一、微机点火系统的分类
微机点火系统可分为:有分电器的微机控制点火系统和无分电器的微机控制点火系统两种。
二、微机点火系统的组成
微机点火系统主要由凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、空气流量计、节气门位置传感器、水温传感器进气温度传感器、车速传感器、爆震传感器、各种控制开关、电控单元ECU、点火控制器、点火线圈及火花筹等组成。
发动机曲轴位置传感器向电子控制器提供发动机转速和曲轴转角电信号,电子控制器根据此信号确定点火正时和喷油正时、产生点火和喷油控制脉冲、控制燃油泵工作等。在无分电器电子控制点火系统和控制各缸工作顺序喷油的燃油喷射系统中,曲轴位置传感器还用于识别汽缸。
凸轮轴位置传感器又称为同步信号传感器,主要用来检测凸轮轴的转角位置,发动机控制模块用此信号确定发动机汽缸(如一缸)上止点的位置。
发动机转速、曲轴位置与凸轮位置传感器常用的主要有3种:电磁式、霍尔式和光电式。
三、电磁式传感器
1.结构及工作原理
电磁式传感器结构及原理如图2-4-2所示,磁力线穿过的路径为:永久磁铁N极→定子与转子之间的气隙→转子凸齿→转子凸齿与定子信号线圈间的气隙→导磁板→永久磁铁S极。
当信号转子旋转时,磁路中的气隙就会周期性的发生变化,磁路的磁阻和穿过信号线圈的磁通量随之发生周期性的变化。根据电磁感应原理,传感器线圈中就会感应出交变电动势。其大小正比于磁通量的变化速率。磁通量变化越快,电动势越大;磁通量不变化,就不产生电动势。
由图可见,信号转子每转过一个凸齿,传感器线圈中就会产生一个周期的交变电动势,即电动势出现一次最大值和一次最小值。电磁式传感器通俗地讲相当于一个微型发电机。当发动机转速变化时,信号转子的转速将发生变化,铁心中的磁通量变化率也将随之发生变化。转速越高,磁通量变化率就越大。传感器线圈中的感应电动势也就越高。转速不同时,磁通和感应电动势也将发生变化,传感器线圈随之输出一个电压信号。此类传感器的优点是不需要外加电源。
2.电磁式传感器
电磁式传感器结构形式不同车型有所不同。
四、霍尔传感器
1.霍尔原理
霍尔式传感器是根据霍尔效应制成的传感器。
一个通有电流的长方体半导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中时,在半导体的两个横向侧面上就会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电压Un,当取消磁场时电压立即消失。此电压与通过半导体的电流和磁感应强度B成正比,可以用下面公式表示:
UH=(RH/d)·I·B
式中:RH-—霍尔系数;
d——半导体的厚度。
2.霍尔传感器基本结构
主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片与永久磁铁等组成。触发叶轮安装在转子轴上,叶轮上制有叶片(在霍尔式点火系统中,叶片数与发动机气缸数相等)。当触发叶轮随转子轴一同转动时,叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。
当传感器轴转动时,触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。当叶片离开气隙时,永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路,此时霍尔元件产生电压;当叶片进入气隙时,霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路,此时霍尔元件电压为零。
五、光电式传感器
1.工作原理
光电式传感器主要由发光元件、光敏元件和遮光转子(信号盘)。工作原理如图2-4-10所示,当遮光转子(信号盘)上的透光孔旋转到发光二极管与光敏二极管之间时,光敏二极管感光产生电压;当遮光转子(信号盘)上的遮光部分旋转到发光二极管与光敏二极管之间时,发光二极管发出的光线就不能照射到光敏二极管上,此时光敏二极管产生电压为零,光敏二极管产生的脉冲电压送到波形电路整形后送给ECU。
2.光电式传感器的结构
光电式传感器与分电器组成一体。信号盘是传感器的遮光转子,压装在分电器轴上,在靠近信号盘的边缘位置有间隔弧度均匀的内、外两圈透光孔。其中,外圈有360个透光孔,间隔弧度为1°,用于产生曲轴转角与转速信号;内圈有6个透光孔,间隔孤度为60°,用于产生各个汽缸的上止点信号,其中有一个长方形的宽边长孔,用于产生第一缸上止点信号。
信号发生器固定在传感器壳体上,它由转速信号传感器、上止点信号传感器和信号处理器电路组成。