凸轮相位传感器 凸轮轴位置传感器的安装位置，工作原理，检测方法

凸轮轴位置传感器的安装位置、工作原理、检测方法

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凸轮轴位置传感器的作用、安装位置

凸轮轴位置传感器（CMP），又称为凸轮轴转角传感器、相位传感器、同步信号传感器、缸位传感器（CYP）、汽缸识别传感器（CIS）、汽缸位置传感器（CID），有的车上还称为1缸上止点传感器（No.1TDC）。

1 作用

凸轮轴位置传感器的作用主要是检测凸轮轴位置和转角，从而确定第一缸活塞的压缩上止点位置。在启动时，发动机ECU根据凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器提供的信号，识别出各个汽缸活塞的位置和冲程，控制燃油喷射顺序和点火顺序，进行准确的喷油和点火控制。

2 安装位置

凸轮轴位置传感器一般安装

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磁电式凸轮轴位置传感器

1 结构

丰田K3-VE发动机使用的是三销磁电式凸轮轴位置传感器，安装于发动机1号进气凸轮轴前端。因为该机型配备可变气门系统，所以凸轮轴位置传感器要进行汽缸识别和检测VVT-i提前角的值两项功能。其安装位置与结构见图1。

图1 磁电式凸轮轴位置传感器安装位置

2 工作原理

1号进气凸轮轴上的前端设置有三个正时销，分别代表60°、180°、360°曲轴转角，根据正时销的输出信号，ECU进行实际凸轮轴位置的检测和汽缸识别，凸轮轴转动时，正时销与凸轮转角传感器间气隙发生变化，从而改变通过凸轮转角传感器的磁通量，凸轮轴每转动一圈产生3个脉冲，输出波形如图2所示。根据来自曲轴位置传感器信号，1号凸轮轴相位被检测，根据这个相位，可变气门正时控制器发挥作用。

图2 凸轮转角传感器输出波形

3 连接电路

丰田K3-VE发动机凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路如图3所示。

图3 凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路

4 检测方法

（1）电阻检测

冷态时（传感器温度为-10~50℃）凸轮轴位置传感器电阻为835~1400Ω，热态时（传感器温度为50~100℃）凸轮轴位置传感器电阻为1060~1645Ω。

（2）解码器检查

利用DS-21诊断测试仪进行检测，如果凸轮轴位置传感器损坏或相关线路出现故障，会出现故障代码P0340，或闪码14，其原因可能有凸轮轴位置传感器故障、凸轮轴位置传感器线路开路或短路，或者ECU故障。

（3）示波器检测

连接示波器，其输出波形应与图2相同。

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触发叶片型霍尔式凸轮轴位置传感器

1 结构

触发叶片型霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮的一端，其结构如图4所示。它主要由霍尔传感器和信号转子组成。它被广泛使用于大众轿车上。

图4 触发叶片型霍尔式凸轮轴位置传感器

信号转子或叫触发叶轮，安装在进气凸轮上，用螺栓和座圈固定。信号转子的隔板又叫叶片，在隔板上有一个窗口，窗口对应产生的信号为低电平信号，隔板对应产生的信号为高电平信号。霍尔传感器主要由集成电路、永久磁铁和导磁片组成。

2 工作原理

霍尔元件与永磁铁之间有1mm的间隙，当信号转子随进气凸轮轴一同转动时，隔板和窗口从集成电路与永磁铁之间的间隙中转过。当信号转子的隔板进入间隙时，霍尔集成电路中的磁场被旁路，霍尔元件上没有磁力线穿过，霍尔电压为零，集成电路输出级三极管截止，传感器输出的信号电压为高电位，约4.0V；当信号转子的隔板离开间隙时，永磁铁的磁通经导磁片和霍尔元件集成电路构成回路，这时产生的霍尔电压约为2.0V，集成电路输出级三极管导通，传感器输出的信号电压为0.1V，为低电位。

发动机工作时，曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器产生的信号不断地输入ECU。当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电位信号（15°）和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电位信号时，可以识别出1缸活塞在压缩上止点、4缸活塞处于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。由于凸轮轴位置传感器与曲轴位置传感器同时输出信号，凸轮轴位置传感器信号作为判缸信号，因此凸轮轴位置传感器也称为同步信号传感器。

3 电路连接

霍尔式凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路如图5所示。该传感器G40导线连接器有三个接线端子，1为传感器电源正极端子；2为传感器信号输出端子；3为传感器电源负极端子。这三个端子分别与ECU的62、76和67端子相连。

图5 霍尔式凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路

4 检测方法

当凸轮轴位置传感器出现故障时，ECU可以检测到故障信息，使用VAG1551或VAG1552故障诊断仪可以读取传感器的故障码。故障码显示出凸轮轴位置传感器有故障时，可以用万用表检查传感器电源电压和导线电阻进行故障的判定和排除。

❶ 检测传感器电源电压

断开点火开关，拔下传感器导线连接器插头，用万用表的正、负表笔分别与连接器1与3端子相连接，接通点火开关时，电压应为4.5V以上。若电压为零，说明线束存在断、短路，或ECU有故障；当断开点火开关后，应继续检查导线是否存在断路或短路。

❷ 检测导线电阻

用万用表的电阻挡检查传感器的1端子与ECU的62端子、传感器的2端子与ECU的76端子、传感器的3端子与ECU的67端子的电阻值，各导线间电阻值应不大于1.5Ω。若电阻过大或为无穷大，则说明线束接触不良或导线断路，应进行维修或更换线束。

再用万用表电阻挡继续检查传感器连接器端子1与2、3端子间电阻，或检查ECU的62端子与76、67端子间电阻，测得的电阻均应为无穷大。若阻值不是无穷大，则说明导线存在短路，应进行更换。

EA888发动机可变相位工作原理及常见故障

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工作原理

迈腾EA888发动机的配气正时调节单元是液压叶片式调节器，利用机油泵提供的机油压力进行工作，其配气相位结构如图1所示。调节器叶片驱动的转子与进气凸轮轴固定。“外转子”与正时链轮制成一体，由曲轴通过正时链条驱动。进气凸轮轴与“定子”正时链轮之间最大可产生60°曲轴角的相位差。进气凸轮的旋转相位由发动机控制单元根据转速及负荷等参数进行控制，进气凸轮的正时调节系统结构如图2所示。内转子：与凸轮轴刚性连在一起。外转子：与链轮刚性连在一起。锁销：用于机械锁止。

△ 图1：EA888系列发动机链条驱动的配气系统结构

△ 图2：进气凸轮轴的正时调节系统结构

三位四通阀通过阀芯移动，将来自机油泵的机油压力以及泄油通道分配给凸轮轴正时调节单元的“提前腔”及“滞后腔”。使调节器“叶片”在机油压差的作用下，相对凸轮轴旋转方向“提前”或“滞后”转动，如下图所示为三位四通阀的实际油路连通情况。

三位四通阀及N205电磁阀安装在进气凸轮轴的轴端，发动机控制单元J623通过控制N05电磁阀的占空比，从而改变电磁阀的通电电流大小。发动机控制单元J623根据“凸轮轴位置传感器G40”信号，闭环控制N205电磁阀的通电占空比。发动机熄火时，由“锁止销”将调节器转子锁止在最大“延迟”位置。发动机启动后，当“提前”腔压力达到50kPa以上时“锁止销”解锁，开始进行配气相位调节，相位角度由发动机控制曲线决定。

三位四通阀的阀芯在电磁力及弹簧力的作用下，可分别处于中三个位置。

如下图所示“滞后”调节状态，电磁阀通电电流“较小”，电磁阀通电，阀芯顶出通道B与主油道接通，建立压力凸轮轴向延迟关闭方向调整进气门晚关，以增加进气量。

下图所示“控制”调节状态，电磁阀通电电流“中等”。

下图所示为“提前”调节状态，电磁阀通电电流“较大”。电磁阀断电，阀芯回缩通道A与主油道接通，建立压力凸轮轴向提前关闭方向调整进气门早关，避免进气回流。

发动机控制单元J623通过各种传感器（如转速、凸轮轴位置、冷却液温度等）信号与发动机运转模型计算得到相位要求，继而通过执行器N205控制三位四通中央阀左右移动，从而控制凸轮叶片两端压力来实现凸轮轴移动，达到改变相位的要求，该三位四通中央阀初始位置为左侧凸轮轴滞后位置，其控制原理如下图所示。电磁阀N205占空比小时，三位四通中央阀芯处于左侧滞后位置，占空比大时处于右侧提前位置。

启动时，凸轮轴要求滞后到最迟以满足易启动的要求；怠速时要求凸轮轴在28°左右，保证怠速稳定运转，无抖动；部分负荷和急加速工况时，要求凸轮轴调整提前以满足转矩要求；全负荷时需要大功率凸轮轴调整滞后以满足功率要求。注：电磁阀N205阻值约为7.3Ω，关闭点火开关测量插头1号脚应有约为12V常电。

凸轮轴调整机构利用机油压力控制叶片位置。发动机ECU根据各种传感器信号及工况控制电磁阀的开闭，从而控制前后腔压力来改变叶片位置，达到改变凸轮轴配气相位的目的。

发动机怠速时压力为0.12~0.16MPa，发动机在2000r/min时压力为0.27~0.45MPa，测量值都在标准范围内。

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可变配气系统常见故障

配气正时链条张紧器损坏，会造成正进链条“跳齿”，配气正时错乱。由于正时链条是利用机油压力来张紧正时链条的，机油泵损坏故障会使机油压力不正常，会造成张紧器的损坏，如下图所示。这些故障会造成发动机启动困难和怠速不稳等常见故障。

在出现了P150D这个故障码后，一定要弄清楚链条是否真的被拉长了。

① 打开正时机构壳体盖上的保养开口，如下图所示。

② 用手转动发动机，直至链条张紧器的柱塞伸出至最大位置处。

③ 查一查链条张紧器柱塞上可以见到的齿的个数。所谓的可以见到的齿，是指位于链条张紧器壳体右外侧的所有齿。

④ 要注意的是，有时候被正时机构壳体盖盖住的齿也要计算在内。

⑤ 把齿的数目输入诊断仪内。

⑥ 如果有P150D这个故障码且在链条张紧器的柱塞伸出至最大位置处时，位于链条张紧器壳体右外侧的齿有7个或者更多的话，则就必须更换正时链条。

⑦ 更换链条后，要通过故障导航来为链条拉长识别功能进行初始化。

⑧ 初始化完成后，清除故障存储器。

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