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现代汽车发动机转速传感器功用与失效保护
来源:本站整理  作者:佚名  2012-04-06 07:21:09

三、ME-Motronic发动机管理系统

Motronic系统包括火花点火发动机管理系统的全部执行器(伺服单元,最终控制单元)以及识别监测传感器,如图1所示。传感器信号先在中央电子控制单元的输入回路中进行处理,燃后送入ECU的微处理器(函数计算器)。输入信息主要包括加速踏板位移、发动机转速、汽缸充量系数(进入汽缸的空气质量)、发动机温度和进气温度、混合汽成分、汽车行驶速度。

 

微处理器以这些数据为基础来判断驾驶者的要求,并通过计算求出发动机的转矩以反映驾驶者的意愿。此时,为了确定发动机转速,还必须知道驾驶者或者自动变速器挡位控制功能所选择的传动比。

发动机转速传感器在Motronic管理系统作为发动机主要的输入信号,扮演着重要的角色。

 

活塞在发动机汽缸中的运动位置,用作确定发火点的测量基准值。各汽缸中的活塞通过连杆与曲轴连在一起。因此曲轴上的传感器就可以用来提供汽缸中活塞位置的信息。

 

曲轴位置变化的速度就是发动机的转速,它决定了发动机每分钟旋转的圈数(r/min)。发动机转速也是Motronic系统中重要的输入变量之一,而这个转速信号是通过计算曲轴位置信号获得的。尽管曲轴传感器发出的信号只是简单的表明曲轴的位置,但它生ECU中可以通过计算转换为发功机转速信号,因此它被用作发动机转速传感器。

 

 

1.曲轴位置信号的产生

在曲轴上安装由铁磁性材料制成的齿圈,按60个齿进行设计,但是齿圈上根据设计要求少做两个齿用做齿间间隙。一个感应式传感器依次记录下58个齿。传感器由装有永久磁铁和带软铁心的铜线螺线管所组成。

 

当传感器齿轮转动时,作用在传感器上的磁通量发生变化,产生交流电压。随着传感器齿轮转动,齿轮转动时间间隔增大,则感应出的交流电电压的幅直变小,而发动机转速提高,则感应交流电的幅值相应地提高。只要发动机转速超过20r/min,就会有足够幅值的交流电压信号。电极和齿形应相互匹配。ECU的信号处理电路将幅值不同的正弦电压信号,转变为恒定幅值的矩形波。

 

2.曲轴位置的计算

矩形电压信号波的每个齿侧给出一个输出中断,传递给计算机。在这些输入信号中,波形间的缺齿间隙被记录下来。因为在该时刻,电压信号波的齿侧间距两倍于之前和之后的齿侧间距。这个大的齿侧间距对应的曲轴位置是1缸活塞所处的特定位置。计算机按照这个点的曲轴位置与曲轴同步。每个记录下的齿形的正向波形或负向波形均代表曲轴转过3°。但是,点火信号要求系统所给出的角度应更小,因而每个齿形又一分为四。时间段可以通过乘以2、3、4,并加上已知的齿形,求出点火提前角(即每个步长代表0.75°)。

3.现代汽车GMR转速传感器

与异向性磁阻元件相比,可使电阻变化率高一个数量级的是巨磁电阻(GMR)效应的转速传感器,如图2所示。转速传感器是由信号处理IC芯片、永久磁铁以及过电流的保护部件构成。

 

转速传感器用来检测由软磁性材料制成的齿轮的转速,当永久磁铁靠近齿轮时,齿轮的齿被磁化,因为被滋化的齿为GMR电阻建立磁场,这样随着转速的变化,磁场就加到了GMR电阻上。

 

加到GMR电阻上的磁场的变化使GMR电阻的电阻变化,进而使其两端的电压发生变化。信号处理电路将此电压变化加以放大,并进行比较,将齿轮的旋转变换成双值的电信号,由此就可以检测出齿轮的边缘。

 

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