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尽管在电动化浪潮席卷汽车市场的当下，但市场内的保有量依旧是内燃机车型。关于内燃机，之前有很多推文为大家详细地分析...
尽管在电动化浪潮席卷汽车市场的当下，但市场内的保有量依旧是内燃机车型。关于内燃机，之前有很多推文为大家详细地分析过（没看过的朋友欢迎观看之前的推文）。这次，我们从一个小部件作为切入点，来深入地了解发动机传感器的作用。
发动机传感器是现代汽车必不可少的部件，根据位置主要分为曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器，根据所应用技术主要分为电磁感应式传感器、霍尔效应式传感器和光电效应式传感器。
随着汽车的高速发展，世界各国的汽车商们都在汽车的功能和软硬件上下了很大的功夫，所有高档汽车应用的传感器也会更多，下面我们将把一些常用的发动机传感器罗列在目：
1，曲轴位置传感器
曲轴位置传感器的作用就是确定曲轴的位置，也就是曲轴的转角。它通常要配合凸轮轴位置传感器一起来工作——确定基本点火时刻。我们都知道，发动机是在压缩冲程末开始点火的，那么发动机电脑是怎么知道哪缸该点火了呢？就是通过曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号来计算的，通过曲轴位置传感器，可以知道哪缸活塞处于上止点，通过凸轮轴位置传感器，可以知道哪缸活塞是在压缩冲程中。这样，发动机电脑就知道了该什么时候给哪缸点火了。
曲轴位置传感器通常安装在分电器内，是控制系统中最重要的传感器之一。其作用有：检测发动机转速，因此又称为转速传感器；检测活塞上止点位置，故也称为上止点传感器，包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。
曲轴传感器主要有三种类型：磁电感应式、霍尔效应式和光电式。
1、磁电感应式：
磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器分上、下两层安装在分电器内。传感器由永磁感应检测线圈和转子（正时转子和转速转子）组成，转子随分电器轴一起旋转。正时转子有一、二或四个齿等多种形式，转速转子为 24个齿。永磁感应检测线圈固定在分电器体上。若已知转速传感器信号和曲轴位置传感器信号，以及各缸的工作顺序，就可知道各缸的曲轴位置。磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器的转子信号盘也可安装在曲轴或凸轮轴上。
2、 霍尔效应式：
霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。霍尔信号发生器安装在分电器内，与分火头同轴，由封装的霍尔芯片和永久磁铁作成整体固定在分电器盘上。触发叶轮上的缺口数和发动机气缸数相同。当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间，霍尔触发器的磁场被叶片旁路，这时不产生霍尔电压，传感器无输出信号；当触发叶轮上的缺口部分进入永久磁铁和霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，霍尔电压升高，传感器输出电压信号。
3、光电式：
光电式曲轴位置传感器一般装在分电器内，由信号发生器和带光孔的信号盘组成。其信号盘与分电器轴一起转动，信号盘外圈有 360条光刻缝隙，产生曲轴转角 1 °的信号；稍靠内有间隔 60 °均布的 6 个光孔，产生曲轴转角 120 °的信号，其中 1 个光孔较宽，用以产生相对于 1 缸上止点的信号。信号发生器安装在分电器壳体上，由二只发光二极管、二只光敏二极管和电路组成。发光二极管正对着光敏二极管。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，由于信号盘上有光孔，则产生透光和遮光交替变化现象。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被档住时，光敏二极管电压为0 。这些电压信号经电路部分整形放大后，即向电子控制单元输送曲轴转角为 1 °和 120°时的信号，电子控制单元根据这些信号计算发动机转速和曲轴位置。
曲轴位置传感器安装在变速箱离合器壳体上(见图3-25和图3-26)，位于发动机缸体左侧后面，曲轴位置传感器是用二条紧固的，用带胶纸垫或纸板垫垫到曲轴位置传感器的底面上，以调节传感器的深度，一旦发动机起动之后(在曲轴位置传感器装好之后)，纸垫的多余部分应被剪掉。新出厂的备用传感器将带着这种垫，如果原来的曲轴位置传感器被重新装过，或更换变速箱和离合器壳体，就必须装一个新的垫片。
拆卸时，在靠近进气歧管的后部，从主线束上拆下传感器线束，拆下油管安装螺栓上的固定曲轴位置传感器导线卡子的螺母，拆下曲轴位置传感器安装螺栓，拆下曲轴位置传感器，拆下曲轴位置传感器导线线束的夹箍。安装时，把曲轴位置传感器的凸头装进变速箱壳体的孔里使端面齐平。安装并拧紧曲轴位置传感器二个安装螺栓，其力矩为17-21N·m。曲轴位置传感器固定到变速箱的二个螺栓是特制的，以保证传感器与飞轮之间有一个正确的间隙，不允许装用其他螺栓代替特制的螺栓。把导线插头连接到曲轴位置传感器上，装上传感器线束卡子，把卡子装到燃油管安装螺栓上，拧上卡子的安装螺母。
作用：是计算机控制点火系统中最重要的传感器,其作用是检测上止点信号,发动机转速信号,和曲轴转角信号.并将其输入计算机从而控制汽缸点火顺序作出最佳点火时刻命令。
种类：电磁感应式 霍尔效应式 光电效应式。
凸轮轴位置传感器
凸轮轴位置传感器是一种传感装置，也叫同步信号传感器，它是一个气缸判别定位装置，向ECU输入凸轮轴位置信号，是点火控制的主控信号。
功用与类型
凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor，CPS)，其功用是采集凸轮轴动角度信号，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 Identification 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。
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。
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。
工作原理
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)。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)。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，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。
当转子沿顺时针方向继续旋转，凸齿离开磁头时，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。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)。
由此可见，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势，即电动势出现一次最大值和一次最小值，传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号。磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电源，永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用，其磁能不会损失。当发动机转速变化时，转子凸齿转动的速度将发生变化，铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高，磁通变化率就越大，传感线圈中的感应电动势也就越高。
由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的高低，因此在使用中，转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化，必须按规定进行调整，气隙一般设计在0．2～0．4mm范围内。
总结：
A、电磁感应式
传感器是由信号轮永久磁铁和铁芯组成的感应头和感应线圈组成，感应头端部与信号轮齿顶之间具有1mm左右间隙。信号轮旋转时，当信号轮一个轮齿与齿槽接近和离开感应头时通过感应线圈的磁通量将随着轮齿和齿槽的凹凸产生相应的变化，在感应线圈上感应出一个完整的交流信号。信号轮转过一圈，在感应线圈输出端将产生与信号齿轮数相同个数的交流信号，ECU根据输出信号的个数、周期及汽油发动机转速关系就能算出汽油发动机转速和曲轴转角。
电磁感应式传感器具有结构简单价格便宜的优点，但也存在输出电压随发动机波动的不足。
B、霍尔效应式
在磁场中，当电流以垂直于磁场方向流过置于磁场中霍尔半导体基片时，在与电流和磁场垂直霍尔基片的两个横向侧面上将产生一个与电流和磁场强度成正比的点位差，称霍尔电压U(霍)，U(霍)与霍尔半导体材料的特性、基片厚度、通过电流的大小及磁场强度等因素有关。 传感器由带有叶片或触发齿轮的信号轮和包括永久磁铁、导磁板及霍尔集成电路的霍尔信号发生器组成。信号轮转动时，当叶片转入霍尔元件与磁铁之间的间隙时，霍尔信号发生器输出高电平。信号轮转一圈，霍尔信号发生器向ECU输出与叶片数相同的高低电平信号，ECU根据输出信号个数、周期及与发动机转速的关系就能计算出发动机转速和曲轴转角。
霍尔效应式具有输出电压不受汽油发动机转速高低影响的优点，但由于叶片或触发轮齿数量受自身结构的限制，存在分度较粗的不足。
C、光电效应式
传感器由带有叶片的信号轮和包括发光二极管、光敏二极管及包括放大整形电路的信号发生器组成。信号轮转动时，每当叶片进入发光二极管和光敏二极管之间的间隙时发光二极管射向光敏二极管光束被遮挡，光敏二极管电压为零。当叶片离开两者之间间隙时，发光二极管的光束照射到光敏二极管上，光敏二极管因感光而产生电压。信号轮旋转一圈信号发生器向ECU输出与叶片数相等的电压脉冲信号，ECU根据输出信号个数、周期及汽油发动机转速的关系就能计算出汽油发动机转速和曲轴转角。
光电感应式具有分度精度高，输出信号为数字脉冲的优点，但也存在对使用环境要求较高的不足。
好了，本篇推文是以纯技术为切入点进行全面分析的，略显枯燥，但希望能帮到大家。也欢迎大家转发、点赞、评论，大家的支持是我创作的动力。
我是六六技术人，我们一起畅谈科技。
来源：六六信息观察
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评论列表（4条）
我是娱乐盟的签约作者“一只志飞呀”！
希望本篇文章《发动机的小部件，却拥有着巨大的作用。一起看看发动机传感器》能对你有所帮助！
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