信号发生器固定在传感器壳体上,它由Ne信号(转速与转角信号)发生器、G信号(上止点信号)发生器以及信号处理电路组成。Ne信号与G信号发生器均由一个发光二极管(LED)和一个光敏晶体管(或光敏二极管)组成,两个LED分别正对着两个光敏晶体管。
工作原理信号盘安装在发光二极管(LED)与光敏晶体管(或光敏二极管)之间。当信号盘上的透光孔旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就会照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管导通,其集电极输出低电平(0.1~O.3V);当信号盘上的遮光部分旋转到LED与光敏晶体管之间时,LED发出的光线就不能照射到光敏晶体管上,此时光敏晶体管截止,其集电极输出高电平(4.8~5.2V)。
如果信号盘连续旋转,透光孔和遮光部分就会交替地转过LED而透光或遮光,光敏晶体管集电极就会交替地输出高电平和低电平。当传感器轴随曲轴和配气凸轮轴转动时,信号盘上的透光孔和遮光部分便从LED与光敏晶体管之间转过,LED发出的光线受信号盘透光和遮光作用就会交替照射到信号发生器的光敏晶体管上,信号传感器中就会产生与曲轴位置和凸轮轴位置对应的脉冲信号。
由于曲轴旋转两转,传感器轴带动信号盘旋转一圈,因此,G信号传感器将产生6个脉冲信号。Ne信号传感器将产生360个脉冲信号。因为G信号透光孔间隔弧度为60。,曲轴每旋转120。就产生一个脉冲信号,所以通常G信号称为120。信号。设计安装保证120。信号在上止点前70。(BTDC70。)时产生,且长方形宽边稍长的透光孔产生的信号对应于发动机气缸1上止点前70。,以便ECU控制喷油提前角与点火提前角。因为Ne信号透光孔间隔弧度为1。(透光孔占0.5。,遮光孔占0.5。),所以在每一个脉冲周期中,高、低电平各占1。曲轴转角,360个信号表示曲轴旋转720。。曲轴每旋转120。G信号传感器产生一个信号,Ne信号传感器产生60个信号。
3、磁感应式工作原理
磁力线穿过的路径为永久磁铁N极一定子与转子间的气隙一转子凸齿一转子凸齿与定子磁头间的气隙一磁头一导磁板一永久磁铁S极。当信号转子旋转时,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。
当信号转子按顺时针方向旋转时,转子凸齿与磁头间的气隙减小,磁路磁阻减小,磁通量φ增多,磁通变化率增大(dφ/dt>0),感应电动势E为正(E>0)。当转子凸齿接近磁头边缘时,磁通量φ急剧增多,磁通变化率最大[dφ/dt=(dφ/dt)max],感应电动势E最高(E=Emax)。转子转过b点位置后,虽然磁通量φ仍在增多,但磁通变化率减小,因此感应电动势E降低。
当转子旋转到凸齿的中心线与磁头的中心线对齐时,虽然转子凸齿与磁头间的气隙最小,磁路的磁阻最小,磁通量φ最大,但是由于磁通量不可能继续增加,磁通变化率为零,因此感应电动势E为零。
当转子沿顺时针方向继续旋转,凸齿离开磁头时,凸齿与磁头间的气隙增大,磁路磁阻增大,磁通量φ减少(dφ/dt< 0),所以感应电动势E为负值。当凸齿转到将要离开磁头边缘时,磁通量φ急剧减少,磁通变化率达到负向最大值[dφ/df=-(dφ/dt)max],感应电动势E也达到负向最大值(E=-Emax)。
由此可见,信号转子每转过一个凸齿,传感线圈中就会产生一个周期性交变电动势,即电动势出现一次最大值和一次最小值,传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号。磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电源,永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用,其磁能不会损失。当发动机转速变化时,转子凸齿转动的速度将发生变化,铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高,磁通变化率就越大,传感线圈中的感应电动势也就越高。
由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的高低,因此在使用中,转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化,必须按规定进行调整,气隙一般设计在0.2~0.4mm范围内。
总结:
A、电磁感应式
传感器是由信号轮永久磁铁和铁芯组成的感应头和感应线圈组成,感应头端部与信号轮齿顶之间具有1mm左右间隙。信号轮旋转时,当信号轮一个轮齿与齿槽接近和离开感应头时通过感应线圈的磁通量将随着轮齿和齿槽的凹凸产生相应的变化,在感应线圈上感应出一个完整的交流信号。信号轮转过一圈,在感应线圈输出端将产生与信号齿轮数相同个数的交流信号,ECU根据输出信号的个数、周期及汽油发动机转速关系就能算出汽油发动机转速和曲轴转角。
电磁感应式传感器具有结构简单价格便宜的优点,但也存在输出电压随发动机波动的不足。
B、霍尔效应式
在磁场中,当电流以垂直于磁场方向流过置于磁场中霍尔半导体基片时,在与电流和磁场垂直霍尔基片的两个横向侧面上将产生一个与电流和磁场强度成正比的点位差,称霍尔电压U(霍),U(霍)与霍尔半导体材料的特性、基片厚度、通过电流的大小及磁场强度等因素有关。 传感器由带有叶片或触发齿轮的信号轮和包括永久磁铁、导磁板及霍尔集成电路的霍尔信号发生器组成。信号轮转动时,当叶片转入霍尔元件与磁铁之间的间隙时,霍尔信号发生器输出高电平。信号轮转一圈,霍尔信号发生器向ECU输出与叶片数相同的高低电平信号,ECU根据输出信号个数、周期及与发动机转速的关系就能计算出发动机转速和曲轴转角。
霍尔效应式具有输出电压不受汽油发动机转速高低影响的优点,但由于叶片或触发轮齿数量受自身结构的限制,存在分度较粗的不足。
C、光电效应式
传感器由带有叶片的信号轮和包括发光二极管、光敏二极管及包括放大整形电路的信号发生器组成。信号轮转动时,每当叶片进入发光二极管和光敏二极管之间的间隙时发光二极管射向光敏二极管光束被遮挡,光敏二极管电压为零。当叶片离开两者之间间隙时,发光二极管的光束照射到光敏二极管上,光敏二极管因感光而产生电压。信号轮旋转一圈信号发生器向ECU输出与叶片数相等的电压脉冲信号,ECU根据输出信号个数、周期及汽油发动机转速的关系就能计算出汽油发动机转速和曲轴转角。
光电感应式具有分度精度高,输出信号为数字脉冲的优点,但也存在对使用环境要求较高的不足。
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