GEFRAN杰弗伦位置传感器Gefran
1)曲轴位置传感器结构特点:捷达AT和GTX、桑塔纳2000GSi型轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上，主要由信号发生器和信号转子组成，如图2-25所示。
信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上，由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成。传感线圈又称为信号线圈，永久磁铁上带有一个磁头，磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子，磁头与磁轭(导磁板)连接而构成导磁回路。
信号转子为齿盘式，在其圆周上均匀间隔地制作有58个凸齿、57个小齿缺和一个大齿缺。大齿缺输出基准信号，对应发动机气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。所以信号转子圆周上的凸齿和齿缺所占的曲轴转角为360。
2)曲轴位置传感器工作情况:当曲轴位置传感器随曲轴旋转时，由磁感应式传感器工作原理可知，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)，线圈相应地输出一个交变电压信号。因为信号转子上设有一个产生基准信号的大齿缺，所以当大齿缺转过磁头时，信号电压所占的时间较长，即输出信号为一宽脉冲信号，该信号对应于气缸1或气缸4压缩上止点前一定角度。电子控制单元(ECU)接收到宽脉冲信号时，便可知道气缸1或气缸4上止点位置即将到来，至于即将到来的是气缸1还是气缸4，则需根据凸轮轴位置传感器输入的信号来确定。由于信号转子上有58个凸齿，因此信号转子每转一圈(发动机曲轴转一圈)，传感线圈就会产生58个交变电压信号输入电子控制单元。
每当信号转子随发动机曲轴转动一圈，传感线圈就会向电子控制单元(ECU)输入58个脉冲信号。因此，ECU每接收到曲轴位置传感器58个信号，就可知道发动机曲轴旋转了一圈。如果在1min内ECU接收到曲轴位置传感器116000个信号，ECU便可计算出曲轴转速n为2000(n=116000/58=2000)r/rain;如果ECU每分钟接收到曲轴位置传感器290000个信号，ECU便可计算出曲轴转速为5000(n=290000/58=5000)r/min。依此类推，ECU根据每分钟接收曲轴位置传感器脉冲信号的数量，便能计算出发动机曲轴旋转的转速。发动机转速信号和负荷信号是电子控制系统最重要、最基本的控制信号，ECU根据这两个信号就能计算出基本喷油提前角(时间)、基本点火提前角(时间)和点火导通角(点火线圈一次电流接通时间)三个基本控制参数。
捷达AT和GTx、桑塔纳2000GSi型轿车磁感应式曲轴位置传感器信号转子上大齿缺产生的信号为基准信号，ECU控制喷油时间和点火时间是以大齿缺产生的信号为基准进行控制的。当ECu接收到大齿缺产生的信号后，再根据小齿缺信号来控制点火时间、喷油时间和点火线圈一次电流接通时间(即导通角)。
3)丰田轿车TCCS磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器
丰田计算机控制系统(1FCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成，由上、下两部分组成。上部分为检测曲轴位置基准信号(即气缸识别与上止点信号，称为G信号)发生器;下部分为曲轴转速与转角信号(称为Ne信号)发生器。
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a)Ne信号发生器的结构特点:Ne信号发生器安装在G信号发生器的下面，主要由No.2信号转子、Ne传感线圈和磁头组成，如图2-26a所示。信号转子固定在传感器轴上，传感器轴由配气凸轮轴驱动，轴的上端套装分火头，转子外制有24个凸齿。传感线圈及磁头固定在传感器壳体内，磁头固定在传感线圈中。
b)转速与转角信号的产生原理与控制过程:当发动机曲轴旋转时，配气凸轮轴便驱动传感器信号转子旋转，转子凸齿与磁头间的气隙交替发生变化，传感线圈的磁通随之交替发生变化，由磁感应式传感器工作原理可知，在传感线圈中就会感应产生交变电动势，信号电压的波形如图2-26b所示。因为信号转子有24个凸齿，所以转子旋转一圈，传感线圈就会产生24个交变信号。传感器轴每转一圈(360。)相当于发动机曲轴旋转两圈(720。)，所以一个交变信号(即一个信号周期)相当于曲轴旋转30。(720。÷24=30。)，相当于分火头旋转15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信号发生器24个信号，即可知道曲轴旋转了两圈、分火头旋转了一圈。ECU内部程序根据每个Ne信号周期所占时间，即可计算确定发动机曲轴转速和分火头转速。为了精确控制点火提前角和喷油提前角，还需将每个信号周期所占的曲轴转角(30。角)分得更小。微机完成这一工作十分方便，由分频器将每个Ne信号(曲轴转角30。)等分成30个脉冲信号，每个脉冲信号就相当于曲轴转角1。(30。÷30=1。)。如将每个Ne信号等分成60个脉冲信号，则每个脉冲信号相当于曲轴转角0.5。(30。÷60=0.5。)。具体设定由转角精度要求和程序设计确定。
c)G信号发生器的结构特点:G信号发生器用来检测活塞上止点位置与判别是哪一个气缸即将到达上止点位置等基准信号。故G信号发生器又称为气缸识别与上止点信号发生器或基准信号发生器。G信号发生器由No.1信号转子、传感线圈G1、G2和磁头等组成。信号转子带有两个凸缘，固定在传感器轴上。传感线圈G1、G2相隔180。安装，G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸压缩上止点前10。、G2线圈产生的信号对应于发动机第一缸压缩上止点前lO。。
d)气缸识别与上止点信号的产生原理与控制过程:G信号发生器的工作原理与Ne信号发生器产生信号的原理相同。当发动机凸轮轴驱动传感器轴旋转时，G信号转子(No.1信号转子)的凸缘便交替经过传感线圈的磁头，转子凸缘与磁头之间的气隙交替发生变化，在传感线圈Gl、G2中就会感应产生交变电动势信号。当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G1的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正，因此传感线圈G1中产生正向脉冲信号，称为G1信号;当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G2时，由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正，因此传感线圈G2中也产生正向脉冲信号，称为G2信号。当G信号转子的凸缘部分经过G1、G2的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙不变、磁通量不变、磁通变化率为零，因此传感线圈G1、G2中的感应电动势均为零。当G信号转子的凸缘部分离开G1、G2的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙增大、磁通量减小、磁通变化率为负，因此传感线圈G1、G2中将感应产生负向交变电动势信号。传感器每转一圈(360。)相当于曲轴转两圈(720。)，因为传感线圈G1、G2相隔180。安装，所以G1、G2中各产生一个正向脉冲信号。其中G1信号对应于发动机第六缸，用来检测第六缸上止点的位置;G2信号对应于第一缸，用来检测第一缸上止点的位置。电子控制单元检测的对应位置实际上是G转子凸缘的前端接近并与传感线圈G1、G2的磁头对齐时刻(此时磁通量最大、信号电压为零)的位置，该位置对应于活塞压缩上止点前10。(BT-DCl0。)位置。
霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器
(1)霍尔式传感器的结构与工作原理
霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器及其他形式的霍尔式传感器都是根据霍尔效应制成的传感器。
1)霍尔效应:霍尔效应(Hall Effect)是美国约翰霍普金斯大学物理学家霍尔博士(Dr.E.H.Hall)于1879年首先发现的。他发现把一个通有电流I的长方体形白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中时(见图2-27)，在白金导体的两个横向侧面上就会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电压UH，当取消磁场时，电压立即消失。该电压后来称为霍尔电压，UH与通过白金导体的电流I和磁感应强度B成正比，即(见下页)
利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，利用霍尔元件制成的传感器称为霍尔式传感器。利用霍尔效应不仅可以通过接通和切断磁场来检测电压，而且可以检测导线中流过的电流，因为导线周围的磁场强弱与流过导线的电流成正比关系。20世纪80年代以来，汽车上应用的霍尔式传感器与日剧增，主要原因在于霍尔式传感器有两个突出优点:一是输出电压信号近似于方波信号;二是输出电压高低与被测物体的转速无关。霍尔式传感器与磁感应式传感器不同的是需要外加电源。
2)霍尔式传感器基本结构:霍尔式传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片(磁轭)与永久磁铁等组成。触发叶轮安装在转子轴上，叶轮上制有叶片(在霍尔式点火系统中，叶片数与发动机气缸数相等)。当触发叶轮随转子轴一同转动时，叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。
3)霍尔式传感器工作原理:当传感器轴转动时，触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过:当叶片离开气隙时，永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，此时霍尔元件产生电压(UH=1.9~2.0V)，霍尔集成电路输出级的晶体管导通，传感器输出的信号电压U0为低电平(实测表明:当电源电压Ucc=14.4V或5V时，信号电压U0=0.1~0.3 V)。
当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，霍尔电压UH为零，集成电路输出级的晶体管截止，传感器输出的信号电压U0为高电平(实测表明:当电源电压Ucc=14.4V时，信号电压U0=9.8 V;当电源电压Ucc=5V时，信号电压U0=4.8 V)。
(2)捷达、桑塔纳轿车霍尔式凸轮轴位置传感器
1)结构特点:捷达AT和GTx、桑塔纳2000GSi型轿车采用的霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮轴的一端，结构如图2-28所示。它主要由霍尔信号发生器和信号转子组成。信号转子又称为触发叶轮，安装在进气凸轮轴上，.用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片，在隔板上制有一个窗口，窗口对应产生的信号为低电平信号，隔板(叶片)对应产生的信号为高电平信号。霍尔式信号发生器主要由霍尔集成电路、永久磁铁和导磁钢片等组成。霍尔元件用硅半导体材料制成，与永久磁铁之间留有0.2~0.4mm的间隙，当信号转子随进气凸轮轴一同转动时，隔板和窗口便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。
该传感器接线插座上有三个引线端子，端子1为传感器电源正极端子，与控制单元端子62连接:端子2为传感器信号输出端子，与控制单元端子76连接:端子3为传感器电源负极端子，与控制单元端子67连接。
2)工作情况:由霍尔式传感器工作原理可知，当隔板(叶片)进入气隙(即在气隙内)时，霍尔元件不产生电压，传感器输出高电平(5V)信号;当隔板(叶片)离开气隙(即窗口进入气隙)时，霍尔元件产生电压。传感器输出低电平信号(0.1V)。凸轮轴位置传感器输出的信号电压与曲轴位置传感器输出的信号电压之间的关系如图2-29所示。发动机曲轴每转两圈(720。)，霍尔式传感器信号转子就转过一圈(360。)，对应产生一个低电平信号和一个高电平信号，其中低电平信号对应于气缸1压缩上止点前一定角度。
发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器(CPS)和霍尔式凸轮轴位置传感器(CIS)产生的信号电压不断输入电子控制单元(ECU)。当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电平(15。)信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号时，便可识别出此时为气缸1活塞处于压缩行程、气缸4活塞处于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。电子控制单元识别出气缸1压缩上止点位置后，便可进行顺序喷油控制和各缸点火时刻控制。
