汽车传感器原理与检修 第八章 速度与加速度传感器

汽车传感器的原理和维护，吴文林编辑，第8章速度和加速度传感器。速度和加速度传感器是汽车发动机和底盘集中控制系统中非常重要的传感器。主要有四类：发动机转速传感器、车速传感器、车轮转速传感器、减速传感器和横摆率传感器。发动机转速传感器、车速传感器和车轮转速传感器。发动机转速传感器是曲轴位置传感器，也是发动机控制系统中最重要的传感器。它不仅是燃油喷射和点火时确认曲轴位置的信号源，也是发动机转速的信号源。发动机转速传感器可分为：电磁发动机转速传感器；霍尔效应发动机转速传感器：光电发动机转速传感器等。车速传感器一般用于测量汽车的行驶速度，以使发动机控制、自动起动、防抱死制动系统、牵引力控制系统、可移动悬架、导航系统等装置正常工作。这些传感器主要包括簧片开关型、光电型、霍尔效应型、磁阻元件型、电磁感应型等，但簧片开关型目前还没有广泛应用。车轮速度传感器，即车轮速度传感器，用于检测车轮速度，并将其转换成电信号输入防抱死制动系统电子控制单元，以计算车轮的圆周速度。目前，车轮速度传感器在防抱死制动系统中的应用越来越广泛，逐渐取代了减速传感器、车身速度传感器和蓄能器压力传感器。车轮速度传感器主要是电磁感应型和霍尔效应型。加速度传感器分为加速度传感器和减速传感器。减速传感器，即负加速度的加速度传感器，用于检测汽车制动时的减速度，并将减速度信号输入到防抱死制动控制单元，从而实现防抱死制动控制单元对路面状况的判断和控制。这种传感器一般用于四轮驱动车辆，主要包括光电式、水银式、差动变压器式和惯性负压式。横摆率传感器，也称为横摆率传感器、侧滑传感器、侧翻率传感器、横摆率传感器、旋转率传感器、横摆率传感器、旋转传感器等。横向偏摆率传感器识别车辆绕垂直于地面轴的方向的旋转角度，记录车辆绕垂直轴的运动，监测车辆后部侧滑引起的尾部摆动，识别车辆的实际运动方向，偏转角的大小代表车辆的稳定度。它的作用就像一个飞机陀螺仪，不断地监测汽车方向的稳定性，并确定汽车是侧滑还是甩尾，因此静电除尘器的作用是确保汽车相对于垂直轴的稳定性。没有该信号，控制单元无法识别车辆是否正在转向，电子稳定程序功能将会失效。在电控柴油发动机中，需要检测发动机转速和车速等信号。柴油机电控系统中使用的速度传感器包括发动机速度传感器、电磁传感器、霍尔传感器和光电传感器。气缸识别传感器包括电磁和霍尔传感器。速度传感器包括可变磁阻型、光电型、电磁型、簧片开关型和霍尔型。在化油器式汽车中，发动机转速信号通常取自点火线圈的负极。当电控发动机出现时，电子控制单元使用来自曲轴位置传感器的发动机转速信号，而发动机转速计使用来自曲轴位置传感器和点火信号的转速信号。已经详细介绍了曲轴位置传感器的各种形式、结构和原理，这里不再重复。其他类型的发动机转速传感器如下所述。1。柴油机速度传感器。柴油机上使用的电磁感应式转速传感器从喷油泵获得转速信号。速度传感器的安装位置如图8-1所示。它的工作原理是在永磁体周围环绕一个线圈，线圈周围用铁材料制成的齿轮。当齿轮旋转时，齿轮齿顶和齿啮合与永磁体之间的气隙不断变化，因此穿过线圈的磁力线也发生变化，从而在线圈中产生交流电压。当柴油机的喷射泵工作时交流电压的频率与发动机的转速成正比。交流电压用作输入信号，转速表经转速表中的集成电路放大和整形后，可以指示发动机的实际转速。无论柴油发动机采用何种供油方式，其发动机转速传感器都是相似的，用于检测发动机转速和曲轴位置。电子控制单元根据该信号计算喷射开始点和喷射量。柴油机转速传感器的结构和原理发动机转速传感器一般安装在气缸体或喷油泵上，如图8-1所示。图8-1柴油机转速传感器的安装位置。发动机转速传感器有电磁感应型、霍尔型、光电型等类型。电磁感应式被广泛使用。本文以此为例进行介绍。磁感应传感器的工作原理如图8-2所示。磁力线通过的路径是：永磁n极定子和转子之间的气隙转子凸齿转子凸齿和定子磁头之间的气隙磁头导磁板永磁s极。当信号转子旋转时，磁路中的气隙将周期性变化，磁路的磁阻和通过信号线圈磁头的磁通量将周期性变化。根据电磁感应原理，感应线圈中感应出交变电动势。由于转子齿和磁头之间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈的输出电压，所以转子齿和磁头之间的气隙在使用过程中不能随意改变。气隙如有变化，必须按规定调整，气隙一般设计在0.2 0.4毫米范围内。图8-2磁感应传感器的工作原理。2.磁感应传感器的检测采用磁电感应发动机转速传感器的检测，可参照磁电感应曲轴位置传感器的检测方法进行。用万用表测量电阻是最简单、最实用的方法。例如，三菱4D56柴油机转速传感器电路如图8-3所示，其线圈电阻在20下测量应为1.3 1.9。图8-3三菱4D56柴油机转速传感器电路，ii。簧片开关型发动机转速传感器，1。簧片开关式发动机转速传感器的结构和原理。簧片开关型发动机转速传感器可用于检测发动机转速。传感器可以安装在组合仪表或分配器中。如图8-4所示。图8-4舌开关发动机转速传感器1磁铁的安装位置、结构和工作原理；2速传感器；三簧片开关；4分配器轴。簧片开关的触点由强磁铁制成。它在安装在分配器轴上的磁铁的作用下起作用。簧片开关的触点不与大气直接接触，其容器中充满惰性气体。簧片开关发动机转速传感器的工作原理如图8-4所示。曲轴旋转两次，分配器轴旋转一次，分配器中的磁铁也旋转一次。当磁铁靠近簧片开关时，触点在磁力线的作用下产生磁性。触点的磁性与磁体近侧的磁性相同，因此簧片开关的触点被自身磁性吸引，开关被接通。磁铁随分电轴转动后，当磁极远离或只有一端靠近簧片开关时，触点不受磁力线影响，触点分离。这样，在分电轴上的磁铁的作用下，两个簧片开关通过180相位差接通和断开，发动机转速信号被输入到电子控制单元。2。舌簧开关发动机转速传感器的检测舌簧开关发动机转速传感器的检测，主要检查其信号输出端是否产生脉冲信号，如图8-5所示。具体检查过程如下。将分电器从发动机上拆下，用万用表阻断检测，将两个探头放在信号输出端，用手转动分电器轴，观察分电器的开和关两种状态是否交替出现。否则，应更换簧片开关速度传感器。图8-5簧片开关型发动机转速传感器的检测。另一种簧片开关型传感器是阻塞型，如所示无论采用哪种方法，轴的旋转位置都可以通过触点打开和关闭时发出的信号来指示。图8-6阻挡电磁簧片开关、第二速度传感器和速度传感器(车速传感器)用于测量车辆的行驶速度，并将信号发送至车速表，以进行电子或指针显示。对于电控自动变速器，车速信号还用于确定变速器的换档正时和变矩器锁止离合器的锁止控制。在巡航控制系统中，车速信号是巡航电子控制单元控制和设定车速的重要参考。然而，应当注意，速度传感器在任何情况下都不反映车辆的实际行驶速度。例如，当车轮打滑或车辆倒车时，速度传感器不能反映车辆的实际行驶状况。对于装有自动变速器的车辆，速度传感器也称为变速器输出轴的速度传感器，用于检测车辆的速度信号，并将信号输入到电子控制单元，实现电子控制单元对变速器的换档控制和对发动机的控制。同时，车速信号被提供给车速里程表以指示车辆的行驶速度并记录车辆的行驶里程。对于配有手动变速器的汽车，速度传感器仅向速度计提供检测到的速度信号，以指示汽车的行驶速度并记录汽车的行驶里程。车速传感器一般安装在变速器输出轴附近的壳体上或车速表中，主要包括簧片开关式、电磁感应式、光电式、霍尔效应式、磁阻元件式、多普勒雷达式等。常用的有簧片开关、可变磁阻型、电磁感应型、光电型和霍尔型。1.簧片开关式车速传感器的结构和原理。簧片开关式车速传感器用于旧式车辆的速度报警系统，很少用于新式车辆。其结构如图8-7所示。簧片开关(图中的簧片开关)是一个带有两个细长触点的小玻璃管。触点由铁、镍等铁磁材料制成。它们很容易被磁铁吸引。簧片开关传感器安装在速度计的转子附近。当速度计驱动轴转动时，转子和永磁体被驱动转动，使磁体的北极和南极靠近或远离簧片开关的触点。在变化的磁场作用下，簧片开关的两个触点有时相互吸引并闭合，有时相互排斥并断开，从而形成触点的开关动作。图8-7舌开关式车速传感器的结构和舌开关式车速传感器的工作原理如图8-8所示。从图8-8(a)中可以看出，当永磁体的n和s磁极逐渐远离簧片开关时，簧片开关的上触点和下触点变成极性不同的两个磁极，从而相互吸引并闭合簧片开关。从图8-8(b)中可以看出，当永磁体的n极或s极靠近簧片开关的触点时，触点变成相同极性的两个磁极，从而相互排斥并打开簧片开关。由于簧片开关式车速传感器的永磁体一般为四极(两个N极和两个S极)，当控制部分连续工作时，传感器将在车速表驱动轴每转一周输出四个脉冲信号。电子控制单元可以根据传感器输入的脉冲信号计算汽车的速度，并显示在速度指示器上。图8-8舌开关式车速传感器的工作原理。2.舌簧开关型车速传感器的检测使用指针万用表电压块来检测舌簧开关型车速传感器。将两个探头连接到传感器插头的两个端子上，转动起动机1 2s，观察电压表指针是否有脉冲电压。如果没有产生脉冲电压，则传感器有故障。电磁感应式速度传感器的结构和原理安装在自动变速器的输出轴附近，如图8-9所示。传感器用于检测自动变速器输出轴的转速，电子控制单元电子控制单元根据传感器提供的信号计算车速由于电磁感应式车速传感器安装在自动变速器输出轴附近的壳体上，当输出轴旋转时，输出轴上的驻车锁止齿轮随之一起旋转，使得齿轮上的凸齿连续地接近或离开车速传感器，使得传感器线圈中的磁通量连续地变化，从而在线圈上产生周期性变化的感应电压，如图8-10(b)所示。图8-10电磁感应式车速传感器结构及感应电压曲线。车速越高，输出轴的转速越高，并且在传感器线圈中产生的感应电压的脉冲频率越高，电控单元根据感应电压脉冲的大小计算车辆行驶速度。在一些装有自动变速器的汽车上，变速器的输入轴速度传感器也采用电磁感应式速度传感器来检测变速器的输入轴速度，并将检测到的信号输入到电子控制单元，从而使电子控制单元能够更精确地控制换档过程。此外，电子控制单元还将该信号与来自发动机控制系统的发动机速度信号进行比较，以计算液压变矩器的传动比，从而进一步优化油压控制过程和锁止离合器控制过程，以改善车辆的换档感觉和驾驶性能。电磁感应车速传感器的检测电磁感应车速传感器的检测方法包括开路检测、模拟检测和单件检测。(1)开路检测断开车速传感器的连接器，用万用表测量传感器两个端子之间的电阻，如图8-11所示。不同自动变速器的速度传感器的感应线圈的电阻值不同，通常为几百到几千欧姆。如果过大或过小，应根据电路图检查电路。图8-11速度传感器的电阻检测，(2)模拟检测支撑车辆，用手转动悬挂的驱动轮，用万用表测量速度传感器两端之间是否有脉冲感应电压。如果万用表指针摆动，传感器有输出脉冲电压，传感器工作正常。否则，传感器有故障，进一步检查传感器转子和感应线圈是否脏。如果脏了，在测试前清洗。如果传感器仍然没有脉冲电压，表明传感器已经损坏，应及时更换。(3)通过单件检测拆卸车速传感器。使用铁棒或磁铁快速接近或离开传感器。同时，用万用表测量传感器的两个连接端子之间是否产生脉冲电压，如图8-12所示。如果没有感应电压或感应电压非常弱，则传感器有故障，应进一步检查。重新测试确认故障后，应更换传感器。图8-12分别显示了车速传感器的脉冲电压。对于变速器输入轴的电磁感应型车速传感器，检测方法基本上与电磁感应型车速传感器的检测方法相同，这里不再描述。3。电磁感应式速度传感器检测示例，(1)别克车速度传感器，输入轴速度传感器检测，(1)别克车速度传感器检测。上海别克轿车的速度传感器安装在自动变速器延伸壳体的外侧。它是一种磁感应式速度传感器。速度传感器的齿轮盘与差速器和最终减速器行星架总成相连，因此可以监控变速器的输出速度。该信号用于控制换档模式、主油路油压和变矩器锁止离合器的接合和分离。电磁感应式车速传感器的检测主要检测其信号电压和传感器线圈电阻值。电磁感应式车速传感器的输出电压随车速的变化而变化，变化范围为0.5-200伏，当车速传感器的电阻值为20时，应为981 1471。2)变速器输入轴速度传感器的检测。别克轿车变速器输入轴的速度传感器安装在变速器内靠近主动链轮的位置，如图8-13所示。传感器也是电磁感应型的。其齿盘与驱动链轮连接图8-13变速器输入轴速度传感器的检测和图8-14变速器输入轴速度传感器和动力控制模块之间的连接电路。该传感器的检测内容如下：图8-14变速器输入轴转速传感器与动力控制模块的连接电路。检查信号电压：将点火开关转到“关”位置，拔下输入轴转速传感器的插头，将点火开关转到“开”位置，启动发动机运转，用万用表交流电压块测量传感器插座两端之间的电压信号，其值应