淺析電感線圈的特性及其在汽車維修中的應用

李家銀

摘要：因為電感線圈是一種通低頻，阻高頻的工具，所以當電流信號處于高頻時，則很難通過電感線圈，而如果電流信號處于低頻則幾乎不會出現電阻值，而利用這一特性就可以對汽車電力故障中的電流信號進行檢測，由此確認故障情況，最后“對癥下藥”進行維修即可。

關鍵詞：電感線圈;特性;汽車維修

引言

電磁感應線圈是測量磁場變化的重要元件，因其結構簡單、性能可靠等優點，被廣泛應用于電磁無損檢測等領域。電磁感應線圈的傳遞函數決定了其對磁場變化的測量靈敏度及測量的頻率范圍。

1概述

電磁感應線圈是測量磁場變化的重要元件，具有結構簡單、性能可靠等優點，廣泛應用于磁測量儀器儀表及電磁無損檢測技術領域。作為測量元件，感應線圈的傳遞函數決定了其對磁場變化的測量靈敏度及測量頻率范圍。感應線圈的結構參數和線圈繞制形式等均直接影響感應線圈的傳遞函數。當前，進行電磁感應線圈設計時，常采用經驗公式對其諧振特性進行近似估計，或直接采用專門阻抗測試儀器對其幅(相)頻曲線進行測量標定。

2電磁線圈特性

2.1電生磁實驗

實驗過程中，首先將指南針放置在穩定區域，待指南針穩定后順指針方向安放導線，使兩者形成平行狀態(導線位于指針上方)，其次將導線兩端與一節干電池的正負極連接使導線通電，這時指南針會出現偏轉現象。最后再次使用一節干電池與導線連接的干電池串聯，這時可使指南針偏轉角度增大。這一條件下可知，在干電池電流經過直導線時導線周邊會產生環形磁場，且根據增加干電池使指南針偏轉角度增大的現象可知，電流的大小是決定環形磁場強度的關鍵因素。此外，根據安培定則可知環形磁場的環繞方向。

2.2自感/互感實驗

實驗過程中首先連接電路，隨后關閉電路開關可見，電路中的電流的電壓、電阻瞬間從0A達到最大值，這一過程代表了在閉合瞬間電流開始流動，而線圈周邊就出現了磁場，這即為自感特性。其次在線圈作用下會對已生成的磁場進行切割，這一條件下會生成感應電動勢，而根據楞次定律，感應電動勢電壓與電源之間存在反向關系，導致電流注入受阻，會起到抑制線圈內通電流大小的作用，這種表現代表了電流與線圈的相互作用關系，即為互感特性。由此可知，在自感作用下電流會發生不斷的變化，因此當不斷變化的電流進入線圈之后會形成磁場，且使磁場不斷發生變化，而沒當磁場發生變化就會引起線圈阻抗發生變化。同時，因為線圈內不斷變化的自感應電壓會決定阻抗的大小，所以電感線圈具有始終推遲電流變化的特性。

3電感線圈在汽車維修中的應用

3.1電磁式曲軸位置傳感器

電磁式曲軸位置傳感器由一個永久磁體和一個帶有鐵芯的線圈構成，在傳感器和飛輪上的齒圈之間只有一個很小的間隙。經過線圈的磁通量取決于傳感器對面是輪齒還是間隙，輪齒能將散亂的磁感應線集中起來，而間隙則會削弱磁感應線密度，當飛輪轉動時，就能使線圈周圍的磁場發生變化，進而使線圈產生交流感應電壓。發動機的轉速越高，線圈周圍的磁場變化速度越快，線圈的感應電壓越大（峰值最高可達±50V）。由于該傳感器產生的是一個快速波動的交流電壓信號，并且幅值很高，可能會對車輛上其他電氣部件造成干擾，因此在傳感器信號線上包裹了一層屏蔽線。用示波器的2個通道分別測量電磁式曲軸位置傳感器2根信號線上的電壓，可知2根信號線上的交流電壓呈鏡像波形，其中一個信號為主要信號，另一個為次要信號，發動機控制單元計算兩者的差分電壓信號。利用示波器數學通道（A-B），可以計算這個差分電壓信號，或者用示波器的1個通道直接測量2根信號線上的電壓。測量時要查看維修手冊，分清主要信號線和次要信號線。每個單位時間內的脈沖數量是衡量飛輪轉速的標準，通常使用60齒距的靶輪，缺少2個輪齒的部位定為基準標記，這樣發動機控制單元可以根據已知的齒距確定曲軸的當前位置。

3.2進氣歧管噴射系統的噴油器

進氣歧管噴射系統的噴油器通過燃油供給管路獲得燃油，針閥可封住噴射口，從而防止燃油泄漏。針閥通過彈簧保持在關閉位置，需要噴射燃油時，給磁鐵繞組通電，此時產生吸引磁鐵電樞的磁場，使針閥打開，開始噴射燃油；需要停止噴射燃油時，切斷磁鐵繞組電流，此時磁場消失，彈簧將針閥壓回針閥座內封住噴射口，停止噴射燃油。發動機控制單元通過搭鐵信號控制噴油器打開，噴射時間的長短被稱為噴油脈寬，單位為ms。在噴射壓力一定的情況下，噴油脈寬越大，噴油量越多。噴油器電壓和電流波形其基本含義與線圈自感實驗中的解釋一致，此處不再贅述。值得一提的是，電流波形上升斜坡的凸起位置（圖11中A處），代表噴油器針閥提起的時刻，在此之前的電磁力還不足以抬升針閥，這段時間約為1ms；電壓波形下降斜坡的凸起位置，代表針閥落座的時刻，由此可知噴油器實際開啟的時間約為3.5ms。

3.3缸內直噴系統的噴油器

這里所指的缸內直噴系統的噴油器是電磁閥式的，它的結構與進氣歧管噴射系統的噴油器相近，但控制原理有很大區別。（1）在A階段之前，噴油器電磁閥未接收到發動機控制單元的觸發信號，此時電壓和電流均為斷路狀態。（2）A階段為噴油器電磁閥開啟階段，為提高電磁閥開啟速度，采用65V電壓驅動。A階段的峰值電壓不能保持恒定，而是有所降低，這是發動機控制單元內部升壓電路的電容電壓隨著放電逐漸降低所致。A階段的驅動電流最高約為9.6A，由于線圈存在感抗，電流只能斜著爬升。（3）B階段為延遲段，其目的是讓A階段的峰值電流下降至與C階段的保持電流相等，為此發動機控制單元依次控制電磁閥斷電→12V供電→加反向電壓→再次斷電，直至電流下降至理想幅度。（4）C階段為保持段，這是噴油器工作的主要階段，針閥被吸引至打開位置后，采用較低電壓和較小電流即可保證針閥的可靠開啟。此時供電電壓為蓄電池電壓，發動機控制單元供電端快速接通、斷開，利用線圈的感抗將電流保持在約2.8A。這是占空比控制方式，占空比越大保持電流越大，占空比越小保持電流越小。（5）D階段為結束段，此時噴油驅動信號結束，發動機控制單元用一個反向電壓讓針閥迅速落座，電壓的幅值約為65V，與峰值電壓相當。注意，這個65V電壓不是線圈斷電瞬間的感應電壓，由于電磁鐵通電后被磁化，斷電瞬間由于感抗作用，磁性不會立刻消失，造成噴油器斷油不利索，為了消除這個影響，噴油器驅動電路在設計時特意加了反向電壓，讓閥針快速落座。

結語

綜上，電磁線圈在本質上是一種生成電磁場，再對目標進行電磁感應的一種器具，電感線圈作為電路中的基本元件，在汽車中應用得非常廣泛，例如電磁閥、電動機、發電機、點火線圈等，正確理解電感線圈的工作特性，就為掌握這些部件的工作原理打下了良好的基礎。根據其感應結果可知目標電磁狀態，由此來推斷具體問題，相應在汽車維修當中其主要起到電力故障檢測作用。對此，本文主要闡述了兩種電磁線圈在汽車維修中的應用方法，闡述了其故障檢測步驟與原理，以供參考。

參考文獻

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