信号盘相当于控制发动机的开关，其相位角度的设计及精确控制，对发动机各个气缸的协调工作起着至关重要的作用，信号盘提供信号给转速传感器，转速传感器再把信号传递给ECU，ECU收到该信号就控制发动机喷油及点火。

一种直读式信号盘，该信号盘是一个采用钢板冲压成的圆盘，安装在凸轮轴上，该信号盘的周边设有若干个大小不同的信号齿和凹槽，所述信号齿和凹槽的互相不对称，凹槽的底部与设在圆盘中心的通孔间形成环形基体，该环形基体一个侧面延伸至信号齿的外缘。这种不对称的信号齿能够有效的识别不同气缸的点火次序，准确地传递凸轮轴相位信息，提高发动机运转的平稳性。

本实用新型涉及一种曲轴转速信号盘，它的信号盘体是一个采用薄钢板冲压成的圆盘，盘体上有安装孔，盘体周边由没冲裁掉的钢板形成齿顶，齿顶间部分被冲裁空，形成矩形齿结构。本实用新型结构简单，质量小，可以一次冲压成形，成本低；由于其结构紧凑，可以装在曲轴皮带轮上或曲轴的第一或最后一个扇形板上，节约空间；安装方便，适用于各种形式的汽油机。特征在于：信号盘体是一个采用薄钢板冲压成的圆盘，盘体上有安装孔，盘体周边有矩形齿。

发动机是汽车的动力源，当信号盘旋转时，磁路中的气隙就会周期性地发生变化，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，而产生的交变电动势控制着气缸点火时间及顺序，需要信号盘具有精确的相位角度；由于电磁感应式传感器输出电压的峰值随转速的大小而变化，在发动机启动时的低速状态下，感应电压很低，也需要信号盘的信号齿具有良好的磁感应性能，以提高信号输出灵敏度。

（1）产品性能设计

凸轮轴信号盘是传感器的信号转子，装配在凸轮轴上，利用其外圆的4个凸齿，在磁场里旋转过程中产生周期性交变电动势，控制发动机点火顺序，保证点火正时。主要利用其良好的磁感应性能及精确的相位角度，保证发动机各个气缸的协调工作，因其产生的信号是通过电流传递给ECU，为了削弱磁场对电流的影响，信号盘本身的磁场强度应有严格的限制。

（2）产品结构设计

凸轮轴信号盘产品见图1。信号盘外圆有4个凸齿，2个68°大凸齿，2个18°小凸齿，2个72°大缺齿，2个22°小缺齿。信号盘每转过一个凸齿，传感器中就会产生一个周期性交变电动势，并相应地输出一个交变电压信号，故凸轮轴旋转一周会有4个交变信号产生，ECU每接收4个信号，即可知道凸轮轴旋转了一圈。

为了精确控制点火提前角和喷油提前角，需将每个信号所占的转角分得更小，将其均分为360个脉冲信号，每个脉冲信号就相当于凸轮轴旋转1 ，故凸轮轴信号盘的各相位角度（A1～A7）精度要求不大于±0.5°，见图2。

原材料选择依据：根据凸轮轴信号盘的工作原理、粉末冶金件凸轮轴信号盘的综合性能及尺寸要求，原材料应该具备以下四个方面的性能：

（1）磁性能好。对于磁性材料，碳的存在降低一定的磁性能，故碳含量应尽量低。同时，磁感应强度和产品的密度值有直接相关，密度越高，磁感应强度越高。矫顽力和磁导率都对烧结条件和间隙杂质敏感，烧结温度越高和杂质含量越少，矫顽力场就越小，磁导率就越高。烧结温度越高，时间越长，金相组织平均晶粒尺寸就越大，孔隙越圆滑，磁性能就越好。

（2）压制性和稳定性好，磁性材料，传递信号部位密度越高，磁感应强度越高，传递信号就越准确。磁性粉末又必须同时具备稳定的粒度分布与粒度组成且化学成分均匀、无偏析、稳定的流速以及稳定的松装密度等重要特性。由于在混料中可能产生的不均匀，包括比重偏析在内的混合料不均匀性，在烧结中因烧结温度和保温时间及压坯密度不均匀等造成的扩散不充分，则会引起组织不均匀，并使零件性能产生波动。而采用Fe-Cu-C粉末原料，因Fe和Cu的比重相差不大，不容易发生偏析 ，且Cu相对较软，能提高压制性能。

（3）尺寸稳定性，凸轮轴信号盘信号齿角度精度越高，传递信号的准确度就越高，其金相组织平均晶粒尺寸

越大，孔隙越圆滑，磁性能就越好。但对于粉末冶金件，要使其组织平均晶粒尺寸越大、孔隙越圆滑就需要较高的烧结温度和较长的烧结时间。而烧结温度越高，时间越长，尺寸变化又越大 ，尺寸精度尤其是相位角度就难以保证。同时信号盘需装配到凸轮轴上，其内孔精度及材料的强度和韧性一定要保证。综合以上各种因素，选择添加少量的C及一定比例的铜，既能稳定产品尺寸变化，提高强度、韧性，还能提高密度，降低孔隙率，后续再通过整形对零件的尺寸以及形位公差进行校正。既保证了可靠磁性能，又保证了产品强度、韧性及尺寸要求。

（4）烧结后要满足产品既定的性能要求：产品密度≥6.4 g/cm3 ，硬度≥40 HRB，抗拉强度≥300 MPa，延伸率≥1%。

根据以上提出的材料性能要求，经过性能试验对比和烧结综合参数测定，结合现有的材料标准提供的相关材质达到的性能指标，选取Fe-Cu-C材料。

为保证凸轮轴信号盘在烧结过程中具有理想的金相组织，稳定的尺寸，结合供应商现有设备实际特点，选用德国进口的步移梁式烧结炉，步进梁式烧结炉具有以下优点：

（1）能够实现高温烧结，提高烧结温度可以提高生产效率，实践中发现提高55℃烧结温度对致密化程度的影响效果相当于延长烧结时间几十倍或几百倍。

（2）在工作过程中可提供连续的、可重复的时间-温度-气氛曲线，这在粉末冶金生产中非常重要，当炉子的舟速一定时，各个温度可控带设定的温度以及气氛组成、气氛流量已经确定时，则通过该烧结炉的所有压坯都是在一组相同的工艺参数下烧结的，结果是建立了一条稳定的加热曲线，这就保证了烧结零件的质量即零件尺寸、性能的均匀一致性。

（3）操作简单，自动化程度高；辅料消耗和热损失小，零件受热均匀；依据所选烧结炉制订烧结炉工艺，即各区温度、烧结速度，以及气氛流量的大小，结合烧结炉的结构、负荷的大小、加热时间以及保温时间并结合粉末具体参数变化，确定了以下摆放方式，即采用架烧模式，产品4x4均匀摆放在石墨垫板上，产品间隔10～20 mm，如图3所示。

改造后的试验中新信号盘经常误发故障信号。具体表现为：在试验中本来只短接了一对触点，只应发一个信号，但是新信号盘却发了多个信号，其中只有一个信号是正确的。在后来的运行中也是如此，没有故障的时候，信号盘没有显示，处于正常状态；一旦有故障发生，该信号盘则经常多发虚假信号，即多个信号中只有一个或一部分是正确的。

开始以为是新信号盘内部的故障。经过检查，排除了这种可能，因为检查发现每一个虚假信号的外部输入端子上都有输入电压(80～100V)，并且当把这个端子解开以后，对应的虚假信号就消失了，这说明问题出自外部电路。信号盘的外部接线如图4所示。由于实际的故障信号有很多，这里只画了两个有代表性的回路：电解1号和电解2号变电所的接地故障回路。图4中电源为直流110V，触点K107在电解l号变电所内，如果这个触点闭合，则说明电解1号变电所有接地故障；触点K111在电解2号变电所内，如果它闭合，则说明电解2号变电所有接地故障；Vl、V2、V3、v4是二极管，起信号分配作用，将接收到的故障信号分配给A、B两块信号盘；A25、A26表示A盘上的第25和第26个显示单元及指示灯，如果这两个单元被触发(灯亮)，说明电解1号和电解2号变电所有故障；B2表示B盘上的第2个显示单元及指示灯，如果它被触发(灯亮)说明有接地故障。

从图4可以看出，整个信号回路可以分成故障检测部分、逻辑判断电路和故障显示(信号盘)三个部分。既然信号盘的故障已经排除，那么问题就只可能出在第一或第二部分上。第一部分电路非常简单，如果第一部分有信号发出，就不能简单地认为是虚假信号了。在实际的操作过程中，我们也发现，如果信号盘出现虚假信号，只要将实际存在的故障排除或复位以后，所有的信号都会消失，因此第一部分可以排除。第二部分的逻辑判断电路由二极管组成，判断的功能由二极管完成。它的输入是故障信号(开关量)，输出则用来控制信号盘的指示灯。因此，我们怀疑是二极管损坏或反向击穿引起的故障。但实际检查的结果却是二极管并没有明显的损坏迹象。笔者又去测量了新信号盘的输入电阻，结果发现新信号盘的输入电阻为12MΩ以上，说明它的工作电流小于10斗A(110V/12MΩ)。这就对逻辑判断电路中的二极管提出了较为严格的要求，即二极管的反向电阻要远远大于信号盘的输入电阻，至少应是它的2～3倍，而实际上这些二极管从投产已使用了20多年，有些二极管的反向电阻已不能满足需要。由图5可知，触点K107闭合后，Vl、V2导通，信号盘A25、B2灯亮，显示电解1号变电所有接地故障；此时V4承受反向电压，存在一定的反向泄漏电流，电流回路如虚线所示，也就是所谓的寄生电路。如果反向泄漏电流接近10μA，甚至只要达到5～6μA，显示单元A26就有可能被触发，误发电解2号变电所接地故障信号。同样，如果V2反向泄漏电流过大，则当电解2号变电所有接地故障时(触点Klll闭合)，也会误发电解l号变电所接地故障信号。

解决方案有两种：一是更换新的二极管，要求反向电阻远大于12 MΩ；二是彻底淘汰二极管，采用其他方式触发信号盘，如继电器、PLC等，杜绝寄生电路的存在。我们采用了投资较少的第一种方案，更换了所有的二极管，从此故障现象消除，该信号盘再没有误发信号。