曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器

【结构】如图所示 由信号发生器和带光孔的信号盘组成
1传感器联轴器 2凸轮轴位置传感器 3信号盘 4曲轴位置传 感器检测孔 5第四缸上止点检测孔 6发光二极管 7光敏二 极管
霍尔式曲轴位置传感器
四、霍尔式曲轴位置传感器
1. 霍尔效应 当电流I通过放在磁场中的半导体
基片( 称霍耳元件)且电流方向与磁 场方向垂直时，电荷在洛仑兹力作 用下向一侧偏移，在垂直于电流与 磁场的霍耳元件的横向侧面上即产 生 一个与电流和磁场强度成正比 的电压，称为霍耳电压 UH。霍耳 电压可用下式表示 , 即
参与点火控制的凸轮轴位置传感器，若在运转过程中被 拔掉，发动机照常运转。但重新起动时，则需要重复几 次（凸轮轴位置传感器的损坏不会造成发动机不能起 动）。
独立点火、顺序喷射的直列发动机既要安装曲轴位置 传感器，又要安装凸轮轴位置传感器。
V型发动机无论同时点火还是独立点火，也无论分组 喷射还是顺序喷射，都需要安装曲轴位置传感器和凸 轮轴位置传感器。
电磁感应式曲轴位置传感器
结 构
永磁铁：安装在信号盘的边缘， 产生永磁场，穿过信号盘、电磁 线圈等。
电磁线圈： 当磁场变化 时，产生感 应电动势， 输出信号。
气隙(小于 2mm)：过 大，信号 弱；过小， 碰撞
信号盘：安装在曲轴、凸轮轴或分电器轴上， 并随之转动，信号盘上均制有若干凸齿和齿槽 （特殊：一宽齿槽或装一销钉），信号盘形状 决定了信号波形。
磁感应式曲轴位置传感器
安装在气缸体左侧、发动机后端靠近飞轮处
安装位置
曲轴位置传感器的作用
（1）检测发动机转速， PCM据此计算进气量， 确定喷油量和点火提前角。 （2）检测发动机基准缸（一缸或其他缸）的基准 位置（活塞压缩上止点或压缩上止点前、后一固定 角度），进行缸序判别，进一步确定活塞的任一位 置。 （3）检测曲轴转过的角度，PCM判定活塞运行的 任一位置，确定点火时刻和喷油时刻。 （4）控制喷油和点火之外，还用于怠速控制、废 气再循环控制、燃油蒸发控制等。
工作原理：
当信号转子凸齿的中心线与磁头对正时，磁通的变 化率为零，在线圈中的感应电动势为零； 当信号转子的凸齿离开磁头时，磁通量减少，感应 电动势为负值；
当信号转子的凸齿接近磁 头时，凸齿与磁头间的气隙 减小，磁通量增多，感应电 动势为正值。
磁感应式曲轴位置传感器信号：
齿数为60-2，即原 为60齿，切掉2齿， 得到58凸齿、57个 小齿缺和1个大齿缺。
故障征兆检测：
在发动机运行中，当曲轴位置传 感器出现故障时，会导致信号中 断，发动机不能启动或在运行时 立即熄火，这时电子控制单元可 以诊断到故障并进行代码存储。
凸轮轴位置传感器
2、凸轮轴位置传感器分类
电磁式凸轮轴位置传感器 霍尔式凸轮轴位置传感器 光电式凸轮轴位置传感器
1、凸轮轴位置传感器作用
原为60齿 齿与齿间隔度数为360°/60=6° 每个凸齿和小齿缺所 占曲轴转角均为3°。
曲轴旋转一圈，将会产生58个脉冲信号。 大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占弧度， 大齿缺所占总的曲轴转角位15°（=2×3+3×3）。 大齿缺输出基准信号，对应发动机气缸1或4压缩上止点前的一定 角度。1缸还是4缸需根据凸轮轴位置传感器输入的信号来确定。
如阻值过大或为无穷大， 说明线束与端子接触不良 或导线断路，应更换线束。
端子1与2端子阻值为无穷。
端子1与3端子阻值为无穷。
端子1与3端子电压为 4.5~5.0V。
曲轴位置传感器与 凸轮轴位置传感器的相互关系
在起动时，ECU接收曲轴位置传感器信号后还不能控制 点火线圈工作，还要接收凸轮轴位置传感器的参考信号 按顺序控制点火。
按照霍尔器件和工作磁体间的运动方式，霍尔式曲轴位 置传感器分为变磁通式和遮断式。
（a）变磁通式
（b）遮断式
（a）变磁通 式
齿盘的转动使磁路的 磁阻随气隙的改变而周 期性地变化，霍尔元件 输出的微小脉冲信号经 隔直、放大、整形后可 以确定齿盘的转速
（a）变磁通 式
当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产 生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之， 当齿轮齿缺对准霍尔元件时，输出低电平。
磁感应式传感器的结构
桑塔纳 发动机
磁感应 式曲轴 位置传 感器
曲轴位置传感器的结构：
磁脉冲式传感器用螺钉固定 在发动机缸体上，由永磁铁、 线圈和连接器插头组成。 线圈即为信号线圈，永磁铁 上带有一个磁头，磁头与信号 转子相对安装，磁头与导磁板 连接构成导磁回路。
1缸体；2-齿缺（基准标记）；3-传感器磁头；4信号转子
发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸 轮轴位置传感器产生的信号电压不断输入控制单元 ECU。
当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电 平信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号时， 便可识别出此时为1缸活塞处于压缩行程、4缸活塞处 于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出 的信号控制点火提前角。
因此，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就产 生一个交变电动势，即一个最大值和一个最小值，感 应线圈即输出一个交变电压信号。 信号转子上的大齿缺转过磁头时，输出一个宽脉冲
信号，该信号对应1缸或4缸上止 点前一定角度。 ECU接收到宽脉冲信号时，再 根据凸轮轴位置传感器输入的信 号最终判定是1缸还是4缸在上 止点前。
曲轴位置传感器的检测
端子1为转速与转角正极， 与ECU的56端子相连； 端子2为转速与转角的负极， 与ECU的63端子相连； 端子3为屏蔽线端子，与 ECU的67端子相连。
对于曲轴位置传感器的检测，主要测量各端 子间电阻。
（1）曲轴位置传感器的电阻检查 关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，按图进 行，
式中： RH—霍耳系数；d—基片厚度 I—电流； B—磁场强度；
当结构一定且电流为定值时, 霍尔电压与磁场 强度成正比。
霍尔开关电路
根据脉冲 信号的多 少计算曲 轴的旋转 速度和位 置。
汽车上用霍尔式传感器一般为三线：一根为电源线，供给 工作电压一般为12V，（也有用9V），一根为信号线，需 要提供5V参考电压，通过三极管的导通或关闭，实现0V 和5V的脉冲变化，第三根为搭铁线。
5、凸轮轴位置传感器安装
位置
凸轮轴位置传感器 为霍尔效应式传感 器，安装凸轮轴附 近，与凸轮轴上的 信号轮共同工作， 信号轮对应的发动 机的特定位置
传感器的检 测
检测线束导线有无断路故 障：端子1与控制单元插 头端子62、传感器插头端 子2与控制单元插头端子 76、传感器插头端子3与 控制单元插头端子67，测 得各导线的电阻值应不大 于1.5Ω。
（b）变磁通式
霍尔曲轴传感器的其他安装方法
只要黑色金属旋 转体的表面存在缺 口或突起，就可产 生磁场强度的脉动， 从而引起霍尔电势 的变换，产生转速 信号
（b）遮断 式
软磁翼片（如软铁） 软磁材料易于磁化，也易 于退磁，广泛用于电工设 备和电子设备中。应用最 多的软磁材料是铁硅合金 (硅钢片)以及各种软磁铁氧 体等 。
当叶片离开气隙时， 永久磁铁的磁通经 霍尔集成电路和导 磁钢片构成回路， 产生霍尔电压1.92.0V，输出0.1-0.3V 的低电平信号电压。
当叶片进入气隙时， 霍尔集成电路中的 磁场被叶片旁路， 产生霍尔电压0V， 输出4.8V的高电平 信号电压。
工作情况
当隔板（叶片）进入气隙（即在气隙内）时，霍尔元件不产生电压， 传感器输出高电平（5V）信号；当隔板（叶片）离开气隙（即窗口 进入气隙）时，霍尔元件产生电压，传感器输出低电平信号 （0.1V）。 曲轴每转两圈霍尔传感器信号端子就转一圈，对应产生一个低电平 信号和一个高电平信号，其中低电平信号对应于1缸上止点前一定 角度。
曲轴位置传感器的分类
按照其工作原理的不同，分为三种类型：
磁电感应式曲轴位置传感器 光电式曲轴位置传感器 霍尔效应式曲轴位置传感器。
捷达、桑塔纳2000GSi型、奥迪200型 轿请车看采动画用：曲磁轴感位置应传感式器曲（磁轴电感位应置式为传例）感器；红 旗轿车和切诺基吉普车采用了霍尔式曲 轴位置传感器。
采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU， 以便ECU识别气缸1压缩上止点，从而进行顺 序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此 外，凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识 别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感 器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点， 所以称为气缸识别传感器。
霍尔效应
通有电流I的白金导体（半导体）垂直于磁力线放入 磁感应强度为B的磁场中时，在白金导体横向侧面 上就会产生一个垂直于电流方向和磁场的电压VH， VH与通过半导体的电流I和磁感应强度B成正比，当 取消磁场时电压立即消失。
检查传感器上1与2端子间电阻， 应为450～1000Ω。若电阻为无穷 大，说明信号线圈存在断路，应更 换传感器。
检查传感器上1或2端子与屏蔽线端子3之间的电阻， 阻值应为无穷大，如果电阻不是无穷大，则应更换 传感器。
（2）检查传感器与ECU之间 的连接线束
分别检查1与56端子，2与 63端子，3与67端子间的电阻 值，应不超过1.5Ω。如果电 阻为无穷大，说明存在导线断 路或接触不良，需进行维修。
当信号转子随发动机转动一圈，传感线圈就会向ECU输入 58个脉冲信号，即ECU收到58个脉冲信号，意味着曲轴旋转 一圈。
如ECU一分钟接收到116000个信号，那么转速为2000r/min
ECU一分钟接收到290000个信号，那么转速为5000r/min
ECU根据转速信号和负荷信号计算基本喷油提前角、基本点火 提前角和点火导通角。
桑塔纳霍尔式凸轮轴位置传感器
在桑塔纳2000GSi型轿车的电控系统中， 既装配有磁感应式曲轴位置传感器， 又装配有霍尔式凸轮轴位置传感器。