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(qiáng)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(qiáng)度的不同，在運動元件通過相應(yīng)的強(qiáng)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(jī)轉(zhuǎn)速位置傳感器的故障案例

本田思域轎車的發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)正常啟動，通過萬用表來對發(fā)動機(jī)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(jī)計算機(jī)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(jī)計算機(jī)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(kuò)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(qiáng)的抗干擾性能以及較長的使用壽命，同時更有效增強(qiáng)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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