霍爾式節(jié)氣門位置傳感器：可調(diào)節(jié)輸出電壓的霍爾式節(jié)氣門位置傳感器
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可調(diào)節(jié)輸出電壓的霍爾式節(jié)氣門位置傳感器
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）摘要
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本實(shí)用新型提出了一種可調(diào)節(jié)輸出電
壓的霍爾式節(jié)氣門位置傳感器，包括殼體和
設(shè)置于殼體內(nèi)的軸套，所述軸套用于連接節(jié)
氣門體轉(zhuǎn)軸，與所述節(jié)氣門體轉(zhuǎn)軸同步旋
轉(zhuǎn)，所述軸套上固定設(shè)置一角度感應(yīng)磁體，
所述殼體內(nèi)還設(shè)置有霍爾元件，所述霍爾元
件感應(yīng)面背面的殼體上還設(shè)置有一永磁體，
所述永磁體可調(diào)節(jié)霍爾元件的磁場(chǎng)；所述永
磁體為徑向充磁的圓柱形永磁體，所述圓柱
形永磁體可轉(zhuǎn)動(dòng)地軸向設(shè)置于殼體內(nèi)；本實(shí)
用新型的可調(diào)節(jié)輸出電壓的霍爾式節(jié)氣門位
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器：詳解霍爾式／滑動(dòng)電阻式／開關(guān)觸電式節(jié)氣門位置傳感器
1. 節(jié)氣門位置傳感器作用、分類與識(shí)別
（1）作用
節(jié)氣門位置傳感器，是汽車電子控制系統(tǒng)中最重要的傳感器之一，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射系統(tǒng)和電控自動(dòng)變速器系統(tǒng)。節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體上節(jié)氣門軸的一端，探測(cè)或監(jiān)測(cè)節(jié)氣門開度的大小和變化的快慢，并把位置信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)后輸入電控單元。用于判別發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況，從而控制不同的噴油量和點(diǎn)火正時(shí)。在裝備電子控制自動(dòng)變速器的汽車上，節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)是變速器換擋和變矩器鎖止時(shí)的主要信號(hào)。
（2）節(jié)氣門位置傳感器的類型
傳統(tǒng)的拉索控制式節(jié)氣門配備的節(jié)氣門位置傳感器，按總體結(jié)構(gòu)分為觸點(diǎn)開關(guān)式、滑動(dòng)電阻式、怠速開關(guān)與滑動(dòng)電阻整合的綜合式。新型的智能電子節(jié)氣門軸門控制系統(tǒng)所用的節(jié)氣門位置傳感器，常見的有雙滑動(dòng)電阻式和線性雙霍爾式兩種。
目前發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)主要采用的節(jié)氣門位置傳感器有霍爾元件式和雙滑動(dòng)電阻器式。豐田凱美瑞、卡羅拉等采用了霍爾元件式；日產(chǎn)天籟、通用凱越汽車采用雙滑動(dòng)電阻器式。
2. 霍爾式節(jié)氣門位置傳感器
（1）結(jié)構(gòu)原理與安裝位置
2016 款豐田凱美瑞混合動(dòng)力車型（發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 6AR-FSE）采用了非接觸式雙霍爾元件式節(jié)氣門位置傳感器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。它主要由霍爾元件和磁鐵組成，其中磁鐵安裝在節(jié)氣門軸上，并可以繞霍爾元件轉(zhuǎn)動(dòng)。
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器的控制電路及信號(hào)輸出的特性如上圖所示。當(dāng)節(jié)氣門開度變化時(shí)，磁鐵隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變了與霍爾元件之間的相對(duì)位置，霍爾集成電路由磁軛環(huán)繞。霍爾集成電路將磁通量產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并以節(jié)氣門位置信號(hào)的形式將其輸出至 ECM。
節(jié)氣門位置傳感器有兩個(gè)傳感器電路：VTA1 和 VTA2，各自發(fā)射一個(gè)信號(hào)。VTA1 用來檢測(cè)節(jié)氣門開度，VTA2 用來檢測(cè) VTA1 的故障。傳感器信號(hào)電壓與節(jié)氣門開度成比例，在 0~5V 之間變化，并且傳送到 ECM 端子 VTA1 和 VTA2。
節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，傳感器輸出電壓降低；節(jié)氣門打開時(shí)，傳感器輸出電壓升高。ECM 根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算節(jié)氣門開度，并控制節(jié)氣門執(zhí)行器來響應(yīng)駕駛員輸入。這些信號(hào)同時(shí)也用來計(jì)算空燃比修正值、功率提升修正值和燃油切斷控制。
（2）電路連接
2016 款豐田凱美瑞混合動(dòng)力版節(jié)氣門位置傳感器電路如下圖所示。
節(jié)氣門位置傳感器集成在節(jié)氣門體總成 E16 內(nèi)。E16 有 6 個(gè)插腳。插腳 1 和 2 為節(jié)氣門執(zhí)行電動(dòng)機(jī)控制端口。插腳 6 和 4 分別輸出節(jié)氣門位置信號(hào) VTA1 和 VTA2 到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元端口 E81（F）的 122#和 88#。插腳 5 是來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 121#提供的 VCTA 5V 參考電壓；插腳 3 通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 120# 接地。
（3）檢測(cè)
① 檢查傳感器供電：斷開節(jié)氣門體插接器 E16，用萬用表測(cè)量 E16/5 和 E16/3 之間的電壓，應(yīng)為 4.5~5.5V。否則，檢查 ECU 電源電路。如果 ECU 電源電路正常，則更換 ECU。
② 檢查傳感器的信號(hào)電壓：連接故障診斷儀，接通點(diǎn)火開關(guān)，踩動(dòng)加速踏板，并讀取節(jié)氣門位置傳感器數(shù)據(jù) VTA1 和 VTA2 讀數(shù)，數(shù)值應(yīng)符合下表。
③ 檢查傳感器線束及插接器：斷開節(jié)氣門體插接器 E16 和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 ECM 插接器 E81，按照下表所示檢查插接器之間或插接器與車身接地之間的電阻值。電阻值應(yīng)符合表中所示，如不符合更換或檢查線束。
3. 滑動(dòng)電阻式節(jié)氣門位置傳感器
（1）結(jié)構(gòu)
滑動(dòng)電阻式節(jié)氣門位置傳感器，又稱線性輸出式節(jié)氣門位置傳感器、可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器、電位計(jì)式節(jié)氣門位置傳感器。目前雙可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器正被大量應(yīng)用到汽車中。
滑動(dòng)電阻式節(jié)氣門位置傳感器為三線式傳感器，其中兩個(gè)針腳處于電阻的兩端，并作為電源端子和搭鐵端子由發(fā)動(dòng)機(jī) ECU 提供 5V 電壓，第三個(gè)針腳連接于滑動(dòng)觸點(diǎn)。節(jié)氣門軸與觸點(diǎn)（或稱觸頭）聯(lián)動(dòng)，節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)觸點(diǎn)可在電阻上移動(dòng)，引起滑動(dòng)觸點(diǎn)電位的變化，利用電阻的變化將節(jié)氣門位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓值，如下圖所示。因?yàn)檫@個(gè)電壓呈線性變化，所以也稱為線性輸出式節(jié)氣門位置傳感器。根據(jù)這個(gè)線性電壓值，ECU 可感知節(jié)氣門的開度，使 ECU 進(jìn)行噴油量修正。
（2）傳感器檢測(cè)
2013 款別克凱越車系節(jié)氣門位置傳感器電路如下圖所示。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊給節(jié)氣門位置傳感器提供 5V 參考電壓電路，并向低參考電壓電路提供接地。節(jié)氣門位置傳感器所提供的信號(hào)電壓隨節(jié)氣門開度的變化而變化。節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)電壓在怠速運(yùn)行時(shí)小于 0.5V。節(jié)氣門位置傳感器電壓在怠速運(yùn)行時(shí)一般接近 0V，但可能高達(dá) 0.5V。在節(jié)氣門全開（WOT）時(shí)節(jié)，氣門位置傳感器電壓應(yīng)增加到 4V 以上。
節(jié)氣門位置傳感器檢測(cè)如下：
① 關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，斷開節(jié)氣門體總成上的線束接頭。
② 測(cè)量節(jié)氣門位置傳感器 5V 參考端子 2#和低壓參考端子 1#之間的電阻是否在 5.0 ~5.3kω 間。如果電阻不在規(guī)定范圍內(nèi)，則更換節(jié)氣門體總成。
③ 測(cè)量節(jié)氣門體總成器信號(hào)端子 3#與低壓參考端字 1#之間的電阻。在全范圍內(nèi)檢測(cè)節(jié)氣門傳感器。電阻應(yīng)在 2.5～6.8kω間變動(dòng)，并無任何高峰或低谷。如果電阻不在規(guī)定范圍內(nèi)或不穩(wěn)定，更換節(jié)氣門體總成。
④ 用 5V 電壓和接地對(duì)節(jié)氣門傳感器的適用端端子進(jìn)行連接，檢測(cè)信號(hào)端子與低壓參考端子間的電壓。在全范圍內(nèi)檢測(cè)節(jié)氣門傳感器。電壓應(yīng)在 0.6~4.7V 間變動(dòng)，并無任何高峰或低谷。如果電壓不在規(guī)定范圍內(nèi)或不穩(wěn)定，更換節(jié)氣門體總成。
（3）雙可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器
雙可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器中兩個(gè)傳感器一般組合安裝，當(dāng)一個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)被識(shí)別，增加了系統(tǒng)的可靠性。從兩個(gè)傳感器輸出信號(hào)的變化關(guān)系來看，有反相式、同相式兩種。同相式又可分為同斜率線性變化和不同斜率線性變化兩種。
BOSCH 公司雙可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路如下圖所示。
節(jié)氣門軸上的雙軌道節(jié)氣門位置傳感器用來監(jiān)控節(jié)氣門準(zhǔn)確開度，節(jié)氣門位置傳感器（兩個(gè)電位計(jì)）的滑片與節(jié)氣門同軸。當(dāng)節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電位計(jì)滑片同步轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)加上 5V 工作電壓后，變化的電阻轉(zhuǎn)化為電壓輸出信號(hào)。電位計(jì)的輸出電壓隨節(jié)氣門的位置變化而改變，可使控制單元準(zhǔn)確知道節(jié)氣門的開度。由于兩個(gè)電位計(jì)是反相安裝，因此當(dāng)節(jié)氣門位置發(fā)生變化時(shí)，兩路信號(hào)電壓均線性變化，其中一個(gè)增加，同時(shí)另一個(gè)減小。下圖是日產(chǎn)車系節(jié)氣門位置傳感器輸出特性。
日產(chǎn)天籟車系雙可變電阻式傳感器電路如下圖所示。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 ECM 通過 72#端子向傳感器 1#端子提供 5V 參考電壓；傳感器 4#端子通過電控單元 36#端接地。傳感器 2#端和 3#端輸出 TPS1 和 TPS2 節(jié)氣門位置信號(hào)分別送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的 33# 端、36#端。
雙可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器的檢查（以日產(chǎn)天籟為例）如下：
打開點(diǎn)火開關(guān)，將換擋桿換到 D 擋（A/T）或 1 擋（M/T），使用萬用表電壓擋分別檢查 ECM 的端口 33（節(jié)氣門位置傳感器 1#端的信號(hào)）、34（節(jié)氣門位置傳感器 2#端的信號(hào)）在加速踏板不同狀態(tài)時(shí)與接地之間的電壓，檢查結(jié)果應(yīng)符合下表規(guī)定。如不符合則更換節(jié)氣門體總成。
4. 開關(guān)觸電式節(jié)氣門位置傳感器
（1）結(jié)構(gòu)原理
開關(guān)觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器又稱為節(jié)氣門開關(guān)。它有兩副觸點(diǎn)，分別為怠速觸點(diǎn)（IDL）和大負(fù)荷觸點(diǎn)（PSW）。下圖中有一個(gè)和節(jié)氣門同軸的凸輪控制活動(dòng)觸點(diǎn)（TL 或 E），使其隨節(jié)氣門的狀態(tài)將兩開關(guān)觸點(diǎn)分別開啟和閉合。當(dāng)節(jié)氣門處于全關(guān)閉的位置時(shí)，怠速觸點(diǎn) IDL 與活動(dòng)觸點(diǎn) TL 或 E 相連，ECU 根據(jù)怠速這一信號(hào)判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況，從而按怠速工況的要求控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。當(dāng)節(jié)氣門打開時(shí)，怠速觸點(diǎn)打開，ECU 根據(jù)這一信號(hào)進(jìn)行從怠速到小負(fù)荷的過渡工況的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制；大負(fù)荷觸點(diǎn)在節(jié)氣門由全閉位置到中小開度范圍內(nèi)一直處于斷開狀態(tài)。當(dāng)節(jié)氣門打開至一定角度的位置時(shí)，大負(fù)荷觸點(diǎn)與活動(dòng)觸點(diǎn) TL 或 E 相連，向 ECU 送出發(fā)動(dòng)機(jī)處于全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工況的信號(hào)，ECU 根據(jù)此信號(hào)進(jìn)行全負(fù)荷加濃控制。
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器：霍爾式節(jié)氣門位置傳感器的工作原理與檢測(cè)方法
結(jié)構(gòu)原理
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器結(jié)構(gòu)
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器控制電路及輸出特性
02
檢測(cè)方法
豐田卡羅拉(參數(shù)|圖片)1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是霍爾式節(jié)氣門位置傳感器，其控制電路如圖所示。
豐田卡羅拉1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門位置傳感器控制電路
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器的檢測(cè)
項(xiàng)目1：檢查傳感器的工作電壓
具體方法：
連接ECU連接器，接通點(diǎn)火開關(guān)，用萬用表測(cè)量B25-5與B25-3之間的電壓，應(yīng)為4.5 ～5.5V，否則，檢查ECU電源電路，如果ECU電源電路正常，則更換ECU［下圖（a）］。
項(xiàng)目2：檢查傳感器的信號(hào)電壓
具體方法：
連接故障診斷儀，接通點(diǎn)火開關(guān)，踩動(dòng)加速踏板，并讀取節(jié)氣門位置傳感器數(shù)據(jù)，VTA1讀數(shù)應(yīng)在0.5 ～ 4.9V之間連續(xù)變化，VTA2讀數(shù)應(yīng)在2.1 ～ 5.0V之間連續(xù)變化。
項(xiàng)目3：檢查傳感器線束及連接器
具體方法：
拆下傳感器及ECU連接器［下圖（b）］，用萬用表測(cè)B25-5與B31-67、B25-6 與B31-115、B25-4 與B31-114、B25-3 與B31-91 之間的電阻，均應(yīng)小于1Ω；
測(cè)量B25-5或B31-67與車身搭鐵、B25-6或B31-115與車身搭鐵、B25-4或B31-114與車身搭鐵、B25-3或B31-91與車身搭鐵之間的電阻，均應(yīng)大于10kΩ。如果不符合要求，則維修或更換線束或連接器。
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器：霍爾式節(jié)氣門位置傳感器結(jié)構(gòu)原理與檢測(cè)方法
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器結(jié)構(gòu)原理與安裝位置
2016款豐田凱美瑞混合動(dòng)力車型（發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)6AR-FSE）采用了非接觸式雙霍爾元件式節(jié)氣門位置傳感器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。它主要由霍爾元件和磁鐵組成，其中磁鐵安裝在節(jié)氣門軸上，并可以繞霍爾元件轉(zhuǎn)動(dòng)。
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器的控制電路及信號(hào)輸出的特性如上圖所示。當(dāng)節(jié)氣門開度變化時(shí)，磁鐵隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變了與霍爾元件之間的相對(duì)位置，霍爾集成電路由磁軛環(huán)繞。霍爾集成電路將磁通量產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并以節(jié)氣門位置信號(hào)的形式將其輸出至ECM。
節(jié)氣門位置傳感器有兩個(gè)傳感器電路：VTA1和VTA2，各自發(fā)射一個(gè)信號(hào)。VTA1用來檢測(cè)節(jié)氣門開度，VTA2用來檢測(cè)VTA1的故障。傳感器信號(hào)電壓與節(jié)氣門開度成比例，在0 ～ 5V之間變化，并且傳送到ECM端子VTA1和VTA2。
節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，傳感器輸出電壓降低；節(jié)氣門打開時(shí)，傳感器輸出電壓升高。ECM根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算節(jié)氣門開度，并控制節(jié)氣門執(zhí)行器來響應(yīng)駕駛員輸入。這些信號(hào)同時(shí)也用來計(jì)算空燃比修正值、功率提升修正值和燃油切斷控制。
傳感器電路連接結(jié)構(gòu)
2016款豐田凱美瑞混合動(dòng)力版節(jié)氣門位置傳感器電路如下圖所示。
節(jié)氣門位置傳感器集成在節(jié)氣門體總成E16內(nèi)。E16有6個(gè)插腳。插腳1和2為節(jié)氣門執(zhí)行電動(dòng)機(jī)控制端口。插腳6和4分別輸出節(jié)氣門位置信號(hào)VTA1和VTA2到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元端口E81（F）的122#和88#。插腳5是來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元121#提供的VCTA 5V 參考電壓；插腳3通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元120# 接地。
霍爾式節(jié)氣門位置傳感器的檢測(cè)
① 檢查傳感器供電。
點(diǎn)開節(jié)氣門體插接器E16，用萬用表測(cè)量E16/5 和E16/3之間的電壓，應(yīng)為4.5～5.5V。否則，檢查ECU電源電路。如果ECU電源電路正常，則更換ECU。
② 檢查傳感器的信號(hào)電壓。
連接故障診斷儀，接通點(diǎn)火開關(guān)，踩動(dòng)加速踏板，并讀取節(jié)氣門位置傳感器數(shù)據(jù)VTA1和VTA2讀數(shù)，數(shù)值應(yīng)符合下表。
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傳感器輸出電壓標(biāo)準(zhǔn)值
③ 檢查傳感器線束及插接器。
斷開節(jié)氣門體插接器E16和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECM插接器E81，按照下表所示檢查插接器之間或插接器與車身接地之間的電阻值。電阻值應(yīng)符合表中所示，如不符合更換或檢查線束。
線束檢查
( 汽車維修技術(shù)網(wǎng)
