四、霍尔式曲轴位置传感器

霍尔式曲轴位置传感器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。曲轴位置传感器分为触发叶片式和触发轮齿式两种。

霍尔效应：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_C，会在薄片的另一对侧面间产生电动势U_H，如图4-43所示。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。

1.触发叶片式霍尔曲轴位置传感器

（1）结构 触发叶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，如图4-44所示。而集成电路又由霍尔元件、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组成。触发叶轮安装在转子轴上，随转子轴一起转动，叶轮上制有叶片；当曲轴带动转子轴转动时，触发叶轮随其一起转动，叶片便在霍尔集成电路与永久磁铁之间转动。

图4-43 霍尔效应原理图

图4-44 触发叶片式霍尔曲轴位置传感器的结构

（2）工作原理 触发叶片式霍尔曲轴位置传感器工作原理如图4-45所示。

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，触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。

当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，如图4-45a所示，此时霍尔元件产生的霍尔电压为零，集成电路输出极的晶体管截止，传感器输出一个高电平信号电压U₀。

当叶片离开气隙时，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，如图4-45b所示，此时霍尔元件产生霍尔电压U_H，霍尔集成电路输出极的晶体管导通，传感器输出一个低电平电压信号U₀。

图4-45 霍尔曲轴位置传感器工作原理

ECU便根据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）结构 触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器一般都是由霍尔信号发生器和信号转子两个基本元件组成。但不同车系的触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器会略有差别，如图4-46所示是大众汽车上的触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器。

（2）工作原理 为了更好地说明触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的工作原理，以北京切诺基吉普的触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器为例对此种类型的传感器的结构原理进行进一步的介绍。

图4-46 大众汽车上的触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器

北京切诺基吉普的触发轮齿式霍尔曲轴位置传感器的结构如图4-47所示。4缸发动机所用的曲轴位置传感器与6缸发动机所用的略有差异。

在2.5L 4缸发动机的飞轮上有8个槽，分为两组，4个槽为一组，两组相隔180°，每组中的每个槽相隔20°。在4.0L 6缸机的飞轮上有12个槽，4个槽为一组，分为3组，每组相隔120°，每组中的每个槽也相隔20°。

图4-47 切诺基吉普霍尔曲轴位置传感器的结构

当切诺基吉普飞轮的凹槽（飞轮为信号转子）通过传感器的信号发生器时，霍尔传感器向外输出5V高电位；当飞轮凹槽间的金属凸齿与传感器信号发生器成一直线时，霍尔传感器输出0.3V低电位。每当飞轮从一个凸齿转到另一个凸齿经过传感器信号发生器时，传感器便产生一个高低电位脉冲信号。当飞轮上的每组齿槽通过传感器信号发生器时，传感器将产生4个脉冲信号。4缸发动机每转一周产生两组脉冲信号，6缸发动机飞轮每转一周传感器产生三组脉冲信号。ECU根据传感器输入的脉冲信号即可计算出曲轴的位置及发动机的转速。

与此同时，传感器提供的每组脉冲信号可被ECU用来确定两缸活塞的位置。例如，在4缸发动机上，利用一组脉冲信号，可知1缸活塞和4缸活塞接近上止点，利用另一组脉冲信号，可知2缸活塞和3缸活塞接近上止点。同样，在6缸发动机上，利用一组脉冲信号，在同一时间内可知1缸与6缸、2缸与5缸、3缸与4缸活塞接近上止点。由于信号盘与霍尔位置传感器的信号发生器的位置关系，ECU从接收每一组脉冲信号的第一个脉冲信号的上升沿开始，能确定有两缸的活塞正在向上止点运动，6缸发动机也一样。由于第4个脉冲信号的下降沿与活塞位于上止点前4°位置相对应，因此，ECU根据一组脉冲信号的第一个脉冲信号的下降沿，就能确定正在向上止点运动的两个活塞的位置，但不能确定是哪个缸的活塞，也不能对这两个缸的工作行程进行判断，所以还需要一个气缸判断信号，即还需要一个同步信号发生器。

（3）连接电路 图4-48所示为切诺基吉普霍尔式曲轴位置传感器与ECU的连接电路。

（4）测量 这里以切诺基吉普霍尔式曲轴位置传感器为例介绍霍尔式曲轴位置传感器的检测方法。

切诺基吉普霍尔式曲轴位置传感器与线束插头为3端子插头，插头上有A、B、C 3个端子，如图4-49所示。A端子为电源端子，连接ECU插座7号端子；B端子为信号输出端子，连接ECU插座24号端子；C端子为搭铁端子，连接ECU插座4号端子，如图4-48所示。曲轴位置传感器的检测方法如下：

1）检测传感器电压

①检测传感器电源电压。将点火开关置于ON位置，用万用表电压档测量ECU侧7号端子与4号端子间的电压，应为8V，测量传感器接头端子A与C间的电压，其值也应为8V，否则为电源线断路或接头接触不良。

图4-48 切诺基吉普曲轴位置传感器与ECU的连接电路

图4-49 切诺基吉普霍尔式曲轴位置传感器接头端子

②检测传感器输出信号电压。用万用表的电压档对传感器的A、B、C 3个端子间的电压进行测试。当点火开关置于ON位置时，A-C端子间的电压值应为8V；发电机转动时，B-C端子间的电压值应在0.3～5V变化，且数值显示应呈脉冲性变化，最高电压为5V，最低电压为0.3V。若无脉冲电压或电压值不在此范围内，则应更换曲轴位置传感器。

2）检测传感器端子电阻。将点火开关置于OFF位置；拔下曲轴位置传感器导线插接器，用万用表电阻档测量端子A-B或A-C间的电阻值，此时万用表应显示∞（开路）。若指示有电阻，则应更换曲轴位置传感器。

你学会了吗？

1.曲轴位置传感器有什么作用？

2.曲轴位置传感器安装在什么地方？

3.曲轴位置传感器主要有有哪些类型？

4.磁脉冲式曲轴位置传感器由什么组成，是怎样工作的，与ECU的电路如何连接，怎样检测？

5.光敏式曲轴位置传感器由什么组成，是怎样工作的，与ECU的电路如何连接，怎样检测？

6.霍尔式曲轴位置传感器由什么组成，是怎样工作的，与ECU的电路如何连接，怎样检测？