曲轴和凸轮轴位置传感器
A:曲轴位置传感器又称曲轴转角传感器，它是发动机集中控制系统最主要的传感器，是控制发动机燃油喷射和点火时刻确认曲轴位置的信号源。曲轴位置传感器检测并输入发动机ECU的信号有活塞上止点及曲轴转角两种，所以它也是测量发动机转速的信号源。在现代电控发动机上，曲轴位置传感器和发动机转速传感器制成一体，既用于发动机曲轴位置、上止点位置的测定，又用于发动机转速的测定。
发动机转速传感器的转速信号输入ECU，以便使发动机控制系统、起动系统、ABS/TRAC(ASR)制动防滑控制系统、悬架系统、导航系统等各种装置能正常工作。
凸轮轴位置传感器(Camshaft Position Sensor，英文缩写CPS)又称为判缸传感器(Cylin-der Identification Sensor，英文缩写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1缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆震控制。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缸活塞即将达到上止点，所以称为判缸传感器。 曲轴和凸轮轴位置传感器的类型如下：
曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器一般安装在曲轴前端、分电器内、凸轮轴附近、正时罩内等处。
日产公爵王(Cedric)轿车、三菱与猎豹吉普车均采用光电式曲轴和凸轮轴位置传感器；丰田系列轿车采用磁感应式曲轴位置和凸轮轴位置传感器；捷达CL、AT、GTX型、桑塔纳2000GSi型和奥迪200型轿车采用磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸轮轴位置传感器；红旗CA7220J型轿车和切诺基吉普车采用了差动霍尔式曲轴和霍尔式凸轮轴位置传感器。
磁感应式曲轴位置传感器
A磁感应式传感器的工作原理:磁力线穿过的路径为;永久磁铁N极→定子与转子间的气隙→转子凸齿→转子凸齿与定子磁头间的气隙→磁头→导磁板→永久
传感线磁铁s极。当信号转子旋转时，磁路中的气隙就会周期性的发生变化，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的变化。根据电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势。
图1-129磁感应式传感器工作原理
a) 接近；b)对正；c)离开
当信号转子按顺时针方向旋转时，转子凸齿与磁头问的气隙减小，磁路磁阻减小，磁通量Ф增多，磁通量变化率增大，感应电动势E为正，如图1-130中曲线abc所示。当转子凸齿接近磁头边缘时，磁
通量Ф急剧增多，磁通变化率最大，感应电动势最高，如图l-130中曲线b点所示。转子转过b点后，虽然磁通量Ф仍在增多，但磁通变化率减小，因此感应电动势E降低。 当转子转到凸齿的中心线与磁头的中心线对要齐时，如图1.129b)所示。此瞬间，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Ф最大，但是，由于磁通量不可能继续增加，磁通量变化率为零，因此感应电动势E为零，如图1-130。中曲线c点所示。
当转子沿顺时针方向继续旋转，凸齿离开磁头时，如图1.129c)所示，凸齿与磁头间的气隙增大，磁路磁阻增大，磁通量中减少，所以感应电动势E为负值，如图1.130中曲
线cda所示。当凸齿转到将要离开磁头边缘时，磁通量中急剧减少，磁通量变化率达到负向最大值，感应电动势E也达到负向最大值，如图1-130中曲线上d点所示。
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的交变电动势，即电动势出现一次最大值和最小值，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。气隙如果有变化，必须按规定进行调整，气隙一般设计在O.2-O.4mm范围内。
光电式曲轴位置传感器
A光电式曲轴位置传感器一般安装在分电器内或凸轮周上，如图1.146所示。它由信号发生器和带缝隙、光孔的信号盘组成。信号盘安装在恩电轴上，随分电器轴一起转动，它的外围均布有60条缝隙，这缝隙即是光孔，产生1°信号。对于六缸发动机，在信号盘外围稍靠内的圆上，间隔60°分布6个光孔，产生120°曲轴转角信号，其中有一个较宽的光
孔是产生第一缸上止点对应的120。信号缝隙，如图1.147所示。
信号发生器安装在分电器壳体上，如图
1.148所示。它
由两只发光二极管、两只光敏二极管和电子电路组成。两只发光二极管分别对正着两只光敏二极管，信号盘在发光二极管和光敏二极管之间。发动机曲轴运转时，带动分电器轴和信号盘转动。以为信号盘上有孔，所以产生透光和遮光的交替变化，使信号发生器输出表征曲轴位置和曲轴转角的脉冲信号。
当发光二极管的光束照射到光敏二极管上时，光敏二极管感光产生电压；当发光二极管的光束被遮挡时，光敏二极管产生的电压为零。将光敏二极管产生的脉冲电压输人电子电路经放大后，向ECU输入曲轴转角的1。信号和120。信号。由于信号发生器安装位置的关系，120。信号在活塞上止点前70。输出。发动机曲轴转两圈，分电器轴转一圈，1。信号发生器
输出360个脉冲，每个脉冲周期高电位对应1。，低电位也对应1。，表征曲轴转角720。。与此同时，120。信号发生器在
各缸压缩行程上止点70。产生一个脉冲，6个缸共6个脉冲信号。图1.149为光电式信号发生器的工作原理。
图1-148信号发生器的安装位置 图1-149光电式曲轴位置传感器的工作原理
光电式曲轴与凸轮轴位置传感器的输出信号，如图1—150所示。
图1-150光电式曲轴与凸轮轴位置传感器的输出波形(以日产六缸发动机为例)
霍尔式曲轴位置传感器
A国产桑塔纳GLi和2000GLi型轿车的曲轴位置传感器、捷达CL、AT、GTX等型、桑塔纳2000GLi型和奥迪200型轿车的凸轮轴位置传感器、红旗CA7220E轿车和切诺基吉普车的曲轴和凸轮轴位置传感器都采用了霍尔式传感器。霍尔式曲轴和凸轮轴位置传感器以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。
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)与永久磁铁组成，其基本结构如图1-157所示。 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，叶片数与发动机汽缸数相等)。当触发叶轮随
转子轴一起转动时，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、温度补偿电阻、信号变换电路和输出电路组成。
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间的气隙中转过。
当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，如图1-157a)所示，霍尔电压为零，集成电路输出级的三极管截止，传感器输出的信号电压Uo为高电平(实验表明：当电源电压Uo：1.44V时，信号电压Ucc=9.8V；当电源电压Ucc=5V时，信号电压Uo=4.8V)。
当叶片离开气隙时，永久磁铁的磁通便经过霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，如图1.157b)所示，此时霍尔元件产生电压(UH1.9V-2.0V)，霍尔集成电路输出级的三极管导通，传感器输出的信号电压Uo为低电平(实验表明：当电源电压Ucc=14.4V或5V时，信号 电压Uo0.1-0.3）。
图l-157霍尔传感器基本结构与原理
a) 叶片进入气隙，磁场被旁路；b)叶片离开气隙，磁场饱和
冷却液温度传感器
A 1．作用
冷却液温度传感器用于检测发动机冷却水温度，向ECU输入温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号，同时也是其他控制系统的控制信号。 2．安装位置
冷却液温度传感器一般安装在缸体水道上、缸盖水道上、上出水管等处，如图1-50所示。
冷却液温度传感器
A冷却液温度传感器均采用热敏电阻式，主要由热敏电阻、金属引线、接线插座和壳体组成，其结构形式如图1-51所示。
热敏电阻是利用陶瓷半导体材料电阻值随温度变化而变化的特性制成，其突出优点是灵敏度高、响应特性好、结构简单、成本低廉。汽车上的冷却液温度传感器普遍采用NTC型热敏电阻。对于结构一定的NTC型热敏电阻式冷却液温度
传感器，其阻值与温度的关系曲
线如图l-52所示。可见，NTC型热敏电阻具有温度升高阻值减小和温度降低阻值增大的特 性，而且呈明显的非线形关系。
温度传感器的工作电路如图1-53所示，传感器的两个电极用导线与ECU插座连接ECU内部串联一只分压电阻，ECU向热敏电阻和分压电阻组成的分压电路提供一个稳定的电压(一般为5V)，传感器输入ECU的信号等于热敏电阻上的分压值。
当冷却液的温度升高时，传感器阻值减小，热敏电阻上的分压值降低；反之，当冷却液的温度降低时，传感器阻值增大，热敏电阻上的分压值升
高。ECU根据接收到的信号电压值，便可计算求得对应的冷却液温度值，从而进行实时控制。
