磁脈沖式曲軸位置傳感器的檢測(cè)磁脈沖式曲軸位置傳感器工作原理
（1）日產(chǎn)公司磁脈沖式曲軸位置傳感器
該曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端的皮帶輪之后，如圖 1所示。在皮帶輪后端設(shè)置一個(gè)帶有細(xì)齒的薄圓齒盤（用以產(chǎn)生信號(hào)，稱為信號(hào)盤），它和曲軸皮帶輪一起裝在曲軸上，隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)。在信號(hào)盤的外緣，沿著圓周每隔4°有個(gè)齒。共有90個(gè)齒，并且每隔120°布置1個(gè)凸緣，共3個(gè)。安裝在信號(hào)盤邊沿的傳感器盒是產(chǎn)生電信號(hào)信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器內(nèi)有3個(gè)在永久磁鐵上繞有感應(yīng)線圈的磁頭，其中磁頭②產(chǎn)生120°信號(hào)，磁頭①和磁頭③共同產(chǎn)生曲軸1°轉(zhuǎn)角信號(hào)。磁頭②對(duì)著信號(hào)盤的120°凸緣，磁頭①和磁頭③對(duì)著信號(hào)盤的齒圈，彼此相隔了曲軸轉(zhuǎn)角安裝。信號(hào)發(fā)生器內(nèi)有信號(hào)放大和整形電路，外部有四孔連接器，孔“1”為120°信號(hào)輸出線，孔“2”為信號(hào)放大與整形電路的電源線，孔“3”為1°信號(hào)輸出線，孔“4”為接地線。通過(guò)該連接器將曲軸位置傳感器中產(chǎn)生的信號(hào)輸送到ECU。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)盤的齒和凸緣引起通過(guò)感應(yīng)線圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)濾波整形后，即變成脈沖信號(hào)（如圖 2所示）。發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈，磁頭②上產(chǎn)生3個(gè)120°脈沖信號(hào)，磁頭①和③各產(chǎn)生90個(gè)脈沖信號(hào)（交替產(chǎn)生）。由于磁頭①和磁頭③相隔3°曲軸轉(zhuǎn)角安裝，而它們又都是每隔4°產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，所以磁頭①和磁頭③所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)相位差正好為90°。將這兩個(gè)脈沖信號(hào)送入信號(hào)放大與整形電路中合成后，即產(chǎn)生曲軸1°轉(zhuǎn)角的信號(hào)（如圖 3所示）。
產(chǎn)生120°信號(hào)的磁頭②安裝在上止點(diǎn)前70°的位置（圖 4），故其信號(hào)亦可稱為上止點(diǎn)前70°信號(hào)，即發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，磁頭②在各缸上止點(diǎn)前70°位置均產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。
（2）豐田公司磁脈沖式曲軸位置傳感器
豐田公司TCCS系統(tǒng)用磁脈沖式曲軸位置傳感器安裝在分電器內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖 5所示。該傳感器分成上、下兩部分，上部分產(chǎn)生G信號(hào)，下部分產(chǎn)生Ne信號(hào)，都是利用帶有輪齒的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，使信號(hào)發(fā)生器感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通變化，從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再將它放大后，送入ECU。
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(hào)發(fā)生器和帶縫隙和光孔的信號(hào)盤組成。信號(hào)盤安裝在分電器軸上，其外圍有360條縫隙，產(chǎn)生1°（曲軸轉(zhuǎn)角）信號(hào)；外圍稍靠?jī)?nèi)側(cè)分布著6個(gè)光孔（間隔60°），產(chǎn)生120°信號(hào)，其中有一個(gè)較寬的光孔是產(chǎn)生對(duì)應(yīng)第1缸上止點(diǎn)的120°信號(hào)的，如圖 12所示。
信號(hào)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（圖 13）。兩只發(fā)光二極管分別正對(duì)著光敏二極管，發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標(biāo)。信號(hào)盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，當(dāng)信號(hào)盤隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因信號(hào)盤上有光孔，產(chǎn)生透光和遮光的交替變化，造成信號(hào)發(fā)生器輸出表征曲軸位置和轉(zhuǎn)角的脈沖信號(hào)。圖 14所示為光電式信號(hào)發(fā)生器的作用原理。
當(dāng)發(fā)光二極管的光束照射到光敏二極管上時(shí)，光敏二極管感光而導(dǎo)通；當(dāng)發(fā)光二極管的光束被遮擋時(shí)，光敏二極管截止。信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖電壓信號(hào)送至電子電路放大整形后，即向電控單元輸送曲軸轉(zhuǎn)角1°信號(hào)和120°信號(hào)。因信號(hào)發(fā)生器安裝位置的關(guān)系，120°信號(hào)在活塞上止點(diǎn)前70°輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)2圈，分電器軸轉(zhuǎn)1圈，則1°信號(hào)發(fā)生器輸出360個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖周期高電位對(duì)應(yīng)1°，低電位亦對(duì)應(yīng)1°，共表征曲軸轉(zhuǎn)角720°。與此同時(shí)，120°信號(hào)發(fā)生器共產(chǎn)生6個(gè)脈沖信號(hào)。
霍爾式曲軸位置傳感器是利用霍爾效應(yīng)的原理，產(chǎn)生與曲軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖信號(hào)的。它是利用觸發(fā)葉片或輪齒改變通過(guò)霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而使霍爾元件產(chǎn)生脈沖的霍爾電壓信號(hào)，經(jīng)放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號(hào)。
美國(guó)GM公司的霍爾式曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端，采用觸發(fā)葉片的結(jié)構(gòu)型式。在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸皮帶輪前端固裝著內(nèi)外兩個(gè)帶觸發(fā)葉片的信號(hào)輪，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。外信號(hào)輪外緣上均勻分布著18個(gè)觸發(fā)葉片和18個(gè)窗口，每個(gè)觸發(fā)葉片和窗口的寬度為10°弧長(zhǎng)；內(nèi)信號(hào)輪外緣上設(shè)有3個(gè)觸發(fā)葉片和3個(gè)窗口，3個(gè)觸發(fā)葉片的寬度不同，分別為100°、90°和110°弧長(zhǎng)，3個(gè)窗口的寬度亦不相同，分別為20°、30°和10°弧長(zhǎng)。由于內(nèi)信號(hào)輪的安裝位置關(guān)系，寬度為100°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿位于第1缸和第4缸上止點(diǎn)（TDC）前75°，90°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿在第6缸和第3缸上止點(diǎn)前75°，110°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿在第5缸和第2缸上止點(diǎn)前75°。
霍爾信號(hào)發(fā)生器由永久磁鐵、導(dǎo)磁板和霍爾集成電路等組成。內(nèi)外信號(hào)輪側(cè)面各設(shè)置一個(gè)霍爾信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時(shí)，霍爾集成電路中的磁場(chǎng)即被觸發(fā)葉片所旁路（或稱隔磁），這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)觸發(fā)葉片離開(kāi)空氣隙時(shí)，永久磁鐵2的磁通便通過(guò)導(dǎo)磁板3穿過(guò)霍爾元件這時(shí)產(chǎn)生霍爾電壓。將霍爾元件間歇產(chǎn)生的霍爾電壓信號(hào)經(jīng)霍爾集成電路放大整形后，即向ECU輸送電壓脈沖信號(hào),外信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生18個(gè)脈沖信號(hào)（稱為18X信號(hào)），1個(gè)脈沖周期相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)20°轉(zhuǎn)角的時(shí)間，ECU再將1個(gè)脈沖周期均分為20等份，即可求得曲軸旋轉(zhuǎn)1°所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并根據(jù)這一信號(hào)，控制點(diǎn)火時(shí)刻。該信號(hào)的功用相當(dāng)于光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生1°信號(hào)的功能。內(nèi)信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生3個(gè)不同寬度的電壓脈沖信號(hào)（稱為3X信號(hào)），脈沖周期均為120°曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間，脈沖上升沿分別產(chǎn)生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止點(diǎn)前75°作為ECU判別氣缸和計(jì)算點(diǎn)火時(shí)刻的基準(zhǔn)信號(hào)，此信號(hào)相當(dāng)于前述光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的120°信號(hào)。
