霍爾式曲軸位置傳感器的識別與檢測
發布時間:2008/11/17 0:00:00 訪問次數:1435
霍爾式曲軸位置傳感器是利用霍爾效應原理,產生與曲軸轉角相對的電脈沖信號制成的,它有觸發葉片式 和觸發輪齒式兩種曲軸位置傳感器。
霍爾效應就是在磁場中,運動電荷的偏移稱為霍爾效應,如圖1所示。當電流通過磁場中的半導體基片(霍 爾元件)并且電流方向與磁場方向垂直時,電荷在磁場力的作用下向一側偏移,在垂直于電流與磁場的霍爾 元件的橫向側面上即產生一個與電流和磁場力成正比的電壓,該電壓稱為霍爾電壓。
霍爾式曲軸位置傳感器就是利用觸發葉片或觸發輪齒改變通過霍爾元件的磁場強度,從而使霍爾元件產生 脈沖電壓,經放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號。
(1)觸發葉片式霍爾曲軸位置傳感器的識別
美國通用公司采用的觸發葉片式霍爾曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端,其結構如圖2所示。在發動機曲軸帶 輪前端安裝著內外兩個帶觸發葉片的信號輪,與曲軸一起轉動。外信號輪邊緣上均勻分布著18個觸發葉片和 18個窗口,每個觸發葉片和窗口的寬度為10°弧長。內信號輪外緣上,有=個觸發葉片和三個窗口,三個觸 發葉片的寬度分別是100°、90°和110°弧長,三個窗口的寬度分別為20°、30°和10°弧長。由于內信號 輪的安裝位置關系,寬度100°弧長的觸發葉片前沿位于一、四缸上止點前75°,90°弧長的觸發葉片前沿 在六、三缸上止點前75°,110°弧長的觸發葉片前沿在五、二缸上止點前75°。
圖1 霍爾效應原理 圖2 霍爾式曲軸位置傳感器(美國通用公司gm)
i-肛電流;b磁場;uh霍爾電壓 1外信號輪;2內信號輪
霍爾信號發生器由永久磁鐵、導磁板和霍爾集成電路等組成,如圖3所示。在內外信號輪側面各有一個霍爾 信號發生器。信號輪轉動時,每當葉片進人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 被觸發葉片旁路(即隔磁),如圖3(a)所示,這時不產生霍爾電壓。當觸發葉片離開空氣隙時,永久磁鐵 的磁通便通過導磁板穿過霍爾元件,這時要產生霍爾電壓。霍爾電壓信號經霍爾集成電路放大整形后,即向 ecu輸人電壓脈沖信號,如圖4所示。外信號輪每旋轉一周產生18個脈沖信號,稱為18x信號。一個脈沖周期 相當于曲軸旋轉⒛°轉角的時間,ecu再將一個脈沖周期均分⒛等份,即獲得1°曲軸轉角所對應的時間。 ecu根據這個信號,控制發動機的點火時刻。18x信號的功能相當于光電式曲軸位置傳感器產生1°信號的功 能。內信號輪每旋轉一周產生3個寬度不同的電脈沖信號,稱為3x信號,脈沖周期均為120°曲軸轉角的時間 ,脈沖上升分別產生于一、四缸,三、六缸和二、五缸上止點前75°,作為ecu判別氣缸和計算點火時刻的 基準信號。此信號相當于前述曲軸位置傳感器的120°信號。
(2)觸發輪齒式霍爾曲軸位置傳感器的識別
克萊斯勒公司采用觸發輪齒式霍爾曲軸位置傳感器,它被安裝在飛輪殼上,如北京切諾基吉普車2.5l四缸 發動機和4.01l六缸發動機,在分電器內還設置凸輪軸位置傳感器,用于協助曲軸位置傳感器判缸。曲軸位置傳感器的安裝位置,如圖5所示。
圖3霍爾信號發生器的工作原理
1信號輪的觸發葉片;2霍爾元件;3永久磁鐵;4底板;5導磁板
圖4 霍爾式曲軸位置傳感器輸出信號(美國通用公司gm)
圖5 切諾基汽車曲軸位置傳感器的安裝位置
觸發輪齒式霍爾曲軸位置傳感器結構示意圖如圖6所示。四缸機所用的曲軸位置傳感器與六缸機所用的稍有不同。在2.5l四缸機的飛輪上有8個槽,分為兩組,4個槽為一組,兩組相隔180°,每組中的每個槽相隔20°。在4.0l六缸機的飛輪上有12個槽,4個槽為一組,分為三組,每組相隔120°,每組中的每個槽也相隔20°
圖6 切諾基汽車霍爾式曲軸位置傳感器的結構
當飛輪齒槽通過傳感器的信號發生器時,霍爾傳感器輸出5v高電位;當飛輪齒槽間的金屬與傳感器成一直 線時,霍爾傳感器輸出0. 3v低電位。每當飛輪各齒槽之一通過傳感器時,傳感器便產生一個高低電位脈沖 信號。當飛輪上每組槽通過傳感器時,傳感器將產生四個脈沖信號。四缸發動機每一轉產生兩組脈沖信號, 六缸發動機每一轉產生三組脈沖信號。傳感器提供的每組信號,可被ecu用來確定兩缸活塞的位置。例如, 在四缸發動機上,利用一組信號,即利用同一時間的同一飛輪槽,可知1缸活塞和4缸活塞接近上止點,利用 另一組信號,可知2缸活塞和3缸活塞接近上止
霍爾式曲軸位置傳感器是利用霍爾效應原理,產生與曲軸轉角相對的電脈沖信號制成的,它有觸發葉片式 和觸發輪齒式兩種曲軸位置傳感器。
霍爾效應就是在磁場中,運動電荷的偏移稱為霍爾效應,如圖1所示。當電流通過磁場中的半導體基片(霍 爾元件)并且電流方向與磁場方向垂直時,電荷在磁場力的作用下向一側偏移,在垂直于電流與磁場的霍爾 元件的橫向側面上即產生一個與電流和磁場力成正比的電壓,該電壓稱為霍爾電壓。
霍爾式曲軸位置傳感器就是利用觸發葉片或觸發輪齒改變通過霍爾元件的磁場強度,從而使霍爾元件產生 脈沖電壓,經放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號。
(1)觸發葉片式霍爾曲軸位置傳感器的識別
美國通用公司采用的觸發葉片式霍爾曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端,其結構如圖2所示。在發動機曲軸帶 輪前端安裝著內外兩個帶觸發葉片的信號輪,與曲軸一起轉動。外信號輪邊緣上均勻分布著18個觸發葉片和 18個窗口,每個觸發葉片和窗口的寬度為10°弧長。內信號輪外緣上,有=個觸發葉片和三個窗口,三個觸 發葉片的寬度分別是100°、90°和110°弧長,三個窗口的寬度分別為20°、30°和10°弧長。由于內信號 輪的安裝位置關系,寬度100°弧長的觸發葉片前沿位于一、四缸上止點前75°,90°弧長的觸發葉片前沿 在六、三缸上止點前75°,110°弧長的觸發葉片前沿在五、二缸上止點前75°。
圖1 霍爾效應原理 圖2 霍爾式曲軸位置傳感器(美國通用公司gm)
i-肛電流;b磁場;uh霍爾電壓 1外信號輪;2內信號輪
霍爾信號發生器由永久磁鐵、導磁板和霍爾集成電路等組成,如圖3所示。在內外信號輪側面各有一個霍爾 信號發生器。信號輪轉動時,每當葉片進人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 被觸發葉片旁路(即隔磁),如圖3(a)所示,這時不產生霍爾電壓。當觸發葉片離開空氣隙時,永久磁鐵 的磁通便通過導磁板穿過霍爾元件,這時要產生霍爾電壓。霍爾電壓信號經霍爾集成電路放大整形后,即向 ecu輸人電壓脈沖信號,如圖4所示。外信號輪每旋轉一周產生18個脈沖信號,稱為18x信號。一個脈沖周期 相當于曲軸旋轉⒛°轉角的時間,ecu再將一個脈沖周期均分⒛等份,即獲得1°曲軸轉角所對應的時間。 ecu根據這個信號,控制發動機的點火時刻。18x信號的功能相當于光電式曲軸位置傳感器產生1°信號的功 能。內信號輪每旋轉一周產生3個寬度不同的電脈沖信號,稱為3x信號,脈沖周期均為120°曲軸轉角的時間 ,脈沖上升分別產生于一、四缸,三、六缸和二、五缸上止點前75°,作為ecu判別氣缸和計算點火時刻的 基準信號。此信號相當于前述曲軸位置傳感器的120°信號。
(2)觸發輪齒式霍爾曲軸位置傳感器的識別
克萊斯勒公司采用觸發輪齒式霍爾曲軸位置傳感器,它被安裝在飛輪殼上,如北京切諾基吉普車2.5l四缸 發動機和4.01l六缸發動機,在分電器內還設置凸輪軸位置傳感器,用于協助曲軸位置傳感器判缸。曲軸位置傳感器的安裝位置,如圖5所示。
圖3霍爾信號發生器的工作原理
1信號輪的觸發葉片;2霍爾元件;3永久磁鐵;4底板;5導磁板
圖4 霍爾式曲軸位置傳感器輸出信號(美國通用公司gm)
圖5 切諾基汽車曲軸位置傳感器的安裝位置
觸發輪齒式霍爾曲軸位置傳感器結構示意圖如圖6所示。四缸機所用的曲軸位置傳感器與六缸機所用的稍有不同。在2.5l四缸機的飛輪上有8個槽,分為兩組,4個槽為一組,兩組相隔180°,每組中的每個槽相隔20°。在4.0l六缸機的飛輪上有12個槽,4個槽為一組,分為三組,每組相隔120°,每組中的每個槽也相隔20°
圖6 切諾基汽車霍爾式曲軸位置傳感器的結構
當飛輪齒槽通過傳感器的信號發生器時,霍爾傳感器輸出5v高電位;當飛輪齒槽間的金屬與傳感器成一直 線時,霍爾傳感器輸出0. 3v低電位。每當飛輪各齒槽之一通過傳感器時,傳感器便產生一個高低電位脈沖 信號。當飛輪上每組槽通過傳感器時,傳感器將產生四個脈沖信號。四缸發動機每一轉產生兩組脈沖信號, 六缸發動機每一轉產生三組脈沖信號。傳感器提供的每組信號,可被ecu用來確定兩缸活塞的位置。例如, 在四缸發動機上,利用一組信號,即利用同一時間的同一飛輪槽,可知1缸活塞和4缸活塞接近上止點,利用 另一組信號,可知2缸活塞和3缸活塞接近上止
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