发布于 06-24 21:59:49
一、霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的测量原理
霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的基本组成与测量原理如图5-20所示。
从第二章的相关内容已了解到，置于磁场中的半导体基片（霍尔元件）在垂直于磁场方向通入电流时，与磁场和电流垂直的霍尔元件横向就会产生一个与电流和磁感应强度成正比的霍尔电压。霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器是将电流保持恒定，使穿过霍尔元件的磁感应强度发生改变来产生一个与曲轴位置相对应的脉冲电压。
霍尔元件、永久磁铁、导磁板及集成放大电路组成了能产生霍尔电压的信号触发开关，永久磁铁的磁动势通过空气隙、霍尔元件和导磁板形成磁路。由发动机曲轴或凸轮轴驱动的导磁转子有一个或一个以上的叶片。当导磁叶片插入信号触发开关缝隙时，磁路被导磁叶片短路，霍尔元件上无磁通量，不产生霍尔电压；当导磁叶片离开信号触发开关缝隙时，霍尔元件有磁通量，产生霍尔电压。霍尔元件产生的微弱电压脉冲经集成放大电路放大后，向ECU输出一个反映发动机转速曲轴位置的脉冲电压。
图5-20 霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器测量原理
1—霍尔元件 2—导磁转子叶片 3—导磁转子 4—导磁板
二、导磁转子触发的霍尔效应式传感器
安装在分电器中的霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的结构形式与磁感应式的传感器相似（图5-21），由分电器轴驱动的两个导磁转子上下布置，两个导磁转子的叶片数不同，分别对应一个信号触发开关。
图5-21 安装在分电器中的霍尔效应式传感器
a）分电器的结构 b）传感器的安装位置
1—O形密封圈 2—转子 3—分电器盖 4—分火头 5—密封罩 6—密封圈 7—霍尔传感器 8—导磁转子 9—分电器轴
无分电器的发动机电子控制系统，其霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的结构形式有三种：一种与安装在分电器内的结构形式完全一样，传感器轴上两个导磁转子仍为上下布置；另一种是两个导磁转子和相应的触发开关分别安装于两个传感器，各有一个由发动机曲轴或凸轮轴驱动的传感器轴；还有一种是两个导磁转子内外布置，在内外导磁转子的侧面各设置一个信号触发开关，如图5-22所示。
图5-22 美国通用（GM）公司的霍尔式发动机转速与曲轴位置传感器
三、专用齿槽触发的霍尔效应式传感器
安装于飞轮处的霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器一例如图5-23所示。
图5-23 安装于飞轮处的霍尔效应式传感器
a）传感器原理 b）传感器信号电压波形
1—槽 2—信号触发开关 3—飞轮
在飞轮齿圈与驱动盘的边缘有对称的2组（6缸发动机为3组）槽，每组槽有均布的4个槽。当槽对准信号触发开关下方时，传感器输出高电平（5V），而当无槽面对准信号触发开关下方时，传感器输出低电平（0.3V）。发动机转动时，传感器产生如图5-23b所示的电压波形，电控单元根据此脉冲信号就可判别曲轴的位置并计算发动机的转速。
四、霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
1.霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器常见故障及影响
霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的常见故障是：内部集成电路烧坏、线路连接有断路或接触不良等。常见的故障及影响见表5-5。
表5-5 霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的常见故障及影响
2.霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的检测
霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的一般检测方法如下：
1）外观检查。首先检查传感器的插接器有无松动，线路有无破损或断脱之处。
2）检测传感器电源电压。方法如下：
①关闭点火开关，然后断开传感器插接器。
②接通点火开关（ON），用直流电压表检测传感器插头（线束侧）电源端子与搭铁之间的电压，应为5V左右（ECU提供电源）或蓄电池电压。
如果测量结果为电源电压异常，则需检修传感器与发动机ECU之间的线路（ECU提供电源），若线路良好，则需更换ECU（ECU提供电压）。
3）检查传感器信号电压。方法如下：
①重新插好传感器的插接器，以便将电源电压输入传感器。
②接通点火开关，并转动发动机，用直流电压表测量传感器信号端子的电压，应有脉冲电压输出。如果无脉冲电压，则说明传感器已损坏，需予以更换。
当分电器或传感器已经拆下时，传感器的信号电压检测方式可这样进行：
①断开传感器插接器，再接通点火开关（ON），测量插头（线束侧）电源端子的电压，应为5V左右（由ECU提供电源）或蓄电池电压。
②用两根导线将传感器插头的电源、搭铁两端子分别连接传感器插座的电源与搭铁端子。
③接通点火开关（ON），慢慢转动传感器轴，并用指针式直流电压表测量传感器信号端子的电压，正常情况下，电压表指针会从0V至某个值摆动。
如果在接入正常电源电压的情况下，传感器的信号端子无脉冲电压输出，说明传感器已经损坏，需要更换传感器。
3.霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的检测实例
（1）北京切诺基汽车霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
北京切诺基越野汽车2.5L（4缸）发动机和4.0L（6缸）发动机均采用霍尔效应式传感器，其安装位置如图5-24所示。
图5-24 切诺基汽车发动机转速与曲轴位置传感器安装位置
a）2.5L发动机 b）4.0L发动机
该车霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器采用飞轮齿槽触发形式，其与ECU的连接电路如图5-25所示，传感器的端子排列如图5-26所示。故障检测方法如下：
图5-25 切诺基汽车发动机转速与曲轴位置传感器与ECU连接电路
图5-26 切诺基汽车发动机转速与曲轴位置传感器端子排列
1）直观检查。查看线路有无断脱，传感器及ECU的插接器有无松动。
2）传感器电源电压的检测。方法如下：
①拔下传感器的插头，接通点火开关（ON）。
②用直流电压表测量传感器插头（线束侧）A端子与C端子之间的电压，应为8V左右。如果电压正常，进行3）步检查；如果电压不正常，进行③步检查。
③测量ECU的7号端子与4号端子之间电压，应为8V。如果电压不正常，检查ECU电源和搭铁线路，若线路良好，更换ECU；如果电压正常，则说明电源线断路或接头处接触不良，需检修传感器电源线路。
3）传感器信号电压检测。方法如下：
①重新连接传感器插接器，接通点火开关后，测量传感器的A—C两端子之间电压，应为8V。
②用起动机带动发动机运转，用直流电压表测量B—C两端子之间的电压，应在0.3～5V之间变化，如果无脉冲电压输出，说明传感器损坏，需要更换传感器。
4）传感器和线束的绝缘性检测。方法如下：
①关闭点火开关，拔下传感器和ECU的插头。
②用电阻表测量传感器的A—B和A—C之间的电阻，应为无穷大。
③测量传感器插头（线束侧）A—B和A—C之间的电阻，应为无穷大。
如果测得传感器端子之间的电阻不是无穷大，应更换传感器；如果测得传感器插头端子之间的电阻较小或为0Ω，则需检修传感器与ECU之间的线路。
（2）桑塔纳2000GSi轿车霍尔效应式凸轮轴位置传感器的检测方法
桑塔纳2000GSi、捷达GT及捷达GTX等轿车还装有霍尔效应式凸轮轴位置传感器，可产生一个与曲轴位置传感器相对应的同步信号，用于确定发动机喷油及点火的正时及顺序。无分电器的发动机电子控制系统，其霍尔效应式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮的一端（图5-27），其导磁转子由凸轮轴驱动。
霍尔效应式凸轮轴位置传感器的组成如图5-28所示，其与ECU的连接电路如图5-29所示，检测方法如下：
图5-27 桑塔纳2000GSi轿车凸轮轴位置传感器安装位置
1—凸轮轴正时齿轮 2—导磁转子 3—信号触发开关 4—插接器
图5-28 霍尔效应式位置传感器的组成
1—凸轮轴位置传感器 2—凸轮轴 3—发动机端盖 4—导磁转子 5—定位螺栓与座圈 6—传感器固定螺栓
1）直观检查。查看传感器线束有无破损或烧焦，传感器及ECU的插接器有无松动。
2）传感器电源电压的检测。方法如下：
①拔下传感器的插头，接通点火开关（ON）。
②用直流电压表测量传感器插头（线束侧）1号端子与3号端子之间的电压，应为4.5V以上。如果电压正常，进行3）步检查；如果电压为0V，进行③步检查。
③测量ECU 62号端子与搭铁之间的电压，应为4.5V以上。如果电压不正常，检查ECU电源和搭铁线路，若线路良好，更换ECU；如果电压正常，则说明传感器至ECU之间的电源线路有故障，需予以检修。
图5-29 霍尔效应式凸轮位置传感器的电路
1—电源正极端子 2—信号输出端子 3—电源负极端子
J220—发动机ECU G40—凸轮位置传感器
3）传感器信号电压检测。方法如下：
重新连接传感器的插接器，起动发动机后，测量传感器的2号端子与3号端子之间电压，应有脉冲电压。如果无脉冲电压输出，说明传感器损坏，需要更换传感器。
4）传感器线束绝缘性检测。方法如下：
①关闭点火开关，拔下传感器和ECU的插接器。
②用电阻表测量传感器插头各端子之间的电阻，应为无穷大。
如果测得结果不是无穷大，则应检修传感器与ECU之间的线路。
（3）红旗CA7220E型轿车发动机转速与曲轴位置传感器的检测方法
红旗CA7220E型轿车霍尔效应式发动机转速与曲轴位置传感器安装在离合器壳处，采用检测灯的故障检测方法如下：
1）连接检测灯。在点火开关处于关闭状态时拔下传感器的插头，将检测灯接线夹1接蓄电池的正极，接线夹2接发动机的机体，再将检测灯的插接器与传感器插接器连接。这一实际的电路连接如图5-30所示，即：蓄电池的正、负极连接传感器的正、负电源端子；检测灯连接传感器的信号端子和负极端子。
2）检测信号脉冲。用起动机带动发动机转动，查看检测灯是否闪烁。如果检测灯不闪烁（常亮或不亮），说明传感器有故障，需更换传感器。
图5-30 检测灯检测的电路连接
1—传感器 2—蓄电池 3—检测灯 S—信号端子
