曲轴位置传感器

1、曲轴位置传感器曲轴位置传感器【地位】【地位】是电喷发动机特别是集中控制系统中是电喷发动机特别是集中控制系统中最重要最重要的传感器，也是点火系统和燃油喷射系的传感器，也是点火系统和燃油喷射系统共用的传感器。统共用的传感器。【作用】【作用】l检测发动机检测发动机曲轴转角曲轴转角和和活塞上止点活塞上止点，并将检测，并将检测信号及时送至发动机电脑，用以控制点火时刻信号及时送至发动机电脑，用以控制点火时刻（点火提前角）（点火提前角）和和喷油正时喷油正时。l是测量是测量发动机转速发动机转速的信号源。的信号源。【名称】【名称】发动机转速与曲轴位置传感器发动机转速与曲轴位置传感器 曲轴位置曲轴位置/判缸判缸/

2、转速传感器转速传感器 点火信号发生器点火信号发生器 【分类】【分类】1、按安装位置分、按安装位置分l曲轴前端曲轴前端l凸轮轴前端凸轮轴前端l飞轮上或分电器内飞轮上或分电器内2、按产生信号的原理分、按产生信号的原理分l磁脉冲式磁脉冲式l光电式光电式l霍尔式霍尔式磁脉冲式磁脉冲式信号轮1-输出信号输出信号 2-光敏二极管光敏二极管 3-发光二极管发光二极管 4-电源电源 5-转转盘盘 6-转子头盖转子头盖 7-密封盖密封盖 8-波成形电路波成形电路 9-第一缸第一缸120信号缝隙信号缝隙 10-10信号缝隙信号缝隙 11-120信号缝隙信号缝隙 光电式光电式1-霍尔半导体元件 2-永久磁铁 3-挡

3、隔磁力线的叶片霍尔式霍尔式一、磁脉冲式曲轴位置传感器一、磁脉冲式曲轴位置传感器（一）结构、原理（一）结构、原理该传感器应用最广泛，如日产车系、丰田车系、该传感器应用最广泛，如日产车系、丰田车系、韩国大宇轿车等。韩国大宇轿车等。现以日产车系为例现以日产车系为例:【安装位置】【安装位置】曲轴前端的带轮之后（丰田车系曲轴前端的带轮之后（丰田车系安装在分电器内）安装在分电器内）【结构】【结构】如图所示如图所示信号轮1、信号盘、信号盘（1）在带轮后设置一个带有细齿的薄圆盘，用）在带轮后设置一个带有细齿的薄圆盘，用以产生信号，常称为信号盘。以产生信号，常称为信号盘。（2）信号盘和曲轴皮带轮一起装在曲轴上，

4、随）信号盘和曲轴皮带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。曲轴一起旋转。（3）在信号盘的外缘，沿）在信号盘的外缘，沿着圆周每隔着圆周每隔4有个齿。共有个齿。共有有90个齿，并且每隔个齿，并且每隔120布置布置1个凸缘，共个凸缘，共3个。个。2、信号发生器、信号发生器（1）安装在信号盘边沿的传感器盒，是用来产）安装在信号盘边沿的传感器盒，是用来产生电信号的。生电信号的。（2）信号发生器内有）信号发生器内有3个在永久磁铁上绕有感个在永久磁铁上绕有感应线圈的磁头，其中磁头应线圈的磁头，其中磁头产生产生120（即（即G信信号）信号；磁头号）信号；磁头和磁头和磁头共同产生曲轴共同产生曲轴1（即（即Ne信号）

5、信号。信号）信号。 （3）120与与1信号的作用信号的作用l120信号（即信号（即G信号）信号） ：判别何缸何时处于：判别何缸何时处于活塞上止点位置，以确定活塞上止点位置，以确定喷油正时和点火正时喷油正时和点火正时。l1信号（即信号（即Ne信号）信号） ：感知曲轴转角和发动：感知曲轴转角和发动机转速，以确定每次循环机转速，以确定每次循环符合最佳空燃比的喷油符合最佳空燃比的喷油量量。（4）磁头）磁头对着信号盘的对着信号盘的120凸缘，磁头凸缘，磁头和磁头和磁头对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转角安装。角安装。 （5）信号发生器内有）信号发生器内有信号放大和整形电

6、路信号放大和整形电路，外，外部有四孔连接器，孔部有四孔连接器，孔“1”为为120信号输出线，信号输出线，孔孔“2”为信号放大与整形电路的电源线，孔为信号放大与整形电路的电源线，孔“3”为为1信号输出线，孔信号输出线，孔“4”为接地线。通过该连为接地线。通过该连接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到ECU。 【工作原理】【工作原理】l发动机转动时，信号盘的齿和凸缘切割磁头，发动机转动时，信号盘的齿和凸缘切割磁头，使其感应线圈内磁场变化，从而在感应线圈里产使其感应线圈内磁场变化，从而在感应线圈里产生交变的电动势，再将其滤波整形后，变成脉冲生交变的电动势，再将其

7、滤波整形后，变成脉冲信号。信号。 l发动机旋转一圈，在磁头发动机旋转一圈，在磁头上产生上产生3个个120脉冲信号，磁头脉冲信号，磁头和和各产生相位差各产生相位差4的的90个脉冲信号（交替产生）。个脉冲信号（交替产生）。l由于磁头由于磁头和磁头和磁头相隔相隔3曲轴转角安装，曲轴转角安装，而它们又都是每隔而它们又都是每隔4产生一个脉冲信号，所以产生一个脉冲信号，所以磁头磁头和磁头和磁头所产生的脉冲信号相位差正好为所产生的脉冲信号相位差正好为90。l将这两个脉冲信号送将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电入信号放大与整形电路中合成后，即产生路中合成后，即产生180个脉冲个脉冲1的信号。的信号。 【备注

8、】【备注】1、1信号的产生原理（即信号的产生原理（即Ne信号）信号）（1）1信号是由信号盘外周的齿切割传感器信号是由信号盘外周的齿切割传感器的两个传感头（的两个传感头（ 和和 ）所产生的磁力线而）所产生的磁力线而产生的。产生的。（2）信号盘旋转时，当传感头）信号盘旋转时，当传感头和信号盘的齿和信号盘的齿A相对时，线圈相对时，线圈上产生正电压，当齿转过上产生正电压，当齿转过2，传感头传感头与槽与槽B相对时，线圈上相对时，线圈上产生负电压。产生负电压。（3）因为已经设定了齿）因为已经设定了齿与槽之间的间隔为与槽之间的间隔为2，所以每隔所以每隔2传感头传感头上上就会产生正负电压信号就会产生正负电压信

9、号（即产生脉冲的周期为（即产生脉冲的周期为4）。）。（4）此外，传感头）此外，传感头和和传感头传感头之间相隔奇数度之间相隔奇数度（即（即3），所以信号盘），所以信号盘的槽与齿每转过的槽与齿每转过1角后，角后，就与传感头就与传感头相对，将传相对，将传感头感头和和产生的信号叠产生的信号叠加起来，就变为：加起来，就变为：每当曲每当曲轴角度转过轴角度转过1角时，就角时，就会产生正或负的信号。会产生正或负的信号。2、120信号的产生原理（即信号的产生原理（即G信号）信号）（1）120信号是检测活塞位置的信号，在信信号是检测活塞位置的信号，在信号盘的外周设有号盘的外周设有3个凸起，其间隔为个凸起，其间隔为

10、120。（2）当凸起切割传感）当凸起切割传感头头所产生的磁力线时，所产生的磁力线时，传感头的线圈上就会产传感头的线圈上就会产生脉冲，与生脉冲，与1信号产信号产生的原理相同。生的原理相同。（二）检测（二）检测1、开路检测法、开路检测法 关闭点火开关，拔下传感器插头，用万用表关闭点火开关，拔下传感器插头，用万用表R*10档测量传感器感应线圈的电阻值，测量档测量传感器感应线圈的电阻值，测量值应符合原厂规定，具体查看相关资料。其电值应符合原厂规定，具体查看相关资料。其电阻值一般在阻值一般在300-1500之间。之间。2、在路检测法、在路检测法（1）用万用表）用万用表AC电压档测量其输出电压，起电压档测

11、量其输出电压，起动时应高于动时应高于0.1V；运转时应为；运转时应为0.4-0.8V。（2）用频率表测其工作频率。）用频率表测其工作频率。（3）用示波器检测其输出信号波形，检测方法）用示波器检测其输出信号波形，检测方法在第十章介绍。在第十章介绍。（4）如果在传感器上能检测到电压信号，而在）如果在传感器上能检测到电压信号，而在ECU连接器上检测不到信号，则应检测传感器连接器上检测不到信号，则应检测传感器至至ECU之间的导线及插头。之间的导线及插头。（三）具体车型检测示例（三）具体车型检测示例1、本田市民（、本田市民（civie）轿车曲轴位置传感器的）轿车曲轴位置传感器的检测方法检测方法 本田市民

12、轿车曲轴位置（CKP）传感器、上止点位置（TDC）传感器和气缸判别（CYP）传感器均装在分电器内。lCKP：确定每个气缸的喷油和点火正时，也用来测定发动机的转速。lTDC：确定起动时的点火正时lCYP：确定气缸的位置，以便燃油按点火顺序喷入各个气缸。检测方法：略气隙气隙线圈线圈脉冲环脉冲环2、日本铃木奥拓汽车曲轴位置传感器的检测方、日本铃木奥拓汽车曲轴位置传感器的检测方法法（1）关闭点火开关，找到曲轴位置传感器。）关闭点火开关，找到曲轴位置传感器。（2）如图所示，用）如图所示，用塞尺塞尺检查曲轴转角传感器检查曲轴转角传感器的空气隙，其规定值为的空气隙，其规定值为0.2-0.4mm0.2-0.4

13、mm。（3）用万用表检查）用万用表检查电阻，检查结果应符电阻，检查结果应符合附录中的值。否则合附录中的值。否则应进行修理或应进行修理或更换分更换分电器总成。电器总成。3、皇冠、皇冠3.0轿车轿车2JZ-GE型汽车曲轴位置传感器型汽车曲轴位置传感器的检测方法的检测方法曲轴位置传感器电路如下图所示所示使用的是转子磁脉冲式曲轴位置传感器，以此为例说明该传感器在电子点火电路中的检测方法，下图为发动机电子点火电路l当进行故障诊断时：当进行故障诊断时：A、应先检查曲轴位置传感器连接线路，是否存在连接不牢；B、是否存在断路故障。C、在没有确定曲轴位置传感器本身存在故障时，切不可盲目拆卸分电器及曲轴位置传感器

14、。 l磁脉冲式曲轴位置传感器的常见故障是：磁脉冲式曲轴位置传感器的常见故障是：A、信号发生器感应线圈短路、断路；B、转子轴磨损、摆动；C、感应线圈与导磁铁心组件移动，使转子和磁头之间的气隙不当，使信号减弱或没有信号产生；D、正时转子轮齿间填充有脏物，使输出信号异形、不准确等。 （1）曲轴位置传感器的电阻检测）曲轴位置传感器的电阻检测 点火开关OFF，拔开曲轴位置传感器的插头，用万用表的电阻档测量曲轴位置传感器上各端子间的电阻值（下表）。如电阻值不在规定的范围内，必须更换曲轴位置传感器。端子端子条件条件电阻值（电阻值（）G1-G-冷态冷态125-200热态热态160-235G2-G-冷态冷态12

15、5-200热态热态160-235Ne-G-冷态冷态155-250热态热态190-290（2）曲轴位置传感器输出信号的检查）曲轴位置传感器输出信号的检查 拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时，用万用表的电压档检测曲轴位置传感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间是否有脉冲电压信号输出。 如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传感器。（3 3）感应线圈与正时转子的间隙检查）感应线圈与正时转子的间隙检查 用塞尺（也叫厚薄规）测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙，其间隙应为0.2-0.4mm。若间隙不合要求，则须调整或更换分电器总成。4、捷达、捷达GT、GTX、桑塔纳、桑塔纳20

16、00GSi型轿车型轿车曲轴位置传感器的检测曲轴位置传感器的检测捷达GT、GTX、桑塔纳2000GSi型轿车使用轮齿磁脉冲式曲轴位置传感器G28，用它检测检测发动机曲轴转角和活塞上止点发动机曲轴转角和活塞上止点，并将检测信号及时输人发动机电子控制单元，用以控制点火时刻和喷油正时，同时也用于测量发动机的转速。 曲轴位置传感器安装在气缸体左侧、发动机后端靠近飞轮处，如下图所示：1曲轴位置传感器连接器（灰色）；2：1号爆震传感器连接器（白色）； 3：氧传感器连接器（黑色） 曲轴位置传感器的结构，如下图所示：1缸体；2-齿缺（基准标记）；3-传感器磁头；4信号转子 l磁脉冲式传感器用螺钉固定在发动机缸体

17、上，由永磁铁、线圈和连接器插头组成。l线圈即为信号线圈，永磁铁上带有一个磁头，磁头与信号转子相对安装，磁头与导磁板连接构成导磁回路。1缸体；2-齿缺（基准标记）；3-传感器磁头；4信号转子 l大齿缺所占的弧度相当于两个凸齿和三个小齿缺所占的弧度。l所以每个凸齿和小齿缺所占的曲轴转角均为3，而大齿缺所占的曲轴转角为15 l在信号转子的圆周上均匀制有58个凸齿、57个小齿缺和一个大齿缺，大齿缺输出基准信号，对应1缸或4缸上止点前一定角度。 曲轴位置传感器G28与ECU控制单元J220的连接关系如图所示：l端子1为转速与转角正极，与ECU的56端子相连；l端子2为转速与转角的负极，与ECU的63端子

18、相连；l端子3为屏蔽线端子，与ECU的67端子相连。工作过程：工作过程：l当信号转子凸齿的中心线与磁头对正时，当信号转子凸齿的中心线与磁头对正时，磁通的磁通的变化率为零变化率为零，在线圈中的，在线圈中的感应电动势为零感应电动势为零；l当信号转子的凸齿当信号转子的凸齿离开离开磁头时，磁头时，磁通量减少，感磁通量减少，感应电动势为负值应电动势为负值；l当信号转子的凸齿当信号转子的凸齿接近接近磁磁头时，凸齿与磁头间的气隙头时，凸齿与磁头间的气隙减小，减小，磁通量增多，感应电磁通量增多，感应电动势为正值动势为正值。l因此，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就产因此，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就

19、产生一个交变电动势，即一个最大值和一个最小值，感生一个交变电动势，即一个最大值和一个最小值，感应线圈即输出一个交变电压信号。应线圈即输出一个交变电压信号。l信号转子上的大齿缺转过磁头时，输出一个宽脉冲信号转子上的大齿缺转过磁头时，输出一个宽脉冲信号，该信号对应信号，该信号对应1 1缸或缸或4 4缸缸上上止点前一定角度。止点前一定角度。lECU接收到宽脉冲信号时，接收到宽脉冲信号时，再根据再根据凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器输入输入的信号的信号最终判定最终判定是是1缸还是缸还是4缸在上止点前。缸在上止点前。l信号转子上有信号转子上有58个凸齿，所以信号转子每转一转，个凸齿，所以信号转子每转一转

20、，传感器线圈就产生传感器线圈就产生58个交变电压信号，并输入个交变电压信号，并输入ECU，作为计算，作为计算曲轴转速和曲轴转角曲轴转速和曲轴转角的依据。的依据。 在发动机运行中，当曲轴位置传感器出现故障时，会导致信号中断，发动机立即熄火，这时电子控制单元可以诊断到故障并进行存储。利用故障诊断仪，可以读取故障信息。 对于曲轴位置传感器的检测，主要测量各端子间电阻、信号转子凸齿与磁头间间隙等。 （1）曲轴位置传感器的电阻检查l关闭点火开关，拔下传感器连接器插头，按图进行， 检查传感器上1与2端子间电阻，应为4501000。若电阻为无穷大，说明信号线圈存在断路，应更换传感器。l检查传感器上1或2端子

21、与屏蔽线端子3之间的电阻，阻值应为无穷大，如果电阻不是无穷大，则应更换传感器。 （2）检查传感器与）检查传感器与ECU之间的连接线束之间的连接线束 分别检查1与56端子，2与63端子，3与67端子间的电阻值，应不超过1.5。如果电阻为无穷大，说明存在导线断路或接触不良，需进行维修。 （3）信号转子与磁头间间隙检查）信号转子与磁头间间隙检查 用塞尺检查信号转子与磁头间空气间隙，标准值为0.20.4mm。若有变化，需进行调整。 二、光电式曲轴位置传感器二、光电式曲轴位置传感器（一）结构、原理（一）结构、原理 该传感器应用于日产公爵（该传感器应用于日产公爵（分电器内分电器内）、日）、日产蓝鸟（产蓝鸟

22、（排气凸轮轴前端排气凸轮轴前端）、日产地平线、日）、日产地平线、日本三菱（本三菱（进气凸轮上进气凸轮上）、韩国现代（）、韩国现代（分电器内分电器内）等。等。现以日产车系为例现以日产车系为例【结构】【结构】如图所示如图所示 由由信号发生器信号发生器和带光孔的和带光孔的信号盘信号盘组成组成1、信号发生器、信号发生器l信号发生器固装在固定底座板上（或分电器壳体上），主要由两只发光二极管、两只光敏晶体管和整形（控制）电路组成。如下图所示：l两只发光二极管分别正两只发光二极管分别正对着光敏三极管，发光二对着光敏三极管，发光二极管以光敏三极管为照射极管以光敏三极管为照射目标。目标。2、信号盘、信号盘l位于

23、发光二极管和光敏三极管之间，固定在凸轮轴位于发光二极管和光敏三极管之间，固定在凸轮轴（或分电器轴上），与凸轮轴（或分电器轴）一起（或分电器轴上），与凸轮轴（或分电器轴）一起转动。转动。l信号盘边缘刻有信号盘边缘刻有360条缝隙（光孔），用来产生条缝隙（光孔），用来产生1凸轮轴转角凸轮轴转角信号（信号（2曲轴转角信号曲轴转角信号）。）。l边缘稍靠内侧分布着边缘稍靠内侧分布着6 6个间隔个间隔6060的光孔（六的光孔（六缸），或缸），或4个间隔个间隔90的光孔（四缸），用来的光孔（四缸），用来产生曲轴位置信号（产生曲轴位置信号（120120信号信号六缸六缸，或，或180信号四缸），信号四缸），其中

24、有一个较宽的光孔是用来其中有一个较宽的光孔是用来判断判断第第1 1缸活塞上止点缸活塞上止点位置的。位置的。 【原理】【原理】 当信号盘随凸轮轴（或分电器轴）转动时，因信当信号盘随凸轮轴（或分电器轴）转动时，因信号盘上有光孔，产生号盘上有光孔，产生透光和遮光透光和遮光的交替变化，使两的交替变化，使两只光敏晶体管交替产生与消除电动势，从而产生脉只光敏晶体管交替产生与消除电动势，从而产生脉动电压信号。动电压信号。l转速和转角信号：即转速和转角信号：即Ne信号信号 凸轮轴每转一周（曲轴转两周），由凸轮轴每转一周（曲轴转两周），由360个个光孔所控制的电路将输出光孔所控制的电路将输出360个脉冲信号，每

25、个脉冲信号，每个脉冲信号对应于凸轮轴个脉冲信号对应于凸轮轴1转角（曲轴转角（曲轴2转角），此信转角），此信号作为向电脑输入的转速和转号作为向电脑输入的转速和转角信号，即角信号，即Ne信号。信号。l第一缸上止点位置和缸序判别信号：即第一缸上止点位置和缸序判别信号：即G信号信号凸轮轴每转一周（曲轴转两周），由光孔（缝凸轮轴每转一周（曲轴转两周），由光孔（缝隙）较宽的第一缸上止点位置标记和隙）较宽的第一缸上止点位置标记和60（六缸）或六缸）或90（四缸）间隔（四缸）间隔光孔，将向电脑输入第一缸上光孔，将向电脑输入第一缸上止点位置信号和缸序判别信号，止点位置信号和缸序判别信号，即即G信号，信号，相当于

26、磁脉冲式的相当于磁脉冲式的120信号信号。（二）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端子之间的电压应为5V或12V。2、插回插头，起动发动机，使转速在2500r/min左右，测量传感器输出电压，正常值一般为2-3V左右。3、用示波器测有关信号波形，来判断传感器是否故障（第十章介绍） （三）具体车型检测示例1、日产千里马轿车曲轴位置传感器检测l该车型光电式发动机转速与曲轴位置传感器安装在分电器内，产生曲轴2转角信号，用于计算发动机转速，120曲轴转角信号作为控制的基准。l传感器与ECU的接线如图所示 故障检测方法：（1）检查电源（2）检查ECU与传感器之间的配线和接线器

27、（3）检查ECU的输入信号（4）检查搭铁回路2、韩国现代汽车光电式曲轴位置传感器的检测、韩国现代汽车光电式曲轴位置传感器的检测 现代（现代（SONATA）汽车光电式曲轴位置传感）汽车光电式曲轴位置传感器的工作原理与日产公司光电式曲轴位置传感器器的工作原理与日产公司光电式曲轴位置传感器相似，相似，区别在于信号盘的结构不同区别在于信号盘的结构不同，如图所示。，如图所示。l对于分电器式点火系统，其曲轴位置传感器总成安对于分电器式点火系统，其曲轴位置传感器总成安装在分电器中；装在分电器中；l对于无分电器式点火系统，曲轴位置传感器总成安对于无分电器式点火系统，曲轴位置传感器总成安装在凸轮轴左前部。装在凸

28、轮轴左前部。l该传感器的信号盘外圈有该传感器的信号盘外圈有4 4个个孔孔，用来测定曲轴转角，并将，用来测定曲轴转角，并将其转变成其转变成电压脉冲电压脉冲信号，信号，ECU根据该信号计算发动机的转速，根据该信号计算发动机的转速，控制发动机的燃油喷射和点火控制发动机的燃油喷射和点火正时。正时。l在信号盘内靠里面在信号盘内靠里面还有一个孔还有一个孔，它用来测量，它用来测量第第1 1缸缸压缩行程上止点压缩行程上止点。l但有些SONATA车上设有两个孔 ，用来测量第1缸、4缸的压缩行程上止点，目的是为了提高精度。第1缸或第4缸上止点位置测定后，被转变成电脉冲信号输入ECU，ECU根据此信号计算燃油喷顺序

29、。 l曲轴位置传感器与ECU的连接电路如下图所示：发光二极管：发光二极管：2个个光敏二极管：光敏二极管：2个个l工作原理：A、当发光二极管照射到信号盘光孔中的某一孔时，光线便照射到光敏二极管上，使电路导通；B、当发光二极管被遮挡时，光敏二极管截止。C、信号发生器输出的电压脉冲信号输人电子电路经放大整形后，即向ECU输入曲轴转角信号。l检测方法：（1）曲轴位置传感器连接线束的检查 下图为现代（SONATA）汽车曲轴位置传感器连接器插头的端子位置。 检查时应脱开曲轴位置传感器连接器插头，打开点火开关，但不起动发动机。用万用表测量线束侧4端子与接地间电压，应为12V；测线束侧2端子和3端子与接地间电

30、压，应为4.85.2V；用万用表的电阻挡测量线束侧1端子与接地间电阻，应为0。如图所示（2）曲轴位置传感器输出信号的检查 将万用表电压挡连接在传感器侧3端子和1端子上，发动机起动后，电压应为0.21.2V；发动机怠速运转期间，用万用表电压挡测量传感器侧2端子和1端子间电压应为1.82. 5V。若电压不在规定范围，则应更换曲轴位置传感器。三、霍尔效应式曲轴位置传感器三、霍尔效应式曲轴位置传感器（一）结构、原理（一）结构、原理 利用霍尔效应原理，对曲轴位置进行检测利用霍尔效应原理，对曲轴位置进行检测【结构】如图所示【结构】如图所示（叶片触发式、轮齿触发式叶片触发式、轮齿触发式）1-霍尔半导体元件霍

31、尔半导体元件 2-永久磁铁永久磁铁 3-挡隔磁力线的叶片挡隔磁力线的叶片叶片触发式叶片触发式轮齿触发轮齿触发式式1 1、霍尔效应原理、霍尔效应原理 在磁场中，当电流以垂直于磁场方向通过置于磁场中的半导体基片（即霍尔元件）时，在垂直于电流和磁场的霍尔元件的横向侧面上，将产生一个与电流和磁场强度成正比的电压，此电压称为霍尔电压霍尔电压U UH H。【备注】【备注】霍尔电压的计算公式霍尔电压的计算公式UH：霍尔电压；RH：霍尔系数；d：霍尔元件的厚度；I：通过霍尔元件的电流；B：加在霍尔元件上的磁场磁力线密度；：元件形状函数，其中L为元件的长度，W为元件的宽度。l从上面的公式可以看出，霍尔电压从上面

32、的公式可以看出，霍尔电压正比于正比于电流电流强度和磁场强度，且与霍尔元件的形状有关。强度和磁场强度，且与霍尔元件的形状有关。l在霍尔元件结构一定，在霍尔元件结构一定，I为定值时，为定值时，UH与与B成成正比。正比。l当所加当所加磁场方向改变磁场方向改变时，霍尔电压的符号也随时，霍尔电压的符号也随之改变因此，霍尔元件可以用来测量磁场的大之改变因此，霍尔元件可以用来测量磁场的大小及方向。小及方向。l霍尔元件常采用霍尔元件常采用锗、硅、砷化镓、砷化铟及锑锗、硅、砷化镓、砷化铟及锑化铟化铟等等半导体半导体制作。制作。l用锑化铟半导体制成的霍尔元件灵敏度最高，用锑化铟半导体制成的霍尔元件灵敏度最高，但受

33、温度的影响较大。但受温度的影响较大。l用锗半导体制成的霍尔元件，虽然灵敏度较低，用锗半导体制成的霍尔元件，虽然灵敏度较低，但它的温度特性及线性度较好。但它的温度特性及线性度较好。l目前使用目前使用锑化铟锑化铟霍尔元件的场合较多。霍尔元件的场合较多。 霍尔效应式曲轴位置传感器就是通过霍尔效应式曲轴位置传感器就是通过触发触发叶片或轮齿叶片或轮齿改变霍尔元件所受的磁场强度，从改变霍尔元件所受的磁场强度，从而使霍尔元件产生而使霍尔元件产生脉冲电压信号脉冲电压信号，经放大整形，经放大整形后即为所需的曲轴位置信号。后即为所需的曲轴位置信号。2 2、轮齿触发式霍尔式曲轴位置传感器、轮齿触发式霍尔式曲轴位置传

34、感器【组成】由具有触发轮齿的信号盘和霍尔传感器组成【作用】为ECU提供计算曲轴转角和发动机转速所需的信息。【另外】在发动机的分电器内或凸轮轴上设置霍尔式同步信号传感器，信号送给ECU，用来判别基准气缸活塞位置和工作过程。（即协助曲轴位置传感器判缸）以北京切诺基汽车发动机曲轴位置传感器为例以北京切诺基汽车发动机曲轴位置传感器为例【安装位置】【安装位置】l具有具有触发轮齿触发轮齿的的信号盘信号盘：变速器输入端变速器输入端l霍尔传感器霍尔传感器：变速器延伸壳体上变速器延伸壳体上【结构】【结构】由传感头和信号盘组成由传感头和信号盘组成 如下图所示如下图所示由永久磁铁、霍尔元件和电子电路等组成。由永久磁

35、铁、霍尔元件和电子电路等组成。 传感头传感头l四缸：信号盘有两组相隔四缸：信号盘有两组相隔180的轮子齿组。的轮子齿组。每组有四个齿槽，一组中相邻齿槽间隔角度每组有四个齿槽，一组中相邻齿槽间隔角度为为20。信号盘信号盘l六缸：信号盘有三组相隔六缸：信号盘有三组相隔120的轮子齿组。的轮子齿组。每组有四个齿槽，一组中相邻齿槽间隔角度每组有四个齿槽，一组中相邻齿槽间隔角度为为20（与四缸机相同）（与四缸机相同）。【工作原理】【工作原理】l永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮，齿轮相当于一个集磁器。当齿轮位于图a所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱。当齿轮位于图b所示位置时，穿过霍尔元

36、件的磁力线集中，磁场相对较强。a、磁场较弱、磁场较弱b、磁场较强、磁场较强l齿轮转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，因此引起霍尔电压的变化， 霍尔元件将输出一个mV级的正弦波电压。l该交流信号需经由电子电路转换成标准的脉该交流信号需经由电子电路转换成标准的脉冲电压。下图为霍尔传感器电子线路框图。冲电压。下图为霍尔传感器电子线路框图。 【工作过程】【工作过程】（1）轮槽轮槽通过传感器时，传感器输出通过传感器时，传感器输出高电位高电位（5V）。）。（2）轮齿轮齿中心线与传感器感应头中心成一条直中心线与传感器感应头中心成一条直线时（即正对），传感器输出线时（即正对），传感器输出低电位低电位

37、（0.3V）。）。（3）一个轮槽和一个轮齿通过传感器，传感）一个轮槽和一个轮齿通过传感器，传感器便产生一个器便产生一个高高- -低电位低电位脉冲信号。脉冲信号。（4）信号盘上的一组齿轮组通过传感器时，）信号盘上的一组齿轮组通过传感器时，传感器将产生一组脉冲信号，每组由传感器将产生一组脉冲信号，每组由四个脉冲四个脉冲信号构成。信号构成。l四缸：四缸：曲轴每转一转产生两组脉冲信号。曲轴每转一转产生两组脉冲信号。l六缸：六缸：曲轴每转一转产生三组脉冲信号。曲轴每转一转产生三组脉冲信号。所以：所以：lECU从接收到一组脉冲中从接收到一组脉冲中第一个脉冲的上升第一个脉冲的上升沿沿开始，就能确定确定目前有

38、两个气缸的活塞开始，就能确定确定目前有两个气缸的活塞正在向上止点运动。正在向上止点运动。lECU根据根据第一个脉冲的下降沿第一个脉冲的下降沿，就能确定正，就能确定正在向上止点运动的两个活塞当前的运行位置。在向上止点运动的两个活塞当前的运行位置。lECU通过对各脉冲通过时间的计算，能计算通过对各脉冲通过时间的计算，能计算出出1曲轴转角的时间和发动机的转速。曲轴转角的时间和发动机的转速。缺点：缺点：lECU只能判断有只能判断有两个活塞在接近上止点两个活塞在接近上止点，但，但不能判断出是哪两个活塞不能判断出是哪两个活塞（即缸序），（即缸序），也不能也不能判断出具体这两个气缸正在进行的工作过程判断出具

39、体这两个气缸正在进行的工作过程（即不能判断是压缩还是排气）。（即不能判断是压缩还是排气）。则：则： 需要需要同步信号传感器同步信号传感器来判断缸序以及对来判断缸序以及对应气缸活塞位置。应气缸活塞位置。3 3、霍尔式同步信号传感器、霍尔式同步信号传感器【作用】【作用】产生与曲轴位置传感器信号对应的同步产生与曲轴位置传感器信号对应的同步信号，信号，ECUECU根据此信号，判断根据此信号，判断基准气缸正在进行基准气缸正在进行的工作过程和活塞所处的位置的工作过程和活塞所处的位置。【特点】【特点】结合曲轴位置传感器输出信号，就能保结合曲轴位置传感器输出信号，就能保证发动机喷油和点火的正时及顺序。证发动机

40、喷油和点火的正时及顺序。【安装位置】【安装位置】l有分电器的电控点火系统：安装在分电器内有分电器的电控点火系统：安装在分电器内l无分电器的点火系统：安装在凸轮轴上无分电器的点火系统：安装在凸轮轴上（1 1）安装在分电器内的霍尔式同步信号传感器）安装在分电器内的霍尔式同步信号传感器【结构】【结构】由脉冲环和霍尔传感器组成。由脉冲环和霍尔传感器组成。 如图所示如图所示l脉冲环是一个脉冲环是一个半圆周半圆周环环（180180），通过环），通过环座安装在分电器轴上，座安装在分电器轴上，随分电器轴与曲轴同随分电器轴与曲轴同步旋转。步旋转。l当脉冲环接近霍尔传感当脉冲环接近霍尔传感器时，传感器输出高电位器

41、时，传感器输出高电位（5V）。）。l当脉冲环离开霍尔传感当脉冲环离开霍尔传感器时，传感器输出低电位器时，传感器输出低电位（0V0V）。）。l分电器转一周，高低电分电器转一周，高低电位各占位各占180180（相当于（相当于360360曲轴转角）。曲轴转角）。【工作原理】【工作原理】【工作过程】【工作过程】l当脉冲环的前沿进入霍尔传感器时，传感器输当脉冲环的前沿进入霍尔传感器时，传感器输出出5V5V高电位信号：高电位信号：A、四缸：、四缸：表示表示第一、四第一、四缸活缸活塞正在向上止点运动，第一塞正在向上止点运动，第一缸为缸为压缩压缩行程，第四缸为行程，第四缸为排排气气行程。行程。B、六缸：、六缸：第第三、四三、四缸活塞正缸活塞正向上止点运动，第三缸为向上止点运动，第三缸为排排气气行程，第四缸为行程，第四缸为压缩压缩行程。行程。l当脉冲环的后沿离开霍尔传感器时，传感器输当脉冲环的后沿离开霍尔传感器时，传感器输出出0V0V低电位信号：低电位信号：A、四缸：、四缸：表示第表示第一、四一、四缸活缸活塞正在向上止点运动，第一塞正在向上止点运动，第一缸为缸为排气排气行