信號盤作為發(fā)動機的重要組成部分，負責提供信號給轉(zhuǎn)速傳感器，進而控制發(fā)動機的噴油及點火。信號盤的相位角度設(shè)計及其精確控制，對于發(fā)動機各氣缸的協(xié)調(diào)工作至關(guān)重要。
產(chǎn)品分類
直讀式
直讀式信號盤是一種采用鋼板沖壓而成的圓盤，安裝在凸輪軸上。該信號盤周邊設(shè)置有多個大小不同的信號齒和凹槽，這些信號齒和凹槽相互不對稱，凹槽底部與圓盤中心的通孔之間形成的環(huán)形基體一側(cè)延伸至信號齒邊緣。這種不對稱的信號齒設(shè)計有助于準確識別不同氣缸的點火順序，從而確保凸輪軸相位信息的有效傳輸，提升發(fā)動機運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。
曲軸轉(zhuǎn)速
曲軸轉(zhuǎn)速信號盤是一種薄鋼板沖壓成的圓盤，帶有安裝孔和周邊的矩形齒結(jié)構(gòu)。這種信號盤結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，可通過一次性沖壓成型，制造成本較低。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，可以安裝在曲軸皮帶輪或第一個或最后一個扇形板上，節(jié)省空間。此外，安裝過程簡便，適用于多種類型的汽油機。
研發(fā)
產(chǎn)品設(shè)計
產(chǎn)品性能設(shè)計
凸輪軸信號盤作為傳感器的信號轉(zhuǎn)子，裝配在凸輪軸上，通過其外圓的4個凸齒在磁場中旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生周期性交變電動勢，從而控制發(fā)動機點火順序，保障點火正時。凸輪軸信號盤的主要特點是良好的磁感應(yīng)性能和精確的相位角度，用于保證發(fā)動機各氣缸的協(xié)調(diào)工作。由于信號是通過電流傳遞給電子控制單元(ECU)，為了減少磁場對電流的影響，信號盤自身的磁場強度應(yīng)受到嚴格限制。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸輪軸信號盤的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示，外圓上有4個凸齒，分別為2個68°的大凸齒、2個18°的小凸齒、2個72°的大缺齒和2個22°的小缺齒。每次信號盤轉(zhuǎn)動一個凸齒，傳感器中就會產(chǎn)生一個周期性交變電動勢，并相應(yīng)地輸出一個交變電壓信號。因此，凸輪軸旋轉(zhuǎn)一周會產(chǎn)生4個交變信號，ECU每接收4個信號，就能得知凸輪軸旋轉(zhuǎn)了一圈。為了精確控制點火提前角和噴油提前角，需要將每個信號所占的轉(zhuǎn)角細分，將其均分為360個脈沖信號，每個脈沖信號對應(yīng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)1 。因此，凸輪軸信號盤的各相位角度(A1~A7)精度要求不超過±0.5°，如圖2所示。
材質(zhì)工藝設(shè)計
原材料的選擇應(yīng)考慮凸輪軸信號盤的工作原理、粉末冶金件凸輪軸信號盤的綜合性能及尺寸要求。原材料應(yīng)具備以下四個方面的能力：
1. 磁性能良好，碳含量應(yīng)盡可能低，以保持磁性能。磁感應(yīng)強度與產(chǎn)品的密度密切相關(guān)，密度越高，磁感應(yīng)強度越高。矯頑力和磁導(dǎo)率對燒結(jié)條件和間隙雜質(zhì)敏感，燒結(jié)溫度越高，雜質(zhì)含量越少，矯頑力場越小，磁導(dǎo)率越高。燒結(jié)溫度和時間越長，金相組織平均晶粒尺寸越大，孔隙越圓滑，磁性能越好。
2. 壓制性和穩(wěn)定性好，傳遞信號部位密度越高，磁感應(yīng)強度越高，傳遞信號越準確。磁性粉末應(yīng)具有穩(wěn)定的粒度分布和粒度組成，化學(xué)成分均勻，無偏析，穩(wěn)定的流速和松裝密度。采用Fe-Cu-C粉末原料，由于Fe和Cu的比重差異較小，不易發(fā)生偏析，且Cu較軟，能提高壓制性能。
3. 尺寸穩(wěn)定性，凸輪軸信號盤信號齒的角度精度越高，傳遞信號的準確性越高。金相組織平均晶粒尺寸越大，孔隙越圓滑，磁性能越好。然而，對于粉末冶金件，要獲得較大的平均晶粒尺寸和圓滑的孔隙，需要更高的燒結(jié)溫度和時間，而這會導(dǎo)致尺寸變化較大，特別是相位角度的尺寸精度難以保證。同時，信號盤需要裝配到凸輪軸上，其內(nèi)孔精度及材料的強度和韌性必須得到保證。考慮到這些因素，選擇添加適量的C和一定比例的銅，既能穩(wěn)定產(chǎn)品尺寸變化，提高強度和韌性，又能提高密度，降低孔隙率，隨后通過整形對零件的尺寸和形位公差進行校正，既保證了可靠的磁性能，又保證了產(chǎn)品強度、韌性和尺寸要求。
4. 燒結(jié)后應(yīng)滿足產(chǎn)品規(guī)定的性能要求：產(chǎn)品密度不低于6.4 g/cm3，硬度不低于40 HRB，抗拉強度不低于300 MPa，延伸率不低于1%。
根據(jù)提出的技術(shù)要求，經(jīng)過性能試驗比較和燒結(jié)綜合參數(shù)測試，結(jié)合現(xiàn)有材料標準提供的相關(guān)材質(zhì)達到的性能指標，選擇了Fe-Cu-C材料。
燒結(jié)工藝設(shè)計
為了保證凸輪軸信號盤在燒結(jié)過程中具有理想的金相組織和穩(wěn)定的尺寸，結(jié)合供應(yīng)商的實際設(shè)備特點，選擇了德國進口的步移梁式燒結(jié)爐。該燒結(jié)爐的優(yōu)點包括：
1. 能夠?qū)崿F(xiàn)高溫燒結(jié)，提高燒結(jié)溫度可以提高生產(chǎn)效率。實踐表明，提高55℃的燒結(jié)溫度對致密化程度的影響相當于延長燒結(jié)時間數(shù)十倍或數(shù)百倍。
2. 在工作過程中提供連續(xù)的、可重復(fù)的時間溫度氣氛曲線，這對于粉末冶金生產(chǎn)非常重要。當爐子的速度一定時，各個溫度可控區(qū)域設(shè)定的溫度和氣氛組成、氣氛流量已經(jīng)確定時，通過該燒結(jié)爐的所有壓坯都在一組相同的工藝參數(shù)下燒結(jié)，建立了穩(wěn)定的加熱曲線，保證了燒結(jié)零件的質(zhì)量，即零件尺寸和性能的一致性。
3. 操作簡單，自動化程度高；輔料消耗和熱損失小，零件受熱均勻。根據(jù)選定的燒結(jié)爐制定了燒結(jié)爐工藝，包括各區(qū)溫度、燒結(jié)速度和氣氛流量的大小，結(jié)合燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)、負載大小、加熱時間和保溫時間，并結(jié)合粉末的具體參數(shù)變化，確定了以下放置方式，即采用架燒模式，產(chǎn)品4x4均勻放置在石墨墊板上，產(chǎn)品間隔10~20毫米，如圖3所示。
參考資料 >
凸輪軸信號盤是怎么樣的？.綿陽深度數(shù)控科技有限公司官網(wǎng).2024-08-18
曲軸位置傳感器這次真的講透了！.搜狐.2024-08-18
粉末冶金凸輪軸信號盤的研發(fā).萬方數(shù)據(jù).2024-08-18