汽车触发轮齿霍尔式曲轴位置传感器,也被称为差动霍尔式曲轴位置传感器或双霍尔式曲轴位置传感器。
该传感器在结构上与磁脉冲式曲轴位置传感器具有一定相似性,主要由两部分构成:
一部分是带有凸齿的信号转子;
另一部分是霍尔信号发生器。其基本结构以及对应的输出信号电压波形可参考图。
a)基本结构b)输出波形

汽车触发轮齿霍尔式曲轴位置传感器,作为现代汽车发动机管理系统中的关键部件,有着独特且重要的地位,它也被称为差动霍尔式曲轴位置传感器或双霍尔式曲轴位置传感器。
从结构方面来看,它与磁脉冲式曲轴位置传感器有相似之处。主要由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器这两大核心部分组成。信号转子上精心设计有特定数量和分布的凸齿,这些凸齿在发动机运转过程中扮演着重要角色。而霍尔信号发生器则是实现信号转换的关键,它利用霍尔效应来感知信号转子的运动状态。
当发动机运转时,信号转子会随之旋转,其上的凸齿会依次经过霍尔信号发生器。在凸齿靠近和离开霍尔元件的过程中,磁场强度会发生变化,根据霍尔效应,这种磁场变化会在霍尔元件中产生相应的霍尔电压。霍尔信号发生器会对这个霍尔电压进行处理和转换,最终输出特定规律的电信号。
其输出的信号电压波形具有鲜明特征,通过专业设备观察上图所示的波形,能清晰看到信号的高低电平变化与信号转子凸齿的运动紧密对应。发动机控制单元正是依据这些精确的信号,来准确判断曲轴的位置和转速,进而精准控制燃油喷射、点火时刻等关键参数,确保发动机在各种工况下都能稳定、高效地运行,为汽车的动力输出和性能表现提供坚实保障。
工作原理
触发轮齿霍尔式曲轴位置传感器的工作原理和触发叶片霍尔式曲轴位置传感器一致。其信号转子,也就是凸齿转子,一般安装在发动机曲轴上,部分汽车会以发动机飞轮作为信号转子。
当发动机曲轴或飞轮转动时,信号转子随之转动,使信号转子的齿缺与凸齿经过霍尔电路的探头。该霍尔电路与触发叶片式霍尔电路构成相同,包含霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电阻、信号变换电路和输出电路等。随着齿缺或凸齿与霍尔探头间气隙改变,磁通量也发生变化,即磁场强度 B 改变。依据霍尔效应,霍尔元件中会产生交变电压信号,如图 B 所示,其输出电压由两个霍尔信号电压叠加。
由于输出信号为叠加信号,转子凸齿与信号发生器间的气隙可增大到 (1.0 + 0.5)mm(普通霍尔式传感器仅为 0.2 - 0.4mm),信号转子可设置成齿盘式结构,便于安装。
引线情况
汽车上常用的霍尔式传感器一般为三线制:一根是电源线,提供工作电压,通常为 12V,也有 8V、5V 或 9V 的情况;一根是信号线,需提供 5V 参考电压,通过晶体管导通或关闭,实现 0V 和 5V 的脉冲变化;第三根是搭铁线。
新型传感器
随着科技发展,现代制造业对汽车生产技术要求提高,为降低成本,近年来越来越多汽车采用新型霍尔式传感器。新型霍尔式曲轴位置传感器仅有两根引线,如图所示 新型两线霍尔传感器,分别为电源线和信号线。
新型和普通霍尔式传感器输出信号均为方波脉冲信号,占空比范围 30% - 70%,一般为 50%,如图所示 输出信号波形。不过,二者输出信号的高、低电压有差异。新型霍尔式传感器输出信号的高、低电压不受速度影响,主要由电控单元内部电阻 R 决定,电阻 R 一定,高、低电压就确定,即便转速很低,发动机电控单元也能检测到输出信号电压,克服了电磁式传感器输出信号电压随转速变化的缺点。
新型两线霍尔传感器

输出信号波形

霍尔曲轴位置传感器的结构与电磁感应式曲轴位置传感器相似,由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器组成。
在四缸发动机的飞轮外沿上有8个齿槽,平均分为两组,之间相隔180°。每一组中每个齿槽的宽度为2°,两个齿槽之间相隔18°。

总结
汽车触发轮齿霍尔式曲轴位置传感器,也叫差动或双霍尔式,结构与磁脉冲式有相似性,由带凸齿信号转子和霍尔信号发生器组成。发动机运转时,信号转子旋转,凸齿使霍尔元件处磁场强度变化,经处理输出特定电信号,发动机控制单元据此精准控制燃油喷射等,保障发动机稳定运行。
工作原理上,它与触发叶片霍尔式相同,信号转子多装于曲轴或用飞轮替代,气隙增大便于安装。常用霍尔式传感器为三线制,有电源、信号和搭铁线。
随着技术发展,新型霍尔式传感器仅有两根引线,输出信号为方波脉冲,占空比多为 50%,其高、低电压不受速度影响,由电控单元内部电阻决定,克服了电磁式传感器输出随转速变化的缺点,在汽车上应用愈发广泛。
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