汽車電子之位置傳感器(下)

2節(jié)氣門位置傳感器

    1．節(jié)氣門位置傳感器的功用

 各型汽車的節(jié)氣門位置傳感器(Throttle Position Sensor，TPS)都安裝在節(jié)氣門體上節(jié)氣門軸的一端上，其功用是將節(jié)氣門開度(即發(fā)動機負(fù)荷)大小轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡筝斎隕CU，ECU根據(jù)節(jié)氣門位置信號判別發(fā)動機的工況，如怠速工況、部分負(fù)荷工況、大負(fù)荷工況等，并根據(jù)發(fā)動機不同工況對混合氣濃度的需求來控制噴油時間。在裝備有電子控制自動變速器的汽車上，TPS信號除輸入發(fā)動機ECU之外，還要輸入變速器電子控制單元(ECT。ECU)，作為確定變速器換檔時機和變矩器鎖止時機的主要信號之一。

2．節(jié)氣門位置傳感器的類型

節(jié)氣門位置傳感器按總體結(jié)構(gòu)分為觸點開關(guān)式、可變電阻式、觸點與可變電阻組合式三種。桑塔納2000GLi型轎車采用的有觸點開關(guān)式和可變電阻式兩種，夏利2000型、捷達(dá)AT和GTX型、桑塔納2000GSi型、紅旗cA7220E型轎車和切諾基吉普車采用可變電阻式。按節(jié)氣門位置傳感器輸出信號的類型可分為線性(量)輸出型和開關(guān)(量)輸出型兩類。 

3．觸點開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器

(1)觸點開關(guān)式TPS結(jié)構(gòu)特點  觸點開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器(TPS)主要由節(jié)氣門軸、大負(fù)荷觸點[又稱為功率觸點(PSW)]、凸輪、怠速觸點(IDL)和接線插座組成。凸輪隨節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動，節(jié)氣門軸隨油門開度大小而轉(zhuǎn)動。

(2)觸點開關(guān)式TPS輸出特性觸點開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器的輸出特性如圖2-34所示。當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時，怠速觸點閉合、功率觸點(PSW)斷開，怠速觸點輸出端子輸出的信號為低電平“0”，功率觸點(PSW)輸出端子輸出的信號為高電平“l”。ECU接收到TPS輸入的這兩個信號時，如果車速傳感器輸入ECU的信號表示車速為零，那么ECU判定發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，并控制噴油器增加噴油量，保證發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速穩(wěn)定而不致熄火。如果此時車速傳感器輸入ECU的信號表示車速不為零，那么ECU判定發(fā)動機處于減速狀態(tài)，并控制噴油器停止噴油，以降低排放和提高經(jīng)濟性。

當(dāng)節(jié)氣門開度增大時，凸輪隨節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動并將怠速觸點頂開，功率觸點(PSW)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，IDL端子輸出高電平“1”，PSW端子輸出也為高電平“1”。ECU接收到兩個高電平信號時，便可判定發(fā)動機處于部分負(fù)荷狀態(tài)，此時ECU根據(jù)空氣流量傳感器信號和曲軸轉(zhuǎn)速信號計算確定噴油量，主要保證發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性能。

當(dāng)節(jié)氣門接近全部開啟(80％以上負(fù)荷)時，凸輪轉(zhuǎn)動使功率觸點(PSW)閉合，PSW端子輸出低電平“0”，IDL端子保持?jǐn)嚅_而輸出為高電平“1”。ECU接收到這兩個信號時，便可判定發(fā)動機處于大負(fù)荷運行狀態(tài)，從而控制噴油器增加噴油量，保證發(fā)動機輸出足夠的動力，故將大負(fù)荷觸點稱為功率觸點。

當(dāng)節(jié)氣門全開時，ECU將控制系統(tǒng)進(jìn)人開環(huán)控制模式，此時不采用氧傳感器信號。如果此時汽車空調(diào)器在工作，那么ECU將中斷空調(diào)器主繼電器信號約15s，以便切斷空調(diào)器電磁離合器線圈電流，使空調(diào)壓縮機停止工作，增大發(fā)動機輸出功率，提高汽車的動力性。

4．組合式節(jié)氣門位置傳感器

    (1)組合式TPS結(jié)構(gòu)特點 

豐田轎車采用的組合式節(jié)氣門位置傳感器如圖2-35a所示，其原理電路如圖2-35b所示。它主要由可變電阻及其滑動觸點、節(jié)氣門軸、怠速觸點、殼體組成?？勺冸娮铻殄兡る娮?，制作在傳感器底板上，可變電阻的滑臂隨節(jié)氣門軸一同轉(zhuǎn)動，滑臂與輸出端子VTA連接。

(2)組合式TPS輸出特性組合式TPS輸出特性如圖2-36所示。當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉或開度小于1．2。時，怠速觸點閉合，其輸出端IDL輸出低電平(0V)；當(dāng)節(jié)氣門開度大于1．2。時，怠速觸點斷開，輸出端IDL輸出高電平(5V)。當(dāng)節(jié)氣門開度變化時，可變電阻的滑臂便隨節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動，滑臂上的觸點便在鍍膜電阻上滑動，傳感器的輸出端子VTA與E，之間的信號電壓隨之發(fā)生變化，如圖2-35所示，節(jié)氣門開度越大，輸出電壓越高。傳感器輸出的線性信號經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后再輸入ECU。

 5．磁感應(yīng)式節(jié)氣門位置傳感器

Philips公司出產(chǎn)的KMZ43T是一種由鎳鐵導(dǎo)磁合金薄膜制成的磁阻元件，其內(nèi)部含有兩個獨立的單臂電橋，兩橋之間的相對機械角度為45。。

當(dāng)磁場在X-Y的坐標(biāo)平面旋轉(zhuǎn)時，在該平面會產(chǎn)生兩個相互獨立的輸出信號，分別用函數(shù)+sin(2a)和+COS(2a)表示，a表示傳感器和場域位置之間的相對角度。KMZ43T不像KMz4l需要在100kA／m產(chǎn)生的高飽和磁場內(nèi)工作，它可以在低磁場強度條件下高精度進(jìn)行角度測量。

 此外，該傳感器可在直流到1MHz之間的任意頻率內(nèi)工作。

 KMZ43T的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-37所示。該芯片采用S08封裝，其引腳說明見表2-6。