霍尔传感器的故障与诊断

北京信息职业技术学院毕业论文

内容摘要

随着汽车在世界范围内的不断发展和创新，汽车传感器的发展也在不断完善。传感器在日常生活起着至关重要的作用，在现代汽车电子控制中，传感器广泛应用在发动机、底盘和车身各个系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息采集和传输，由电脑（电子控制单元）对信息进行处理后向执行器发出指令，实行电子控制。

本文介绍汽车电控系统的组成及传感器在汽车电控系统上的应用及发展历史，还介绍了霍尔传感器在汽车电控系统中的作用、分类及其工作原理，重点阐述了霍尔传感器的结构和检测原理，深入研究了汽车霍尔传感器的故障类型、故障表现和排除方法。

关键字

霍尔传感器；工作原理；应用研究；故障检测

目录

摘要 (Ⅰ)

第1章绪论

1.1选题背景 (2)

1.2汽车电控系统的组成 (2)

1.3传感器在汽车中的应用 (2)

1.3.1传感器在发动机上的应用 (2)

1.3.2传感器在车身上的应用 (2)

1.3.3传感器在底盘上的应用 (3)

1.3.4传感器在控制系统中的应用状况 (3)

1.4 本文的主要研究内容及意义 (4)

第2章霍尔传感器

2.1霍尔传感器的功能与类型 ..... (5)

2.2 霍尔传感器的工作原理与结构 (5)

2.3霍尔传感器的发展现状及趋势 (6)

第3章霍尔传感器故障与诊断

3.1霍尔式凸轮轴位置传感器故障诊断及维修 (8)

3.2霍尔式曲轴位置传感器故障诊断及维修 (9)

3.3霍尔式节气门位置传感器故障诊断及维修 (11)

3.4霍尔式车速传感器故障诊断及维修 (13)

结论 (14)

致谢 (14)

参考文献 (15)

第一章绪论

1.1选题背景

随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。传感器的作用就是根据规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学量转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车的技术性能的发挥。

汽车行业目前是国际上应用传感器最大市场之一。现在世界上汽车年产量在4000万辆以上，其中日本的年产量达1000万辆以上。一辆普通汽车上大约装有10-20只传感器，高级豪华轿车则更多。从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电气、元件生产厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产。

霍尔传感器是全球排名第三的传感器产品，它被广泛应用到工业、汽车业、电脑、手机以及新兴消费电子领域。未来几年，随着越来越多的汽车电子和工业设计企业转移到中国，霍尔传感器在中国市场的年销售额将保持20%到30%的高速增长。与此同时，霍尔传感器的相关技术仍在不断完善中，可编程霍尔传感器、智能化霍尔传感器以及微型霍尔传感器将有更好的市场前景。隨着霍尔传感器越来越广泛地应用在汽车电子等领域，关心它的人也越来越多，这里我们将介绍汽车霍尔传感器的原理和应用。

1.2汽车电控系统的组成

现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制系统，汽车电控系统的功用是提高汽车的整体性能，包括动力性、经济性、安全性、舒适性、操纵性、通过性以及排放性能等。虽然汽车车型不同、档次不同，采用电控系统的功能和多少也不尽相同，但是汽车电子控制系统基本结构都是由传感器（传感软件）与开关信号、电控单元ECU和执行器（执行原件）三个部分组成，这是电控系统共同的特点。汽车电控技术所涵盖的范围是非常宽的，几乎遍及了汽车的各个系统，例如：电控发动机、电控自动变速器、电控制制动防抱死装置、电控发动机电控技术包含内容也很多，主要由发动机电控燃油喷射

系统、发动机电控点火正时系统、发动机怠速控制系统三个部分组成。

1.3传感器在汽车中的应用

1.3.1传感器在发动机上的应用

发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。

由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100％RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。

1.3.2传感器在车身上的应用

车身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等。由于其工作条件不象发动机和底盘那么恶劣，一般工业用传感器稍加改进就可以应用。主要有用于自动空调系统的温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等；用于安全气囊系统中的加速度传感器；用于门锁控制中的车速传感器；用于亮度自动控制中的光传感器；用于倒车控制中的超声波传感器或激光传感器；用于保持车距的距离传感器；用于消除驾驶员盲区的图象传感器等。

在车身上应用的各种传感器：有防撞加速度传感器、超声近距离目标传感器和红外热成像传感器，毫米波雷达和环境气体电化学传感器。新型的传感器有超声阵列反向传感器、侧面路面偏距报警和红外热成像夜视传感器。

1.3.3传感器在底盘上的应用

底盘控制用传感器是指用于变速器控制系统的车速传感器、加速踏板位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等；悬架控制系统应用的传感器有车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等；动力转向系统应用的传感器主要有车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。

底盘应用的主要类型传感器，即旋转位移和压力传感器。惯性加速度传感器和角速率传感器取代了温度传感器而成为在车底盘上应用的4种主要传感器。表3种列出了27种传感器。其中4种是压力传感器，3种旋转位移传感器，5种加速度传感器和3种角速率传感器。27种传感器其中的15种是属于这种类型传感器。目前低盘应用的新型传感器有侧路面角速率传感器、车轮角位置传感器和悬架位移位置传感器。

1.4 本文的主要研究内容及意义

致力于汽车传感器的应用研究，可以大幅降低维修诊断的成本，提高工作效率和准确性。另外，随着电控汽车业在世界上的迅猛发展，为此技术在汽车上的的应用提供了广阔的前景。

霍尔传感器作为测量曲轴、凸轮轴位置的传感器是汽车电控必不可少的组成部分，对于汽车行业的发展具有重大意义。本文以多角度研究霍尔传感器，对不同车型、不同作用的霍尔传感器皆有深入研究。

本课题主要研究以下几方面的内容：

(1)霍尔传感器的功能

(2)霍尔传感器的材质与类型

(3)霍尔传感器的发展现状及趋势

(4)霍尔式凸轮轴位置传感器故障诊断

(5)霍尔式曲轴位置传感器故障诊断

(6)霍尔式节气门位置传感器故障诊断

(7)霍尔式车速传感器故障诊断