柴油机凸轮轴位置传感器的工作原理及重要性

在四冲程柴油机中，因曲轴每转两转才完成一个工作循环，而曲轴转速与位置传感器只能感知第一缸活塞上止点位置，为了起动发动机，还必须区别是压缩上止点还是进排气上止点，因此共轨喷油系统和泵喷嘴系统还需要加装一个凸轮轴位置传感器作为基准信号才能保证正确的喷油时序，而VP44径向柱塞式电控分配泵则是以转角传感器的信号作为基准标记的，就无需另加装凸轮轴位置传感器了。

凸轮轴位置传感器大多采用霍尔传感器，其工作原理如图8-9所示，它由霍尔元件（半导体晶片）和带有单齿的信号轮等组成。霍尔元件处于永久磁铁产生的磁场内，磁力线与霍尔晶片垂直，并通过气隙流向铁磁材料制成的信号轮，构成磁通回路。当凸轮轴旋转时，与其固定连接的信号轮的齿顶和齿槽交替通过它们与霍尔元件之间所形成的气隙，齿顶转过时气隙小，磁场最强，而齿槽转过时气隙大，磁场最弱，引起磁场的激烈变化。若此时在霍尔晶片的两端通以恒定电流，则由于霍尔效应便会在晶片两侧方向（与电流垂直方向）上产生如图8-9b所示的脉冲电压信号（霍尔电压），其值只与磁场强度成正比而与凸轮轴的转速无关，因此只要正确布置信号轮上单齿的位置，就能确定柴油机第一缸活塞压缩上止点的位置，从而确保正确的喷油时序。

电控泵喷嘴系统有的还采用另一种判缸信号，即在凸轮轴信号盘上每缸都有一个相应的轮齿，它们彼此之间的间距与气缸数目有关，例如在四缸柴油机上它们相距90°。为了能将这些轮齿相应配置给各个气缸，除了第4缸之外，信号轮为每个气缸都提供了一个与基准标记间距不同的附加轮齿（图8-10），电控单元从两个矩形信号之间时间的差异就能识别出哪个气缸正好处于压缩行程，这样电控单元在曲轴转过半圈后就能精确地识别出发动机的准确位置，从而柴油机就能实现更快速的起动功能。

图8-9 凸轮轴位置霍尔传感器(www.xing528.com)

1—电插头 2—传感器壳体 3—柴油机机体 4—密封圈 5—永久磁铁 6—霍尔元件 7—信号轮 a—气隙 Z—齿顶信号 L—齿槽信号 U_A—输出信号

图8-10 电控泵喷嘴系统的判缸信号

在车辆行驶期间，由曲轴转速与位置传感器产生的信号就巳足以确定曲轴的位置。这就是说，若凸轮轴位置传感器在车辆行驶过程中失效的话，虽然电控单元仍然能够判别曲轴的位置，柴油机暂时尚能继续运转，但是停机以后因凸轮轴位置传感器巳失效而无法判断第一缸活塞压缩上止点的位置，柴油机就再也无法起动起来了。