汽车传感器课件第4章 位置

《汽车传感器课件第4章 位置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车传感器课件第4章 位置（107页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第四章 位置传感器的结构、原理与检测 汽车传感器第一节 概述 第二节 曲轴位置传感器 第三节 节气门位置传感器 第四节 光电式车高传感器和转角 第五节 液位传感器 第六节 溢流环位置传感器 第七节 其他位置传感器应用在汽车上的位置传感器有曲轴位置传感器、节气门 位置传感器、液位传感器和车辆高度传感器等。其作用是检 测被测对象的位移（位置）、角位移的变化情况，并把检测 结果转换成电信号输入给电控单元。第一节 概 述有模拟信号、脉冲信号、数字信号。一、位置传感器的类型 1.按结构原理分类有电磁式、霍尔效应式、光电式、电阻式、热敏电阻式等2.按输出信号分类位置传感器安装位置用 途曲轴轴位置 传传 感

2、 器曲轴轴前端、凸轮轴轮轴 前端 、分电电器或飞轮飞轮 壳上检测检测 活塞上止点和曲轴转轴转 角 ，也是发动发动 机转转速信号源。 节节气门门位置 传传 感 器节节气门门体上检测节检测节 气门门开度。液 位 传传 感 器液体容器内检测检测 燃油箱油量、制动动液液 位、清洗液液位、冷却水液位 等。 车辆车辆 高度 传传 感 器左右前轮轮、后桥桥中部检测车检测车 身高度的变变化。溢流环环位置 传传感器柴油喷喷射泵泵检测检测 柴油喷喷射泵泵溢流环环位置 。 超声波距离 传传 感 器车车后/车车前保险险杠检测车辆检测车辆 后方、前方障碍物 。 方 位 传传 感 器车顶车顶检测车辆检测车辆 地磁地理方位

3、。3.按用途分类曲柄连杆机构曲轴气门凸轮机构凸轮机构活塞油地壳配气机构发 动 机 结 构 简 介曲柄连杆机构简介机体组活塞连杆组曲轴飞轮组3.曲轴4.飞轮1.皮带轮 2.扭转减振器1.曲轴飞轮组功用：1) 将做功冲程从连 杆传来的力转变为 转矩经飞轮传到传 动机构；2) 靠惯性通过连杆 反过来推动各缸活 塞的进气、压缩、 排气冲程； 3) 驱动配气机构和 其他附属装置。2.曲轴飞轮组主要组成减振器皮带轮上轴瓦曲拐定时齿轮飞轮起动爪下轴瓦主轴瓦主轴瓦结构：由前端轴、若干个曲拐和后端轴三部分组成。3.曲轴的结构连杆轴颈 或曲柄销曲柄曲拐功率 输出端后端轴前端轴主轴颈凸缘平衡重1）曲拐的数量与取决于

4、发动机的气缸数和排列方式。 2）曲柄是用来连接主轴颈和连杆轴颈。 3）平衡重的作用是平衡各机件产生的离心力及其力矩。四缸发动机的曲拐布置 四缸发动机的发火顺序1 3 4 24.曲轴形状和曲拐的布置形式曲轴转角 （度） 一 缸二 缸三 缸四 缸发 火 次 序0180作功排气压缩进气1180360排气进气作功压缩3360540进气压缩排气作功4540720压缩作功进气排气2四缸发动机的发火顺序1 3 4 2四缸发动机曲轴运动示意图六缸发动机的曲拐布置1625 34120曲轴转角/（）一缸二缸三缸四缸五缸六缸 0 1800 60 作功排气进气作功压缩进气60 120压缩排气 120 180进气作功1

5、80 360180 240 排气压缩240 300作功进气 300 360压缩排气 360 540360 420 进气作功420 480排气压缩 480 540作功进气540 720540 600 压缩排气600 660进气作功 660 720排气压缩直列六缸发动机发火顺序 153624六缸发动机曲轴运动示意图六缸发动机发火顺序示意图1. 飞轮为一外缘有齿圈的 铸铁圆盘。飞轮边缘部分 做的厚些，可以增大转动 惯量。2. 有的飞轮上有一缸上止 点记号和点火提前角刻度 线（汽油机）或供油提前 角刻度线（柴油机），以 便调整和检验点火正时， 供油提前角和气门间隙。5.飞轮组成配气机构简介配气机构的组

6、成 气门组气门传动组凸轮轴上置式配气机构运动示意图上置双凸轮轴直接驱动四气门配气机构 1)功用：驱动和控制各缸气门的开启和关闭，使其符合发动 机的工作顺序、配气相位和气门开度的变化规律等要求。2)结构斜齿轮：驱动分电器、（机油泵）偏心轮：驱动汽油泵斜齿轮凸轮偏心轮正时齿轮轴颈轴套凸轮轴结构正时齿轮图片正 时 标 记四冲程发动机的一个工作循环，曲轴旋转两周，而各 缸进、排气门各开启一次，因此凸轮轴只须旋转一周。故 凸轮轴正时齿轮的齿数是曲轴正时齿轮的齿数的两倍。齿数 22齿数 44点火开关 电阻点火线圈分电器火花塞蓄电池点火系统简介断电器 配电器点火提前调节装置电容器分电器包括：1.传统点火系统

7、的组成点火时刻与发动机的工作状况断电器火花塞点火开关点火线圈蓄电池电 流 表起动机配 电 器附加电阻电容器四缸点火演示简图1) 高压电的产生，由点火线圈和分电器中的断电器完成。 2) 高压电的分配由分电器中的配电器完成。点火线圈配电器断电器分电器结构点火信号发生器在电子点火或微机点火系统中，点火信号发生器取代了 断电器中的凸轮，用来判定活塞所处的位置，将活塞位置信 号输送到点火控制器，从而保证在恰当的时刻点火。主要应用的有：磁脉冲式、霍尔效应式和光电效应式。曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器是发动机集中控制 系统中最重要的传感器之一，是点火系统和燃油喷射系统共 用的传感器。1.功用检测发动机曲轴

8、转角和活塞上止点，并将检测信号送至发 动机ECU，用以控制点火时刻(点火提前角)和喷油正时。 同时也是测量发动机转速的信号源。通常与曲轴位置传感器相配的还有凸轮轴位置传感器， 其中凸轮轴位置传感器的功用是判别发动机的哪一缸的活塞 即将到达上止点，又称为判缸传感器。以上两者一起又称为发动机转速与曲轴位置传感器或称 为曲轴位置/判缸/转速传感器。注：第二节 曲轴位置传感器安装在分电器内、曲轴上、凸轮轴上、飞轮壳体上。其产生信号原理分为磁脉冲式、光电式、霍尔式三种。2.曲轴位置传感器的类型3.曲轴位置传感器的安装部位磁铁上止点标记线圈 飞轮齿环铁芯曲轴位置传感器曲轴位置传感器安装在飞轮壳体上日产公爵

9、王(Cedric)轿车、三菱与猎豹吉普车采用光电 式曲轴与凸轮轴位置传感器；丰田系列轿车采用磁脉冲式曲轴与凸轮轴位置传感器；捷达AT和GTX型、桑塔纳2000GSi型、奥迪200型轿车 采用磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸轮轴位置传感器；红旗CA7220E型轿车和切诺基吉普车采用了霍尔式曲轴 与凸轮轴位置传感器，其中曲轴位置传感器为差动霍尔式传 感器。4.曲轴位置传感器的应用相当多数汽车将曲轴与凸轮轴两种位置传感器制作成一 体，且相同类型传感器的工作原理完全相同，所以将这两种 传感器安排在同一节中介绍。一、磁脉冲式曲轴位置传感器的结构、原理与检测 （一）磁脉冲式曲轴位置传感器的结构与原理1.

10、传感器结构信号盘120信号 用的凸缘传感器盒1)信号盘与传感器盒该曲轴位置传感器安装在曲轴 前端的皮带轮之后。信号盘装在曲 轴上，在外缘沿圆周每隔4加工一 个齿，共有90个齿。每隔120 布置 一个凸缘，共三个。日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器120信号：对于6缸发动机三对活塞 到达上止点相对于曲轴旋转角度相 差120。(1) 120信号(4) 搭铁线(3) 1 信号(2) 电源磁 头 磁 头 磁 头 盒板部连接器2)传感器盒（信号发生器）结构信号发生器安装在信 号盘边缘，内有三个永久 磁铁，上面绕有线圈磁头 。磁头产生120信号 即C信号，用于判别汽缸 及检测活塞上止点位置。磁头和共同产生 1

11、信号即Ne信号，用以检 测曲轴转角及发动机转速 信号。连接器将曲轴位置传 感器的信号送至ECU。(1) 120信号(2) 电源(3) 1 信号(4) 搭铁线磁头磁头磁头盒板部3)磁头与脉冲成形电路当曲轴旋转一圈时，在磁头上产生三个120脉冲信号，磁头安装在上止点 前70的位置，该信号也叫做上止点前70信号，即发动机在运 转时，各缸到达上止点前70均由磁头产生一个脉冲信号。在磁头和上各产生相位差90的90个脉冲信号，经信 号合成后向ECU输送180个脉冲1的信号。2.传感器工作原理1)磁交变信号的产生过程当曲轴带动信号盘旋转时，齿相对线圈位置的变化，使 线圈内磁通发生变化，线圈内产生感应电动势输

12、出。UeUe2)磁交变信号的整形tUe磁头磁头磁头信号 磁头信号 合成信号输入信号3)曲轴1转角信号的产生磁头和共同产 生1信号（Ne信号）， 用以检测曲轴转角及发 动机转速信号。即发动机在运转过程中，磁头在各缸到达上止点前 70位置均产生一个脉冲信号。4）磁头与曲轴的位置1.开路检测法：测量传感器感应线圈 电阻值。2.在路检测法：1）测量输出电压2）测其工作频率3）检测信号输出波形4）检测导线及插头5）用塞尺检查曲轴转角传感器的空气隙，其规定值为0.20.4mm（二）磁脉冲式曲轴位置传感器的检测丰田TCCS系统磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器 内。该传感器分成上、下两部分，上部分产生G信号

13、，下部 分产生Ne信号。丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器No1 转子G1 线圈No2 转子G2 线圈1. 传感器结构G1 线圈No1 转子No2 转子G2 线圈Ne 线圈Ne信号是检测曲轴转角及发动机转速的信号，即曲轴位 置传感器的1信号。该信号由下半部具有等间隔24个轮齿的 转子(No.2转子)及固定于其对面的感应线圈产生。正时转子Ne感应线圈分电盘 旋转一圈产生24个脉冲分电盘 15 曲轴 30 1曲轴转角信号是利用30 转角的时间由ECU再均分30 等份产生。发动机的转速根据Ne信号计测。3602415G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.

14、1正时转子)及其位置相 隔180 的两个感应线圈(G1感应线圈和G2感应线圈)产生的。 G信号也用作计算曲轴转角时的基准信号。G2 感应线圈G1 感应线圈正时转子BTDC 10第6缸第1缸G1G2G1信号检测第1缸上止点，G2信号检测第6缸及第1缸的 上止点。G1、G2信号产生时，实际上并不是活塞到达正好 上止点，而是在活塞到达上止点(BTDC)前10 的位置。捷达AT和GTX型轿车、桑塔纳2000GSi型轿车、奥迪 200型轿车均采用齿轮磁脉冲式曲轴位置传感器。 齿轮磁脉冲式曲轴位置传感器传感器磁头大齿缺(基准标记)缸体信号转子小齿缺凸齿信号转子58个凸齿、57个小齿缺、1个大齿缺，每个凸齿

15、 和小齿缺占曲轴转角3，大齿缺占曲轴转角15。 58 3 + 57 3 + 15360由信号发生器和带 光孔的信号盘组成。二、光电式曲轴位置传感器的结构、原理与检测 (一)光电式曲轴位置传感器的结构和原理1.传感器的结构发光二极管光敏二极管整形电路信号盘分火头密 封 盖 信号发生器：固定安装在底座板 上。由两只发光二极管 、两只光敏晶体管和整 形电路组成。 信号盘：与分电器的发火头 同轴旋转。1)产生Ne信号(转速和转角信号)：信号盘边缘刻有360条缝隙，用来产生1凸轮轴转角信号或2 曲轴转角信号。2.传感器工作原理2)产生G信号(缸序判别信号) ：对于六缸发动机，内侧分布六个间隔60 的光孔

16、；对于四缸发动机，内侧分布四个90的光孔。其中较宽的光孔用来判断第1缸活塞上止点。120信号 (1缸)120信号1信号三、霍尔效应式曲轴位置传感器的结构、原理与检测 （一）霍尔效应式曲轴位置传感器的结构、原理 1. 霍尔效应原理UH-+当电流以垂直于磁场 方向通过置于磁场中的半 导体基片的霍尔元件时， 在垂直于电流和磁场的方 向上将产生一个与电流和 磁场强度成正比的电势 ， 即霍尔电势UH : UH=k IB 当电流I一定，则UH 与磁场强度B成正比。霍尔效应式曲轴位置传感器：信号轮转动时，每当触发叶 片进入磁铁与霍尔元件之间的空隙时，磁通被触发叶片所旁路 (或称隔磁)，这时不产生霍尔电压；当触发叶片离开空隙时， 磁铁的磁通穿过霍尔元件产生