Si el sensor de posición del cigüeñal de un mini coche se rompe, ¿qué pasará con el coche?
Sensores de posición del cigüeñal y del árbol de levas
1, funciones y tipos
El sensor de posición del cigüeñal (CPS), también conocido como sensor de velocidad del motor y de ángulo del cigüeñal, se utiliza para recopilar Las señales del ángulo del cigüeñal y de velocidad del motor se ingresan a la unidad de control electrónico (ECu) para determinar el tiempo de encendido y el tiempo de inyección de combustible.
El sensor de posición del árbol de levas (CPS) también se denomina sensor de identificación del cilindro (CIS). Para distinguirlo del sensor de posición del cigüeñal (CPS), el sensor de posición del árbol de levas generalmente está representado por CIS. La función del sensor de posición del árbol de levas es recopilar la señal de posición del árbol de levas de la válvula e ingresarla a la ECU, de modo que la ECU pueda identificar el punto muerto superior de compresión del cilindro 1 y luego realizar el control de inyección secuencial, el control del tiempo de encendido y control de detonación. Además, la señal de posición del árbol de levas se utiliza para identificar el momento del primer encendido al arrancar el motor. Debido a que el sensor de posición del árbol de levas puede identificar qué pistón del cilindro está a punto de alcanzar el punto muerto superior, se denomina sensor de identificación del cilindro.
2. Sensor fotoeléctrico de posición del cigüeñal y del árbol de levas
Características estructurales de (1)
El sensor fotoeléctrico de posición del cigüeñal y del árbol de levas producido por Nissan se compone de Es mejorado a partir de aparatos eléctricos y consta principalmente de un panel de señal (es decir, rotor de señal), generador de señal, distribuidor, carcasa del sensor y enchufe del mazo de cables.
El panel de señal es el rotor de señal del sensor, que se ajusta a presión en el eje del sensor, como se muestra en la Figura 2-22. Haga círculos interiores y exteriores de agujeros de luz con arcos espaciados uniformemente cerca del borde del disco de señal. Entre ellos, el anillo exterior está formado por 360 orificios (ranuras) transmisores de luz, con un intervalo de arco de 1. (Los orificios de transmisión de luz representan el 0,5% y los orificios de la sombrilla representan el 0,5%), que se utilizan para generar señales de velocidad y ángulo del cigüeñal, el anillo interior está formado por seis orificios de transmisión de luz (L rectangular) espaciados 60 radianes; . , utilizado para generar la señal de punto muerto superior de cada cilindro, entre los cuales el rectángulo con un ancho ligeramente más largo se utiliza para generar la señal de punto muerto superior del cilindro 1.
El generador de señal está fijado en la carcasa del sensor y consta de un generador de señal Ne (señal de velocidad y ángulo), un generador de señal G (señal de punto muerto superior) y un circuito de procesamiento de señal. El generador de señal Ne y G consta de un diodo emisor de luz (LED) y un fototransistor (o fotodiodo). Los dos LED están opuestos a los dos fototransistores respectivamente.
(2) Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento del sensor fotoeléctrico se muestra en la Figura 2-22. El panel de señal se instala entre un diodo emisor de luz (LED) y un fototransistor (o fotodiodo). Cuando el orificio de luz en el disco de señal gira entre el LED y el fototransistor, la luz emitida por el LED iluminará el fototransistor. En este momento, el fototransistor se enciende y su colector emite un nivel bajo (0,1 ~ 0,3v); cuando Cuando la parte protectora de luz del panel de señal se gira entre el LED y el fototransistor, la luz del LED no puede alcanzar el fototransistor. En este momento, el fototransistor se apaga y su colector emite un nivel alto (4,8 ~ 5,2 V).
Si el disco de señal gira continuamente, el orificio transmisor de luz y la parte protectora de luz girarán alternativamente alrededor del LED para transmitir luz o bloquear la luz, y el colector del fototransistor emitirá alternativamente niveles altos y nivel bajo. Cuando el eje del sensor gira con el cigüeñal y el árbol de levas de la válvula, el orificio de transmisión de luz y la parte protectora de luz en la placa de señal giran entre el LED y el fototransistor. La luz emitida por el LED iluminará alternativamente la señal debajo del transmisor de luz. y efectos de protección luminosa de la placa de señales. El sensor de señales genera a través de su fototransistor una señal de impulsos correspondiente a la posición del cigüeñal y del árbol de levas.
Debido a que el cigüeñal gira dos veces y el eje del sensor impulsa la señal para que gire una vez, el sensor de señal G generará 6 señales de pulso. El sensor de señal Ne genera una señal de pulso de 360°. Porque la distancia entre los agujeros de la luz de señal G es de 60°. , el cigüeñal gira 120 grados cada vez. Genera una señal de pulso, por lo que la señal G generalmente se llama 120. Señal. Garantía de diseño e instalación 120. La señal está a 70° antes del PMS. (BTDC70.), la señal generada por el orificio de luz rectangular ligeramente más largo corresponde a 70° antes del punto muerto superior del cilindro 1 del motor. De este modo, la ECU puede controlar el ángulo de avance de la inyección de combustible y el ángulo de avance del encendido. Porque el espacio entre los orificios de la luz de señal Ne es de 1 arco. (El orificio de transmisión de luz representa el 0,5% y el orificio de la sombrilla representa el 0,5%), por lo que en cada ciclo de pulso, los niveles alto y bajo representan 1 respectivamente. Una señal de ángulo del cigüeñal de 360° representa una rotación del cigüeñal de 720°.
. Cada rotación del cigüeñal es de 120. El sensor de señal G produce una señal y el sensor de señal ne produce 60 señales.
3. Sensor de posición del árbol de levas y cigüeñal de inducción magnética
(1) Principio de funcionamiento del sensor de inducción magnética
El principio de funcionamiento del sensor de inducción magnética se muestra en la Figura 2-23. El camino por el que pasan las líneas del campo magnético es el entrehierro entre el polo N del imán permanente, el estator y el rotor, y el entrehierro entre los dientes convexos del rotor y el cabezal magnético del estator, el cabezal magnético, el conductor magnético. placa y el polo S del imán permanente. Cuando el rotor de señal gira, el entrehierro en el circuito magnético cambiará periódicamente, y la reluctancia del circuito magnético y el flujo magnético que pasa a través del cabezal de la bobina de señal también cambiarán periódicamente. Según el principio de inducción electromagnética, se inducirá una fuerza electromotriz alterna en la bobina de inducción.
Cuando el rotor de señal gira en el sentido de las agujas del reloj, el entrehierro entre los dientes del rotor y el cabezal magnético disminuye, la resistencia magnética disminuye, el flujo magnético φ aumenta y la tasa de cambio de flujo magnético aumenta (dφ/dt > 0), la fuerza electromotriz inducida e es positiva (e > 0), como se muestra en la curva abc de la Figura 2-24. Cuando los dientes del rotor están cerca del borde del cabezal magnético, el flujo magnético φ aumenta bruscamente, la tasa de cambio de flujo magnético es la mayor [dφ/dt = (dφ/dt) max] y la fuerza electromotriz inducida E es la más grande (E=Emax), como se muestra en la curva de la Figura 2-24 que se muestra en B. Después de que el rotor se mueve al punto B, aunque el flujo magnético φ sigue aumentando, la tasa de cambio del flujo magnético disminuye, por lo que la fuerza electromotriz inducida E disminuye.
Cuando el rotor gira hasta que la línea central de los dientes convexos está alineada con la línea central del cabezal magnético (ver Figura 2-24b), aunque el espacio de aire entre los dientes convexos del rotor y el cabezal magnético es la más pequeña, la reluctancia del circuito magnético es la más pequeña y el flujo magnético φ es el máximo, pero como el flujo magnético no puede seguir aumentando, la fuerza electromotriz inducida E es cero, como se muestra en la curva C de la Figura 2-24.
Cuando el rotor continúa girando en el sentido de las agujas del reloj y los dientes convexos abandonan el cabezal magnético (ver Figura 2-23c), el espacio de aire entre los dientes convexos y el cabezal magnético aumenta, la resistencia magnética aumenta y la el flujo magnético φ disminuye (dφ /dt
Se puede observar que cada vez que el rotor de señal gira un diente convexo, se generará una fuerza electromotriz alterna periódica en la bobina de inducción, es decir, la fuerza electromotriz tiene un valor máximo y un valor mínimo, y la bobina de inducción emitirá una señal de voltaje alterno. La ventaja sobresaliente del sensor de inducción magnética es que no requiere una fuente de alimentación externa. El imán permanente desempeña el papel de conversión. energía mecánica en energía eléctrica, por lo que su energía magnética no se perderá cuando cambie la velocidad del motor. La tasa de cambio del flujo magnético en el núcleo de hierro también cambiará. Cuanto mayor sea la velocidad de rotación, mayor será la tasa de cambio del flujo magnético. cuanto mayor es la fuerza electromotriz inducida en la bobina de inducción. Cuando la velocidad de rotación es diferente, los cambios de flujo magnético y fuerza electromotriz inducida se muestran en la Figura 2.
Dado que el entrehierro entre el rotor. Los dientes y el cabezal magnético afectan directamente la reluctancia del circuito magnético y el voltaje de salida de la bobina de inducción, el espacio de aire entre los dientes del rotor y el cabezal magnético no se puede utilizar durante el uso. Cambie a voluntad. debe ajustarse de acuerdo con las regulaciones. El entrehierro generalmente está diseñado dentro del rango de 0,2 ~ 0,4 mm.
2) Sensor de posición del cigüeñal de inducción magnética para automóviles Jetta y Santana.
1) Características estructurales del sensor de posición del cigüeñal: El sensor de posición del cigüeñal de inducción magnética de los automóviles Jetta AT, GTX y Santana 2000GSi está instalado en el bloque de cilindros cerca del lado del embrague en el cárter y está principalmente compuesto por un generador de señal y una señal. La composición del rotor se muestra en la Figura 2-25.
El generador de señal se fija al cuerpo del motor mediante tornillos y consta de un imán permanente, una bobina de inducción y un enchufe del mazo de cables. Las bobinas de inducción también se denominan bobinas de señal. El imán permanente tiene una cabeza magnética frente a un rotor de señal dentado montado en el cigüeñal. El cabezal magnético está conectado al yugo magnético (placa magnética) para formar un circuito magnético.
El rotor de señal es un disco dentado con 58 dientes convexos, 57 espacios entre dientes pequeños y un espacio entre dientes grande distribuidos uniformemente en su circunferencia. La señal de referencia de salida de juego grande corresponde a un cierto ángulo antes del punto muerto superior de compresión del primer o cuarto cilindro del motor. El arco ocupado por un espacio entre dientes grande es equivalente al arco ocupado por dos dientes convexos y tres espacios entre dientes pequeños. Debido a que el rotor de señal gira con el cigüeñal, el cigüeñal gira una vez.
(360.), el rotor de señal también gira una vez (360.), por lo que el ángulo del cigüeñal ocupado por los dientes convexos y los espacios entre dientes en la circunferencia del rotor de señal es de 360°. El ángulo del cigüeñal ocupado por cada diente que sobresale y el espacio entre dientes pequeños es de 3°. (58 × 3 + 57 × 3 = 345), el ángulo del cigüeñal ocupado por el juego grande es 15. (2×3.+3×3.=15.).
2) Condiciones de trabajo del sensor de posición del cigüeñal: cuando el sensor de posición del cigüeñal gira con el cigüeñal, de acuerdo con el principio de funcionamiento del sensor de inducción magnética, cada vez que el rotor de señal gira un diente convexo, un periódico La señal se generará en la bobina de inducción. La fuerza electromotriz alterna (es decir, la fuerza electromotriz tendrá un valor máximo y un valor mínimo), la bobina emitirá una señal de voltaje alterno en consecuencia. Dado que el rotor de señal está equipado con un gran espacio entre dientes que genera una señal de referencia, cuando el gran espacio entre dientes gira alrededor del cabezal magnético, el voltaje de la señal tarda mucho tiempo, es decir, la señal de salida es una señal de pulso amplia, correspondiente a un cierto ángulo antes del punto muerto superior de compresión del cilindro 1 o del cilindro 4. Cuando la unidad de control electrónico (ECU) recibe la señal de pulso amplio, puede saber que la posición del punto muerto superior del cilindro 1 o del cilindro 4 está a punto de llegar. En cuanto a si se acerca el cilindro 1 o el cilindro 4, es necesario determinarlo en función de la señal ingresada por el sensor de posición del árbol de levas. Debido a que hay 58 dientes en el rotor de señal, cada vez que el rotor de señal gira (el cigüeñal del motor gira), la bobina de inducción generará 58 señales de voltaje de CA y las introducirá en la unidad de control electrónico.
Siempre que el rotor de señal gira con el cigüeñal del motor, la bobina del sensor envía 58 señales de pulso a la unidad de control electrónico (ECU). Por lo tanto, cada vez que la ECU recibe 58 señales del sensor de posición del cigüeñal, puede saber que el cigüeñal del motor ha girado una vez. Si la ECU recibe la señal 116000 del sensor de posición del cigüeñal en 1 minuto, la ECU puede calcular que la velocidad del cigüeñal n es 2000 (n = 116000/58 = 2000) r/lluvia si la ECU recibe 290,000 del sensor de posición del cigüeñal; cada minuto de señal, la ECU puede calcular la velocidad del cigüeñal en 5000 (n = 290, 000/58 = 5000) r/min. Por analogía, la ECU puede calcular la velocidad del cigüeñal del motor en función del número de señales de pulso recibidas por el sensor de posición del cigüeñal por minuto. La señal de velocidad del motor y la señal de carga son las señales de control más importantes y básicas del sistema de control electrónico. Con base en estas dos señales, la ECU puede calcular tres parámetros de control básicos: ángulo de avance de inyección básico (tiempo), ángulo de avance de encendido básico (tiempo) y ángulo de conducción de encendido (tiempo de conducción de corriente primaria de la bobina de encendido).
La señal del sensor de posición del cigüeñal de inducción magnética de los automóviles Jetta AT, GTx, Santana 2000GSi es la señal de referencia, y la ECU controla el tiempo de inyección y el tiempo de encendido en función de la señal generada por el gran juego. Cuando la ECu recibe la señal generada por el gran juego, controla el tiempo de encendido, el tiempo de inyección de combustible y el tiempo de conducción de la corriente primaria (es decir, el ángulo de conducción) de la bobina de encendido basándose en la pequeña señal del juego.
3) Sensor de posición del árbol de levas y cigüeñal de inducción magnética Toyota TCCS.
El sensor de posición del árbol de levas del cigüeñal de inducción magnética utilizado por el Toyota Computer Control System (1FCCS) es una mejora del distribuidor y consta de partes superior e inferior. La parte superior es el generador que detecta la señal de referencia de la posición del cigüeñal (es decir, la señal de identificación del cilindro y el punto muerto superior, llamada señal G); la parte inferior es la señal de velocidad y ángulo del cigüeñal del generador (llamada señal Ne);
1) Características estructurales del generador de señal Ne: El generador de señal Ne se instala debajo del generador de señal G y consiste principalmente en el rotor de señal No. 2, la bobina de inducción Ne y el cabezal magnético, como se muestra en la Figura 2-26a. El rotor de señal está fijado en el eje del sensor y accionado por el árbol de levas de la válvula. El extremo superior del eje está cubierto con un cabezal de encendido. Hay 24 dientes convexos en el exterior del rotor. La bobina sensora y el cabezal magnético se fijan en la carcasa del sensor y el cabezal magnético se fija en la bobina sensora.
2) El principio de generación y el proceso de control de las señales de velocidad y ángulo: cuando el cigüeñal del motor gira, el árbol de levas de la válvula hace girar el rotor de la señal del sensor, el espacio de aire entre los dientes del rotor y el cabezal magnético cambia alternativamente, y el flujo magnético de la bobina del sensor cambia cambios alternos. Según el principio de funcionamiento del sensor de inducción magnética, se inducirá una fuerza electromotriz alterna en la bobina del sensor y la forma de onda del voltaje de la señal se muestra en la Figura 2-26b. Dado que el rotor de señal tiene 24 dientes convexos, la bobina de inducción generará 24 señales alternas cada vez que el rotor gire una vez. Cada rotación del eje del sensor (360°) equivale a dos revoluciones del cigüeñal del motor (720°), por lo que la señal alterna (es decir, un período de señal) equivale a una rotación de 30° del cigüeñal. (720.÷24=30.), lo que equivale a que el rotor gire 15. (30.÷2=15.). Cada vez que la ECU recibe 24 señales del generador de señales Ne, puede saber que el cigüeñal ha girado dos veces y el cabezal de encendido ha girado una vez. El programa interno de la ECU puede calcular y determinar la velocidad del cigüeñal del motor y la velocidad del cabezal de encendido en función del tiempo ocupado por cada ciclo de señal ne.
Para controlar con precisión el ángulo de avance del encendido y el ángulo de avance de la inyección, el ángulo del cigüeñal (ángulo de 30°) debe ser menor. La microcomputadora completa este trabajo de manera muy conveniente. Cada señal Ne (ángulo del cigüeñal 30) se divide en 30 señales de pulso, y cada señal de pulso equivale a 1 ángulo del cigüeñal. (30.÷30=1.). Si cada señal Ne se divide en 60 señales de pulso, cada señal de pulso equivale a 0,5 de ángulo del cigüeñal. (30.÷60=0.5.). Los ajustes específicos están determinados por los requisitos de precisión del ángulo y el diseño del programa.
3) Características estructurales del generador de señal G: El generador de señal G se utiliza para detectar la posición del punto muerto superior del pistón y determinar qué cilindro está a punto de alcanzar la posición del punto muerto superior. Por lo tanto, el generador de señales G también se denomina generador de señales de identificación de cilindro y punto muerto superior o generador de señales de referencia. El generador de señal g consta del rotor de señal nº 1, bobinas de inducción G1, G2 y cabezales magnéticos. El rotor de señal tiene dos bridas y está fijado al eje del sensor. Las bobinas de inducción G1 y G2 están separadas 180 grados. Después de la instalación, la señal generada por la bobina G1 corresponde al punto muerto superior de compresión del sexto cilindro 10 del motor. La señal generada por las bobinas G2 y G2 corresponde a 10 antes del punto muerto superior de compresión del primer cilindro del motor. .
4) El principio y proceso de control de identificación del cilindro y generación de señal de punto muerto superior: el principio de funcionamiento del generador de señal G es el mismo que el del generador de señal Ne. Cuando el árbol de levas del motor hace girar el eje del sensor, la brida del rotor de señal G (rotor de señal n.° 1) pasa alternativamente a través del cabezal magnético de la bobina de inducción. El espacio de aire entre la brida del rotor y el cabezal magnético cambia alternativamente. Las bobinas de inducción Gl y G2 emiten una señal de fuerza electromotriz alterna. Cuando la brida del rotor de señal G se acerca al cabezal magnético de la bobina de inducción G1, debido a que el espacio de aire entre la brida y el cabezal magnético disminuye, el flujo magnético aumenta y la tasa de cambio del flujo magnético es positiva, se genera una señal de pulso directo. generado en la bobina de inducción G1. Cuando la brida del rotor de señal G se acerca a la bobina de inducción G2, el espacio de aire entre la brida y el cabezal magnético disminuye, el flujo magnético aumenta y la tasa de cambio del flujo magnético es positiva. Por lo tanto, también se genera una señal de pulso positiva. la bobina de inducción G2, que se llama señal G2. Cuando la parte de brida del rotor de señal G pasa a través de los cabezales magnéticos de G1 y G2, dado que el espacio de aire entre la brida y el cabezal magnético no cambia, el flujo magnético no cambia y la tasa de cambio del flujo magnético es cero, entonces la fuerza electromotriz inducida en las bobinas de inducción G1 y G2 son todas cero. Cuando la parte de brida del rotor de señal G sale de los cabezales magnéticos G1 y G2, el espacio de aire entre la brida y el cabezal magnético aumenta, el flujo magnético disminuye, la tasa de cambio del flujo magnético es negativa y las bobinas de inducción G1 y G2 induce una fuerza electromotriz de CA negativa. Cada rotación del sensor (360°) equivale a dos revoluciones del cigüeñal (720°) porque las bobinas de inducción G1 y G2 están separadas 180°. Instalado, de modo que G1 y G2 generen cada uno una señal de pulso positiva. La señal G1 corresponde al sexto cilindro del motor y se utiliza para detectar la posición del punto muerto superior del sexto cilindro; la señal G2 corresponde al primer cilindro y se utiliza para detectar la posición del punto muerto superior del primer cilindro. La posición correspondiente detectada por la unidad de control electrónico es en realidad la posición cuando el extremo frontal de la brida del rotor G está cerca y alineado con los cabezales magnéticos de las bobinas de inducción G1 y G2 (en este momento el flujo magnético es máximo y la señal voltaje es cero), que corresponde al punto muerto superior de compresión del pistón Top 10. (BT-DCl0.) ubicación.