美國MACRO位置傳感器能感受被測物的位置并轉換成可用輸出信號的傳感器。它能感受被測物的位置并轉換成可用輸出信號的傳感器。
美國MACRO位置傳感器的應用：
位置傳感器是組成無(wú)刷直流電動(dòng)機系統的三大部分之一，也是區別于有刷直流電動(dòng)機的主要標志。其作用是檢測主轉子在運動(dòng)過(guò)程中的位置，將轉子磁鋼磁極的位置信號轉換成電信號，為邏輯開(kāi)關(guān)電路提供正確的換相信息，以控制它們的導通與截止，使電動(dòng)機電樞繞組中的電流隨著(zhù)轉子位置的變化按次序換向，形成氣隙中步進(jìn)式的旋轉磁場(chǎng)，驅動(dòng)永磁轉子連續不斷地旋轉。
直流無(wú)刷電機需要美國MACRO位置傳感器來(lái)測量轉子的位置，電機控制器通過(guò)接受位置傳感器信號來(lái)讓逆變器換相與轉子同步來(lái)驅動(dòng)電機持續運轉。盡管直流無(wú)刷電機也可以通過(guò)定子繞組產(chǎn)生的反感生電動(dòng)勢來(lái)檢測轉子的位置，而省去位置傳感器，但是電機啟動(dòng)時(shí)，轉速太小，反感生電動(dòng)勢信號太小而無(wú)法檢測。
可以用作直流無(wú)刷電機位置傳感器的霍爾傳感器芯片分為開(kāi)關(guān)型和鎖定型兩種。對于電動(dòng)自行車(chē)電機，這兩種霍爾傳感器芯片都可以用來(lái)測量轉子磁鋼的位置。用這兩種霍爾傳感器芯片制作的直流無(wú)刷電機的性能，包括電機的輸出功率、效率和轉矩等沒(méi)有任何差別，并可以兼容相同的電機控制器。
美國MACRO位置傳感器的應用，降低電機運行的噪音、提高電機的壽命與性能，同時(shí)達到降低耗能的效果。位置傳感器的應用無(wú)疑給電機市場(chǎng)的發(fā)展提供了強大的推動(dòng)力。
曲軸與凸輪軸
美國MACRO曲軸位置傳感器又稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機轉速與曲軸轉角傳感器，其功用是采集曲軸轉動(dòng)角度和發(fā)動(dòng)機轉速信號，并輸入電子控制單元(ECu)，以便確定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻。
凸美國MACRO輪軸位置傳感器又稱(chēng)為氣缸識別傳感器為了區別于曲軸位置傳感器(CPS)，凸輪軸位置傳感器一般都用CIS表示。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入ECU，以便ECU識別氣缸1壓縮上止點(diǎn)，從而進(jìn)行順序噴油控制、點(diǎn)火時(shí)刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動(dòng)機起動(dòng)時(shí)識別出*次點(diǎn)火時(shí)刻。因為凸輪軸位置傳感器能夠識別哪一個(gè)氣缸活塞即將到達上止點(diǎn)，所以稱(chēng)為氣缸識別傳感器。
光電式曲軸與凸美國MACRO輪軸位置傳感器
(1)結構特點(diǎn)
生產(chǎn)的光電式曲軸與美國MACRO凸輪軸位置傳感器是由分電器改進(jìn)而成的，主要由信號盤(pán)(即信號轉子)、信號發(fā)生器、配電器、傳感器殼體和線(xiàn)束插頭等組成。
信號盤(pán)是美國MACRO位置傳感器的信號轉子，壓裝在傳感器軸上，如圖2-22所示。在靠近信號盤(pán)的邊緣位置制作有均勻間隔弧度的內、外兩圈透光孔。其中，外圈制作有360個(gè)透光孔(縫隙)，間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，用于產(chǎn)生曲軸轉角與轉速信號；內圈制作有6個(gè)透光孔(長(cháng)方形孑L)，間隔弧度為60。，用于產(chǎn)生各個(gè)氣缸的上止點(diǎn)信號，其中有一個(gè)長(cháng)方形的寬邊稍長(cháng)，用于產(chǎn)生氣缸1的上止點(diǎn)信號。
信號發(fā)生器固定在美國MACRO位置傳感器殼體上，它由Ne信號(轉速與轉角信號)發(fā)生器、G信號(上止點(diǎn)信號)發(fā)生器以及信號處理電路組成。Ne信號與G信號發(fā)生器均由一個(gè)發(fā)光二極管(LED)和一個(gè)光敏晶體管(或光敏二極管)組成，兩個(gè)LED分別正對著(zhù)兩個(gè)光敏晶體管。
(2)工作原理
美國MACRO位置傳感器的工作原理如圖2-22所示。信號盤(pán)安裝在發(fā)光二極管(LED)與光敏晶體管(或光敏二極管)之間。當信號盤(pán)上的透光孔旋轉到LED與光敏晶體管之間時(shí)，LED發(fā)出的光線(xiàn)就會(huì )照射到光敏晶體管上，此時(shí)光敏晶體管導通，其集電極輸出低電平(0．1～O．3V)；當信號盤(pán)上的遮光部分旋轉到LED與光敏晶體管之間時(shí)，LED發(fā)出的光線(xiàn)就不能照射到光敏晶體管上，此時(shí)光敏晶體管截止，其集電極輸出高電平(4．8～5．2V)。
如果信號盤(pán)連續旋轉，透光孔和遮光部分就會(huì )交替地轉過(guò)LED而透光或遮光，光敏晶體管集電極就會(huì )交替地輸出高電平和低電平。當美國MACRO位置傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉動(dòng)時(shí)，信號盤(pán)上的透光孔和遮光部分便從LED與光敏晶體管之間轉過(guò)，LED發(fā)出的光線(xiàn)受信號盤(pán)透光和遮光作用就會(huì )交替照射到信號發(fā)生器的光敏晶體管上，信號傳感器中就會(huì )產(chǎn)生與曲軸位置和凸輪軸位置對應的脈沖信號。
由于曲軸旋轉兩轉，美國MACRO位置傳感器軸帶動(dòng)信號盤(pán)旋轉一圈，因此，G信號傳感器將產(chǎn)生6個(gè)脈沖信號。Ne信號傳感器將產(chǎn)生360個(gè)脈沖信號。因為G信號透光孔間隔弧度為60。，曲軸每旋轉120。就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，所以通常G信號稱(chēng)為120。信號。設計安裝保證120。信號在上止點(diǎn)前70。(BTDC70。)時(shí)產(chǎn)生，且長(cháng)方形寬邊稍長(cháng)的透光孔產(chǎn)生的信號對應于發(fā)動(dòng)機氣缸1上止點(diǎn)前70。，以便ECU控制噴油提前角與點(diǎn)火提前角。因為Ne信號透光孔間隔弧度為1。(透光孔占0．5。，遮光孔占0．5。)，所以在每一個(gè)脈沖周期中，高、低電平各占1。曲軸轉角，360個(gè)信號表示曲軸旋轉720。。曲軸每旋轉120。，G信號傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號，Ne信號傳感器產(chǎn)生60個(gè)信號。
磁感應式曲軸與美國MACRO凸輪軸位置傳感器
磁感應式傳感器的工作原理如圖2-23所示，磁力線(xiàn)穿過(guò)的路徑為*磁鐵N極一定子與轉子間的氣隙一轉子凸齒一轉子凸齒與定子磁頭間的氣隙一磁頭一導磁板一*磁鐵S極。當信號轉子旋轉時(shí)，磁路中的氣隙就會(huì )周期性地發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過(guò)信號線(xiàn)圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性變化。根據電磁感應原理，傳感線(xiàn)圈中就會(huì )感應產(chǎn)生交變電動(dòng)勢。
當信號轉子按順時(shí)針?lè )较蛐D時(shí)，轉子凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁路磁阻減小，磁通量φ增多，磁通變化率增大(dφ/dt>0)，感應電動(dòng)勢E為正(E>0)，如圖2-24中曲線(xiàn)abc所示。當轉子凸齒接近磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇增多，磁通變化率zui大[dφ/dt=(dφ/dt)max]，感應電動(dòng)勢Ezui高(E=Emax)，如圖2-24中曲線(xiàn)b點(diǎn)所示。轉子轉過(guò)b點(diǎn)位置后，雖然磁通量φ仍在增多，但磁通變化率減小，因此感應電動(dòng)勢E降低。
當轉子旋轉到凸齒的中心線(xiàn)與磁頭的中心線(xiàn)對齊時(shí)(見(jiàn)圖2-24b)，雖然轉子凸齒與磁頭間的氣隙zui小，磁路的磁阻zui小，磁通量φzui大，但是由于磁通量不可能繼續增加，磁通變化率為零，因此感應電動(dòng)勢E為零，如圖2-24中曲線(xiàn)c點(diǎn)所示。
當轉子沿順時(shí)針?lè )较蚶^續旋轉，凸齒離開(kāi)磁頭時(shí)(見(jiàn)圖2-23c)，凸齒與磁頭間的氣隙增大，磁路磁阻增大，磁通量φ減少(dφ/dt< 0)，所以感應電動(dòng)勢E為負值，如圖2-24中曲線(xiàn)cda所示。當凸齒轉到將要離開(kāi)磁頭邊緣時(shí)，磁通量φ急劇減少，磁通變化率達到負向zui大值[dφ/df=-(dφ/dt)max]，感應電動(dòng)勢E也達到負向zui大值(E=-Emax)，如圖2-24中曲線(xiàn)上d點(diǎn)所示。
由此可見(jiàn)，信號轉子每轉過(guò)一個(gè)凸齒，傳感線(xiàn)圈中就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動(dòng)勢，即電動(dòng)勢出現一次zui大值和一次zui小值，傳感線(xiàn)圈也就相應地輸出一個(gè)交變電壓信號。美國MACRO位置傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是不需要外加電源，*磁鐵起著(zhù)將機械能變換為電能的作用，其磁能不會(huì )損失。當發(fā)動(dòng)機轉速變化時(shí)，轉子凸齒轉動(dòng)的速度將發(fā)生變化，鐵心中的磁通變化率也將隨之發(fā)生變化。轉速越高，磁通變化率就越大，傳感線(xiàn)圈中的感應電動(dòng)勢也就越高。轉速不同時(shí)，磁通和感應電動(dòng)勢的變化情況如圖2-24所示。
由于轉子凸齒與磁頭間的氣隙直接影響磁路的磁阻和傳感線(xiàn)圈輸出電壓的高低，因此在使用中，轉子凸齒與磁頭間的氣隙不能隨意變動(dòng)。氣隙如有變化，必須按規定進(jìn)行調整，氣隙一般設計在0．2～0．4mm范圍內。
捷達、桑塔納轎車(chē)磁感應式曲軸美國MACRO位置傳感器
1)曲軸位置傳感器結構特點(diǎn)：捷達AT和GTX、桑塔納2000GSi型轎車(chē)的磁感應式曲軸美國MACRO位置傳感器安裝在曲軸箱內靠近離合器一側的缸體上，主要由信號發(fā)生器和信號轉子組成，如圖2-25所示。
信號發(fā)生器用螺釘固定在發(fā)動(dòng)機缸體上，由*磁鐵、傳感線(xiàn)圈和線(xiàn)束插頭組成。傳感線(xiàn)圈又稱(chēng)為信號線(xiàn)圈，*磁鐵上帶有一個(gè)磁頭，磁頭正對安裝在曲軸上的齒盤(pán)式信號轉子，磁頭與磁軛(導磁板)連接而構成導磁回路。
信號轉子為齒盤(pán)式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個(gè)凸齒、57個(gè)小齒缺和一個(gè)大齒缺。大齒缺輸出基準信號，對應發(fā)動(dòng)機氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。所以信號轉子圓周上的凸齒和齒缺所占的曲軸轉角為360。
2)曲軸位置傳感器工作情況：當曲軸美國MACRO位置傳感器隨曲軸旋轉時(shí)，由磁感應式傳感器工作原理可知，信號轉子每轉過(guò)一個(gè)凸齒，傳感線(xiàn)圈中就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)周期性交變電動(dòng)勢(即電動(dòng)勢出現一次zui大值和一次zui小值)，線(xiàn)圈相應地輸出一個(gè)交變電壓信號。因為信號轉子上設有一個(gè)產(chǎn)生基準信號的大齒缺，所以當大齒缺轉過(guò)磁頭時(shí)，信號電壓所占的時(shí)間較長(cháng)，即輸出信號為一寬脈沖信號，該信號對應于氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。電子控制單元(ECU)接收到寬脈沖信號時(shí)，便可知道氣缸1或氣缸4上止點(diǎn)位置即將到來(lái)，至于即將到來(lái)的是氣缸1還是氣缸4，則需根據凸輪軸美國MACRO位置傳感器輸入的信號來(lái)確定。由于信號轉子上有58個(gè)凸齒，因此信號轉子每轉一圈(發(fā)動(dòng)機曲軸轉一圈)，傳感線(xiàn)圈就會(huì )產(chǎn)生58個(gè)交變電壓信號輸入電子控制單元。
每當信號轉子隨發(fā)動(dòng)機曲軸轉動(dòng)一圈，傳感線(xiàn)圈就會(huì )向電子控制單元(ECU)輸入58個(gè)脈沖信號。因此，ECU每接收到曲軸美國MACRO位置傳感器58個(gè)信號，就可知道發(fā)動(dòng)機曲軸旋轉了一圈。如果在1min內ECU接收到曲軸位置傳感器116000個(gè)信號，ECU便可計算出曲軸轉速n為2000(n=116000/58=2000)r/rain；如果ECU每分鐘接收到曲軸位置傳感器290000個(gè)信號，ECU便可計算出曲軸轉速為5000(n=290000/58=5000)r/min。依此類(lèi)推，ECU根據每分鐘接收曲軸美國MACRO位置傳感器脈沖信號的數量，便能計算出發(fā)動(dòng)機曲軸旋轉的轉速。發(fā)動(dòng)機轉速信號和負荷信號是電子控制系統zui重要、zui基本的控制信號，ECU根據這兩個(gè)信號就能計算出基本噴油提前角(時(shí)間)、基本點(diǎn)火提前角(時(shí)間)和點(diǎn)火導通角(點(diǎn)火線(xiàn)圈一次電流接通時(shí)間)三個(gè)基本控制參數。
捷達AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車(chē)磁感應式曲軸美國MACRO位置傳感器信號轉子上大齒缺產(chǎn)生的信號為基準信號，ECU控制噴油時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間是以大齒缺產(chǎn)生的信號為基準進(jìn)行控制的。當ECu接收到大齒缺產(chǎn)生的信號后，再根據小齒缺信號來(lái)控制點(diǎn)火時(shí)間、噴油時(shí)間和點(diǎn)火線(xiàn)圈一次電流接通時(shí)間(即導通角)。
3)豐田轎車(chē)TCCS磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器
豐田計算機控制系統(1FCCS)采用的磁感應式曲軸與凸輪軸美國MACRO位置傳感器由分電器改進(jìn)而成，由上、下兩部分組成。上部分為檢測曲軸位置基準信號(即氣缸識別與上止點(diǎn)信號，稱(chēng)為G信號)發(fā)生器；下部分為曲軸轉速與轉角信號(稱(chēng)為Ne信號)發(fā)生器。
a)Ne信號發(fā)生器的結構特點(diǎn)：Ne信號發(fā)生器安裝在G信號發(fā)生器的下面，主要由No．2信號轉子、Ne傳感線(xiàn)圈和磁頭組成，如圖2-26a所示。信號轉子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅動(dòng)，軸的上端套裝分火頭，轉子外制有24個(gè)凸齒。傳感線(xiàn)圈及磁頭固定在傳感器殼體內，磁頭固定在傳感線(xiàn)圈中。
b)轉速與轉角信號的產(chǎn)生原理與控制過(guò)程：當發(fā)動(dòng)機曲軸旋轉時(shí)，配氣凸輪軸便驅動(dòng)傳感器信號轉子旋轉，轉子凸齒與磁頭間的氣隙交替發(fā)生變化，傳感線(xiàn)圈的磁通隨之交替發(fā)生變化，由磁感應式傳感器工作原理可知，在傳感線(xiàn)圈中就會(huì )感應產(chǎn)生交變電動(dòng)勢，信號電壓的波形如圖2-26b所示。因為信號轉子有24個(gè)凸齒，所以轉子旋轉一圈，傳感線(xiàn)圈就會(huì )產(chǎn)生24個(gè)交變信號。傳感器軸每轉一圈(360。)相當于發(fā)動(dòng)機曲軸旋轉兩圈(720。)，所以一個(gè)交變信號(即一個(gè)信號周期)相當于曲軸旋轉30。(720。÷24=30。)，相當于分火頭旋轉15。(30。÷2=15。)。ECU每接收Ne信號發(fā)生器24個(gè)信號，即可知道曲軸旋轉了兩圈、分火頭旋轉了一圈。ECU內部程序根據每個(gè)Ne信號周期所占時(shí)間，即可計算確定發(fā)動(dòng)機曲軸轉速和分火頭轉速。為了控制點(diǎn)火提前角和噴油提前角，還需將每個(gè)信號周期所占的曲軸轉角(30。角)分得更小。微機完成這一工作十分方便，由分頻器將每個(gè)Ne信號(曲軸轉角30。)等分成30個(gè)脈沖信號，每個(gè)脈沖信號就相當于曲軸轉角1。(30。÷30=1。)。如將每個(gè)Ne信號等分成60個(gè)脈沖信號，則每個(gè)脈沖信號相當于曲軸轉角0．5。(30。÷60=0．5。)。具體設定由轉角精度要求和程序設計確定。
c)G信號發(fā)生器的結構特點(diǎn)：G信號發(fā)生器用來(lái)檢測活塞上止點(diǎn)位置與判別是哪一個(gè)氣缸即將到達上止點(diǎn)位置等基準信號。故G信號發(fā)生器又稱(chēng)為氣缸識別與上止點(diǎn)信號發(fā)生器或基準信號發(fā)生器。G信號發(fā)生器由信號轉子、傳感線(xiàn)圈G1、G2和磁頭等組成。信號轉子帶有兩個(gè)凸緣，固定在美國MACRO位置傳感器軸上。傳感線(xiàn)圈G1、G2相隔180。安裝，G1線(xiàn)圈產(chǎn)生的信號對應于發(fā)動(dòng)機第六缸壓縮上止點(diǎn)*。、G2線(xiàn)圈產(chǎn)生的信號對應于發(fā)動(dòng)機*缸壓縮上止點(diǎn)前l(fā)O。。
d)氣缸識別與上止點(diǎn)信號的產(chǎn)生原理與控制過(guò)程：G信號發(fā)生器的工作原理與Ne信號發(fā)生器產(chǎn)生信號的原理相同。當發(fā)動(dòng)機凸輪軸驅動(dòng)美國MACRO位置傳感器軸旋轉時(shí)，G信號轉子(信號轉子)的凸緣便交替經(jīng)過(guò)傳感線(xiàn)圈的磁頭，轉子凸緣與磁頭之間的氣隙交替發(fā)生變化，在傳感線(xiàn)圈Gl、G2中就會(huì )感應產(chǎn)生交變電動(dòng)勢信號。當G信號轉子的凸緣部分接近傳感線(xiàn)圈G1的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線(xiàn)圈G1中產(chǎn)生正向脈沖信號，稱(chēng)為G1信號；當G信號轉子的凸緣部分接近傳感線(xiàn)圈G2時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙減小、磁通量增大、磁通變化率為正，因此傳感線(xiàn)圈G2中也產(chǎn)生正向脈沖信號，稱(chēng)為G2信號。當G信號轉子的凸緣部分經(jīng)過(guò)G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙不變、磁通量不變、磁通變化率為零，因此傳感線(xiàn)圈G1、G2中的感應電動(dòng)勢均為零。當G信號轉子的凸緣部分離開(kāi)G1、G2的磁頭時(shí)，由于凸緣與磁頭之間的氣隙增大、磁通量減小、磁通變化率為負，因此傳感線(xiàn)圈G1、G2中將感應產(chǎn)生負向交變電動(dòng)勢信號。美國MACRO位置傳感器每轉一圈(360。)相當于曲軸轉兩圈(720。)，因為傳感線(xiàn)圈G1、G2相隔180。安裝，所以G1、G2中各產(chǎn)生一個(gè)正向脈沖信號。其中G1信號對應于發(fā)動(dòng)機第六缸，用來(lái)檢測第六缸上止點(diǎn)的位置；G2信號對應于*缸，用來(lái)檢測*缸上止點(diǎn)的位置。電子控制單元檢測的對應位置實(shí)際上是G轉子凸緣的前端接近并與傳感線(xiàn)圈G1、G2的磁頭對齊時(shí)刻(此時(shí)磁通量zui大、信號電壓為零)的位置，該位置對應于活塞壓縮上止點(diǎn)*。(BT-DCl0。)位置。
霍爾式曲軸與凸輪軸美國MACRO位置傳感器
(1)霍爾式傳感器的結構與工作原理
霍爾式曲軸與凸輪軸美國MACRO位置傳感器及其他形式的霍爾式傳感器都是根據霍爾效應制成的傳感器。
1)霍爾效應：霍爾效應(Hall Effect)是美國約翰霍普金斯大學(xué)物理學(xué)家霍爾博士(Dr．E．H．Hall)于1879年首先發(fā)現的。他發(fā)現把一個(gè)通有電流I的長(cháng)方體形白金導體垂直于磁力線(xiàn)放入磁感應強度為B的磁場(chǎng)中時(shí)(見(jiàn)圖2-27)，在白金導體的兩個(gè)橫向側面上就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)垂直于電流方向和磁場(chǎng)方向的電壓UH，當取消磁場(chǎng)時(shí)，電壓立即消失。該電壓后來(lái)稱(chēng)為霍爾電壓，UH與通過(guò)白金導體的電流I和磁感應強度B成正比，即(見(jiàn)下頁(yè)）
利用霍爾效應制成的元件稱(chēng)為霍爾元件，利用霍爾元件制成的傳感器稱(chēng)為美國MACRO位置傳感器。利用霍爾效應不僅可以通過(guò)接通和切斷磁場(chǎng)來(lái)檢測電壓，而且可以檢測導線(xiàn)中流過(guò)的電流，因為導線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)強弱與流過(guò)導線(xiàn)的電流成正比關(guān)系。20世紀80年代以來(lái)，汽車(chē)上應用的美國MACRO位置傳感器與日劇增，主要原因在于霍爾式傳感器有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：一是輸出電壓信號近似于方波信號；二是輸出電壓高低與被測物體的轉速無(wú)關(guān)?；魻柺絺鞲衅髋c磁感應式傳感器不同的是需要外加電源。
2)霍爾式傳感器基本結構：美國MACRO位置傳感器主要由觸發(fā)葉輪、霍爾集成電路、導磁鋼片(磁軛)與*磁鐵等組成。觸發(fā)葉輪安裝在轉子軸上，葉輪上制有葉片(在霍爾式點(diǎn)火系統中，葉片數與發(fā)動(dòng)機氣缸數相等)。當觸發(fā)葉輪隨轉子軸一同轉動(dòng)時(shí)，葉片便在霍爾集成電路與*磁鐵之間轉動(dòng)?；魻柤呻娐酚苫魻栐?、放大電路、穩壓電路、溫度補償電路、信號變換電路和輸出電路等組成。
3)美國MACRO位置傳感器工作原理：當傳感器軸轉動(dòng)時(shí)，觸發(fā)葉輪的葉片便從霍爾集成電路與*磁鐵之間的氣隙中轉過(guò)：當葉片離開(kāi)氣隙時(shí)，*磁鐵的磁通便經(jīng)霍爾集成電路和導磁鋼片構成回路，此時(shí)霍爾元件產(chǎn)生電壓(UH=1．9～2．0V)，霍爾集成電路輸出級的晶體管導通，美國MACRO位置傳感器輸出的信號電壓U0為低電平(實(shí)測表明：當電源電壓Ucc=14．4V或5V時(shí)，信號電壓U0=0．1～0．3 V)。
當葉片進(jìn)入氣隙時(shí)，霍爾集成電路中的磁場(chǎng)被葉片旁路，霍爾電壓UH為零，集成電路輸出級的晶體管截止，傳感器輸出的信號電壓U0為高電平(實(shí)測表明：當電源電壓Ucc=14．4V時(shí)，信號電壓U0=9．8 V；當電源電壓Ucc=5V時(shí)，信號電壓U0=4．8 V)。
(2)捷達、桑塔納轎車(chē)霍爾式凸輪軸美國MACRO位置傳感器
1)結構特點(diǎn)：捷達AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車(chē)采用的霍爾式凸輪軸位置傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣凸輪軸的一端，結構如圖2-28所示。它主要由霍爾信號發(fā)生器和信號轉子組成。信號轉子又稱(chēng)為觸發(fā)葉輪，安裝在進(jìn)氣凸輪軸上，．用定位螺栓和座圈定位固定。信號轉子的隔板又稱(chēng)為葉片，在隔板上制有一個(gè)窗口，窗口對應產(chǎn)生的信號為低電平信號，隔板(葉片)對應產(chǎn)生的信號為高電平信號?；魻柺叫盘柊l(fā)生器主要由霍爾集成電路、*磁鐵和導磁鋼片等組成?；魻栐霉璋雽w材料制成，與*磁鐵之間留有0．2～0．4mm的間隙，當信號轉子隨進(jìn)氣凸輪軸一同轉動(dòng)時(shí)，隔板和窗口便從霍爾集成電路與*磁鐵之間的氣隙中轉過(guò)。
該美國MACRO位置傳感器接線(xiàn)插座上有三個(gè)引線(xiàn)端子，端子1為傳感器電源正子，與控制單元端子62連接：端子2為傳感器信號輸出端子，與控制單元端子76連接：端子3為傳感器電源負子，與控制單元端子67連接。
2)工作情況：由美國MACRO位置傳感器工作原理可知，當隔板(葉片)進(jìn)入氣隙(即在氣隙內)時(shí)，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，傳感器輸出高電平(5V)信號；當隔板(葉片)離開(kāi)氣隙(即窗口進(jìn)入氣隙)時(shí)，霍爾元件產(chǎn)生電壓。傳感器輸出低電平信號(0．1V)。凸輪軸位置傳感器輸出的信號電壓與曲軸美國MACRO位置傳感器輸出的信號電壓之間的關(guān)系如圖2-29所示。發(fā)動(dòng)機曲軸每轉兩圈(720。)，霍爾式傳感器信號轉子就轉過(guò)一圈(360。)，對應產(chǎn)生一個(gè)低電平信號和一個(gè)高電平信號，其中低電平信號對應于氣缸1壓縮上止點(diǎn)前一定角度。
發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，磁感應式曲軸美國MACRO位置傳感器(CPS)和霍爾式凸輪軸美國MACRO位置傳感器(CIS)產(chǎn)生的信號電壓不斷輸入電子控制單元(ECU)。當ECU同時(shí)接收到曲軸位置傳感器大齒缺對應的低電平(15。)信號和凸輪軸位置傳感器窗口對應的低電平信號時(shí)，便可識別出此時(shí)為氣缸1活塞處于壓縮行程、氣缸4活塞處于排氣行程，并根據曲軸美國MACRO位置傳感器小齒缺對應輸出的信號控制點(diǎn)火提前角。電子控制單元識別出氣缸1壓縮上止點(diǎn)位置后，便可進(jìn)行順序噴油控制和各缸點(diǎn)火時(shí)刻控制。
如果發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生了爆燃，電子控制單元還能根據爆燃傳感器輸入的信號判別出是哪一個(gè)缸產(chǎn)生了爆燃，從而減小點(diǎn)火提前角，以便消除爆燃。
差動(dòng)霍爾式曲軸美國MACRO位置傳感器
切諾基(Cherokee)吉普車(chē)與紅旗CA7220E型轎車(chē)采用了差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器，其凸輪軸位置傳感器均為普通霍爾式傳感器。
(1)差動(dòng)霍爾式傳感器結構特點(diǎn)
差動(dòng)霍爾式傳感器又稱(chēng)為雙霍爾式傳感器，其結構與磁感應式傳感器相似，如圖2-30a所示。它由帶凸齒的信號轉子和霍爾信號發(fā)生器組成。差動(dòng)霍爾式傳感器的工作原理與普通霍爾式傳感器相同。根據霍爾式傳感器的工作原理。當發(fā)動(dòng)機飛輪上的齒缺與凸齒轉過(guò)差動(dòng)霍爾電路的兩個(gè)探頭時(shí)，齒缺或凸齒與霍爾探頭之間的氣隙就會(huì )發(fā)生變化，磁通量隨之變化，在傳感器的霍爾元件中就會(huì )產(chǎn)生交變電壓信號，如圖2-30b所示。其輸出電壓由兩個(gè)霍爾信號電壓疊加而成。因為輸出信號為疊加信號，所以轉子凸齒與信號發(fā)生器之間的氣隙可以增大到(1±0．5)mm(普通霍爾式傳感器僅為0．2～0．4mm)，因而便可將信號轉子制成像磁感應式傳感器轉子一樣的齒盤(pán)式結構，其突出優(yōu)點(diǎn)是信號轉子便于安裝。在汽車(chē)上，一般將凸齒轉子裝在發(fā)動(dòng)機曲軸上或將發(fā)動(dòng)機飛輪作為傳感子。
器的信號轉
(2)切諾基吉普車(chē)差動(dòng)霍爾式曲軸美國MACRO位置傳感器
1)結構特點(diǎn)：切諾基吉普車(chē)2．5L(四缸)、4．0L(六缸)電子控制燃油噴射式發(fā)動(dòng)機采用了差動(dòng)霍爾電路的霍爾式曲軸美國MACRO位置傳感器。它安裝在變速器殼體上。該傳感器向ECu提供發(fā)動(dòng)機轉速與曲軸位置(轉角)信號，作為計算噴油時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻的重要依據之一。
2．5L四缸電子控制發(fā)動(dòng)機的飛輪上制有8個(gè)齒缺，如圖2-31a所示。8個(gè)齒缺分成兩組，每4個(gè)齒缺為一組，兩組之間相隔角度為180。，同一組中相鄰兩個(gè)齒缺之間間隔角度為20。。4．0L六缸電子控制發(fā)動(dòng)機的飛輪上制有12個(gè)齒缺，如圖2．3lb所示。12個(gè)齒缺分成三組，每4個(gè)齒缺為一組，相鄰兩組之間相隔角度為120。，同一組中相鄰兩個(gè)齒缺之間間隔角度也為20。
2)工作情況：飛輪上的每一組齒缺轉過(guò)霍爾探頭時(shí)，傳感器就會(huì )產(chǎn)生一組共4個(gè)脈沖信號。其中，四缸發(fā)動(dòng)機每轉一圈產(chǎn)生兩組共8個(gè)脈沖信號；六缸發(fā)動(dòng)機每轉一圈產(chǎn)生三組共12個(gè)脈沖信號。
對于四缸發(fā)動(dòng)機，ECU每接收到8個(gè)信號，即可知道曲軸旋轉了一轉，再根據接收8個(gè)信號所占用的時(shí)間，就可計算出曲軸轉速。對于六缸發(fā)動(dòng)機，ECU每接收到12個(gè)信號，即可知道曲軸旋轉了一轉，再根據接收12個(gè)信號所占用的時(shí)間，就可計算出曲軸轉速。
電子控制單元控制噴油和點(diǎn)火時(shí)，都有一定的提前角，因此需要知道活塞接近上止點(diǎn)的位置。切諾基吉普車(chē)在每組信號輸入ECU時(shí)，可以知道有兩個(gè)氣缸的活塞即將到達上止點(diǎn)位置。 例如，在四缸發(fā)動(dòng)機控制系統中，利用一組信號，ECU可知氣缸1、4活塞接近上止點(diǎn)；利用另一組信號可知氣缸2、3活塞接近上止點(diǎn)。在六缸發(fā)動(dòng)機控制系統中。利用一組信號，可知氣缸1與6、2與5、3與4活塞接近上止點(diǎn)。由于第4個(gè)齒缺產(chǎn)生的脈沖下降沿對應于壓縮上止點(diǎn)前4。(BTDC4。)，因此第1個(gè)齒缺產(chǎn)生的脈沖信號下降沿對應于壓縮上止點(diǎn)前64。(BT-DC64。)，如圖2-32所示。當氣缸1、4對應的第1個(gè)脈沖下降沿到來(lái)時(shí)，ECU即可知道此時(shí)氣缸1、4活塞位于壓縮上止點(diǎn)前64。(BTDC64。)，從而便可控制噴油提前角和點(diǎn)火提前角。但是，僅有曲軸轉角信號，ECU還不能確定是哪一個(gè)缸位于壓縮行程，哪一個(gè)缸位于排氣行程，為此還需要一個(gè)氣缸判別信號(即需要一只凸輪軸位置傳感器)。
(3)切諾基吉普車(chē)霍爾式凸輪軸美國MACRO位置傳感器
1)結構特點(diǎn)：切諾基吉普車(chē)發(fā)動(dòng)機控制系統的氣缸判別信號由霍爾式凸輪軸位置傳感器提供，該傳感器又稱(chēng)為同步信號傳感器，安裝在分電器內，主要由脈沖環(huán)(信號轉子)、霍爾信號發(fā)生器組成。
脈沖環(huán)上制有凸起的葉片，占180。分電器軸轉角(相當于360。曲軸轉角)。沒(méi)有葉片的部分也占180。分電器軸轉角(360。曲軸轉角)。脈沖環(huán)安裝在分電器軸上，隨分電器軸一同轉動(dòng)。
2)工作情況：當脈沖環(huán)上的葉片進(jìn)入信號發(fā)生器時(shí)，美國MACRO位置傳感器輸出高電平(5V)；當脈沖環(huán)上的葉片離開(kāi)信號發(fā)生器時(shí)，傳感器輸出低電平(0V)。分電器軸轉一圈，傳感器輸出一個(gè)高電平和一個(gè)低電平，高、低電平各占180。分電器軸轉角(分別相當于360。曲軸轉角)。同步信號的波形如圖2-32所示。
當脈沖環(huán)的葉片前沿進(jìn)入信號發(fā)生器、美國MACRO位置傳感器輸出高電平(5V)時(shí)，對于四缸發(fā)動(dòng)機，表示氣缸1、4活塞即將到達上止點(diǎn)，其中氣缸1活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程；對于六缸發(fā)動(dòng)機，表示氣缸3、4活塞即將到達上止點(diǎn)，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸3活塞位于排氣行程。
當脈沖環(huán)的葉片后沿進(jìn)入信號發(fā)生器、傳感器輸出低電平(0V)時(shí)，對于四缸發(fā)動(dòng)機，表示即將到達上止點(diǎn)的仍然是氣缸1、4活塞，其中氣缸4活塞位于壓縮行程，氣缸1活塞位于排氣行程；對于六缸發(fā)動(dòng)機，表示氣缸3活塞位于壓縮行程，氣缸4活塞位于排氣行程。
利用凸輪軸美國MACRO位置傳感器判別出是哪一個(gè)氣缸即將到達排氣上止點(diǎn)之后，ECU根據曲軸位置傳感器信號，即可控制噴油提前角和點(diǎn)火提前角。
設某一時(shí)刻的噴油提前角為上止點(diǎn)前64。(BTI)C64。)，當凸輪軸美國MACRO位置傳感器脈沖環(huán)的葉片進(jìn)入信號發(fā)生器、傳感器輸出高電平(5V)時(shí)，ECU判定四缸發(fā)動(dòng)機的氣缸4活塞位于排氣行程(六缸發(fā)動(dòng)機的氣缸3活塞位于排氣行程)，此時(shí)ECU在接收到曲軸位置傳感器(CPS)*個(gè)脈沖信號的下降沿(BTDC64。)時(shí)，向噴油器發(fā)出噴油信號，從而實(shí)現提前64。噴油。在凸輪軸美國MACRO位置傳感器輸出高電平(5V))時(shí)，ECU還判定四缸發(fā)動(dòng)機的氣缸1活塞(六缸發(fā)動(dòng)機氣缸4活塞)位于壓縮行程，此時(shí)ECU根據曲軸位置傳感器CPS信號和點(diǎn)火提前角計算值，在活塞運行到上止點(diǎn)前點(diǎn)火提前角度時(shí)，向點(diǎn)火控制器發(fā)出點(diǎn)火指令，控制火花塞點(diǎn)火，實(shí)現點(diǎn)火提前。
利用凸輪軸位置傳感器對兩個(gè)氣缸的位置判定作為參考點(diǎn)，即可按照四缸發(fā)動(dòng)機1—3—4—2(六缸發(fā)動(dòng)機l一5—3—6—2—4)的工作順序，對各個(gè)氣缸進(jìn)行提前噴油與提前點(diǎn)火控制。
(4)紅旗CA7720E型轎車(chē)差動(dòng)霍爾式曲軸美國MACRO位置傳感器
紅旗CA7220E型轎車(chē)CA488．3型發(fā)動(dòng)機上裝備的SIMOS4S3型電子控制燃油噴射系統采用的差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器由信號轉子與信號發(fā)生器組成。信號轉子為齒盤(pán)式，安裝在變速器殼體前端，它與捷達AT、GTX型轎車(chē)用磁感應式曲軸位置傳感器轉子相似，在其圓周上均勻間隔地制作有58個(gè)凸齒、 57個(gè)小齒缺和一個(gè)大齒缺。大齒缺輸出基準信號，對應于發(fā)動(dòng)機氣缸1或氣缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。大齒缺所占的弧度相當于兩個(gè)凸齒和三個(gè)小齒缺所占的弧度。