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霍爾式傳感器的工作原理

: 問提問者：網友 | 2017-05-03

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霍爾式曲軸位置傳感器是利用霍爾效應的原理，產生與曲軸轉角相對應的電壓脈沖信號的。它是利用觸發(fā)葉片或輪齒改變通過霍爾元件的磁場強度，從而使霍爾元件產生脈沖的霍爾電壓信號，經放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號。 1、霍爾式曲軸位置傳感器的結構和工作　?。?）采用觸發(fā)葉片的霍爾式曲軸位置傳感器　　美國GM公司的霍爾式曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端，采用觸發(fā)葉片的結構型式。在發(fā)動機的曲軸皮帶輪前端固裝著內外兩個帶觸發(fā)葉片的信號輪，與曲軸一起旋轉。外信號輪外緣上均勻分布著18個觸發(fā)葉片和18個窗口，每個觸發(fā)葉片和窗口的寬度為10°弧長；內信號輪外緣上設有3個觸發(fā)葉片和3個窗口，3個觸發(fā)葉片的寬度不同，分別為100°、90°和110°弧長，3個窗口的寬度亦不相同，分別為20°、30°和10°弧長。由于內信號輪的安裝位置關系，寬度為100°弧長的觸發(fā)葉片前沿位于第1缸和第4缸上止點（TDC）前75°，90°弧長的觸發(fā)葉片前沿在第6缸和第3缸上止點前75°，110°弧長的觸發(fā)葉片前沿在第5缸和第2缸上止點前75°。　　霍爾信號發(fā)生器由永久磁鐵、導磁板和霍爾集成電路等組成。內外信號輪側面各設置一個霍爾信號發(fā)生器。信號輪轉動時，每當葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，霍爾集成電路中的磁場即被觸發(fā)葉片所旁路（或稱隔磁），這時不產生霍爾電壓；當觸發(fā)葉片離開空氣隙時，永久磁鐵2的磁通便通過導磁板3穿過霍爾元件這時產生霍爾電壓。將霍爾元件間歇產生的霍爾電壓信號經霍爾集成電路放大整形后，即向ECU輸送電壓脈沖信號,外信號輪每旋轉1周產生18個脈沖信號（稱為18X信號），1個脈沖周期相當于曲軸旋轉20°轉角的時間，ECU再將1個脈沖周期均分為20等份，即可求得曲軸旋轉1°所對應的時間，并根據這一信號，控制點火時刻。該信號的功用相當于光電式曲軸位置傳感器產生1°信號的功能。內信號輪每旋轉1周產生3個不同寬度的電壓脈沖信號（稱為3X信號），脈沖周期均為120°曲軸轉角的時間，脈沖上升沿分別產生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止點前75°作為ECU判別氣缸和計算點火時刻的基準信號，此信號相當于前述光電式曲軸位置傳感器產生的120°信號。　?。?）采用觸發(fā)輪齒的霍爾式曲軸位置傳感器　　克萊斯勒公司的霍爾式曲軸位置傳感器安裝在飛輪殼上，采用觸發(fā)輪齒的結構。同時在分電器內設置同步信號發(fā)生器，用以協(xié)助曲軸位置傳感器判別缸號。北京切諾基車的霍爾式曲軸位置傳感器，在2.5L四缸發(fā)動機的飛輪上有8個槽，分成兩組，每4個槽為一組，兩組相隔180°，每組中的相鄰兩槽相隔20°。在4.OL六缸發(fā)動機的飛輪上有12個槽，4個槽為一組，分成三組，每組相隔120°，相鄰兩槽也間隔20°。　　當飛輪齒槽通過傳感器的信號發(fā)生器時，霍爾傳感器輸出高電位（5V）；當飛輪齒槽間的金屬與傳感器成一直線時，傳感器輸出低電位（0.3V）。因此，每當1個飛輪齒槽通過傳感器時，傳感器便產生1個高、低電位脈沖信號。當飛輪上的每一組槽通過傳感器時，傳感器將產生4個脈沖信號。其中四缸發(fā)動機每1轉產生2組脈沖信號，六缸發(fā)動機每1轉產生3組脈沖信號。傳感器提供的每組信號，可被發(fā)動機ECU用來確定兩缸活塞的位置，如在四缸發(fā)動機上，利用一組信號，可知活塞1和活塞4接近上止點；利用另一組信號，可知活塞2和活塞3接近上止點。故利用曲軸位置傳感器，ECU可知道有兩個氣缸的活塞在接近上止點。由于第4個槽的脈沖下降沿對應活塞上止點（TDC）前4°，故ECU根據脈沖情況很容易確定活塞上止點前的運行位置。另外，ECU還可以根據各脈沖間通過的時間，計算出發(fā)動機的轉速。 2、霍爾式曲軸位置傳感器的檢測　　霍爾式曲軸位置傳感器的檢測方法有一個共同點，即主要通過測量有無輸出電脈沖信號來判斷其是否良好。下面以北京切諾基的霍爾式曲軸位置傳感器為例來說明其檢測方法。　　曲軸位置傳感器與ECU有三條引線相連。其中一條是ECU向傳感器加電壓的電源線，輸入傳感器的電壓為8V；另一條是傳感器的輸出信號線，當飛輪齒槽通過傳感器時，霍爾傳感器輸出脈沖信號，高電位為5V，低電位為0.3V；第三條是通往傳感器的接地線。　?。?）傳感器電源、電壓的測試　　點火開關置于“ON”，用萬用表電壓檔測量ECU側7#端子的電壓應為8V，在傳感器導線連接器“A”端子處測量電壓也應為8V，否則為電源、線斷路或接頭接觸不良。　?。?）端子間電壓的檢測　　用萬用表的電壓檔，對傳感器的ABC三個端子間進行測試，當點火開關置于“ON”時，A-C端子間的電壓值約為8V；B-C端子間的電壓值在發(fā)動機轉動時，在0.3-5V之間變化，且數(shù)值顯示呈脈沖性變化，最高電壓5v，最低電壓0.3V。如不符合以上結果，應更換曲軸位置傳感器。　?。?）電阻檢測　　點火開關置于“OFF”位置，拔下曲軸位置傳感器導線連接器，用萬用表Ω檔跨接在傳感器側的端子A-B或A-C間，此時萬用表顯示讀數(shù)為∞（開路），如果指示有電阻，則應更換曲軸位置傳感器。　　GM（通用）公司觸發(fā)葉片式霍爾傳感器的測試方法與上述相似，只是端子為4個，上止點信號（內信號輪觸發(fā)）輸出端與接地端為脈沖電壓顯示。: 回答者：網友

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