摘要:随着现代汽车电子节气门的普及,APP传感器得到广泛应用。电涡流式的APP传感器是非接触式位移传感器,具有结构简单、长期工作可靠性好、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、响应速度快、抗干扰能力强和测量精度高等优点,已逐渐成为车用APP传感器的研究重点。本文结合福特车用电涡流APP传感器,对其结构与故障诊断进行了分析与研究
随着现代汽车的发展,越来越多汽车采用电子节气门。电子节气门工作原理示意如图1所示。在发动机电控过程中,加速踏板位置传感器将驾驶员脚踩加速踏板的加减速信息,传递给发动机控制模块ECM、ECM计算出最佳的节气门位置,发出控制信号给节气门电机以执行最佳的节气门开度位置。节气门实际所转过的角度再由节气门位置传感器获取,反馈给ECM。
APP传感器即加速踏板位置传感器,加速踏板位置传感器产生电信号用于反映油门踏板的位置。ANN传感器电信号的精确度、灵敏度与可靠性,直接影响发动机的动力性与经济性能的提高。
在发动机电控系统中,常用的APP传感器主要有滑动电阻式和电涡流式两种类型。其中滑动电阻式的APP传感器是一种应用较早的传感器,属于典型接触式位移传感器,在工作过程中有机械磨损,存在机械迟滞,其工作可靠性和耐久性欠佳;而电涡流式的APP传感器是非接触式位移传感器,具有结构简单、长期工作可靠性好、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、响应速度快、抗干扰能力强和测量精度高等优点,已逐渐成为车用APP传感器的研究重点。
1 电涡流传感器
电涡流式传感器主要由产生交变磁场的通电线圈和置于线圈附近因而处于交变磁场中的金属导体两部分组成。金属导体也可以是被测对象本身。
电涡流位移传感器是利用电涡流效应,将位移信号转换为阻抗的变化(或电感的变化),从而进行非电量测量构件。
电涡流传感器测量原理如图2所示。当接通电涡流位移传感器电源时,其线圈将通过一个交变激励电流信号,在线圈的周围就产生一个交变磁场H1。当被测金属导体置于该磁场内时,在被测导体内将产生电涡流。根据电磁感应原理,电涡流也将形成一个方向相反的交变磁场H2;由于磁场H2的反作用,涡流要消耗一部分能量,抵消部分原磁场,从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化。由此可见,被测金属导体的电阻率、磁导率、线圈与被测导体的距离d,以及线圈激励电流的角频率等参数,都将通过涡流效应和磁效应与线圈阻抗有关。如果只改变上述参数中的一个,即线圈与被测导体的距离d,则距离d与阻抗就成为这个变化参数的单值函数,从而可确定该参数的大小。