发动机电控系统的结构与维修5章2.1(转速、角度传感器

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第5 章 控制系统的主要器件—5.2运行状态传感器
主讲:朱明
高级技师.经济师,工程 师
高级技能专业教师 汽车维修工高级考评 员
电子控制汽油喷射系统传感器
转速和转角位置传感器 及车速传感器
v
5.2运行状态传感器p48
• 5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 转速传感器

旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。转速传感器属于间接
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 2.霍尔式传感器
• 当电流为定值时,霍尔电压与磁场强度成正比。因此,当一个不导磁的 旋转信号盘上的触发叶片3进入霍尔传感器的永久磁铁2和霍尔组件1之 间的气隙时,磁力线不通过霍尔组件,其输出电压为零,当触发叶片离 开该气隙时,才产生霍尔电压。
• 如此,随着信号盘的旋转,霍尔传感器就不断产生电压脉冲信号。
• 由于G1、G2信号发生器设置位置的关系,当产生G1、G2信号时,实际上活塞 并不是正好达到上止点,而是在上止点前10°的位置。图8所示为曲轴位置传 感器G1、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。
• 2、实例磁脉冲式曲轴位置传感器的检测

以皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机电子控制系统中使用的磁脉冲式曲轴位置
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器

5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器

5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器 • 改变作为信号发生装置的齿盘的形状
, • 就可以获得表达不同信息的脉冲信号。 • 例如, • 1. 用齿盘上某个特殊的缺口或突起的 • 上升沿或下降沿表示第一缸上止点或 • 止点前某一特定转角位置; • 2. 用一定直径的信号盘上的 • 一个齿宽或一个缺口宽度表示 • 一定的曲轴转角: • 3. 在一定时间间隔内对等 • 间距的突起或缺口引起的脉冲 • 记数以得出转速。
其结构如图5所示。该传感器分成上、下两部分,上部分产生G信号,下部分
产生Ne信号,都是利用带有轮齿的转子旋转时,使信号发生器感应线圈内的
磁通变化,从而在感应线圈里产生交变的感应电动势,再将它放大后,送入E
CU。

Ne信号是检测曲
轴转角及发动机转速的
信号,相当于日产公司
磁脉冲式曲轴位置传感
器的1°信号。该信号
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器 p48 • 安装于发动机曲轴飞轮、曲轴皮带轮或凸轮轴、分电器轴上的信号
盘与固定在发动机机体上的电磁式传感器组成一个脉冲信号发生器。 如图5-9所示,传感器的电磁铁或永久磁铁发出的磁力线通过信号盘 形成回路。当信号盘旋转时,盘边的齿形缺口使传感器与信号盘问的 磁隙发生变化,通过感应线圈5的磁通也随之相应地变化,在线圈的 两端就产生了高低交变的感应电动势。这一交变电量经过整形、放大 就形成了一连串的脉冲方波信号。
带触发叶片的信号轮,与曲轴一起旋转。
1、实例美国GM公司霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作
• 如图21所示,霍尔信号 发生器由永久磁铁、导 磁板和霍尔集成电路等 组成。内外信号轮侧面 各设置一个霍尔信号发 生器。信号轮转动时, 每当叶片进入永Байду номын сангаас磁铁 与霍尔元件之间的空气 隙时,霍尔集成电路中 的磁场即被触发叶片所 旁路(或称隔磁),如 图21(a)所示。这时不 产生霍尔电压;
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• •2.霍尔式传感器
• 1、实例美国GM公司霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作
• (1)采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传感器

美国GM公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端,采用触发叶
片的结构型式,如图20所示。在发动机的曲轴皮带轮前端固装着内外两个
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器
• 变磁阻式传感器的三种基本类型, • 电感式传感器、变压器式传感器和电涡流式传感器都
可制成转速传感器。 • 电感式转速传感器应用较广,它利用磁通变化而产生
感应电势,其电势大小取决于磁通变化的速率。这类 传感器按结构不同又分为开磁路式和闭磁路式两种。 • 开磁路式转速传感器(图4a)结构比较简单,输出信 号较小,不宜在振动剧烈的场合使用。 • 闭磁路式转速传感器(图4b)由装在转轴上的外齿轮 、内齿轮、线圈和永久磁铁构成。 • 内、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴上一 起转动时,由于内、外齿轮的相对运动,产生磁阻变 化,在线圈中产生交流感应电势。测出电势的大小便 可测出相应转速值。
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器

•1.电磁式传感 器
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器 • 电磁式传感器所输出的感应电压信号的强弱(幅值)与其
安装间隙的调整及转速有关。 • 当感应电压太弱时,就会有丢失部分信号造成计算机误判
的问题。利用强磁性的永久磁铁可提高传感器的磁场强度 ,使其感应信号的电压值提高, • 目前一些电磁式传感器可在转速低到60r/min、间隙大到 1.75mm的不利条件下感应电压不低于400mV, • 这就使选用和匹配都比较方便了。 • 使用永磁的电磁式传感器无需电源, • 结构简单,可靠性好,价格低廉, • 因而得到了广泛的应用。
压档检测曲轴位置传感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间是否有脉冲电压信 号输出。如没有脉冲电压信号输出,则须更换曲轴位置传感器。
•2、实例磁脉冲式曲轴位置传感器的检测
• (3)感应线圈与正时转子的间隙检查

用厚薄规测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙(图10),
其间隙应为0.2-0.4mm。若间隙不合要求,则须更换分电器壳体总成。
• 是计算机控制的点火系统中最重要的传 感器,其作用是检测上止点信号、曲轴 转角信号和发动机转速信号,并将其输 入计算机,从而使计算机能按气缸的点 火顺序发出最佳点火时刻指令。
• 曲轴位置传感器有三种型式:
• 1.电磁脉冲式曲轴位置传感器、
• 2.霍尔效应式曲轴位置传感器(桑塔纳
• 诺基)、
2000型轿车和北京切
5.2运行状态传感器p48
• 5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器

转速传感器的任务:

是和信号发生装置配合,将曲轴或与曲轴有联动关系
的其他旋转件的转角位置信息传递给电子控制器,使后者
能根据转角位置信号的频率得出
• 1.曲轴转速(安装在曲轴、凸轮轴或分电器轴上)
• 2.或车速(只是安装的位置在变速箱输出轴上或在车轮轴 上),
• 3.光电效应式曲轴位置传感器。
• 曲轴位置传感器型式不同,其控制方式 和控制精度也不同。
• 曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮 或链轮侧面,有的安装于凸轮轴前端。
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器 •
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 1.电磁式传感器 •
1、实例美国GM公司霍尔式曲轴位置传感器的结构和工作
端子 条件 电阻值(Ω)
冷态 G1—G-
热态
125-200 160-235
冷态 G2-—G-
热态
125-200 160-235
冷态 Ne —G-
热态
155-250 190-290
•2、实例磁脉冲式曲轴位置传感器的检
• (2测)曲轴位置传感器输出信号的检查

拔下曲轴位置传感器的导线连接器,当发动机转动时,用万用表的电
• 并以某一特定的转角位置信号(通常是发动机第一缸压缩 膨胀上止点或该上止点前的某一特定转角位置)作为按喷 油正时、点火正时发出下一个触发脉冲的定位基准信号。
5.2运行状态传感器
• 5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器

转速传感器的任务:
• 四冲程发动机当信号发生装置安装在曲轴上时,它只能提 供每转一次的转角信号,无法区分其第一缸到达上止点位 置的信号是对应于进排气上止点还是压缩膨胀上止点。
式测量装置,可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。按信号
形式的不同,转速传感器可分为模 拟式和数字式两种。前者的输出
信号值是转速的线性函数,后者的输出信号频率与转速成正比,或其信
号峰值间隔与转速成反比。常用的转速传感器有光电式、电容式、变
磁阻式以及测速发电机等。
5.2运行状态传感器p48
• 5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
由固定在下半部具有等
间隔24个轮齿的转子(
N0.2正时转子)及固定
于其对面的感应线圈产
生如图6(a)所示。
• N0.2正时转子上有24个齿,故转子旋转1圈,即曲轴旋转720°时,感应 线圈产生24个交流电压信号。Ne信号如图6(b)其一个周期的脉冲相当 于30°曲轴转角(720°÷24=30°)。更精确的转角检测,是利用30° 转角的时间由ECU再均分30等份,即产生1°曲轴转角的信号。发动机的 转速由ECU依照Ne信号的两个脉冲(60°曲轴转角)所经过的时间为基准 进行计测。
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 2.霍尔式传感器p49
•2•.霍尔式传感 器p49
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 2.霍尔式传感器p49
• 霍尔式传感器利用“霍尔效应”产生电压脉冲信号。如 图5—10所示,当半导体芯片(霍尔组件)1被磁力线穿过, 并有外加电流在垂直于磁力线的AB方向通过该芯片时,在 芯片与电流和磁力线都垂直的CD方向上会产生一个电压差 ,叫做霍尔电压。

转速传感器的任务:

是和信号发生装置配合,将曲轴或与曲轴有联动关系
的其他旋转件的转角位置信息传递给电子控制器,使后者
能根据转角位置信号的频率得出
• 1.曲轴转速(安装在曲轴、凸轮轴或分电器轴上)
• 2.或车速(只是安装的位置在变速箱输出轴上或在车轮轴 上),
• 并以某一特定的转角位置信号(通常是发动机第一缸压缩 膨胀上止点或该上止点前的某一特定转角位置)作为按喷 油正时、点火正时发出下一个触发脉冲的定位基准信号。
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
1.电磁式传感器 •
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
1.电磁式传感器

5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
1.电磁式传感器 •
• 1、实例磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理
• (1)丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器

丰田公司TCCS系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器内,
传感器为例说明其检测方法,曲轴位置传感器电路如图9所示。
•2、实例磁脉冲式曲轴位置传感器的检测
(1)曲轴位置传感器的电阻检查

关闭点火开关,拔开
曲轴位置传感器的导线连接 器,用万用表的电阻档测量
曲轴位置传感器上各端子间 的电阻值(表 1)。如电阻
值不在规定的范围内,必须
更换曲轴位置传感器。
表 1 曲轴位置传感器的电阻值
• G信号
• 用于判别气缸及检测活塞上止点位置,G信号是由位于Ne发生器上方的凸缘转轮( No.1正时转子)及其对面对称的两个感应线圈(G1感应线圈和G2感应线圈)产生 的。其构造如图7所示。其产生信号的原理与Ne信号相同。G信号也用作计算曲轴 转角时的基准信号。
• G1、G2信号分别检测第6缸及第1缸的上止点。

因此,四冲程发动机中只有各缸同时或分组(同组两
汽缸同时到上止点)进行喷油和点火的发动机才可以把信
号发生装置装在曲轴上。

当必须判明缸序并实行各缸顺序喷油和顺序点火时
,就必须在发动机每循环只转一转的轴上(如凸轮轴、分
电器轴)安装信号发生盘。
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 曲轴位置传感器也称曲轴转角传感器,
• 但是其价格高于电磁式传感器,又存在供应渠道少的问题,故应用较少 。
2.霍尔式传感器p49


5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器

•2.霍尔式传感器
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
•2.霍尔式传感器 •
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• •2.霍尔式传感器
• 信号盘用铝材或工程塑料制成,固定于曲轴或凸轮轴上,以其叶片对应 于一定的曲轴转角位置。
5.2. 1 转速和转角位置传感器及车速传感器
• 2.霍尔式传感器
• 霍尔式传感器的磁隙是固定的,因此其感应电压的大小也是固定的。处 理其放大电路就比较容易。其磁隙中有信号触发片不断扫过,起着自洁 的作用,不易因积垢而丢失信号。
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