試析汽車霍爾效應(yīng)傳感器故障維修案例

朱衛(wèi)寧

摘 要：傳感器是保障汽車穩(wěn)定駕駛的重要器件，在汽車構(gòu)造中占據(jù)重要地位，結(jié)合當(dāng)前汽車市場上對霍爾效應(yīng)傳感器的廣泛應(yīng)用情況來看，他只要最大化實現(xiàn)自身的價值，可有效提升汽車的駕駛安全性，充分滿足駕駛者的使用需求。因該產(chǎn)品在汽車中得到廣泛使用，其產(chǎn)生的維修事件中也包含諸多特殊的汽車故障，結(jié)合實際故障維修的案例來進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：霍爾效應(yīng)；汽車故障；傳感器維修

霍爾傳感器實際上是一種具有霍爾效應(yīng)的高質(zhì)量汽車部件。它可以提高各種電子系統(tǒng)在行駛過程中信息采集的及時性和有效性，進(jìn)而提高行駛的安全性和穩(wěn)定性。通過霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的增強作用，在汽車的制造階段，合理揮發(fā)霍爾傳感器的作用，進(jìn)而優(yōu)化、減少汽車功耗，降低汽車所產(chǎn)生多類污染源的影響。

1 汽車上對霍爾效應(yīng)傳感器的使用

當(dāng)前在汽車生產(chǎn)、制造的過程中，霍爾傳感器得到了廣泛的推廣、應(yīng)用，而且，不單單是局限于我們常見的汽車轉(zhuǎn)速部分所采用的霍爾傳感器。汽車中我們常見的所用的霍爾效應(yīng)傳感器是根據(jù)其在汽車各系統(tǒng)中產(chǎn)生的不同作用而分為線型和開關(guān)式霍爾傳感器兩種類型。開關(guān)式類型的霍爾傳感器最終輸出的則是數(shù)字量，其主要是有差分放大器、斯密特觸發(fā)器以及輸出級、霍爾元件等構(gòu)造而成。線性霍爾傳感器的最終輸出是模擬量，由霍爾元件、線性放大器和發(fā)射極跟隨器組成。

汽車轉(zhuǎn)速器的霍爾效應(yīng)的工作原理，如圖1：當(dāng)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子歷程傳感器前端部分時，則會對磁場變化產(chǎn)生相應(yīng)的影響。在霍爾效應(yīng)下形成的霍爾速度傳感器，根據(jù)磁場強度的不同，在運動元件通過相應(yīng)的強磁力線或弱磁力線范圍時，將形成霍爾電壓。當(dāng)形成霍爾電壓時，內(nèi)部電路和霍爾元件形成隨速度變化的矩形方波。

2 汽車凸輪軸以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速位置傳感器的故障案例

本田思域轎車的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和凸輪軸位置傳感器是霍爾效應(yīng)傳感器。它的車齡為5年，大概駕駛了8萬多公里，車主反映感覺到動力有明顯的下降，經(jīng)過全面測試得知，汽車發(fā)動機明顯功率不足。這輛思域汽車的霍爾效應(yīng)傳感器的觸發(fā)葉輪主要是由凸輪軸拉動的，當(dāng)觸發(fā)葉輪的葉片經(jīng)過在霍爾元件和磁鐵之間的空隙中時，磁場則會被切斷，同理也不會再生成霍爾電壓，然后信號發(fā)生器責(zé)任會輸出高位電壓；而在觸發(fā)葉輪的葉片駛過霍爾元件和磁鐵的間隙時，則會形成電壓，同時發(fā)生器就會輸出低位電壓。

在本車中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置傳感器對凸輪軸和曲軸的位置信號進(jìn)行測量，并對汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)中的兩個信號進(jìn)行比較和分析。技術(shù)人員使用萬用表對霍爾傳感器的信號端子和正端子的低壓和電阻進(jìn)行檢測，結(jié)果正常。技術(shù)人員使用雙通道示波器同時對該輛轎車的凸輪軸位置和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的傳感器進(jìn)行波形檢測，測試結(jié)果看出，兩個發(fā)生器的信號明顯沒有同步。所以要檢查傳感器。如圖2所示，在拆卸了汽車的凸輪軸位置傳感器茶之后，霍爾元件上有明顯的劃痕。觸發(fā)葉輪經(jīng)過重新檢查后，發(fā)生嚴(yán)重變形。然后將凸輪軸后的觸發(fā)葉輪進(jìn)行更換，然后進(jìn)行第二次跑車測試，故障問題得到解決。

3 霍爾效應(yīng)傳感器在汽車制動系統(tǒng)中的故障案例

一輛大眾朗益汽車行駛了四年零六個月。事故發(fā)生當(dāng)晚更換了發(fā)動機的活塞連桿總成，第二天上午開始路測。在對汽車制動系統(tǒng)進(jìn)行測試時發(fā)現(xiàn)，時速大于58公里以上時則開始緊急制動，但該車的ABS系統(tǒng)卻沒有正常啟動，車輪當(dāng)即抱死，且當(dāng)時ABS的故障警示燈也開始閃爍。在與車主溝通后，我們獲悉，汽車大約兩周前已經(jīng)修復(fù)了ABS系統(tǒng)，汽車的輪速傳感器也已更換，但ABS中的其他結(jié)構(gòu)尚未修復(fù)和更換。

汽車ABS制動系統(tǒng)中最關(guān)鍵的傳感器就輪速傳感器，因為只有收到汽車車輪輪速信號，ABS系統(tǒng)中其他控制部分需要的參數(shù)才能夠準(zhǔn)確計算出來。汽車AB系統(tǒng)的原理就是在汽車在啟動制動的過程中持續(xù)監(jiān)測車輪輪速，同時判斷車輪處于正常輪轉(zhuǎn)還是抱死狀態(tài)，進(jìn)而通過控制制動輪缸的壓力大小，避免車輪抱死現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而有效增強車輪的附著性能。因此，輪速傳感器是影響ABS制動系統(tǒng)正常運行的重要前提。使用解碼器來獲得朗逸的故障碼如下：右方后車輪的ABS電磁閥的電路異常斷路。然后將右后輪中的輪速傳感器拆下，將其從導(dǎo)線接頭部分拆開，而后看到其解除部分的線頭已經(jīng)斷開。通過測量發(fā)現(xiàn)，兩個導(dǎo)線的電壓以及搭鐵都是正常狀態(tài)，且輪速傳感器的電阻狀態(tài)也正常，然后就將輪導(dǎo)線修復(fù)好并與轉(zhuǎn)速傳感器重新連接，最后安裝回車輪中。然后，通過解碼器清除原故障碼，再次進(jìn)行道路試驗。故障現(xiàn)象不再發(fā)生。

4 汽車節(jié)氣門部分位置霍爾傳感器故障案例

一輛深圳生產(chǎn)制造的比亞迪唐轎跑SUV，駕駛距離大約四萬五千公里，車主反饋在正常駕駛的過程中，故障LED燈突然開始閃爍。車主隨即停車檢查車怠速狀態(tài)，看到汽車發(fā)動機怠速明顯抖動，后面技術(shù)人員通過踩油門來對車輛進(jìn)行加速測試時，發(fā)現(xiàn)加速過程中車輛不良情況會更加嚴(yán)重。這款SUV轎車的節(jié)氣門也采用了霍爾效應(yīng)傳感器。在這個霍爾傳感器上可看到存在四根導(dǎo)線，其中分別包括一根電壓為5V的電腦供電導(dǎo)線；第二種是基于計算機的電線。另外兩條是信號線，一條用來輸出節(jié)氣門開度信號，另一條用來監(jiān)測信號的精度。

在車輛的靜態(tài)狀態(tài)下，對節(jié)氣門位置傳感器進(jìn)行綜合檢測。檢測方法如圖3所示。拆卸節(jié)氣門位置傳感器的連接器，拉動點火控制開關(guān)按鈕。該技術(shù)人員使用萬能外接儀表測量節(jié)氣門位置傳感器的電源電壓為5V，測量表明電池負(fù)極可以通過導(dǎo)線連接。在汽車駕駛的動態(tài)情境下對節(jié)氣門位置傳感器進(jìn)行檢查，然后發(fā)動機正常啟動，通過萬用表來對發(fā)動機怠速的電壓值以及踩下加速踏板時的分別對兩個信號線對搭鐵電壓，測量發(fā)現(xiàn)電壓明顯超出了正常電壓值。然后將汽車的節(jié)氣門傳感器進(jìn)行拆卸更換，重并再次進(jìn)行路測，故障得到解決。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，這輛汽車的電子節(jié)氣門位置傳感器發(fā)生故障時，汽車發(fā)動機計算機控制系統(tǒng)會不能及時接收節(jié)氣門位置的實時信號，進(jìn)而影響到控制系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。汽車發(fā)動機計算機控制系統(tǒng)可調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度的固定值，與此同時可踩下加速踏板，加快汽車行駛速度。結(jié)合測量數(shù)據(jù)分析得知，汽車節(jié)氣門開度變化不明顯，將會導(dǎo)致汽車怠速。當(dāng)汽車加速時，節(jié)氣門開度的變化不明顯也會導(dǎo)致故障燈會發(fā)生抖動和閃爍。

5 結(jié)語

基于近年來我國工業(yè)制造行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，汽車市場的持續(xù)擴展，當(dāng)前市場上汽車生產(chǎn)制造的過程中對霍爾效應(yīng)傳感器應(yīng)用也愈加廣泛。作為非接觸式傳感器的霍爾效應(yīng)式傳感器，相對于較為傳統(tǒng)的接觸式傳感器而言，該類型傳感器具有比較明顯的優(yōu)勢，霍爾式傳感器相較于傳統(tǒng)的傳感器具有較強的抗干擾性能以及較長的使用壽命，同時更有效增強了汽車傳感器的可靠性，但與此同時，在汽車維修的諸多事件中，也一直在發(fā)現(xiàn)較為新穎、特殊的故障問題。這也更加需要我們不斷的發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化問題、解決問題，推動汽車市場的健康發(fā)展。

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