汽车传感器原理与检修：霍尔式曲轴位置传感器

1.霍尔式曲轴位置传感器的结构与原理

霍尔效应是指把一块金属或半导体薄片垂直放在磁感应强度为B的磁场中，沿着垂直于磁场方向通过电流I时，会在薄片的另一对侧面间产生电动势U_H，所产生的电动势称为霍尔电动势，这种薄片（一般为半导体）称为霍尔片或霍尔元件。

霍尔式曲轴位置传感器就是利用霍尔效应产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的原理制成的，可分为触发翼片式和触发轮齿式两种曲轴位置传感器。

（1）触发翼片式霍尔曲轴位置传感器

1）触发翼片式霍尔曲轴位置传感器的结构。触发翼片式霍尔曲轴位置传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路、磁轭（导磁钢片）和永久磁铁组成，结构如图6-13所示。其中触发叶轮安装在转子轴上，随转子轴一起转动，叶轮上制有翼片。

2）触发翼片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理。触发翼片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理如图6-14所示。

图6-13 触发翼片式霍尔曲轴位置传感器的结构

1—触发叶轮 2—霍尔集成电路 3—永久磁铁 4—底板 5—导磁钢片

图6-14 触发翼片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理

当曲轴转动并带动转子轴转动时，触发叶轮随转子轴一起转动，触发叶轮的翼片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。

当翼片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被翼片旁路，此时霍尔元件产生的霍尔电压为零，集成电路输出级的三极管截止，传感器输出一个高电平信号电压U₀。

当翼片离开气隙时，永久磁铁的磁通便经过霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，此时霍尔元件产生霍尔电压U_H［U_H＝1.9～2.0V］，霍尔集成电路输出级的三极管导通，传感器输出一个低电平信号电压U₀。

ECU便根据向它输入的脉冲信号计算出曲轴的转角及活塞上止点位置，从而对发动机的点火和喷油时刻进行控制。

（2）触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器

1）触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的结构。触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器即差动霍尔式曲轴位置传感器，也叫双霍尔式曲轴位置传感器，其结构与磁脉冲式曲轴位置传感器相似，由带凸齿的信号转子和霍尔信号发生器组成，结构如图6-15所示。

2）触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的工作原理。触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的工作原理与触发翼片式霍尔曲轴位置传感器的工作原理相同。触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的信号转子即凸齿转子安装在发动机曲轴上（部分汽车以发动机的飞轮为信号转子），当发动机曲轴或飞轮转动时，传感器的信号转子随其一起转动，从而使信号转子的齿缺与凸齿转过霍尔电路（与触发翼片式霍尔电路相同，由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电阻、信号变换电路和输出电路等组成）的探头，使齿缺或凸齿与霍尔探头之间的气隙会发生变化，磁通量随之变化，即磁场强度B发生变化，根据霍尔效应，在传感器的霍尔元件中就会产生交电压信号，其输出电压由两个霍尔信号电压叠加而成。因为输出信号为叠加信号，所以转子凸齿与信号发生器之间的气隙可以增大到（1.0±0.5）mm（普通霍尔式传感器仅为0.2～0.4mm），从而可将信号转子制成像磁感应式传感器转子一样的齿盘式结构，其突出优点是信号转子便于安装。

图6-15 触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的结构

2.霍尔效应式曲轴位置传感器的检测

1）拔下传感器插头，接通点火开关，检查插头上电源端子与搭铁之间的电压应为8V或12V（根据车型不同而异）。若无电压，则应检查霍尔式传感器到ECU之间的线路及ECU上相应端子上的电压。ECU相应端子上如有电压，则为传感器至ECU之间的线路断路；如ECU相应端子上无电压，则为ECU有故障。(www.xing528.com)

2）将拔下的传感器插头重新插好，起动发动机，测量霍尔式曲轴位置传感器输出端子的信号电压，正常值为3～6V。若无电压，则为传感器本身有问题，应修理或检查更换。

3）也可通过检查传感器信号输出端电压的波形，来确认传感器本身是否损坏。如无信号或信号异常，均说明传感器有问题。

3.触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的检测示例

红旗CA7220E型轿车电控燃油喷射系统采用触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器，其作用是输出供发动机电控单元（ECU）计算并确认曲轴位置和发动机转速的信号。

1）性能测试

①关闭点火开关，拔开曲轴位置和发动机转速传感器配线插接器。

②如图6-16所示，将检测灯接线夹1接发动机机体，接线夹2接蓄电池正极，并将检测灯配线插接器3接到曲轴位置和发动机转速传感器配线插接器上。

③起动发动机，或用起动机带动曲轴旋转，查看检测灯是否快速闪烁。如果检测灯不闪烁，或常亮或常灭，均表明曲轴位置和发动机转速传感器有故障，应进行检测或更换。

2）检测传感器电源电压。将点火开关置于“ON”位置，按图的6-17所示方法，用万用表分别测量传感器插座端子1与3、2与3之间的电压，这些值均应大于9V。若电压值偏大或偏小，都应检查线路。

图6-16 曲轴位置传感器检测示意图

图6-17 检测传感器电源电压

3）检测线束间电阻值。将点火开关置于“OFF”位置，拔下ECU插座，如图6-18所示，测量各端子之间的电阻值。

分别测量传感器插座端子1与ECU插座端子68、传感器插座端子2与ECU插座端子67、传感器插座端子3与ECU插座端子16间的电阻值，电阻值均应小于1.5Ω。

分别测量传感器插座端子1与ECU插座端子67、传感器插座端子1与ECU插座端子16间的电阻值，电阻值均应为无穷大。

分别测量传感器插座端子2与ECU插座端子16、传感器插座端子2与ECU插座端子68间的电阻值，电阻值均应为无穷大。

若与正常数值不符，则应按电路图继续查找故障原因。

图6-18 检测线束间电阻值