1.磁阻效应： 利用磁阻效应制成的磁敏电阻元件称为磁阻元件( Magneto Resistance Element,MRE)。磁阻效应是指半导体材料的电阻值随与电流相同或垂直方向的磁场强弱而变化的现象,如图2-30所示。在一个长方形半导体元件的两端面通电,在无磁场时,电流电极间的电阻值取最小电流分布。当长方形元件处于磁场中时,由于两电极间的电流路径因磁场作用而增长,从而使电极间的电阻值增加。利用磁阻效应,可实现磁和电向电阻的转换。对于非铁磁性物质,外加磁场通常能使其电阻率增加,即产生正的磁阻效应。
2.检测原理：
磁阻式凸轮轴位置传感器的结构如图2-31所示。当传感器的磁头正对转子凹槽时,磁力线向两侧的叶片分布构成闭合磁路,此时磁阻元件电阻较小,通过磁阻元件的磁力线较少磁场强度较弱,且磁力线与磁阻元件成一定角度,如图2-32(a)所示,此时磁阻元件输出5V高电平信号。当磁阻传感器的磁头正对转子叶片时,磁力线通过正对的叶片构成闭合磁路,此时磁阻元件电阻较大,通过磁阻元件的磁力线较多,磁场强度较强,且磁力线与磁阻元件垂直,如图2-32(b)所示,此时磁阻元件输出0V低电平信号。
因此,随着转子的旋转,叶片的凸起与凹槽交替变化,引起通过磁阻元件的磁力线的强弱和角度发生改变,由于磁阻效应的作用,磁阻元件的电阻也发生变化,通过MRE装置的电流也随之改变,这种电流的变化由信号放大电路、滤波电路和整形电路转换成二进制数字信号,并输送给发动机ECU。发动机ECU根据此信号判别进、排气凸轮轴的位置。
磁阻传感器具有体积小、结构简单、精度高、灵敏度高、分辨率高、输出信号幅值大、抗电磁干扰能力强、耐油污粉尘、稳定性和可靠性良好、工作温度范围宽等特点,而且频率特性优良,在静止状态下也有信号输出。
3.控制电路：
磁阻式凸轮轴位置传感器控制电路(图2-33)的形式与霍尔式凸轮轴位置传感器、光电式凸轮轴位置传感器的完全相同,由电源线、搭铁线和信号线组成;用蓄电池提供的12V电压或ECU提供的5V电压作为工作电源;其输出信号也是通过一个三极管开关电路的饱和或截止状态的变化,使信号输出端改变与搭铁端的导通状态,由ECU通过一个电阻后施加在该端子上的5V电压产生的。在传感器转子转动一圈的过程中,传感器输出与转子的凸齿或叶片数目相同的、幅值为5V的矩形电压脉冲信号。
4.检测：
丰田系列新皇冠、汉兰达、雷克萨斯以及红旗HQ300等发动机智能可变气门正时系统VVTi采用磁阻式凸轮轴位置传感器,在每个气缸组上的进、排气凸轮轴上都装有1个磁阻式凸轮轴位置传感器(也称为磁阻式VVT传感器,共4个),其安装位置如图2-34所示。
进、排气凸轮轴上凸轮轴位置传感器正时转子有三个凸起,所对应的凸轮轴角分别为90°、60°、30°,即所对应的曲轴转角为180°、120°、60°,曲轴每旋转两周,进、排气凸轮轴旋转一圈,产生3个大小不同的脉冲,智能可变气门正时系统通过凸轮轴位置传感器的检测,由ECU占空比控制油压控制电磁阀,从而把进、排气凸轮轴分别控制在40°和35°曲轴转角之间,提供最适合发动机工作特性的气门正时,改善发动机所有转速范围内的转矩,提高燃油经济性,减少污染物的排放。磁阻式凸轮轴位置传感器的连接电路如图2-35所示,信号波形如图2-36所示。
(1)工作电压的检测：
关闭点火开关,断开凸轮轴位置传感器,打开点火开关至“ON位置,用万用表检查VC端子与Vv-端子之间的电压,应为5V,如果没有5V电压,则应分别检查与ECU间线路的连接情况,如果线路正常,则说明发动机ECU有故障(2)参考电压的检测：
关闭点火开关,断开凸轮轴位置传感器,打开点火开关至“ON位置,用万用表检查VV+端子与VV-端子之间的电压,应为46V,如果没有4.6V电压则应检查VV+与ECU之间线路的连接情况,如果线路正常,则说明发动机ECU有故障。
(3)波形检测：
在线路正常连接的情况下,使发动机运转,用示波器检测输出信号其标准波形应与图2-36所示的波形相同。
