判缸与上止点信号的产生原理
①当G信号转子的凸缘接近感应线圈G1(或G2)的磁头时,凸缘与磁头之间的气隙减小,磁阻减小,磁通量增大,磁通变化率为正,于是感应线圈G1(或G2)中产生正向脉冲信号,称为G1(或G2)信号。
②当G信号转子的凸缘部分(直径较大部分)转过G1(或G2)的磁头时,由于凸缘与磁头之间的间隙保持不变,磁通量不变,磁通变化率为0,因此,G1(或G2)中的感应电动势均为0。
③当G信号转子的凸缘离开G1(或G2)的磁头时,由于凸缘与磁头之间的气隙增大,磁阻增大,磁通量减小,磁通变化率为负,于是在感应线圈G1(或G2)中产生负向脉冲信号。
当
ECU接收到G1信号发生器输入的正向脉冲下降沿时,便可判定第6缸活塞处于压缩行程,当
ECU接收到G:信号发生器输入的正向脉冲下降沿时,便可判定第1缸活塞处于压缩行程。再根据Ne信号发生器产生的曲轴转角信号和
点火顺序,即可将点火提前角和喷油提前角精确控制在计算确定的角度值。
5)检测:
曲轴位置传感器常见故障是集成电路失效或断裂,引起
无法起动或起动困难、加速不良、怠速不稳和容易熄火等现象。
①电阻检测:用万用表检测各传感器端子之间的电阻,应符合表7的要求,否则应更换传感器。
②输出信号检测:起动发动机并怠速运转,然后用示波器或万用表检测传感器输出信号的波形,应如图46所示。传感器波形的幅值应随转速升高而升高,而且其幅值频率和形状在一定的条件下应相似,相邻两脉冲的时间间隔(频率)相等,否则应更换传感器。
4.霍尔式曲轴与
凸轮轴位置传感器
(1)霍尔式传感器的工作原理
霍尔式曲轴与
凸轮轴位置传感器以及其他形式的霍尔式传感器,都是依据霍尔效应制成的传感器。
1)霍尔效应原理:霍尔效应原理如图47所示。
霍尔效应原理
当电流/通过放在磁场中的半导体基片(即霍尔元件)且电流方向与磁场方向垂直时,在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向测面上将产生一个电压UH(称之为霍尔压)。霍尔电压的高低与通过的电流和磁感应强度成正比。
霍尔效应原理可表示为
GS4
式中 RH------霍尔系数;
d-----半导体基片的厚度,m;
I------电流,A;
B------磁感应强度,T。
由上式可知,当通过的电流为某一定值时;霍尔电压UH随磁感应强度的大小而变化。
2)霍尔式传感器工作原理和基本结构:霍尔式传感器工作原理和基本结构如图48所示。它主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片(磁扼)和永久磁铁等组成。触发叶轮安装在转子轴上,叶轮上制有叶片(在霍尔式点火系统中,叶片数与气缸数相等)。当触发叶轮随转子轴一同转动时,叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。
霍尔式传感器工作原理
1)当传感器轴转动时,触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。当叶片进入气隙时(48a),霍尔集成电路的磁场被叶片旁路,霍尔电压为0,霍尔集成电路中的晶体管截止,信号发生器输出的信号电压U0为高电平(实测值:当电源电压Ucc为14.4V时,Uo=9.8V;当电源电压Ucc为5V时,信号电压Uo=4.8V)。
2)当叶片离开气隙时(图48b),永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和“导磁”钢片构成回路,霍尔元件产生电压(UH=1.9~2.0V),霍尔集成电路中的晶体管导通,传感器输出电压为低电平(实测值:当电源电压Ucc为14.4V或5V时,信号电压U0=0.1~0.3V)。
3)霍尔式集成电路组成:霍尔式集成电路组成如图49所示。
霍尔集成电路组成
霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路组成。
(2)桑塔纳与捷达轿车霍尔式
凸轮轴位置传感器
1)传感器的结构特点:捷达
AT、GTX、桑塔纳2000GSi、3000型轿车采用的霍尔式凸轮位置传感器主要由霍尔信号发生器和信号转子(又称触发叶轮)组成,安装在发动机配气凸轮轴的一端,其结构与电路连接如图50所示。
霍尔式凸轮轴位置传感器的结构特点
①信号转子的隔板(又称叶片)上开有一个窗口,窗口对应产生的信号为低电平信号,而隔板对应产生的信号为高电平信号。
②霍尔式信号发生器由霍尔集成电路、永久磁铁和导磁钢片等组成。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路组成。霍尔元件用硅半导体材料制成,与永久磁铁之间留有0.2~0.4mm间隙。当信号转子随凸轮轴一起转动时,隔板和窗口便从霍尔集成电路和永久磁铁之间的间隙中穿过。
霍尔式
凸轮轴位置传感器与
ECU电路的连接:传感器接线插座上有3个引线端子。
①端子1为传感器的电源正极端了子,与
ECU的62号端子连接。
②端子2为传感器的信号输出端子,与
ECU的76号端子连接。
③端子3为传感器的电源负极端子,与
ECU的67号端子连接。
2)传感器的工作情况:由霍尔传感器工作原理可知,当隔板进入气隙时,霍尔元件不产生电压,传感器输出5V高电平信号;当隔板离开气隙时,霍尔元件产生电压,传感器输出0. 1V低电平信号;
凸轮轴位置传感器输出信号与
曲轴位置传感器输出信号之间的关系如图51所示。
(3)切诺基吉普车霍尔式
凸轮轴位置传感器
1)传感器的结构特点:切诺基吉普车判缸信号,由霍尔
凸轮轴位置传感器(又称同步信号传感器)提供,它与分电器安装在一起,由脉冲环和霍尔信号发生器组成,其结构如图52所示。脉冲环由一块凸起叶片和一个窗口组成,各占180°弧度。脉冲环安装在传感器轴上,由配气凸轮轴驱动旋转。霍尔信号发生器安装在传感器底板上。
2)传感器的工作情况:如图53所示。
霍尔凸轮轴位置传感器的工作过程
①当脉冲环上的叶片进入气隙时,传感器输出5V高电平,当脉冲环上的叶片离开气隙时,传感器输出0V低电平,传感器轴旋转一圈信号发生器输出一个高电平和一个低电平,它们各占180°(相当于360°曲轴转角)。
②当脉冲环叶片的前沿进入气隙、传感器输出5V高电平信号时,对4缸机表示1缸活塞位于压缩行程、4缸活塞位于排气行程;对6缸机表示4缸活塞位于压缩行程、3缸活塞位于排气行程。
③当脉冲环叶片的前沿进入气隙、传感器输出0V高电平信号时,对4缸机表示4缸活塞位于压缩行程、1缸活塞位于排气行程;对6缸机表示3缸活塞位于压缩行程、4缸活塞位于排气行程。
④然后,
ECU再根据发动机点火工作顺序和
曲轴位置传感器信号对各缸具体的喷油提前角时刻和点火提前角时刻进行精确地控制。
5.差动霍尔式
曲轴位置传感器
切诺基吉普车和红旗CA7220E轿车采用差动霍尔式
曲轴位置传感器和普通霍尔式
凸轮轴位置传感器。
(1)差动霍尔式传感器的结构特点
差动霍尔式传感器又称双霍尔式传感器,其结构与磁感应式传感器相似,主要由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器组成,如图54所示。
(2)切诺基吉普车的差动霍尔式
曲轴位置传感器
1)差动霍尔式传感器的结构特点:切诺基吉普车采用差动霍尔式
曲轴位置传感器,安装在变速器壳体上,如图55所示。其功能是向
ECU提供发动机转速与曲轴位置(转角)信号。其结构如图56所示。
2)传感器的工作情况
差动霍尔式传感器结构原理
1)当信号转子的凸齿和齿缺转过差动霍尔电路的两个控头时,凸齿和齿缺与霍尔探头之间的气隙的气隙就会发生变化,磁通量随之变化,在霍尔元件中就会产生交变电压信号,其输出电压是由两个霍尔信号电压叠加而成。
2)由于其输出信号为叠加信号,故转子凸齿与信号发生器之间的气隙便可以增大,由普通霍尔式的0.2~0.4mm增大到(1±0.5)mm。因此,可将信号转子设置成齿盘式结构,便于直接安装在发动机曲轴或飞轮上。
传感器的工作情况
①当信号转子上的每一组齿缺转过霍尔信号发生器时,传感器就会产生一组共4个脉冲信号。其中,4缸机每转一圈产生两组共8个脉冲信号;6缸机每转一圈产生三组共12个脉冲信号。
②对于4缸机,
ECU每接收到8个信号,即可知道曲轴旋转了一圈;再根据接收8个信号所占用的时间,就可计算出发动机的转速。
③由于第4个齿缺所产生的脉冲下降沿对应于1缸压缩上止点前4°(BTDC4°),故第1个齿缺对应于1缸压缩上止点前64°(BTDC4°),如图53所示。
④同理,对于6缸机,
ECU每接收到12个信号,即可知道曲轴旋转了一圈;再根据接收12个信号所占用的时间,就可计算出发动机的转速。
⑤然后
ECU再根据
凸轮轴位置传感器决定同一组两缸中,哪一缸将到达压缩上止点。
切诺基吉普车曲轴位置传感器的结构
①4缸机飞轮上制有8个齿缺,分成两组,每4个齿缺为一组,同一组中相邻两个齿缺之间间隔角度为20°,两组之间相隔180°,如图56所示。
3)霍尔传感器的检测:霍尔传感器的电路如图57所示。
霍尔传感器与ECU电路的连接
传感器接线插座上有3个引线端子。
端子A为传感器的电源正极端子,与
ECU的7号端子连接。
端子B为传感器的信号输出端子,与
ECU的24号端子连接。
端子C为传感器的电源负极端子,与
ECU的4号端子连接。
①传感器电源电压检测:拔下传感器的插接器,点火开关置于ON,用万用表电压档测量A、C端子间电压,应为电源电压(或规定电压),否则为电源线接触不良或断路。
②输出信号电压检测:起动发动机怠速运转,用万用表电压档测量B、C端子间电压,应呈脉冲性变化,否则应更换传感器。
③电阻检钡组:点火开关置于OFF位置,拔下
曲轴位置传感器导线插接器,用万用表电阻档跨接在传感器测的端子A----B或A----C,万用表显示读数应为∝(开路),否则应更换传感器。
④输出信号波形检测:起动发动机怠速运转,检测波形应如图58所示,否则应更换传感器。
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