一、曲轴位置传感器的功用
曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor,缩写为 CKP 或 CPS),也被称为发动机转速与曲轴转角传感器。它的主要功用如下:
采集关键信号:负责采集曲轴转动角度以及发动机转速信号,并将这些信号传输给发动机电子控制单元(ECU)。
确定控制参数:ECU 依据接收到的信号,精准确定燃油喷射顺序、喷射正时、点火顺序以及点火正时等关键控制参数,确保发动机高效、稳定运行。
监测失火现象:通过分析信号所监测到的曲轴转角波动大小,ECU 能够判断发动机是否出现失火现象,以便及时采取相应措施,保障发动机性能。
作为信号源头:作为发动机集中控制系统中最主要的传感器之一,曲轴位置传感器是控制发动机燃油喷射和点火时刻、确认曲轴位置的重要信号源,同时也是测量发动机转速的关键信号源。
控制点火与喷油正时:该传感器能够检测活塞上止点及曲轴转角的信号,并将其输入发动机 ECU,进而实现对点火时刻和喷油正时的精确控制。
二、曲轴位置传感器的安装位置
在现代电控发动机上,曲轴位置传感器与发动机转速传感器通常集成于一体。这种集成式传感器具备多种功能,既能够测定发动机曲轴位置、活塞上止点位置,又能测定发动机转速。
曲轴位置传感器一般安装在曲轴前端、靠近飞轮的变速器壳体位置,具体可参考图。

三、曲轴位置传感器的类型
依据工作原理的不同,曲轴位置传感器可分为磁感应式曲轴位置传感器、霍尔式曲轴位置传感器和光电式曲轴位置传感器等多种类型。
在一些较老的车型或带有分电器的发动机上,曲轴位置传感器可能集成在分电器内部或者是紧邻分电器的位置,用以同步点火时刻。

具体的安装位置取决于制造商的设计和发动机的具体构造。如果你需要找到你车上曲轴位置传感器的确切位置,最好的方法是参考该车型的维修手册或向专业技师咨询。
曲轴位置传感器作为发动机电控系统的核心部件,根据工作原理和结构差异,主要分为以下三类,每种类型在原理、特性及应用场景上各有特点:

磁感应式(磁电式)曲轴位置传感器
工作原理:
基于电磁感应定律,当曲轴转动时,传感器内的永磁铁与信号轮(齿盘)相对运动,齿盘上的齿槽交替切割磁感线,产生交变电动势(电压信号)。信号频率与曲轴转速成正比,电压幅值随转速变化。
结构特点:
由永磁铁、线圈和信号轮(通常为60齿或60-2齿设计)组成,无需外部电源供电(被动式传感器)。
优缺点:
优点:结构简单、成本低、耐高温耐污能力强,适用于恶劣环境。
缺点:信号幅值随转速变化,低速时信号弱;分辨率较低(需通过齿盘设计补偿)。
应用场景:
广泛用于早期车型及部分经济型车型,如大众、丰田的部分发动机。
霍尔效应式曲轴位置传感器
工作原理:
利用霍尔效应,当电流通过半导体片(霍尔元件)时,若磁场方向垂直于电流方向,会在垂直方向产生电压差(霍尔电压)。信号轮(通常为带缺口的金属盘)转动时,磁场变化导致霍尔电压周期性变化,输出矩形脉冲信号。
结构特点:
由霍尔元件、永久磁铁和信号轮组成,需外部电源供电(主动式传感器)。
优缺点:
优点:信号幅值恒定,不受转速影响;分辨率高(可检测微小角度变化);抗干扰能力强。
缺点:成本较高;对安装间隙要求严格(需保持磁场强度稳定)。
应用场景:
现代中高档车型主流选择,如宝马、奔驰、本田等品牌的发动机。
光电式曲轴位置传感器
工作原理:
通过发光二极管(LED)和光敏晶体管(或光敏二极管)组成光路,信号轮(带透光槽的盘片)转动时,光路被周期性遮挡,光敏元件输出脉冲信号。
结构特点:
由光源、光敏元件和信号轮组成,需外部电源供电(主动式传感器)。
优缺点:
优点:信号分辨率极高(可设计多槽信号轮);响应速度快。
缺点:对环境光敏感;易受油污、灰尘污染导致信号衰减;耐久性较差。
应用场景:
早期部分高端车型或特殊用途发动机(如赛车),现因可靠性问题逐渐被淘汰。
补充说明:其他类型(新兴技术)
磁阻式(MR)传感器:
利用磁阻效应(材料电阻随磁场变化)检测曲轴位置,具有高精度、小体积优势,但成本较高,多用于高端车型。
巨磁阻(GMR)传感器:
基于巨磁阻效应,灵敏度更高,抗干扰能力更强,是未来发展方向之一。
总结
曲轴位置传感器(CKP/CPS)是发动机电控系统核心部件,功用多样:采集曲轴转动角度与转速信号并传给 ECU;助 ECU 确定燃油喷射、点火等关键参数;监测失火现象;作为燃油喷射、点火时刻等控制及转速测量的信号源;精确控制点火与喷油正时。
其安装位置,现代电控发动机上多与转速传感器集成,常在曲轴前端、靠近飞轮的变速器壳体处,老车型或带分电器发动机可能集成在分电器内或其附近,具体依制造商设计和发动机构造而定。
类型上,主要有磁感应式(结构简单、成本低,但低速信号弱、分辨率低)、霍尔效应式(信号稳定、分辨率高、抗干扰强,成本较高)、光电式(分辨率高、响应快,但可靠性差),还有磁阻式、巨磁阻式等新兴技术传感器。
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