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    霍爾式曲軸位置感測器是利用霍爾效應的原理,產生與曲軸轉角相對應的電壓脈衝訊號的。它是利用觸發葉片或輪齒改變透過霍爾元件的磁場強度,從而使霍爾元件產生脈衝的霍爾電壓訊號,經放大整形後即為曲軸位置感測器的輸出訊號。

    霍爾式曲軸位置感測器的結構和工作

    (1)採用觸發葉片的霍爾式曲軸位置感測器

    美國GM公司的霍爾式曲軸位置感測器安裝在曲軸前端,採用觸發葉片的結構型式。在發動機的曲軸皮帶輪前端固裝著內外兩個帶觸發葉片的訊號輪,與曲軸一起旋轉。外訊號輪外緣上均勻分佈著18個觸發葉片和18個視窗,每個觸發葉片和視窗的寬度為10°弧長;內訊號輪外緣上設有3個觸發葉片和3個視窗,3個觸發葉片的寬度不同,分別為100°、90°和110°弧長,3個視窗的寬度亦不相同,分別為20°、30°和10°弧長。由於內訊號輪的安裝位置關係,寬度為100°弧長的觸發葉片前沿位於第1缸和第4缸上止點(TDC)前75°,90°弧長的觸發葉片前沿在第6缸和第3缸上止點前75°,110°弧長的觸發葉片前沿在第5缸和第2缸上止點前75°。

    霍爾訊號發生器由永久磁鐵、導磁板和霍爾積體電路等組成。內外訊號輪側面各設定一個霍爾訊號發生器。訊號輪轉動時,每當葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時,霍爾積體電路中的磁場即被觸發葉片所旁路(或稱隔磁),這時不產生霍爾電壓;當觸發葉片離開空氣隙時,永久磁鐵2的磁通便透過導磁板3穿過霍爾元件這時產生霍爾電壓。將霍爾元件間歇產生的霍爾電壓訊號經霍爾積體電路放大整形後,即向ECU輸送電壓脈衝訊號,外訊號輪每旋轉1周產生18個脈衝訊號(稱為18X訊號),1個脈衝週期相當於曲軸旋轉20°轉角的時間,ECU再將1個脈衝週期均分為20等份,即可求得曲軸旋轉1°所對應的時間,並根據這一訊號,控制點火時刻。該訊號的功用相當於光電式曲軸位置感測器產生1°訊號的功能。內訊號輪每旋轉1周產生3個不同寬度的電壓脈衝訊號(稱為3X訊號),脈衝週期均為120°曲軸轉角的時間,脈衝上升沿分別產生於第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訊號,此訊號相當於前述光電式曲軸位置感測器產生的120°訊號。

    (2)採用觸發輪齒的霍爾式曲軸位置感測器

    克萊斯勒公司的霍爾式曲軸位置感測器安裝在飛輪殼上,採用觸發輪齒的結構。同時在分電器內設定同步訊號發生器,用以協助曲軸位置感測器判別缸號。北京切諾基車的霍爾式曲軸位置感測器,在2.5L四缸發動機的飛輪上有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°。

    當飛輪齒槽透過感測器的訊號發生器時,霍爾感測器輸出高電位(5V);當飛輪齒槽間的金屬與感測器成一直線時,感測器輸出低電位(0.3V)。因此,每當1個飛輪齒槽透過感測器時,感測器便產生1個高、低電位脈衝訊號。當飛輪上的每一組槽透過感測器時,感測器將產生4個脈衝訊號。其中四缸發動機每1轉產生2組脈衝訊號,六缸發動機每1轉產生3組脈衝訊號。感測器提供的每組訊號,可被髮動機ECU用來確定兩缸活塞的位置,如在四缸發動機上,利用一組訊號,可知活塞1和活塞4接近上止點;利用另一組訊號,可知活塞2和活塞3接近上止點。故利用曲軸位置感測器,ECU可知道有兩個氣缸的活塞在接近上止點。由於第4個槽的脈衝下降沿對應活塞上止點(TDC)前4°,故ECU根據脈衝情況很容易確定活塞上止點前的執行位置。另外,ECU還可以根據各脈衝間透過的時間,計算出發動機的轉速。 霍爾式曲軸位置感測器的檢測方法有一個共同點,即主要透過測量有無輸出電脈衝訊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感測器為例來說明其檢測方法。

    曲軸位置感測器與ECU有三條引線相連。其中一條是ECU向感測器加電壓的電源線,輸入感測器的電壓為8V;另一條是感測器的輸出訊號線,當飛輪齒槽透過感測器時,霍爾感測器輸出脈衝訊號,高電位為5V,低電位為0.3V;第三條是通往感測器的接地線。

    (1)感測器電源、電壓的測試

    點火開關置於“ON”,用萬用表電壓檔測量ECU側7#端子的電壓應為8V,在感測器導線聯結器“A”端子處測量電壓也應為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

    用萬用表的電壓檔,對感測器的ABC三個端子間進行測試,當點火開關置於“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動機轉動時,在0.3-5V之間變化,且數值顯示呈脈衝性變化,最高電壓5v,最低電壓0.3V。如不符合以上結果,應更換曲軸位置感測器。

    (3)電阻檢測

    點火開關置於“OFF”位置,拔下曲軸位置感測器導線聯結器,用萬用表Ω檔跨接在感測器側的端子A-B或A-C間,此時萬用表顯示讀數為∞(開路),如果指示有電阻,則應更換曲軸位置感測器。

    GM(通用)公司觸發葉片式霍爾感測器的測試方法與上述相似,只是端子為4個,上止點訊號(內訊號輪觸發)輸出端與接地端為脈衝電壓顯示。

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