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霍爾式傳感器的工作原理

汽車上霍爾式傳感器的工作原理: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-03-19

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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(duì)應(yīng)的電壓脈沖信號(hào)的。它是利用觸發(fā)葉片或輪齒改變通過霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而使霍爾元件產(chǎn)生脈沖的霍爾電壓信號(hào)，經(jīng)放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號(hào)。 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(dòng)機(jī)的曲軸皮帶輪前端固裝著內(nèi)外兩個(gè)帶觸發(fā)葉片的信號(hào)輪，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。外信號(hào)輪外緣上均勻分布著18個(gè)觸發(fā)葉片和18個(gè)窗口，每個(gè)觸發(fā)葉片和窗口的寬度為10°弧長;內(nèi)信號(hào)輪外緣上設(shè)有3個(gè)觸發(fā)葉片和3個(gè)窗口，3個(gè)觸發(fā)葉片的寬度不同，分別為100°、90°和110°弧長，3個(gè)窗口的寬度亦不相同，分別為20°、30°和10°弧長。由于內(nèi)信號(hào)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(diǎn)(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(diǎn)前75°，110°弧長的觸發(fā)葉片前沿在第5缸和第2缸上止點(diǎn)前75°。霍爾信號(hào)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(hào)輪側(cè)面各設(shè)置一個(gè)霍爾信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時(shí)，霍爾集成電路中的磁場(chǎng)即被觸發(fā)葉片所旁路(或稱隔磁)，這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓;當(dāng)觸發(fā)葉片離開空氣隙時(shí)，永久磁鐵2的磁通便通過導(dǎo)磁板3穿過霍爾元件這時(shí)產(chǎn)生霍爾電壓。將霍爾元件間歇產(chǎn)生的霍爾電壓信號(hào)經(jīng)霍爾集成電路放大整形后，即向ECU輸送電壓脈沖信號(hào),外信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生18個(gè)脈沖信號(hào)(稱為18X信號(hào))，1個(gè)脈沖周期相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)20°轉(zhuǎn)角的時(shí)間，ECU再將1個(gè)脈沖周期均分為20等份，即可求得曲軸旋轉(zhuǎn)1°所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并根據(jù)這一信號(hào)，控制點(diǎn)火時(shí)刻。該信號(hào)的功用相當(dāng)于光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生1°信號(hào)的功能。內(nèi)信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生3個(gè)不同寬度的電壓脈沖信號(hào)(稱為3X信號(hào))，脈沖周期均為120°曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)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(diǎn)前75°作為ECU判別氣缸和計(jì)算點(diǎn)火時(shí)刻的基準(zhǔn)信號(hào)，此信號(hào)相當(dāng)于前述光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的120°信號(hào)。 (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(shí)在分電器內(nèi)設(shè)置同步信號(hào)發(fā)生器，用以協(xié)助曲軸位置傳感器判別缸號(hào)。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(dòng)機(jī)的飛輪上有8個(gè)槽，分成兩組，每4個(gè)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(dòng)機(jī)的飛輪上有12個(gè)槽，4個(gè)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(hào)發(fā)生器時(shí)，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(shí)，傳感器輸出低電位(0.3V)。因此，每當(dāng)1個(gè)飛輪齒槽通過傳感器時(shí)，傳感器便產(chǎn)生1個(gè)高、低電位脈沖信號(hào)。當(dāng)飛輪上的每一組槽通過傳感器時(shí)，傳感器將產(chǎn)生4個(gè)脈沖信號(hào)。其中四缸發(fā)動(dòng)機(jī)每1轉(zhuǎn)產(chǎn)生2組脈沖信號(hào)，六缸發(fā)動(dòng)機(jī)每1轉(zhuǎn)產(chǎn)生3組脈沖信號(hào)。傳感器提供的每組信號(hào)，可被發(fā)動(dòng)機(jī)ECU用來確定兩缸活塞的位置，如在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，利用一組信號(hào)，可知活塞1和活塞4接近上止點(diǎn);利用另一組信號(hào)，可知活塞2和活塞3接近上止點(diǎn)。故利用曲軸位置傳感器，ECU可知道有兩個(gè)氣缸的活塞在接近上止點(diǎn)。由于第4個(gè)槽的脈沖下降沿對(duì)應(yīng)活塞上止點(diǎn)(TDC)前4°，故ECU根據(jù)脈沖情況很容易確定活塞上止點(diǎn)前的運(yùn)行位置。另外，ECU還可以根據(jù)各脈沖間通過的時(shí)間，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2、霍爾式曲軸位置傳感器的檢測(cè) 霍爾式曲軸位置傳感器的檢測(cè)方法有一個(gè)共同點(diǎn)，即主要通過測(cè)量有無輸出電脈沖信號(hào)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(cè)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(hào)線，當(dāng)飛輪齒槽通過傳感器時(shí)，霍爾傳感器輸出脈沖信號(hào)，高電位為5V，低電位為0.3V;第三條是通往傳感器的接地線。 (1)傳感器電源、電壓的測(cè)試點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”，用萬用表電壓檔測(cè)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(cè)量電壓也應(yīng)為8V，否則為電源、線斷路或接頭接觸不良。 (2)端子間電壓的檢測(cè) 用萬用表的電壓檔，對(duì)傳感器的ABC三個(gè)端子間進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”時(shí)，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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(cè) 點(diǎn)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(shí)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(cè)試方法與上述相似，只是端子為4個(gè)，上止點(diǎn)信號(hào)(內(nèi)信號(hào)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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