新型汽车传感器、执行器原理与故障检测第九章其他执行器和传感器

第九章 其他执行器和传感器,新型汽车传感器、执行器原理与故障检测,第九章 其他执行器和传感器,一、点火线圈结构特点 单缸独立点火线圈其结构如图9-1所示。与一般的点火线圈基本相同。由于其结构紧凑，直接与发动机相接触，温度高、振动大。因此笔式线圈结构有其特殊性。,第九章 其他执行器和传感器,1）单缸独立点火线圈的磁路由内部的圆铁心、圆铁心两端的永磁体以及圆筒形的外铁心组成。在相同的初级断电电流的条件下，铁心磁通的变化率越大，输出的电压及能量就越高。由于体积小，还要有足够的输出电压和能量，笔式线圈采用了两项措施：一是铁心采用饱和磁感应强度高的晶粒取向的硅钢片，它比无取向的硅钢片饱和磁感应强度高10%以上，铁损减少。另一项措施是在内铁心的两端加永磁体。永磁体磁通方向与初级电流产生的磁通方向相反，这样，初级施加电流后，产生的铁心磁场由负变为正，刚好在铁心磁化曲线正负方向不饱和的直线段。对应相同的磁场强度的变化，得到比饱和段高得多的磁通变化率，从而以较小的体积实现了较高的输出。 2）内铁心前端是高压端子，后端是模块引线，它们之间的电位差就是高压输出的电压，要考虑前后有足够的绝缘距离。 3）由于体积限制，笔式线圈初次级骨架、外壳的壁厚多为0.71mm，而且与发动机接触，温度高。这对于外壳及初次级骨架的材料选择、结构、加工工艺都提出了较高的要求。设计时要注意以下几点： 前部的薄壁外壳不要与插头座处的壳体设计成一体，因为两处的耐温不同，不宜用一种材料；同时，壁厚相差太大，不宜做成一体。 初次级骨架、骨架外的壳体，壁厚薄，材料要选择热变形温度在170 以上，注塑流动性好，与环氧树脂有良好粘结性能，耐电压强度高的材料，如PPO、PET、PPS等。 IGN320型PPO耐压可达33kV/mm，注塑流动性好，是次级骨架的常用材料，环氧树脂要用玻璃化温度140的环氧树脂。如初次级骨架、外壳中有高压输出镶件时，最好不要注塑时放入。因为加镶件的注塑模，内、外型腔不好保证同心，造成薄壁件厚度偏差大。后装高压端子，为保证不涂胶密封，在端子外圆周边冷挤出0.050.08的凸起图I放大图，装入后靠凸起挤紧密封。,第九章 其他执行器和传感器,二、点火系统电路分析 高尔夫A6点火控制系统是单缸独立控制系统。特点是有四个点火末级功率放大器N70、N127、N291 、N292，点火线圈（与点火功率放大器为一体）是通过火花塞插头直接安装在火花塞的顶上，取消了点火高压线，可减小无线电干扰和能量损失如图9-2所示。缺点是各缸点火线圈和功率放大器分别共用一个搭铁点，当搭铁点出现不良时，点火能量的损耗等使各缸可能同时出工作不良或不工作现象。 如电路图9-3a、9-3b点火控制电路为：打开点火开关，经J271主供电继电器中端子87（端子85向控制单元J623供电），经保险丝SB14（ 20A黄色）在保险丝架 B上的保险丝14再经电路图9-3a方框连接线71、方框连接43分别向初级点火线圈端子3提供12V电压。根据电控单元J623的指令控制初级线圈电路通断（控制点火线圈端子4），从而在次级线圈中感应出高压电动势，击穿火花塞间隙点火。,第九章 其他执行器和传感器,第九章 其他执行器和传感器,第九章 其他执行器和传感器,第九章 其他执行器和传感器,第九章 其他执行器和传感器,三、雨量感应传感器 随着科技的发展进步，人们对汽车的智能控制要求越来越高。刮水系统是汽车的重要组成部分，在雨天对汽车的安全性能起着非常重要的作用。汽车智能刮水系统正在逐步取代传统的机械结构的刮水器，在中高档汽车上广泛应用。现代汽车上普遍采用雨滴感应式智能刮水系统，可以免除驾驶员手动操作刮水器的麻烦，有效提高雨天行车的安全性。 奥迪A6L（C6）轿车电控智能刮水组合开关具有间歇、问歇分级、单触刮水、刮水4种功能。根据雨量不同，雨量传感器具备4种功能：自动启动刮水开或关以7种速度工作；雨天会自动打开前照灯;关闭刮水停止5s后再次刮水一次；雨天车辆停止后自动关闭车门和车顶。当刮水拨杆位于“间歇”时，上述功能启用，雨量传感器有4种敏感程度可以选择。手动选择总是处于优先位置。 1.雨量感应传感器G397 1.传感器安装位置、电路控制 奥迪A6L（C6）采用组合雨量/光强度识别传感器G397，包括一个光辅助控制功能，可免除驾驶员手动接通行车灯的工作，还具有根据前风挡雨量情况控制刮水器的功能。传感器位于前风挡玻璃上车内后视镜的安装底座内，如图9-8所示。G397是供电控制单元J519的一个从控制单元，可通过J519进行诊断工作，如图9-9所示。,第九章 其他执行器和传感器,第九章 其他执行器和传感器,J519作为G397的主控单元，可根据光强度识别传感器的信号自动接通及断开行车灯、激活回家/离家功能、实现白天/夜晚识别。 在拂晓、黄昏、黑暗、驶入穿行隧道或在树林里行驶时，光强度识别传感器会发送信息到J519上，接通行车灯。为了能识别出诸如树林内的道路以及穿行隧道等环境状况，光强度识别传感器接收来自全区和前区2个区域内的光强度信号。全区表示紧靠车附近的亮度，通常是车上部区域，而前区表示车辆前部区域的光线情况，如图9-10所示。 J519还可根据G397感应的前风挡玻璃的沾水湿润程度，实现刮水器7个速度档的自动接通和关闭，同时在下雨时自动接通行车灯。在把刮水杆置于“间歇”位置时，G397开始起作用，即被激活。驾驶员也可以通过刮水器间歇工作调节器的4个灵敏度来设置雨量感应传感器，在这种模式下则不再需要参考刮水动作（激活雨量感应传感器时的刮水动作）。当传感器激活后，刮水拨杆总是置于间歇位置。出于安全考虑，只有在车速超过16km/h或通过刮水器间歇工作调节器来改变其工作灵敏度时，雨量感应传感器G397才会被激活。 2.传感器的工作原理 G397通过光的折射原理来判断前风挡玻璃的湿度情况，该传感器内集成有环形的发光二极管，这个发光二极管在驾驶室内透过前风挡玻璃发射出红外线光，如图9-11所示。 如果玻璃处于干燥状态，则红外线按照全反射原理进行反射，红外线光由玻璃的表面反射回来，则集成在G397中央的光电二极管能接收到较多的光，记录了高的光的强度，如图9-12所示。,第九章 其他执行器和传感器,如果玻璃浸湿，玻璃表面的光学特性发光二极管光电二极管就发生了变化，玻璃表面因水滴的作用会发生散射，则光线发生折射，反射的光量将会减少，这样光电二极管接收到的光也就减少，于是信号电压就发生了改变，光电二极管记录了低的光的强度，如图9-13所示。,第九章 其他执行器和传感器,（1）刮水控制单元ECU J400 奥迪A6L（C6）轿车上的J400 如图9-14所示。与刮水电动机集成在同一个元件内部。00和G397均作为从控单元通过LIN总线与主控单元J519连接在一起，如图9-15所示。J400可根据雨量传感器检测到的雨量信号控制刮水自动工作，在完成清洗玻璃刮水过程后5s能再刮水一次（仅在车速巧km/h时工作），以防止玻璃上产生水滴。同时J400还控制风挡玻璃清洗泵的工作。J400出现故障时采用仪表板上的黄灯表示，如图9-16所示，提醒驾驶员及时检修。,第九章 其他执行器和传感器,（2）智能型刮水器控制功能 奥迪A6L（C6）轿车刮水器一般具有间歇、慢速、快速和点动刮水4档，当车速为0时会自降速一档，起步之后恢复设定的刮水速度。如在间歇档，间隔时间与车速成反比。刮水操纵杆向下拨一下可短促刮水一次，如保持在该位置2s以上，刮水器开始加快刮水速度。智能型刮水器具有根据雨量传感器检测到的雨量信号控制刮水器自动工作的功能，在完成清洗玻璃刮水过程后5s再刮水一次（仅在车速5km/h时），防止玻璃上产生水滴。同时刮水控制单元还 控制风挡玻璃清洗泵的工作。向转向盘方向拉操纵杆，清洗器立即开始工作，刮水器随后开始刮水。如车速超过120km/h，清洗同时工作。如果松开操纵杆，则清洗器停止工作，刮水器继续工作约4s。,第九章 其他执行器和传感器,（3）供电控制单元J519 J519的任务是接收开关信息并向外输出能量，它控制J4OO的功率输出，并通过LINJ总线控制G397。如果在刮水电动机正在工作时打开了发动机舱盖，那么刮水电动机会立即停止工作。如果在风挡玻璃清洗泵5工作时打开了发动机舱盖，那么该泵也会被立即关闭。发动机舱盖是否打开由2个接触开关来识别，这2个开关信号被发送到J519上。J519通过HN总线给J0·00提供所需要的信息，以便执行刮水器的各种功能。用于启动5的信息是由转向柱电气控制单元J527发送到舒适系统CAN总线的。J519在接收到信息后，又通过LiN总线将信息传递给J400， J400随后启动V5，同时J519通过LIN总线将包含相应刮水功能的信息发送到J400， J400控制刮水电动机工作。其电路控制如图9-17所示。 如果舒适系统中央控制单元J393失效，那么J519就会替代它来实现主功能， J519会将转向信息发送到CAN总线上。J519的软件可以实现应急功能，如果识别出旋转式灯开关有故障，或该开关的导线断路，那么J519会自动接通行车灯，前照灯自动亮起。J519还可实现转向柱调节、脚坑照明、变速杆位置照明、前面和侧面转向信号、喇叭控制、风窗清洗泵控制、转向柱记忆等功能。J519装在仪表板左侧的后部，取下脚坑盖板就可看到。根据车上的装备。,第九章 其他执行器和传感器,第九章 其他执行器和传感器,（4）智能型刮水器的其他功能 1）停车并断开点火开关后10s内，启动刮水间歇档，刮水器可停在风挡最上端，此时方可将刮水臂扳起，可以进行维修以避免冬季下雪天气发生刮水冻结。 2）刮水器在摆动过程中遇到障碍物或冻结在风挡上时，尝试推动5次，如失败，刮水器停在此位置不动，可避免传统刮水器耗尽电源的弊端。 3）随车速、雨量的变化自动调整刮刷速度。 4）刮水片停在发动机盖内，不干扰视野。 5）关闭刮水器5s后，再刮 次，以清除水滴。 6）发动机舱开启，刮水器自动停止，发动机机舱盖打开的状态下，刮水器没有动作，防止发生干涉而损坏刮水器。 7)刮水器具有防盗功能，刮水器收到发动机舱盖下面后，无法将刮水器扳起盗走。 8）挂倒档时，后风窗玻璃刮水器刮水一次，如刮水器操纵杆处于慢速或快速刮水位置并挂倒档，则后风窗刮水器动作。 9）向前推刮水器操纵杆，后风窗玻璃约隔6s刮水一次。 10）软停止功能使得刮水片磨损小，为了防止刮片的变形损坏，刮水器在每次开关断开时，刮臂都会轻柔地回到风挡的下沿，每次的停止位置不同，每隔一次在停止位置稍许退回，将刮水片翻过来，这样可以延缓橡胶刮水片的老化。 11）每次起动发动机时，两只刮水臂都会轻轻地跳动一下，将刮水片翻转，此项动作能延缓橡胶刮水片老化。,第九章 其他执行器和传感器,（5）刮水器的LiN总线控制 奥迪A6L（C6）轿车采用了LIN总线控制的智能刮水系统，该系统采用LiN总线控制工作， LiN总线是一个连接主控制单元与其部件的子系统，这些部件包括控制器、开关、传感器、执行器等，这种方式的连接和数据传递方式在更多的车型与系统中应用。LIN总线作为子系统可以节省费用，在一辆车里可以存在多个LIN总线子系统输出不同的功能。每个LIN总线系统由一个主控制单元和一个或多个从控制单元组成。从控制单元通过主控制单元与CAN总线通信。其他的LIN总线子系统均可与CAN总线进行数据交换，如图9-18所示。LIN总线数据的传递速率介于120kbit/s之间，传递速率的快慢取决于其位于舒适总线及信息娱乐总线的地址设定。LIN总线的线材基础颜色为紫色，带有一点白色识别色，直径为0.35mm，单线传输没有屏蔽。信号传递波形为高低电平的矩形波（介于蓄电池额定电压与0之间），从控制单元有刮水电动机、雨量传感器、多功能转向盘等，执行器有刮水器等。LIN总线控制的优点包括可以减少线束，减轻车辆装备质量，减少干扰，由于插接器减到最少而减轻维修难度。,第九章 其他执行器和传感器,第九章 其他执行器和传感器,广州本田飞度轿车