸與曲軸同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)脈沖環(huán)的葉片進(jìn)入霍爾傳感器時(shí)，凸輪軸位置傳感器輸出高電位（4V），當(dāng)脈沖環(huán)的葉片離開霍爾傳感器時(shí)，凸輪軸位置傳感器輸出低電位（0.1V），分電器轉(zhuǎn)1圈，高低電位各占180°（相當(dāng)于360°曲軸轉(zhuǎn)角）。
霍爾式凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)一
霍爾式凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)二
霍爾式凸輪軸位置傳感器實(shí)物
長城2.8T霍爾式凸輪軸位置傳感器
長城2.8T霍爾式凸輪軸位置傳感器的組成
(2).檢測方法：
①捷達(dá)轎車
捷達(dá)轎車GTX型轎車采用的霍爾式凸輪軸位置傳感器與ECU的連接電路
該傳感器G40導(dǎo)線連接器有3個(gè)接線端子。1為傳感器電源正極端子；2為傳感器信號輸出端子；3為傳感器電源負(fù)極端子。這3個(gè)端子分別與ECU的62、76、67端子相連。
連接電路示意圖
檢測方法
②長城汽車
長城2.8TC發(fā)動機(jī)霍爾式凸輪軸位置傳感器與ECU的連接電路
連接電路圖
檢測方法
3. 磁阻元件式凸輪軸位置傳感器
(1).結(jié)構(gòu)原理
(2).檢測方法
連接電路圖
檢測方法
凸輪軸傳感器的磁：磁電式凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及檢測方法
1 ;磁電式凸輪軸位置傳感器結(jié)構(gòu)
豐田K3-VE發(fā)動機(jī)使用的是三銷磁電式凸輪軸位置傳感器，安裝于發(fā)動機(jī)1號進(jìn)氣凸輪軸前端。因?yàn)樵摍C(jī)型配備可變氣門系統(tǒng)，所以凸輪軸位置傳感器要進(jìn)行汽缸識別和檢測VVT-i提前角的值兩項(xiàng)功能。其安裝位置與結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 ;磁電式凸輪軸位置傳感器安裝位置
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2 ;磁電式凸輪軸位置傳感器工作原理
1號進(jìn)氣凸輪軸上的前端設(shè)置有三個(gè)正時(shí)銷，分別代表60°、180°、360°曲軸轉(zhuǎn)角，根據(jù)正時(shí)銷的輸出信號，ECU進(jìn)行實(shí)際凸輪軸位置的檢測和汽缸識別，凸輪軸轉(zhuǎn)動時(shí)，正時(shí)銷與凸輪轉(zhuǎn)角傳感器間氣隙發(fā)生變化，從而改變通過凸輪轉(zhuǎn)角傳感器的磁通量，凸輪軸每轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生3個(gè)脈沖，輸出波形如圖2所示。根據(jù)來自曲軸位置傳感器信號，1號凸輪軸相位被檢測，根據(jù)這個(gè)相位，可變氣門正時(shí)控制器發(fā)揮作用。
;圖2 ;凸輪轉(zhuǎn)角傳感器輸出波形
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3 ;連接電路
豐田K3-VE發(fā)動機(jī)凸輪軸位置傳感器與ECU的連接電路如圖3所示。
;圖3 ;凸輪軸位置傳感器與ECU的連接電路
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4 ;磁電式凸輪軸位置傳感器檢測方法
（1）電阻檢測
冷態(tài)時(shí)（傳感器溫度為-10~50℃）凸輪軸位置傳感器電阻為835~1400Ω，熱態(tài)時(shí)（傳感器溫度為50~100℃）凸輪軸位置傳感器電阻為1060~1645Ω。
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（2）解碼器檢查
利用DS-21診斷測試儀進(jìn)行檢測，如果凸輪軸位置傳感器損壞或相關(guān)線路出現(xiàn)故障，會出現(xiàn)故障代碼P0340，或閃碼14，其原因可能有凸輪軸位置傳感器故障、凸輪軸位置傳感器線路開路或短路，或者ECU故障。
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（3）示波器檢測
連接示波器，其輸出波形應(yīng)與圖2相同。;
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