曲轴和凸轮轴位置传感器DOC

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作用：判断发动机第一缸上止点位置，同时将信息反馈至ECU，ECU根据传感器信号进行顺序点火和喷油。

凸轮位置传感器磁铁用来产生一个磁场，这个磁场被传感器的探头读到传送到发动机控制电脑，控制电脑用这个信号精确地控制点火时间。

1、功用与类型

曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)又称为发动机转速与曲轴转角

传感器，其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入电子控制单元(ECu)，以便确定点火时刻和喷油时刻。

凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor，CPS)又称为气缸识别传感器(Cylinder Identific ation Sensor，CIS)，为了区别于曲轴位置传感器(CPS)，凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是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。

(1)结构特点

日产公司生产的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成的，主要由信号盘(即信号转子)、信号发生器、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。

信号盘是传感器的信号转子，压装在传感器轴上，如图2-22所示。在靠近信号盘的边缘位置制作有均匀间隔弧度的内、外两圈透光孔。其中，外圈制作有360个透光孔(缝隙)，间隔弧度为1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于产生曲轴转角与转速信号；内圈制作有6个透光孔(长方形孑L)，间隔弧度为60。，用于产生各个气缸的上止点信号，其中有一个长方形的宽边稍长，用于产生气缸1的上止点信号。

信号发生器固定在传感器壳体上，它由Ne信号(转速与转角信号)发生器、G信号(上止点信号)发生器以及信号处理电路组成。Ne信号与G信号发生器均由一个发光二极管(LED)和一个光敏晶体管(或光敏二极管)组成，两个LED分别正对着两个光敏晶体管。

曲轴和凸轮轴位置传感器

发动机电子控制燃油喷射系统常用的曲轴与凸轮轴位置传感器分为光电式、磁感应式和霍尔式三种类型。日产公爵王(Cedric)轿车、三菱与猎豹吉普车采用光电式曲轴与

凸轮轴位置传感器；丰田系列轿车采用磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器；捷达AT和GTX型、桑塔纳2000GSi型、奥迪200型轿车采用磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式

凸轮轴位置传感器；红旗CA7220E型轿车和切诺基吉普车采用了霍尔式曲轴与凸轮轴

位置传感器，且曲轴位置传感器为差动霍尔式传感器。因为大多数汽车将曲轴与凸轮轴

两种位置传感器制作成一体，且相同类型传感器的工作原理完全相同，所以将这两种传感器安排在同一节中介绍

(2)工作原理

光电式传感器的工作原理如图2-22所示。信号盘安装在发光二极管(LED)与光敏晶体管(或光敏二极管)之间。当信号盘上的透光孔旋转到LED与光敏晶体管之间时，LED发出的光线就会照射到光敏晶体管上，此时光敏晶体管导通，其集电极输出低电平(0．1～O．3V)；当信号盘上的遮光部分旋转到LED与光敏晶体管之间时，LED发出的光线就

不能照射到光敏晶体管上，此时光敏晶体管截止，其集电极输出高电平(4．8～5．2V)。

如果信号盘连续旋转，透光孔和遮光部分就会交替地转过LED而透光或遮光，光敏晶体管集电极就会交替地输出高电平和低电平。当传感器轴随曲轴和配气凸轮轴转动时，信

号盘上的透光孔和遮光部分便从LED与光敏晶体管之间转过，LED发出的光线受信号盘

透光和遮光作用就会交替照射到信号发生器的光敏晶体管上，信号传感器中就会产生与

曲轴位置和凸轮轴位置对应的脉冲信号。

由于曲轴旋转两转，传感器轴带动信号盘旋转一圈，因此，G信号传感器将产生6个脉冲信号。Ne信号传感器将产生360个脉冲信号。因为G信号透光孔间隔弧度为60。，曲轴每旋转120。就产生一个脉冲信号，所以通常G信号称为120。信号。设计安装保证120。信号在上止点前70。(BTDC70。)时产生，且长方形宽边稍长的透光孔产生的

信号对应于发动机气缸1上止点前70。，以便ECU控制喷油提前角与点火提前角。因

为Ne信号透光孔间隔弧度为1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一个脉冲周期中，高、低电平各占1。曲轴转角，360个信号表示曲轴旋转720。。曲轴每旋转120。，G信号传感器产生一个信号，Ne信号传感器产生60个信号。

3．磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器

(1)磁感应式传感器工作原理

磁感应式传感器的工作原理如图2-23所示，磁力线穿过的路径为永久磁铁N极一定子与转子间的气隙一转子凸齿一转子凸齿与定子磁头间的气隙一磁头一导磁板一永

久磁铁S极。当信号转子旋转时，磁路中的气隙就会周期性地发生变化，磁路的磁阻和

穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势

当信号转子按顺时针方向旋转时，转子凸齿与磁头间的气隙减小，磁路磁阻减小，

磁通量φ增多，磁通变化率增大(dφ／dt>0)，感应电动势E为正(E>0)，如图2-24中曲线abc所示。当转子凸齿接近磁头边缘时，磁通量φ急剧增多，磁通变化率最大[dφ／dt=(dφ／dt)max]，感应电动势E最高(E=Emax)，如图2-24中曲线b点所示。转子转过b点位置后，虽然磁通量φ仍在增多，但磁通变化率减小，因此感应电动势E降低。

当转子旋转到凸齿的中心线与磁头的中心线对齐时(见图2-24b)，虽然转子凸齿与磁头间的气隙最小，磁路的磁阻最小，磁通量φ最大，但是由于磁通量不可能继续增加，

磁通变化率为零，因此感应电动势E为零，如图2-24中曲线c点所示。

当转子沿顺时针方向继续旋转，凸齿离开磁头时(见图2-23c)，凸齿与磁头间的气

隙增大，磁路磁阻增大，磁通量φ减少(dφ／dt< 0)，所以感应电动势E为负值，如图2-24中曲线cda所示。当凸齿转到将要离开磁头边缘时，磁通量φ急剧减少，磁通变

化率达到负向最大值[dφ／df=-(dφ／dt)max]，感应电动势E也达到负向最大值

(E=-Emax)，如图2-24中曲线上d点所示。