普通傳感
功用與類型
曲軸位置傳感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)又稱為發動機轉速與曲軸轉角傳感器，其功用是采集曲軸轉動角度和發動機轉速信号，并輸入電子控制單元(ECu)，以便确定點火時刻和噴油時刻。
凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信号，并輸入ECU，以便ECU識别氣缸1壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信号還用于發動機起動時識别出第一次點火時刻。因為凸輪軸位置傳感器能夠識别哪一個氣缸活塞即将到達上止點，所以稱為氣缸識别傳感器。
光電式
結構特點
日産公司生産的光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器是由分電器改進而成的，主要由信号盤(即信号轉子)、信号發生器、配電器、傳感器殼體和線束插頭等組成。
信号盤是傳感器的信号轉子，壓裝在傳感器軸上，如圖2-22所示。在靠近信号盤的邊緣位置制作有均勻間隔弧度的内、外兩圈透光孔。其中，外圈制作有360個透光孔(縫隙)，間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于産生曲軸轉角與轉速信号；内圈制作有6個透光孔(長方形孑L)，間隔弧度為60。，用于産生各個氣缸的上止點信号，其中有一個長方形的寬邊稍長，用于産生氣缸1的上止點信号。
信号發生器固定在傳感器殼體上，它由Ne信号(轉速與轉角信号)發生器、G信号(上止點信号)發生器以及信号處理電路組成。Ne信号與G信号發生器均由一個發光二極管(LED)和一個光敏晶體管(或光敏二極管)組成，兩個LED分别正對着兩個光敏晶體管。
工作原理
光電式傳感器的工作原理如圖2-22所示。信号盤安裝在發光二極管(LED)與光敏晶體管(或光敏二極管)之間。當信号盤上的透光孔旋轉到LED與光敏晶體管之間時，LED發出的光線就會照射到光敏晶體管上，此時光敏晶體管導通，其集電極輸出低電平(0．1～O．3V)；當信号盤上的遮光部分旋轉到LED與光敏晶體管之間時，LED發出的光線就不能照射到光敏晶體管上，此時光敏晶體管截止，其集電極輸出高電平(4．8～5．2V)。
如果信号盤連續旋轉，透光孔和遮光部分就會交替地轉過LED而透光或遮光，光敏晶體管集電極就會交替地輸出高電平和低電平。當傳感器軸随曲軸和配氣凸輪軸轉動時，信号盤上的透光孔和遮光部分便從LED與光敏晶體管之間轉過，LED發出的光線受信号盤透光和遮光作用就會交替照射到信号發生器的光敏晶體管上，信号傳感器中就會産生與曲軸位置和凸輪軸位置對應的脈沖信号。
由于曲軸旋轉兩轉，傳感器軸帶動信号盤旋轉一圈，因此，G信号傳感器将産生6個脈沖信号。Ne信号傳感器将産生360個脈沖信号。因為G信号透光孔間隔弧度為60。，曲軸每旋轉120。就産生一個脈沖信号，所以通常G信号稱為120。信号。設計安裝保證120。信号在上止點前70。(BTDC70。)時産生，且長方形寬邊稍長的透光孔産生的信号對應于發動機氣缸1上止點前70。，以便ECU控制噴油提前角與點火提前角。因為Ne信号透光孔間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一個脈沖周期中，高、低電平各占1。曲軸轉角，360個信号表示曲軸旋轉720。。曲軸每旋轉120。，G信号傳感器産生一個信号，Ne信号傳感器産生60個信号。
磁感應式
工作原理
磁感應式傳感器的工作原理如圖2-23所示，磁力線穿過的路徑為永久磁鐵N極一定子與轉子間的氣隙一轉子凸齒一轉子凸齒與定子磁頭間的氣隙一磁頭一導磁闆一永久磁鐵S極。當信号轉子旋轉時，磁路中的氣隙就會周期性地發生變化，磁路的磁阻和穿過信号線圈磁頭的磁通量随之發生周期性變化。根據電磁感應原理，傳感線圈中就會感應産生交變電動勢。
當信号轉子按順時針方向旋轉時，轉子凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁路磁阻減小，磁通量φ增多，磁通變化率增大(dφ/dt>0)，感應電動勢E為正(E>0)，如圖2-24中曲線abc所示。當轉子凸齒接近磁頭邊緣時，磁通量φ急劇增多，磁通變化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max]，感應電動勢E最高(E=Emax)，如圖2-24中曲線b點所示。轉子轉過b點位置後，雖然磁通量φ仍在增多，但磁通變化率減小，因此感應電動勢E降低。
當轉子旋轉到凸齒的中心線與磁頭的中心線對齊時(見圖2-24b)，雖然轉子凸齒與磁頭間的氣隙最小，磁路的磁阻最小，磁通量φ最大，但是由于磁通量不可能繼續增加，磁通變化率為零，因此感應電動勢E為零，如圖2-24中曲線c點所示。
當轉子沿順時針方向繼續旋轉，凸齒離開磁頭時(見圖2-23c)，凸齒與磁頭間的氣隙增大，磁路磁阻增大，磁通量φ減少(dφ/dt<0)，所以感應電動勢E為負值，如圖2-24中曲線cda所示。當凸齒轉到将要離開磁頭邊緣時，磁通量φ急劇減少，磁通變化率達到負向最大值[dφ/df=-(dφ/dt)max]，感應電動勢E也達到負向最大值(E=-Emax)，如圖2-24中曲線上d點所示。
由此可見，信号轉子每轉過一個凸齒，傳感線圈中就會産生一個周期性交變電動勢，即電動勢出現一次最大值和一次最小值，傳感線圈也就相應地輸出一個交變電壓信号。磁感應式傳感器的突出優點是不需要外加電源，永久磁鐵起着将機械能變換為電能的作用，其磁能不會損失。當發動機轉速變化時，轉子凸齒轉動的速度将發生變化，鐵心中的磁通變化率也将随之發生變化。轉速越高，磁通變化率就越大，傳感線圈中的感應電動勢也就越高。轉速不同時，磁通和感應電動勢的變化情況如圖2-24所示。
由于轉子凸齒與磁頭間的氣隙直接影響磁路的磁阻和傳感線圈輸出電壓的高低，因此在使用中，轉子凸齒與磁頭間的氣隙不能随意變動。氣隙如有變化，必須按規定進行調整，氣隙一般設計在0．2～0．4mm範圍内。
捷達、桑塔納轎車磁感應式曲軸位置傳感器
（1）曲軸位置傳感器結構特點：捷達AT和GTX、桑塔納2000GSi型轎車的磁感應式曲軸位置傳感器安裝在曲軸箱内靠近離合器一側的缸體上，主要由信号發生器和信号轉子組成，如圖2-25所示。
信号發生器用螺釘固定在發動機缸體上，由永久磁鐵、傳感線圈和線束插頭組成。傳感線圈又稱為信号線圈，永久磁鐵上帶有一個磁頭，磁頭正對安裝在曲軸上的齒盤式信号轉子，磁頭與磁轭(導磁闆)連接而構成導磁回路。
信号轉子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個凸齒、57個小齒缺和一個大齒缺。大齒缺輸出基準信号，對應發動機氣缸1或氣缸4壓縮上止點前一定角度。大齒缺所占的弧度相當于兩個凸齒和三個小齒缺所占的弧度。因為信号轉子随曲軸一同旋轉，曲軸旋轉一圈(360。)，信号轉子也旋轉一圈(360。)，所以信号轉子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉角為360。，每個凸齒和小齒缺所占的曲軸轉角均為3。(58×3。+57×3。=345。)，大齒缺所占的曲軸轉角為15。(2×3。+3×3。=15。)。
（2）曲軸位置傳感器工作情況：當曲軸位置傳感器随曲軸旋轉時，由磁感應式傳感器工作原理可知，信号轉子每轉過一個凸齒，傳感線圈中就會産生一個周期性交變電動勢(即電動勢出現一次最大值和一次最小值)，線圈相應地輸出一個交變電壓信号。因為信号轉子上設有一個産生基準信号的大齒缺，所以當大齒缺轉過磁頭時，信号電壓所占的時間較長，即輸出信号為一寬脈沖信号，該信号對應于氣缸1或氣缸4壓縮上止點前一定角度。電子控制單元(ECU)接收到寬脈沖信号時，便可知道氣缸1或氣缸4上止點位置即将到來，至于即将到來的是氣缸1還是氣缸4，則需根據凸輪軸位置傳感器輸入的信号來确定。由于信号轉子上有58個凸齒，因此信号轉子每轉一圈(發動機曲軸轉一圈)，傳感線圈就會産生58個交變電壓信号輸入電子控制單元。
每當信号轉子随發動機曲軸轉動一圈，傳感線圈就會向電子控制單元(ECU)輸入58個脈沖信号。因此，ECU每接收到曲軸位置傳感器58個信号，就可知道發動機曲軸旋轉了一圈。如果在1min内ECU接收到曲軸位置傳感器116000個信号，ECU便可計算出曲軸轉速n為2000(n=116000/58=2000)r/rain；如果ECU每分鐘接收到曲軸位置傳感器290000個信号，ECU便可計算出曲軸轉速為5000(n=290000/58=5000)r/min。依此類推，ECU根據每分鐘接收曲軸位置傳感器脈沖信号的數量，便能計算出發動機曲軸旋轉的轉速。發動機轉速信号和負荷信号是電子控制系統最重要、最基本的控制信号，ECU根據這兩個信号就能計算出基本噴油提前角(時間)、基本點火提前角(時間)和點火導通角(點火線圈一次電流接通時間)三個基本控制參數。
捷達AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車磁感應式曲軸位置傳感器信号轉子上大齒缺産生的信号為基準信号，ECU控制噴油時間和點火時間是以大齒缺産生的信号為基準進行控制的。當ECu接收到大齒缺産生的信号後，再根據小齒缺信号來控制點火時間、噴油時間和點火線圈一次電流接通時間(即導通角)。
豐田轎車TCCS磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器
豐田計算機控制系統(1FCCS)采用的磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器由分電器改進而成，由上、下兩部分組成。上部分為檢測曲軸位置基準信号(即氣缸識别與上止點信号，稱為G信号)發生器；下部分為曲軸轉速與轉角信号(稱為Ne信号)發生器。
（1）Ne信号發生器的結構特點：Ne信号發生器安裝在G信号發生器的下面，主要由No．2信号轉子、Ne傳感線圈和磁頭組成，如圖2-26a所示。信号轉子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅動，軸的上端套裝分火頭，轉子外制有24個凸齒。傳感線圈及磁頭固定在傳感器殼體内，磁頭固定在傳感線圈中。
（2）轉速與轉角信号的産生原理與控制過程：當發動機曲軸旋轉時，配氣凸輪軸便驅動傳感器信号轉子旋轉，轉子凸齒與磁頭間的氣隙交替發生變化，傳感線圈的磁通随之交替發生變化，由磁感應式傳感器工作原理可知，在傳感線圈中就會感應産生交變電動勢，信号電壓的波形如圖2-26b所示。因為信号轉子有24個凸齒，所以轉子旋轉一圈，傳感線圈就會産生24個交變信号。傳感器軸每轉一圈(360。)相當于發動機曲軸旋轉兩圈(720。)，所以一個交變信号(即一個信号周期)相當于曲軸旋轉30。(720。÷24=30。)，相當于分火頭旋轉15。(30。÷2=15。)。
ECU每接收Ne信号發生器24個信号，即可知道曲軸旋轉了兩圈、分火頭旋轉了一圈。ECU内部程序根據每個Ne信号周期所占時間，即可計算确定發動機曲軸轉速和分火頭轉速。為了精确控制點火提前角和噴油提前角，還需将每個信号周期所占的曲軸轉角(30。角)分得更小。微機完成這一工作十分方便，由分頻器将每個Ne信号(曲軸轉角30。)等分成30個脈沖信号，每個脈沖信号就相當于曲軸轉角1。(30。÷30=1。)。如将每個Ne信号等分成60個脈沖信号，則每個脈沖信号相當于曲軸轉角0．5。(30。÷60=0．5。)。具體設定由轉角精度要求和程序設計确定。
（3）G信号發生器的結構特點：G信号發生器用來檢測活塞上止點位置與判别是哪一個氣缸即将到達上止點位置等基準信号。故G信号發生器又稱為氣缸識别與上止點信号發生器或基準信号發生器。G信号發生器由No．1信号轉子、傳感線圈G1、G2和磁頭等組成。信号轉子帶有兩個凸緣，固定在傳感器軸上。傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，G1線圈産生的信号對應于發動機第六缸壓縮上止點前10。、G2線圈産生的信号對應于發動機第一缸壓縮上止點前。
（4）氣缸識别與上止點信号的産生原理與控制過程：G信号發生器的工作原理與Ne信号發生器産生信号的原理相同。當發動機凸輪軸驅動傳感器軸旋轉時，G信号轉子(No．1信号轉子)的凸緣便交替經過傳感線圈的磁頭，轉子凸緣與磁頭之間的氣隙交替發生變化，在傳感線圈Gl、G2中就會感應産生交變電動勢信号。當G信号轉子的凸緣部分接近傳感線圈G1的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G1中産生正向脈沖信号，稱為G1信号；當G信号轉子的凸緣部分接近傳感線圈G2時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線圈G2中也産生正向脈沖信号，稱為G2信号。
當G信号轉子的凸緣部分經過G1、G2的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙不變、磁通量不變、磁通變化率為零，因此傳感線圈G1、G2中的感應電動勢均為零。當G信号轉子的凸緣部分離開G1、G2的磁頭時，由于凸緣與磁頭之間的氣隙增大、磁通量減小、磁通變化率為負，因此傳感線圈G1、G2中将感應産生負向交變電動勢信号。傳感器每轉一圈(360。)相當于曲軸轉兩圈(720。)，因為傳感線圈G1、G2相隔180。安裝，所以G1、G2中各産生一個正向脈沖信号。其中G1信号對應于發動機第六缸，用來檢測第六缸上止點的位置；G2信号對應于第一缸，用來檢測第一缸上止點的位置。電子控制單元檢測的對應位置實際上是G轉子凸緣的前端接近并與傳感線圈G1、G2的磁頭對齊時刻(此時磁通量最大、信号電壓為零)的位置，該位置對應于活塞壓縮上止點前10。(BT-DCl0。)位置。
