转速传感器故障及检测要点详解

学习目标

1.了解磁电式转速传感器的结构原理

2.了解霍尔式转速传感器的结构原理

3.掌握磁电式转速传感器检测方法

4.掌握霍尔式转速传感器检测方法

在ECU中，曲轴和凸轮轴转速传感器信号是整个发动机工作时序的基础，其作用相当于芯片中的时钟。柴油机的转速、喷油相位及判缸信号等都是通过这两个传感器信号计算出来的。如果两个转速信号同时丢失，则柴油机会停止工作。常用的曲轴和凸轮轴转速传感器有霍尔式和磁电式两种。

1.磁电式转速传感器

（1）磁电式转速传感器的工作原理 磁电式转速传感器利用电磁感应原理进行工作，主要用于检测曲轴、凸轮轴的转速和位置。

磁电式转速传感器由铁心、感应线圈和信号盘等部件组成。磁电式转速传感器的工作维护成本较低，工作时不需要ECU供电。磁电式传感器的结构如图7-3所示。柴油机运行时，信号盘与传感器之间的间隙周期性变化，磁通量也会随之周期性变化，从而在线圈中感应出近似正弦波的交流电压信号。

磁电式转速传感器的信号电压大小和信号盘转速成正比，与传感器和信号间的间隙成反比。

图7-3 磁电式转速传感器结构

1—磁铁 2—传感器壳体 3—机体 4—铁心 5—线圈 6—信号盘

（2）应用实例 潍柴WP12柴油机，曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器均为磁电式。传感器与ECU间由两根导线相连：信号线和回路线。曲轴转速传感器信号盘与飞轮集成一体，凸轮轴转速传感器信号盘则与燃油泵轴制成一体。曲轴信号盘共有58个齿（实为沉孔），该58齿信号盘是由均匀分布的60齿信号盘变化而来的，60齿中去除2齿，用于产生大齿缺信号，以判定1、6缸上止点。凸轮轴信号盘共有7齿，该7齿信号盘由均匀分布的6齿信号盘变化而来，6齿盘增加1齿，用于产生特异的判缸信号。

安装油泵时要保证两者正确的相位关系，以保证曲轴信号和凸轮轴信号同步。如图7-4所示，可用于曲轴和凸轮轴转速传感器相位检查。曲轴信号盘第9齿与传感器对正时，凸轮轴信号盘标识齿若与传感器中心对正，则相位关系正确。

提示：信号同步性对保证柴油机可靠工作至关重要，出现严重偏差时甚至会导致柴油机无法起动。

图7-4 潍柴WP12共轨柴油机转速传感器相位检查

两传感器同步信号波形如图7-5所示。凸轮轴传感器的标识齿信号所对应的曲轴传感器大齿缺信号之后的216°曲轴转角位置，为1缸压缩上止点。ECU内部的分频电路对曲轴转速信号进行处理，能确定任一瞬间各缸所处行程及活塞所处的准确位置，精度可达1°曲轴转角。这就为ECU精确控制喷油时刻提供了条件。

（3）传感器检测 磁电式转速传感器，检测内容包括目视检查、电阻测量、信号电压检测和信号波形检测等。

①目测检查。检查传感器安装是否到位、传感器磁头是否有脏污、信号盘沉孔内是否有油泥，必要时进行重新安装和清理。

②电阻测量。可拆下传感器插接器，检测传感器线圈电阻，然后与标准值进行比较，如果超出规范，则更换传感器。潍柴WP12共轨柴油机曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器电阻值为770～950Ω。

③信号电压测量。拆下传感器插接器，在拖动条件下，使用交流电压档检测信号电压。通常情况下，传感器可产生1V左右交流电压。电压值与转速及信号盘齿数成正比。

④信号波形检测。拆下传感器插接器，在拖动条件下，使用示波器检测传感器信号波形（图7-6）。为检测信号同步性，可利用双通道同时检测曲轴、凸轮轴信号。

图7-5 潍柴WP12共轨柴油机同步信号波形图

图7-6 利用KT600示波器检测同步信号

（4）故障案例

案例1

故障现象：一台潍柴WP12柴油机，发动机大修后无法起动，检查喷油器无喷油指令。拆下两个转速传感器中的任意一个时，能够起动发动机，但起动较困难。

故障排除：拆下曲轴转速传感器，顺时针盘转曲轴，使曲轴转速传感器大齿缺后第9齿与传感器安装孔中心对正，然后拆下燃油泵上的凸轮轴位置传感器，通过安装孔观察不到凸轮轴转速传感器信号盘的标识齿，认定正时错误。按要求重新安装燃油泵后，故障排除。

案例2(www.xing528.com)

故障现象：一台潍柴WP12柴油机，发动机起动较困难。

故障排除：拆下曲轴转速传感器，发现传感器磁头及信号盘沉孔脏污，清理传感器及信号盘，装复后起动车辆，正常。

2.霍尔式转速传感器

（1）霍尔式转速传感器的工作原理 霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年发现的。如图7-7所示，当电流垂直于外磁场通过导体时，导体垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。该电势差称为霍尔电压。

霍尔效应的本质是，带电粒子在外加磁场中运动时，受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差（即霍尔电压）。

霍尔式转速传感器是根据霍尔效应的原理制成的，图7-8所示为康明斯ISF3.8柴油机配装的霍尔式曲轴转速传感器。传感器信号盘是由均匀分布的60齿去除2齿获得的，去除2齿得到的大齿缺用于产生特异信号。

图7-7 霍尔电压V_H的产生

图7-8 康明斯ISF3.8柴油机霍尔式曲轴转速传感器

如图7-9所示，霍尔传感器共有3根导线与ECU相连，ECU提供的5V电源、信号线和回路线。当信号盘齿隙通过传感器的信号发生器时，磁路经过导磁片，磁力线不穿过霍尔元件，无霍尔电压和霍尔传感器输出高电位（5V）；当信号盘轮齿通过传感器时，磁路穿越霍尔元件和信号盘，有霍尔电压，传感器输出低电位（0V）。

图7-9 霍尔式转速传感器工作原理

a）齿隙对正传感器 b）轮齿对正传感器

发动机运转时，传感器信号波形如图7-10所示，其中的齿缺信号用于确定1、4缸上止点。

图7-10 霍尔式曲轴转速传感器信号波形

（2）霍尔式转速传感器检测

①目视检查。检查传感器安装是否到位，传感器磁头及信号盘是否脏污，必要时重新安装或进行清理。

②信号电压测量。如图7-11所示，拆下传感器插接器，将专用于测试的抽头电缆跨接于转速传感器与传感器插接器之间，然后盘转发动机，使用直流电压档检测信号电压。如果盘动过程中万用表的读数在0～5V间不断转换，则说明传感器正常；如果恒为固定值，则说明传感器有故障。

也可以拆下传感器，将一个金属工具置于传感器磁头处，此时测得的信号电压应接近0；如果移开工具，则测得的信号电压应为5V。如果为恒定值，则一定有故障。

图7-11 测量霍尔转速传感器信号电压

③信号波形检测。如图7-12所示，拆下传感器插接器，将抽头电缆跨接于转速传感器与传感器插头之间。然后用示波器检测信号波形，如果能检测到矩形方波，则说明传感器及线路正常。

图7-12 检测霍尔式传感器信号波形

（3）故障案例

故障现象：一台康明斯ISF3.8柴油机，用insite服务软件读取2322故障（发动机凸轮轴转速/位置传感器-数据不稳定、间断或不正确）。

故障排除：拆下传感器插接器，将专用于测试的抽头电缆跨接于转速传感器与传感器插接器之间，然后打开点火开关、盘动发动机，使用万用表直流电压档检测信号电压，万用表的读数保持0V不变；进一步检查5V电源线与回路线间的电压，万用表的读数为0V；检测5V电源线与搭铁间电压为5V；最后检查回路线，发现开路，重新连接后，故障排除。

你学会了吗？

1.磁电式转速传感器如何进行检测？

2.如何检测霍尔式转速传感器信号电压？