曲轴位置传感器方案.doc

摩托车汽油机电控系统曲轴位置传感器方案 传感器类型选择。 1）可变磁阻式（Variable Reluctance）：这种传感器也称为电磁感应式，会产生磁脉冲信号，该信号是由信号转子的旋转运动使磁通量发生变化（）而在感应线圈中产生的。可变磁阻式传感器的优点是价格低、尺寸小、自发交流信号无需外电源、具有良好的温度稳定性；缺点是信号转子在零转速时无信号输出，信号变化的幅度取决于信号转子的转速，需要另外的信号处理电路。可变磁阻式传感器内空气间隙要求小于2mm。　2）霍尔效应式（HallEffect）：霍尔传感器产生的电压信号，是由信号转子的旋转运动使磁通量发生改变。信号转子通过霍尔元件和永久磁铁，磁通的变化与可变磁阻式传感器相似，但与可变磁阻式不同的是霍尔元件探测的是磁感应强度（）大小而非磁通变化率。霍尔元件是半导体材料制成的，需要偏置激励电流。该传感器输出方波数字信号，信号电压与作用在霍尔元件上磁场的磁感应强度成正比，信号频率与发动机转速成正比。 　3）磁控电阻式（Magnetoresistor）：磁控电阻式传感装置利用磁阻效应原理，即材料电阻随外加磁场的大小而成比例变化。电阻是窄形条，沉积在薄层的高载子传输半导体（锑化铟InSb或砷化铟InAs）上，且垂直于电流流入方向。半导体磁敏感材料受到与电流方向相垂直方向的磁场作用时，由于洛仑兹力的作用，电子流动的方向发生改变，路径加长，从而其阻值增大。即MRE的电阻值，随施加在其上的磁力线的方向而改变。 [38][39]。根据摩托车发动机转速高的特点，本系统凸轮位置和曲轴位置的测量都采用KMI15-1型传感器。图1则是KMI15-1型传感器的外形图。 KMI15-1型传感器外形图 Fig1 KMI15-1 sensor dimensions 1、KMI15-1型传感器的性能特点。 KMI15-1型传感器是由高性能磁钢、磁敏电阻传感器和IC组成的：信号的转换是通过IC来完成的，其输出的电流信号频率与被测转速成正比，变化范围在7mA~14mA之间[38]。另外该型号的传感器测量范围宽，灵敏度高，测量的频率范围为0~25KHz，在转速接近零时该传感器也能正常工作。传感器与被测齿轮之间最大的磁感应距离为2.9mm，该距离在实际测量是比较安全。 KMI15-1型传感器在抗干扰方面有自己独特的性能，抗干扰能力较强，测量具有方向性，对轴向振动不敏感。另外，芯片内部还有电磁干扰（EMI）滤波器、电压控制器以及恒流源，从而使其工作特性不受外界因素的干扰。 KMI15-1型传感器的外型尺寸比较小，其最大外型尺寸为8×6×21mm，能可靠固定在齿轮附近。该传感器采用+12V电源供电，最高不超过16V，工作温度范围在-40～+85℃。 典型应用电路 型集成转速传感器的典型应用电路如图所示。工作时，转速传感器输出方波电流号, 从而在负载电阻RL与负载电容CL上形成电压频率信号UO(f) ,并送至二次仪表。通常取R L= 115Ω、CL= 0. 1μF。需要指出 : KMI15 - 1 输出的是齿轮转动频率f(单位是Hz ,即次/ s)信号,欲得到转速n( r/ min) ,还应将f除以齿轮上的齿数N ,并将时间单位改成分钟,公式如下 n=60f/N 曲轴位置传感器的安装和信号输出 在本系统中，点火时刻和喷油器的开启时间都是以曲轴位置为依据的，故此在系统中也必须使用曲轴位置传感器。曲轴位置传感器的触发盘以飞轮为基础，直接在原机的飞轮上加工45个齿，其中一个为缺齿作为基准信号。图2是曲轴位置传感器触发盘的加工示意图，图3为采集到的触发盘信号。 曲轴位置传感器触发盘加工示意图 Fig 2 Crankshaft position sensor signal triggers 图3采集到的曲轴触发盘信号 Fig3Crankshaft signal 为了准确的判断曲轴位置，触发信号的产生时刻与上止点到达时刻必须有固定的位置关系，本课题在设计触发齿（缺齿）的位置时，使缺齿位置在上止点前10个齿，也就是触发信号产生时刻比上止点到达时刻提前80°CA。发动机运转时，当主控ECU接收到触发信号时就判断离上止点还有80°CA，这时开始计时，计时到根据点火提前角计算得到的点火延迟时间时便发出点火信号，驱动点火模块开始点火。 曲轴位置传感器的检测 3.1开路检测法： 关闭点火开关，拔下传感器插头，用万用表R*10档测