◆文/河南 徐達(dá)河

一、大眾加速踏板傳感器簡(jiǎn)介

大眾公司早期的電子節(jié)氣門系統(tǒng)的油門踏板位置采用的是接觸性傳感器(電位計(jì)式)，此種傳感器信號(hào)線型較好，檢測(cè)范圍較廣，但采用了直接接觸式，耐臟污程度不高，因此，使用一段時(shí)間后會(huì)存在摩擦，容易導(dǎo)致信號(hào)中斷或檢測(cè)不準(zhǔn)確、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)異常等情況。2003年起，大眾公司開始在電子節(jié)氣門系統(tǒng)中使用非接觸型電子油門踏板，在國(guó)內(nèi)，速騰從2006年開始裝備此款非接觸型的電磁感應(yīng)式加速踏板位置傳感器(以下簡(jiǎn)稱大眾加速踏板傳感器)。

1.組成

大眾加速踏板傳感器由加速踏板、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、活動(dòng)觸電、蓋板及電路板等組成，如圖1所示。

圖1 加速踏板傳感器組成

2.結(jié)構(gòu)

大眾加速踏板傳感器采用的是電磁感應(yīng)技術(shù)，由德國(guó)海拉胡克集團(tuán)公司制造。大眾加速踏板傳感器上的活動(dòng)觸點(diǎn)(金屬片)通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與踏板相連，如圖2所示。在駕駛員踩下踏板時(shí)活動(dòng)觸電將隨之聯(lián)動(dòng)，并在電路板上方開始隨著踏板的移動(dòng)而移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)100mm內(nèi)的位移測(cè)量。

圖2 加速踏板傳感器的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)

大眾加速踏板的內(nèi)部采用了1個(gè)勵(lì)磁線圈和3個(gè)菱形的接收線圈，3個(gè)線圈呈120°分布排列，這樣的布局可以使電控單元精確得知加速踏板的位置，同時(shí)踏板內(nèi)部依然采用2個(gè)傳感器使信號(hào)呈冗余信號(hào)輸出，防止1個(gè)傳感器出現(xiàn)故障后不能行車。大眾加速踏板傳感器內(nèi)部構(gòu)造如圖3所示。

圖3 大眾加速踏板傳感器內(nèi)部構(gòu)造

3.感應(yīng)耦合的原理

感應(yīng)耦合原理如圖4所示。大眾加速踏板傳感器的勵(lì)磁線圈采用的供電方式為交流電，它可以使勵(lì)磁線圈周圍產(chǎn)生1個(gè)交變磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)穿透可以移動(dòng)的活動(dòng)鐵片，并使活動(dòng)鐵片中所感生的電流將在活動(dòng)鐵片周圍產(chǎn)生第2個(gè)交變磁場(chǎng) (勵(lì)磁線圈中電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)在活動(dòng)觸點(diǎn)中產(chǎn)生感應(yīng)電流；第1次電磁感應(yīng)耦合與位置無(wú)關(guān)，其作用僅是通過(guò)電磁感應(yīng)耦合將能量傳遞給活動(dòng)觸點(diǎn))。

勵(lì)磁線圈和活動(dòng)鐵片的2個(gè)交變磁場(chǎng)作用于3個(gè)接收線圈并感生出正余弦的交變電壓(交流電壓)。因活動(dòng)鐵片的感應(yīng)與其位置無(wú)關(guān)，而3個(gè)接收線圈的感應(yīng)取決于與金屬鐵片的位置以及其3個(gè)接收線圈自身的位置，活動(dòng)鐵片根據(jù)位置的不同與某個(gè)接收線圈重合，因此其感生電壓強(qiáng)度根據(jù)3個(gè)接收線圈的位置而不同。電子評(píng)估系統(tǒng)將接收線圈的交變電壓校正到相同，并將其增強(qiáng)，然后將3個(gè)接收線圈的輸出電壓相互調(diào)整成比例關(guān)系(成比例的測(cè)量)。根據(jù)對(duì)電壓值的評(píng)估，結(jié)果被相應(yīng)轉(zhuǎn)換成線性電壓信號(hào)并在傳感器輸出端供使用。

圖4 感應(yīng)耦合原理

4.加速踏板開度與電壓關(guān)系

大眾加速踏板上由于使用了2個(gè)傳感器，所以它使用了雙供電原則。其中，1號(hào)腳和2號(hào)腳為電源正電5V供給，3號(hào)腳和5號(hào)腳為傳感器的負(fù)極供電，4號(hào)腳為傳感器信號(hào)電壓輸出，輸出電壓為1～4.5V，6號(hào)腳也是傳感器信號(hào)輸出，但輸出電壓為0.45～2.5V。加速踏板開度與電壓關(guān)系如圖5所示。

圖5 加速踏板開度與電壓關(guān)系

5.優(yōu)點(diǎn)

大眾加速踏板傳感器具有無(wú)接觸、無(wú)磨損、信號(hào)線性輸出、不存在磁性減弱情況、適用性強(qiáng)、抗臟污能力強(qiáng)、沒(méi)有與溫度相關(guān)的磁性材料、無(wú)須設(shè)計(jì)專門的溫度補(bǔ)償回路等優(yōu)點(diǎn)。

二、總結(jié)

汽車在降低油耗、提高環(huán)境保護(hù)的同時(shí)，也需要更加注重降低故障發(fā)生的頻率。如今，各個(gè)汽車公司都在開發(fā)和使用一些壽命更長(zhǎng)、故障率更低的傳感器，目的就是為了使汽車在整個(gè)使用周期內(nèi)降低發(fā)生故障的頻率，而作為一名汽修人員也需不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，以便跟上行業(yè)的發(fā)展。