根据曲轴位置传感器所采用不同的原理,将曲轴位置传感器分成以下几种形式:电磁感应式、霍尔效应式和光电式。 1.电磁感应式电磁感应式(又称电磁线圈式)传感器利用切割磁力线产生感应电压的原理工作。 电磁感应式曲轴速度传感器如图3-1-3所示,当曲轴旋转时,依附在曲轴上的低磁阻金属制成的圆盘凸齿轮1顺时针转动,凸齿会周期性切割由永久磁铁3形成的磁场,使绕于其上的感应线圈2感应出不同方向的电压。
电磁感应式ABS轮速传感器的抗电磁波干扰能力好、车速过高时频率响应高,可避免错误信号的产生。电磁感应式ABS轮速传感器波形如图3-1-5所示,可以发现低速时波形比较平缓,电压较小,频率较低;随着车速的升高,电压变高,频率变大。
触发轮上相同的齿形应产生相同形式的连续脉冲,脉冲有一致的形状、幅值(峰对峰电压)并与曲轴(或凸轮)的转速成正比,输出信号的频率(基于触发轮的转动速度)及传感器磁极与触发轮间气隙对传感器信号的幅值影响极大。通常曲轴位置传感器依靠除去传感器触发轮上一个齿或两个相互靠近的齿形成的齿缺,根据所产生的同步脉冲,可以确定上止点的信号。
德国 BOSCH公司所开发的主动式轮速传感器,现在已经有逐渐取代传统电磁线圈式速度传感器的趋势。该传感器结构如图3-1-6所示,轮盘上交替制成不同磁极N与S,随着多极磁铁转盘旋转,磁力线方向亦不断变换,使安装于旁边的轮速传感器送出随转速变化的频率信号。
该主动轮速传感器有两个感应端子,例如当汽车车轮加速,多极磁铁转盘旋转方向向前,可以获得MRE B电压波形,同理,当汽车轮子减速,多极磁铁转盘旋转方向向后,可以获得MRE A电压波形,如图3-1-7所示。因此,这种轮速传感器具有实时监测加减速的功能。
2.霍尔效应式霍尔效应具有开关触发功能,可以使用在常用的汽车点火系统中,该装置可以为晶体管点火系统提供触发信号。如图3-1-8a所示,通过转盘上的遮罩提供一低磁阻的磁路,可使磁力线不流过霍尔半导体元件。图3-1-8b显示气隙对正霍尔元件与叶片之间,所产生的是低电压。
当隔板进入气隙,霍尔元件不产生电压,传感器输出输入电压的高电平(5V)信号,当隔板离开气隙时,霍尔元件产生电压,开关触发功能截止,传感器输出低电平信号(0.1V)。通过转盘不断地转动,霍尔元件可送出连续的方波信号霍尔传感器感应线圈的电阻通常在500~1500Ω之间,如图3-1-9所示。
在大众车型中,发动机转速传感器G28是测量曲轴位置及转速的传感器,其电路连接比较简单。目前,在一汽大众车型中广泛应用的EA111发动机中使用了两种形式的转速传感器。其中1.8TS1和2.0TS发动机的G28传感器是电磁感应式传感器,霍尔式G28传感器使用在高尔夫车的1.4TSI和1.6L发动机上。
霍尔式G28的1号端子是输入电源线,2号端子是输入地线,3号端子是转速传感器的输入信号线。用普通的万用表可以测量该传感器的电源电压及接地。图3-1-10所示为检测传感器的电源电压。
而传感器接地,在实际电路中是连接到发动机控制单元J623,通过此控制单元接地的。
3.光电式除电磁感应式、霍尔式的传感器之外,在部分老式汽车的发动机控制系统中,还采用了光电传感器( Photoelectric Transducer)来检测曲轴位置和凸轮轴位置,如日产系列发动机以及韩国现代部分发动机中都有类似的装置。除此之外,在电子辅助转向系统以及电子控制悬架系统中都采用了光电式传感器来监控转向盘的转角。光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式,即辐射式(直射式)、吸收式、遮光式和反射式。
光电式传感器有一个弱点,它们因污物和油对通过转盘的光传输干扰问题非常敏感。光电式传感器的功能元件通常被密封得很好,但损坏的分电器轴套或密封垫,以及维修时可能使油污和污物进入敏感区域造成污损,这就可能引起不能起动、失速和断火故障。具体的光电式传感器波形在后面章节将继续讲述。
