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曲轴位置传感器方案轴位置传感器方案
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
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