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汽车发动机位置传感器:霍尔式曲轴与凸轮轴

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:霍尔效应式位置传感器就是通过触发叶片或轮齿改变霍尔元件所受的磁场强度,从而使霍尔元件产生脉冲电压信号,经放大整形后即为汽车发动机运行所需的曲轴或凸轮轴位置信号。霍尔效应式位置传感器与磁感应式位置传感器不同的是需要外加电源。有分电器的电控点火系统,霍尔式曲轴位置传感器安装在分电器内;无分电器的点火系统霍尔式曲轴位置传感器,安装在凸轮轴上。

汽车发动机位置传感器:霍尔式曲轴与凸轮轴

霍尔效应式位置传感器就是通过触发叶片或轮齿改变霍尔元件所受的磁场强度,从而使霍尔元件产生脉冲电压信号,经放大整形后即为汽车发动机运行所需的曲轴凸轮轴位置信号。

霍尔效应式位置传感器与磁感应式位置传感器不同的是需要外加电源。它分为叶片触发式、轮齿触发式两种类型。有电器的电控点火系统,霍尔式曲轴位置传感器安装在分电器内;无分电器的点火系统霍尔式曲轴位置传感器,安装在凸轮轴上。

(一)叶片触发式霍尔式位置传感器

叶片触发式霍尔式位置传感器由霍尔半导体元件、永久磁铁、挡隔磁力线的叶片等零部件组成。霍尔半导体固定在陶瓷座上面,有四个接线端子A、B、C、D,电源由A、B端输入,霍尔电压由C、D端输出。该片对面安装了一个永久磁体,它与霍尔半导体元件之间有一定的空气间隙(气隙)。

传感器工作时,安装传感器转子的轴驱动传感器转子工作,转子上有与气缸数目相同的叶片。当叶片转离磁极与霍尔半导体元件之间的气隙时,磁场通过霍尔半导体元件,其C、D 端产生霍尔电压。当叶片转入磁极与霍尔半导体元件之间的气隙时,磁力线被隔断,不能通过霍尔半导体元件,使霍尔电压下降为零,在分电器转动一圈的过程中,传感器输出与气缸数目相同个数的矩形电压脉冲信号。通常将脉冲信号的下降沿作为活塞到达上止点的基准信号Ne 信号。如图4-2-3所示。

图4-2-3 叶片触发式霍尔式位置传感器

1—霍尔半导体元件;2—永久磁铁;3—挡隔磁力线的叶片

(二)轮齿触发式霍尔式位置传感器

轮齿触发式霍尔式位置传感器由具有触发轮齿的信号盘和霍尔传感器组成。其中,传感器由永久磁铁、霍尔元件和电子电路等组成。而信号盘的则按照发动机汽缸数目不同而结构不同。以轮齿触发式霍尔式曲轴位置传感器为例:图4-2-4(a)是四缸机的,信号盘有两组相隔180°的轮子齿组。每组有四个齿槽,一组中相邻齿槽间隔角度为20°。而图4-2-4(b)则是六缸机的,信号盘有三组相隔120°的轮子齿组。每组有四个齿槽,一组中相邻齿槽间隔角度为20°(与四缸机相同)。还有,在发动机的分电器内或凸轮轴上设置霍尔式凸轮轴位置传感器(同步信号传感器),该传感器信号传送给ECU,用来判别基准气缸活塞位置和工作过程。(即协助曲轴位置传感器判缸)(www.xing528.com)

图4-2-4 轮齿触发式霍尔式曲轴位置传感器结构示意图

传感器工作时,永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮,齿轮相当于一个集磁器。当齿轮位于如图4-2-5(a)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线分散,磁场相对较弱。当齿轮位于如图4-2-5(b)所示位置时,穿过霍尔元件的磁力线集中,磁场相对较强。齿轮转动时,使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化,因此引起霍尔电压的变化,霍尔元件将输出一个mV级的正弦波电压。该交流信号需经由电子电路转换成标准的脉冲电压信号。一个轮槽和一个轮齿通过传感器,传感器便产生一个高—低电位脉冲信号。信号盘上的一组齿轮组通过传感器时,传感器将产生一组脉冲信号,每组由四个脉冲信号构成。

图4-2-5 轮齿触发式霍尔式曲轴位置传感器工作原理示意图

ECU从接收到一组脉冲中第一个脉冲的上升沿开始,就能确定确定目前有两个气缸的活塞正在向上止点运动。ECU根据第一个脉冲的下降沿,就能确定正在向上止点运动的两个活塞当前的运行位置。

ECU 通过对各脉冲通过时间的计算,能计算出1°曲轴转角的时间和发动机的转速。图4-2-6为霍尔传感器电子线路框图。

图4-2-6 霍尔传感器电子线路框图

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