汽车电子之位置传感器(下)

2节气门位置传感器

    1．节气门位置传感器的功用

 各型汽车的节气门位置传感器(Throttle Position Sensor，TPS)都安装在节气门体上节气门轴的一端上，其功用是将节气门开度(即发动机负荷)大小转变为电信号后输入ECU，ECU根据节气门位置信号判别发动机的工况，如怠速工况、部分负荷工况、大负荷工况等，并根据发动机不同工况对混合气浓度的需求来控制喷油时间。在装备有电子控制自动变速器的汽车上，TPS信号除输入发动机ECU之外，还要输入变速器电子控制单元(ECT。ECU)，作为确定变速器换档时机和变矩器锁止时机的主要信号之一。

2．节气门位置传感器的类型

节气门位置传感器按总体结构分为触点开关式、可变电阻式、触点与可变电阻组合式三种。桑塔纳2000GLi型轿车采用的有触点开关式和可变电阻式两种，夏利2000型、捷达AT和GTX型、桑塔纳2000GSi型、红旗cA7220E型轿车和切诺基吉普车采用可变电阻式。按节气门位置传感器输出信号的类型可分为线性(量)输出型和开关(量)输出型两类。 

3．触点开关式节气门位置传感器

(1)触点开关式TPS结构特点  触点开关式节气门位置传感器(TPS)主要由节气门轴、大负荷触点[又称为功率触点(PSW)]、凸轮、怠速触点(IDL)和接线插座组成。凸轮随节气门轴转动，节气门轴随油门开度大小而转动。

(2)触点开关式TPS输出特性触点开关式节气门位置传感器的输出特性如图2-34所示。当节气门关闭时，怠速触点闭合、功率触点(PSW)断开，怠速触点输出端子输出的信号为低电平“0”，功率触点(PSW)输出端子输出的信号为高电平“l”。ECU接收到TPS输入的这两个信号时，如果车速传感器输入ECU的信号表示车速为零，那么ECU判定发动机处于怠速状态，并控制喷油器增加喷油量，保证发动机怠速转速稳定而不致熄火。如果此时车速传感器输入ECU的信号表示车速不为零，那么ECU判定发动机处于减速状态，并控制喷油器停止喷油，以降低排放和提高经济性。

当节气门开度增大时，凸轮随节气门轴转动并将怠速触点顶开，功率触点(PSW)保持断开状态，IDL端子输出高电平“1”，PSW端子输出也为高电平“1”。ECU接收到两个高电平信号时，便可判定发动机处于部分负荷状态，此时ECU根据空气流量传感器信号和曲轴转速信号计算确定喷油量，主要保证发动机的经济性和排放性能。

当节气门接近全部开启(80％以上负荷)时，凸轮转动使功率触点(PSW)闭合，PSW端子输出低电平“0”，IDL端子保持断开而输出为高电平“1”。ECU接收到这两个信号时，便可判定发动机处于大负荷运行状态，从而控制喷油器增加喷油量，保证发动机输出足够的动力，故将大负荷触点称为功率触点。

当节气门全开时，ECU将控制系统进人开环控制模式，此时不采用氧传感器信号。如果此时汽车空调器在工作，那么ECU将中断空调器主继电器信号约15s，以便切断空调器电磁离合器线圈电流，使空调压缩机停止工作，增大发动机输出功率，提高汽车的动力性。

4．组合式节气门位置传感器

    (1)组合式TPS结构特点 

丰田轿车采用的组合式节气门位置传感器如图2-35a所示，其原理电路如图2-35b所示。它主要由可变电阻及其滑动触点、节气门轴、怠速触点、壳体组成。可变电阻为镀膜电阻，制作在传感器底板上，可变电阻的滑臂随节气门轴一同转动，滑臂与输出端子VTA连接。

(2)组合式TPS输出特性组合式TPS输出特性如图2-36所示。当节气门关闭或开度小于1．2。时，怠速触点闭合，其输出端IDL输出低电平(0V)；当节气门开度大于1．2。时，怠速触点断开，输出端IDL输出高电平(5V)。当节气门开度变化时，可变电阻的滑臂便随节气门轴转动，滑臂上的触点便在镀膜电阻上滑动，传感器的输出端子VTA与E，之间的信号电压随之发生变化，如图2-35所示，节气门开度越大，输出电压越高。传感器输出的线性信号经过A／D转换器转换成数字信号后再输入ECU。

 5．磁感应式节气门位置传感器

Philips公司出产的KMZ43T是一种由镍铁导磁合金薄膜制成的磁阻元件，其内部含有两个独立的单臂电桥，两桥之间的相对机械角度为45。。

当磁场在X-Y的坐标平面旋转时，在该平面会产生两个相互独立的输出信号，分别用函数+sin(2a)和+COS(2a)表示，a表示传感器和场域位置之间的相对角度。KMZ43T不像KMz4l需要在100kA／m产生的高饱和磁场内工作，它可以在低磁场强度条件下高精度进行角度测量。

 此外，该传感器可在直流到1MHz之间的任意频率内工作。

 KMZ43T的外形及内部结构如图2-37所示。该芯片采用S08封装，其引脚说明见表2-6。