汽车霍尔式曲轴位置传感器的工作原理

霍尔式曲轴位置传感器也都是根据霍尔效应制成的传感器。 霍尔效应于1879年被美国约翰?霍普金斯大学物理学家霍尔博士首先发现。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，利用霍尔元件制成的传感器都称为霍尔式传感器。20世纪80年代以来，汽车上应用的霍尔式传感器与日剧增，主要

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霍尔式曲轴位置传感器也都是根据霍尔效应制成的传感器。 霍尔效应于1879年被美国约翰?霍普金斯大学物理学家霍尔博士首先发现。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，利用霍尔元件制成的传感器都称为霍尔式传感器。20世纪80年代以来，汽车上应用的霍尔式传感器与日剧增，主要原因在于霍尔式传感器有两个突出优点：一是输出电压信号近似于方波信号；二是输出电压高低与被测物体的转速无关。霍尔式传感器与磁感应式传感器不同的是需要外加电源。 本人主要探讨的是霍尔式曲轴位置传感器。

基本结构

霍尔式曲轴位置传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片与永久磁铁等组成。触发叶轮安装在转子轴上，叶轮上制有叶片。当触发叶轮随转子轴一同转动时，叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。霍尔集成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。

工作原理

当传感器轴转动时，触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过：当叶片离开气隙时，永久磁铁的磁通便经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，此时霍尔元件产生电压UH，霍尔集成电路输出级的晶体管导通，曲轴位置传感器输出的信号电压U0为低电平。当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，霍尔电压UH为零，集成电路输出级的晶体管截止，传感器输出的信号电压U0为高电平。

曲轴位置传感器工作原理：
主要有三种类型：磁电感应式、霍尔效应式和光电式。三种类型的工作原理分别为：
1、磁电感应式：
磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器分上、下两层安装在分电器内。传感器由永磁感应检测线圈和转子（正时转子和转速转子）组成，转子随分电器轴一起旋转。正时转子有一、二或四个齿等多种形式，转速转子为 24个齿。永磁感应检测线圈固定在分电器体上。若已知转速传感器信号和曲轴位置传感器信号，以及各缸的工作顺序，就可知道各缸的曲轴位置。磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器的转子信号盘也可安装在曲轴或凸轮轴上。
2、 霍尔效应式：
霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。霍尔信号发生器安装在分电器内，与分火头同轴，由封装的霍尔芯片和永久磁铁作成整体固定在分电器盘上。触发叶轮上的缺口数和发动机气缸数相同。当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间，霍尔触发器的磁场被叶片旁路，这时不产生霍尔电压，传感器无输出信号；当触发叶轮上的缺口部分进入永久磁铁和霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，霍尔电压升高，传感器输出电压信号。
3、光电式：
光电式曲轴位置传感器一般装在分电器内，由信号发生器和带光孔的信号盘组成。其信号盘与分电器轴光电式一起转动，信号盘外圈有 360条光刻缝隙，产生曲轴转角 1 °的信号；稍靠内有间隔 60 °均布的 6 个光孔，产生曲轴转角 120 °的信号，其中 1 个光孔较宽，用以产生相对于 1 缸上止点的信号。信号发生器安装在分电器壳体上，由二只发光二极管、二只光敏二极管和电路组成。发光二极管正对着光敏二极管。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，由于信号盘上有光孔，则产生透光和遮光交替变化现象。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被档住时，光敏二极管电压为0 。这些电压信号经电路部分整形放大后，即向电子控制单元输送曲轴转角为 1 °和 120°时的信号，电子控制单元根据这些信号计算发动机转速和曲轴位置。
曲轴位置传感器通常安装在分电器内，是控制系统中最重要的传感器之一。其作用有：检测发动机转速，因此又称为转速传感器；检测活塞上止点位置，故也称为上止点传感器，包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。