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霍爾式傳感器的工作原理

: 問提問者：網(wǎng)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(yīng)的原理，產(chǎn)生與曲軸轉(zhuǎn)角相對應(yīng)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(chǎn)生脈沖的霍爾電壓信號，經(jīng)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(jié)構(gòu)和工作　　（1）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(jié)構(gòu)型式。在發(fā)動機的曲軸皮帶輪前端固裝著內(nèi)外兩個帶觸發(fā)葉片的信號輪，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。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(nèi)信號輪外緣上設(shè)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(nèi)信號輪的安裝位置關(guān)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(dǎo)磁板和霍爾集成電路等組成。內(nèi)外信號輪側(cè)面各設(shè)置一個霍爾信號發(fā)生器。信號輪轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)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(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)觸發(fā)葉片離開空氣隙時，永久磁鐵2的磁通便通過導(dǎo)磁板3穿過霍爾元件這時產(chǎn)生霍爾電壓。將霍爾元件間歇產(chǎn)生的霍爾電壓信號經(jīng)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(zhuǎn)1周產(chǎn)生18個脈沖信號（稱為18X信號），1個脈沖周期相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)20°轉(zhuǎn)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(zhuǎn)1°所對應(yīng)的時間，并根據(jù)這一信號，控制點火時刻。該信號的功用相當(dāng)于光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生1°信號的功能。內(nèi)信號輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)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(zhuǎn)角的時間，脈沖上升沿分別產(chǎn)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(zhǔn)信號，此信號相當(dāng)于前述光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的120°信號。　　（2）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(jié)構(gòu)。同時在分電器內(nèi)設(shè)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(dāng)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(dāng)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(dāng)1個飛輪齒槽通過傳感器時，傳感器便產(chǎn)生1個高、低電位脈沖信號。當(dāng)飛輪上的每一組槽通過傳感器時，傳感器將產(chǎn)生4個脈沖信號。其中四缸發(fā)動機每1轉(zhuǎn)產(chǎn)生2組脈沖信號，六缸發(fā)動機每1轉(zhuǎn)產(chǎn)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(yīng)活塞上止點（TDC）前4°，故ECU根據(jù)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(jù)各脈沖間通過的時間，計算出發(fā)動機的轉(zhuǎn)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(dāng)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(guān)置于“ON”，用萬用表電壓檔測量ECU側(cè)7#端子的電壓應(yīng)為8V，在傳感器導(dǎo)線連接器“A”端子處測量電壓也應(yīng)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(dāng)點火開關(guān)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(zhuǎn)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(jié)果，應(yīng)更換曲軸位置傳感器。　　（3）電阻檢測　　點火開關(guān)置于“OFF”位置，拔下曲軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，用萬用表Ω檔跨接在傳感器側(cè)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(yīng)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(nèi)信號輪觸發(fā)）輸出端與接地端為脈沖電壓顯示。: 回答者：網(wǎng)友

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