在汽车运行中,霍尔式曲轴位置传感器发挥着重要作用。它能精确检测曲轴的位置和转速信息,并将这些信号传递给发动机控制单元。ECU依据接收到的信号,精准控制喷油时刻、喷油量以及点火时刻等关键参数。
在合适的曲轴位置触发喷油,确保燃油在最佳时机进入气缸,提高燃烧效率;根据曲轴转速调整点火提前角,使发动机在各种工况下都能稳定、高效运行。
此外,该传感器还为其他系统提供基础数据,如助力转向系统可根据发动机转速调整助力大小。而且,霍尔式曲轴位置传感器具有输出信号稳定、抗干扰能力强、使用寿命长等优点,能适应汽车复杂恶劣的工作环境,保障发动机始终处于良好的工作状态,提升汽车的整体性能和可靠性。
在汽车发动机控制系统中,霍尔式曲轴位置传感器起着举足轻重的作用。部分霍尔式曲轴位置传感器采用内外信号轮搭配信号发生器的设计。在内外信号轮侧面分别设置一个信号发生器,当信号轮转动时,独特的磁电转换过程就此展开。
触发轮齿式
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。
每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙,霍尔集成电路中的磁场会被隔磁。此时,由于磁场被阻断,霍尔元件不产生电压。而当叶片离开空气隙,永久磁铁中的磁通便通过导磁板穿过霍尔元件,霍尔元件随即产生电压。这个电压经过集成电路放大后,会向发动机控制单元输送脉冲信号。其中,外信号轮每转一圈会产生18个脉冲信号,被称为18X信号。由于一个脉冲相当于曲轴转角的20°,发动机控制单元通过计算,能得出曲轴旋转1°对应的精确时间。基于这一精准信号,发动机控制单元可实现对点火时间的毫厘级控制,确保发动机在各种工况下都能高效稳定运行。
还有一种常见的类型是触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器。它的结构与电磁感应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构成。以四缸发动机为例,其飞轮外沿设有8个齿槽,这些齿槽平均分为两组,两组之间相隔180°。并且,每一组中每个齿槽的宽度为2°,两个齿槽之间相隔18°。这样的特殊设计,使得传感器能够根据齿槽的变化,准确感知曲轴的位置和转速,为发动机控制单元提供可靠的数据支持,保障发动机的正常运转。

在六缸发动机的飞轮外沿有12个齿槽,均分为三组,每组相隔120。每一组中每个齿槽的宽度为2,两个齿槽之间也相隔18。
当飞轮齿槽通过传感器的磁铁时,霍尔传感器输出5V高电平;当飞轮齿槽离开磁铁时,霍尔传感器输出0.3V低电平。一个飞轮齿圈通过传感器时,传感器便产生一个高、低电平信号。
光电式曲轴位置传感器1
光电式曲轴位置传感器应用于早期的带有分电器的发动机上。
汽车光电式曲轴位置传感器
日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内,它由信号发生器和带光孔的信号盘(遮光盘)组成,如下图所示。信号盘安装在分电器轴上,外围有360条缝隙,相邻缝隙产生1曲轴转角信号。外围稍靠内间隔60°曲轴转角分布着六个光孔(六缸),产生120°曲轴转角信号,其中有一个较宽的光孔是产生一缸压缩上止点对应的120°曲轴转角信号的。

脉冲信号发生器固装在分电器壳体上,主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和电子电路组成。两只发光二极管分别正对着两只光敏二极管,发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间,当信号盘随发动机曲轴运转时,因信号盘上有光孔,故产生透光和遮光的交替变化,使信号发生器输出对应曲轴位置和转角的脉冲信号。
现代索纳塔汽车光电式曲轴位置传感器
现代索纳塔汽车光电式曲轴位置传感器的工作原理与日产公司光敏式曲轴位置传感器相似,其信号盘的结构稍有不同,如下图所示。信号盘外圈有四个弧形长槽,用来检测曲轴转角并将其转化为电压脉冲信号,电控单元根据该信号计算发动机转速,并控制汽油喷射正时和点火正时。信号盘内圈有一个孔,用来检测第1缸压缩上止点(在有些索纳塔车上,设有两孔,用来检测第1、第4缸的压缩上止点,目的是为了提高精度),并将它转化成电压脉冲信号输入电控单元,电控单元根据此信号计算出汽油喷射顺序。

现代车系光电式曲轴位置传感器信号盘
如果曲轴位置传感器出现故障,可能会导致发动机工作不正常,例如启动困难、发动机熄火或运行不稳定等症状。定期检查和维护这一部件对于保证发动机性能和车辆安全是非常重要的。
总结
霍尔式曲轴位置传感器是汽车发动机管理系统关键部件,基于霍尔效应,常见触发叶片式和触发轮式。触发叶片式由触发叶轮等构成,叶轮转动使霍尔元件产生或停止霍尔电动势,部分采用内外信号轮设计,外信号轮每转一圈产生18个脉冲信号(18X信号),助力ECU精准控制点火等。触发轮齿式结构与电磁感应式相似,四缸、六缸发动机飞轮外沿齿槽设计特殊,能准确感知曲轴位置转速。此外,日产公司光电式曲轴位置传感器在分电器内,由信号发生器和带光孔信号盘组成,输出对应脉冲信号;现代索纳塔汽车光电式曲轴位置传感器与之原理相似,信号盘结构有差异。曲轴位置传感器一旦故障,发动机会出现启动困难、熄火、运行不稳等问题。所以,定期检查维护该部件,对保障发动机性能和车辆安全意义重大。