2.3 霍尔式曲轴位置传感器
2.3.1 结构
霍尔式曲轴位置传感器主要由霍尔发生器和信号盘组成 (图6)。 霍尔发生器由霍尔元件和永久磁铁构成; 信号盘一般由铁片制成, 有缺口, 处于霍尔元件与永久磁铁之间。
2.3.2 工作原理
要理解霍尔传感器的工作原理就必须知道霍尔效应。 霍尔效应指给霍尔元件前后方向通电流, 上下垂直方向通磁场。 如此一来, 霍尔元件左右将产生电压差, 如果磁场消失, 霍尔电压就消失 (图7)。 霍尔式曲轴位置传感器就是利用霍尔元件这一特性制作而成的。 信号盘随着发动机一起旋转, 由于信号盘上有缺口, 磁力线将间断地穿过霍尔元件, 从而使霍尔元件上产生间断的电压。 发动机转速越快, 霍尔电压间断的频率也就越高。
2.3.3 基本电路
图8为霍尔式曲轴位置传感器的电路图。 从图8 中可以分析出 : 当霍尔电压产生时 , 三极管导通, 信号电压U为0; 当霍尔电压消失时, 信号电压为12V。 用示波器可以测出0~12V的方波信号(参见图5)。
3 曲轴位置传感器的归纳分析
通过前面对曲轴位 置 传 感 器 的 定 义 、结构与工作原理的理解, 可以归纳分析出以下几点。
1) 曲轴位置传感器安装的位置
曲轴位置传感器一定安装在与曲轴转速相关的地方, 如曲轴上、 凸轮轴上、 分电器内或飞轮上等。 但可以明确一点: 曲轴位置传感器中的判缸信号一定要安装在凸轮轴上或分电器内 (奇数缸发动机可以安装在曲轴上)。
2) 信号盘形状决定了传感器产生的具体信号
无论是哪种类型的曲轴位置传感器, 具体产生1°信号、 上止点信号还是判缸信号, 都是由传感器的信号盘形状决定的。 如果信号盘上只有一个齿或一个光孔, 或者是霍尔式曲轴位置传感器只有一个窗口, 这个信号盘产生的信号一般是判缸信号, 当然该信号盘还要满足安装在分电器内或凸轮轴上。如果信号盘上有许多相同的齿、 光孔或窗口, 这个信号盘产生的信号一般是1°信号。
3) 曲轴位置传感器的检测
对曲轴位置传感器结构与工作原理及电路的理解, 是正确检测曲轴位置传感器的前提条件,从而可以根据身边的检测工具合理地进行检测并做出判断。 一般情况可以从以下几方面检测曲轴位置传感器: ①用万用表检测传感器本身电阻。一般磁感应式曲轴位置传感器才可以测试电阻,而光电式和霍尔式曲轴位置传感器内部为整形电路, 测试其电阻没有实际的意义。 ②用万用表检测传感器信号电压。 根据电路图及信号波形分析,发动机转速发生变化时, 磁感应式曲轴位置传感器信号峰值电压和频率发生了变化, 发动机转速越高, 信号峰值电压和频率都变大, 如果用万用表检测其信号电压, 信号电压也随之变大。 而光电式和霍尔式曲轴位置传感器信号峰值电压和占空比, 不会随发动机转速变化而改变, 只是频率发生了变化, 如果用万用表检测其信号电压, 信号电压将不变。 ③用示波器检测传感器波形。 用示波器能非常直观地观察传感器的波形, 磁感应式曲轴位置传感器波形一般为锯齿波; 而光电式和霍尔式曲轴位置传感器波形为方波。
4) 常见车型的曲轴位置传感器类型与生产厂家
目前汽车上使用霍尔式曲轴位置传感器的车型较多, 常见车型使用曲轴位置传感器类型与生产厂家见表1。
4 发动机控制单元对曲轴位置传感器的运用
曲轴位置传感器中的1°信号也为发动机转速信号, 发动机控制单元根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油量。 同时发动机控制单元还根据曲轴位置传感器发出的信号判断曲轴所处的位置, 准确地发出点火与喷油指令。 下面以帕萨特B5为例, 说明发动机控制单元是如何根据曲轴位置传感器信号来判断曲轴所处的位置。