曲軸位置傳感器的工作原理是怎樣的

曲軸位置傳感器主要有磁電感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式和光電式三種類型，工作原理各有不同。磁電感應(yīng)式是利用電磁感應(yīng)，永磁體和信號(hào)盤形成磁場(chǎng)回路，信號(hào)盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁場(chǎng)使線圈感應(yīng)電壓；霍爾效應(yīng)式則是觸發(fā)葉輪改變磁場(chǎng)，讓霍爾元件產(chǎn)生信號(hào)；光電式是轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)光孔與信號(hào)源對(duì)準(zhǔn)時(shí)，光線使光電二極管產(chǎn)生電壓信號(hào)，經(jīng)放大后傳輸至 ECU，以此為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行提供關(guān)鍵數(shù)據(jù) 。

磁電感應(yīng)式曲軸位置傳感器，結(jié)構(gòu)上主要由永磁感應(yīng)檢測(cè)線圈和隨分配器軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子包含正時(shí)轉(zhuǎn)子和速度轉(zhuǎn)子。在工作過程中，當(dāng)曲軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的齒與磁電感應(yīng)式傳感器的感應(yīng)線圈之間的氣隙發(fā)生周期性變化，從而使通過感應(yīng)線圈的磁通量也發(fā)生周期性變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，感應(yīng)線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成感應(yīng)電壓脈沖信號(hào)。這些信號(hào)被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元依據(jù)這些信號(hào)來確定曲軸的轉(zhuǎn)速和位置。比如在發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)中，控制單元根據(jù)曲軸位置傳感器傳來的信號(hào)，精確控制火花塞在合適的時(shí)刻點(diǎn)火，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒過程。

霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器，關(guān)鍵部件是利用霍爾效應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器。其觸發(fā)葉輪上有葉片和間隙，當(dāng)觸發(fā)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片和間隙交替進(jìn)入永磁體和霍爾元件之間的氣隙。當(dāng)葉片進(jìn)入氣隙時(shí)，永磁體的磁力線被葉片旁路，霍爾元件處的磁場(chǎng)變?nèi)酰魻栯妷合陆担瑐鞲衅鬏敵龅碗娖叫盘?hào)；而當(dāng)間隙進(jìn)入氣隙時(shí)，磁力線穿過霍爾元件，磁場(chǎng)變強(qiáng)，霍爾電壓上升，傳感器輸出高電平信號(hào)。這樣，隨著觸發(fā)葉輪的不斷旋轉(zhuǎn)，就會(huì)產(chǎn)生一系列高低電平交替的信號(hào)，這些信號(hào)被發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元接收，用于判斷曲軸的位置和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而精準(zhǔn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油和點(diǎn)火等工作過程。

光電式曲軸位置傳感器，一般安裝在分電器內(nèi)，由信號(hào)發(fā)生器和帶光孔的信號(hào)面板組成。信號(hào)發(fā)生器通常采用發(fā)光二極管（LED）作為信號(hào)源，帶光孔的信號(hào)面板安裝在曲軸上并隨曲軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)面板也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)面板上的光孔與信號(hào)發(fā)生器的LED對(duì)準(zhǔn)時(shí)，光線就會(huì)照射到光電二極管上，光電二極管受到光線照射后會(huì)產(chǎn)生電壓信號(hào)。隨著曲軸持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，光孔與LED不斷交替對(duì)準(zhǔn)和錯(cuò)開，光電二極管就會(huì)產(chǎn)生一系列的電壓信號(hào)。這些電壓信號(hào)經(jīng)過整形放大電路處理后，傳輸至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU） ，ECU根據(jù)這些信號(hào)來精確計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及曲軸的位置，以此為基礎(chǔ)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)工作進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。

總之，曲軸位置傳感器的這三種類型雖然工作原理不同，但目的都是準(zhǔn)確檢測(cè)曲軸的轉(zhuǎn)速和位置，為發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元提供關(guān)鍵信息，從而保障發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和高效性能發(fā)揮，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制中起著至關(guān)重要的作用。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）