汽车发动机电控系统中的电磁式曲轴传感器原理

电磁式曲轴（凸轮轴）位置与转速传感器是根据电磁感应的基本原理来工作的。图1-24所示为丰田汽车发动机安装在分电器内的曲轴（凸轮轴）位置与转速传感器，该传感器主要由永久磁铁及绕在磁铁上的线圈（又称为定子、传感器线圈）和压装在分电器轴上的触发轮（又称为转子、磁阻轮等）组成。触发轮上均布有1～2个或有与气缸相同数量的齿，当分电器轴转动时，分电器轴上的触发轮齿经过永久磁铁端部，线圈内就会感应出交流电压信号。

当轮齿接近磁铁端部时，磁场开始增强并且开始感应出电压（见图1-24b中A处）。电压会持续升高直到齿与线圈对正为止（见图1-24b中B处），当轮齿离开线圈中心时，电压会突然下降至0V以下并转变为负极性（见图1-24b中C处），随着轮齿离开线圈，磁场减弱到某一程度或消失。如果把轮齿与线圈对正的位置设计为活塞相对于上止点运动的某一特定位置，则当计算机检测到此交流电压由正到负所经过的0位时，即可判定此时气缸活塞所处的位置。计算机通过对交流电压信号计数即可得出任意时刻发动机的转速，不难看出触发轮的齿数越多测量越精确。

图1-22 曲轴箱上的传感器

1—触发轮 2—曲轴位置传感器 3—点火线圈和模块总成

图1-23 具有凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的发动机(www.xing528.com)

图1-24 电磁式曲轴位置与转速传感器及传感器信号

a）电磁式曲轴位置与转速传感器 b）传感器信号 1、7—永久磁铁 2、5—线圈 3、6—转子 4—拖架

某些发动机，起动时由曲轴位置传感器直接触发点火模块，触发轮的齿与线圈对正之前点火模块中的晶体管是导通的，点火线圈处于充电状态，当轮齿离开线圈中心时，电压突降至0V以下，点火模块中的晶体管被截止，切断了初级点火线圈中的电流，火花塞发火。点火模块一般需要0.25V的交流电压，以便接通控制初级线圈电流的晶体管。

电磁式曲轴位置与转速传感器线圈输出信号电压的大小和质量受许多因素的影响，包括发动机转速、触发轮与线圈之间的空气间隙以及线圈内磁铁的状况。线圈的输出电压会波动，在发动机起动时低至0.3～0.4V，在发动机高速运转时高达100V或更高。