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传感器结构与工作原理
S系统使用转子磁脉冲曲轴位置传感器并安装在分电器内,其结构如图1所示。该传感器分上、下两部分,上部分产生G信号,下部分产生Ne信号。两部分都是利用带轮齿的转子旋转,使信号发生器内的线圈磁通变化,从而产生交变电动势,经放大后,将该信号输人电子控制单元。Ne信号用来检测曲轴转角和发动机转速,它相当于下半部等间隔24个齿轮的转子(即Ne,正时转子)及固定在轮齿转子对面的感应线圈组合而成。
1:G1感应线圈 2: 3: 4:G2感应线圈 5:Ne感应线圈
当转子转动时,轮齿与感应线圈凸缘(即磁头)的空气间隙变化,使感应线圈的磁场变化而产生感应电动势。因为轮齿靠近及远离磁头时,将会产生一次增减磁通的变化。所以,每一个轮齿通过磁头时,都会在感应线圈申产生一个完整的交流电压信号。
Ne正时转子上有24个齿,转子转一圈,即曲轴转两圈(720°)时,感应线圈产生24个交流信号,即Ne信号。Ne信号如图2所示,它的一个周期的脉冲相当于30°曲轴转角(720°÷24=30°)。更精确的转角测量是利用30°转角的时间,由ECU再均分30等份,产生1°曲轴转角的信号。同时,检测发动机的转速,是由ECU依照Ne信号的两个脉冲,即60°曲轴转角所经过的时间为基准测量发动机的转速。
图2 Ne信号发生器结构与波形
G信号用于辨别气缸及检测活塞上止点位置,这相当于轮齿磁脉冲式曲轴位置传感器的120°信号。G信号是位于Ne信号发生器上方的凸缘轮(即G正时转子)及其对面对称的两个感应线圈产生的,它的结构如图3所示。G信号的产生原理与Ne信号产生原理相同,G信号也用于作为Ne信号计算曲轴转角的基准信号。
图3 G信号发生器结构与波形
G1、G2信号分别用于检测六缸及一缸上止点信号,由于G1、G2信号发生器设置的关系,当产生G1、G2信号时,实际上活塞并不是正好在上止点,而是在上止点前10°的位置。曲轴位置传感器的G1、G2和Ne信号与曲轴转角的关系如图4所示。
图4 G、Ne信号与曲轴转角的关系
故障案例
故障现象:一台用于教学的丰田5A-FE型发动机台架,转移场地重新安装后发动机无法起动。
故障检查
接车后起动发动机台架,电动机快速运转,但发动机不能起动,可以确定起动系统正常。用K81读取故障码,系统显示正常,无故障码存储。按照常规程序检查发动机,分别从电路、油路和机械部分入手检查,都无故障。
最后通过示波器检查发现曲轴位置传感器信号Ne与点火信号IGT波形180°相反。