不懂就问：电控柴油机喷油正时信号传感是如何工作的？

【卡车之家 原创】喷油正时是柴油发动机能够正常启动和运转的一个主要因素。记得大泵机时代的喷油提前角可以达到二十度以上，前几天偶然翻翻资料，看到现在的燃烧技术可以让发动机喷油提前角达到6度以内，不得不佩服科学技术的进步神速。因为燃烧效率和燃烧速率的提高而让喷油时间可以更加接近于上止点0度。

曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器工作原理和失效状态

今天我们讲讲电控高压共轨系统提供喷油正时信号的两个传感器：曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器工作原理和失效状态。

以常见的博世商用车为例：（后文如果没有特殊说明都是讲的博世电磁式）这俩传感器都属于电磁式的，属于无源类型。型号是一样的，可以互换。前面两句话的意思可以这样理解：这俩传感器用在配备博世系统的大型车上面，外部不给它俩供电。它自己发电，所以可以把它俩理解成两个小发电机！

上图是凸轮轴传感器的信号盘，它和凸轮轴传感器一起安装在高压油泵上面，有些也会安装在发动机缸盖或者缸盖底下前端或者后端。不管安装在哪里，它的转速和凸轮轴转速始终是同步的，凸轮轴转一圈这个信号盘转一圈。

大家可以看到信号齿上面的数字153624（或者142635），这个刚好是六缸发动机工作顺序，每个信号齿对应一个缸。我们看到有多出来一个信号齿，上面写得有“0识别用”。这个是一缸压缩上止点。

知道了一缸压缩上止点和每个缸的工作位置，发动机是不是就可以正常运转了呢？我们后面解答！我们知道因为燃烧需要时间，所以喷油时间必须提前。即使同一台发动机随着工况的改变喷油提前角度也是不一样的。

为了更加精确的掌握发动机对于喷油提前角的需要，所以需要更大的圆盘来详细划分刻度。而发动机飞轮恰好可以胜任（有的车型在发动机扭转减震器上面）。所以我们就会看到电控发动机飞轮上面就会有一个一个的信号齿（或者是凹坑）。

博世商用车曲轴位置传感器有60-2个信号齿（或凹坑），减2的意思是会少两个齿（或者少两个凹坑），如下图：

这个缺齿部位和曲轴位置传感器对应点是一缸或六缸压缩上止点，为什么这么说呢？我们知道，发动机一个工作循环曲轴转两圈（进气、压缩、做功、排气各半圈），第一圈从1缸开始干活，后面5缸、3缸接力干活。

第二圈从6缸开始干活，后面2缸、4缸接力干活。所以这个缺齿部位对应曲轴位置传感器的时候有可能是一缸压缩上止点，也有可能是六缸压缩上止点。因为凸轮轴是控制气门开闭的，发动机每缸每个工作循环凸轮轴只转一圈（曲轴转两圈，凸轮轴转一圈），与它同步的凸轮轴传感器只需要知道多齿对应位置就可以知道是一缸在压缩上止点位置了！所以说：凸轮轴传感器可以准确判缸，而曲轴位置传感器可以知道发动机的喷油准确提前角。

传感器失效状态（坏了）及应对办法

对于博世商用车来说，这俩传感器互为备份。当其中一个坏了以后另外一个是可以单独工作的。如果发动不着车，并且有报相关故障码的时候，我们可以拔掉其中一个传感器让另外一个传感器单独工作。

此时会报故障码，启动时间会延长。这是因为单曲轴位置传感器不能准确判断第一缸压缩上止点。如果单曲轴位置传感器工作的时候，电脑会控制喷油器在两个压缩上止点（一缸和六缸）试探性的喷油，当发现转速上升，电脑会认为喷油正确。

发动机单凸轮轴传感器工作的时候，因为喷油提前角无法准确计算，尾气排放会恶化！这些都是控制策略里面的功能:跛行回家模式（Limphome）！单传感器工作的时候对于功率输出是没有影响的！

根据以上介绍，我们知道，这两个传感器给电脑版的反馈信号必须是同步的。当这两个传感器其中一个因为受到干扰或者损坏等情况下，可能会给电脑传递错误的信号，而电脑板无法判断哪个传感器的信号是正确的时候，可能会造成无法启动和正常运转。

这就好像两个人抬木头似的。当其中一个人步伐踉踉跄跄，另外一个人也会跟着步伐不稳。此时最好的解决办法是停下来（无法启动、运转）或者干脆一个人扛着这根木头走（单传感器工作）。这就是我们说的信号必须同步。所以，喷油正时信号也叫：“同步信号”

以曲轴位置传感器为例，传感器头部和飞轮信号齿之间必须要保证1毫米±0.5毫米的间隙。间隙如果过大或者过小的话都会影响信号的输出。经常有曲轴位置传感器头部有铁屑粘附的情况。如果铁屑粘附很多，会影响动力甚至会无法启动。

这个时候，当电脑无法准确的收到传感器的信号，只能减低供油量或者不供油。

随着信号齿切割传感器的磁力线，在传感器线圈两端就会出现一个交变电压，除了缺齿部位以外，其它58个信号齿就会出现58个正弦波信号。这类的交变信号最易受到干扰，所以传感器进电脑板的线一般都是双绞线或者外覆屏蔽层。

即使这样，在平常使用的时候，偶尔也有发电机，启动机等大功率电器工作的时候对它有干扰的情况出现。所以 ，车上的线路我们不要轻易改变它的交叉位置。

我们知道正弦波模拟信号电脑是无法读取的，所以模拟信号必须要有个数字信号转换的过程，这就对于电磁式的传感器信号输出要求会更高 (有些车型使用的霍尔效应传感器直接输出数字信号，抗干扰性能，电脑准确识读率都要比电磁式高)下图是传感器正常输出的模拟信号，和准确的数字信号转换。

上图是曲轴位置传感器和信号齿距离忽远忽近造成的信号波形图。这样电脑就无法准确识读。其它还有凸轮轴信号盘移位，信号齿缺损等等各种情况的出现，需要我们在使用中细心观察。

本文特约作者：天天向左002

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手把手教你 凸轮轴位置传感器的信号与波形分析

凸轮轴位置传感器的作用是将凸轮轴转速信号以及第1 缸压缩上止点位置准确传递给 ECM，用来对发动机运行进行控制。

凸轮轴位置传感器一般是3 线霍尔传感器 ，电脑给传感器提供电源搭铁，不同车型的电源也不同，拔掉插头车钥匙信号线的电压一般为12V 或 5V。但这个电压是虚电，是经过电脑内部的限流电阻出来的，所以拔掉插头会有两个高电压（12V 或5V）。

使用功率试灯一端夹负极，一端分别去测试这两根线，能点亮功率试灯的即为电源线，另一根即为信号线。

凸轮轴位置传感器不但可以检测凸轮轴的转速，还可以判断凸轮轴的位置。对于大众车型，一般为两个大齿和两个小齿，但因为齿太少，位置的分辨率不够，所以一般需要与曲轴信号一起判断1 缸压缩上止点 。

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凸轮轴位置传感器的工作原理

凸轮轴信号由靶轮和传感器产生。当空隙处于磁铁与霍尔元件之间时，磁场照射霍尔元件，产生霍尔电压，此时三极管导通，5V 信号电压直接搭铁，信号电压变为 0V。当叶片挡在磁铁与霍尔元件之间时，磁场不能照射霍尔元件，此时霍尔元件就产生不了霍尔电压，三极管截止，信号电压就由0V 变成5V（图9-12）。

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凸轮轴位置传感器波形分析

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霍尔式凸轮轴位置传感器信号

霍尔式凸轮轴位置传感器输出电压的幅值不变，频率随车速而改变（图9-13）。

在检测时，应注意其以下几个特点：

■ 输出电压的幅值不变，频率随发动机转速变化而改变。

■ 波形的水平上限应达到参考电压，水平下限应几乎达到地电位，若离地电位太高，说明电阻太大或接地不良。

■ 电压的峰- 峰值应等于参考电压。

■ 电压的转变应是垂直的直线。

02

磁感应式凸轮轴位置传感器信号

磁感应式凸轮轴传感器一般单独安装在缸盖靠近凸轮轴的侧面或凸轮轴前端的链轮处，或安装在分电器内部。

磁感应式凸轮轴位置传感器输出的电压和频率随发动机转速增加而增加（图9-14 和图9-15）

其波形具备以下特点：

■ 输出的电压和频率随发动机转速的变化而改变。

■ 波形的上下波动应在 0V 电位的上下基本对称。

■ 每一个最大峰值电压都应差不多，若某一峰值电压低于其他，则应检查触发轮是否有缺角或偏心。

■ 每一个最小峰值电压都应差不多，若某一峰值电压高于其他，则应检查触发轮是否有缺角或偏心。

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凸轮轴位置传感器信号波形

磁感应式凸轮轴位置传感器的信号波形：

对于磁感应式凸轮轴位置传感器的信号波形，在观测分析时，重点检查曲线上是否有毛刺、杂波出现，还要注意信号波形的相位。应牢记，磁感应式传感器的信号，总是按照正弦波的形式出现的，如果在传感器的输出端子上出现反向的信号，则很有可能是传感器的插头端子错误排列引起的，这可能是由于错误的维修作业，将插头线束接错导致的。

霍尔式凸轮轴位置传感器的信号波形：

对于霍尔式凸轮轴位置传感器的信号波形，有两个观测波形的原则，如前所述，一是要注意信号的基准线是否正常，二是看信号的最高点是否符合厂家的设定范围。下面的例子，是一个霍尔式凸轮轴位置传感器出现基准线偏差导致发动机无法启动的故障案例。

如图9-16 所示，为凸轮轴位置传感器与曲轴位置传感器波形，蓝色曲线为凸轮轴位置传感器波形，红色曲线为曲轴位置传感器波形。从图形上可以看出，曲轴位置传感器信号正常，而凸轮轴位置传感器的波形却很不正常。从波形峰值上看，5V 电压的峰值没有问题，但看一下波形上的最小峰值，显示是3.1V，而霍尔传感器的正常波形是在0 ～ 5V 变化。从这里，就可以看出传感器是存在异常的，由于信号始终处于高电位，导致发动机 ECU 无法正确地辨别1 缸上止点位置，以致发动机无高压火花。

更换新的凸轮轴位置传感器，发动机能正常工作，此时观测到如图9-17 所示的波形。

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判断凸轮轴信号的好坏

凸轮轴位置传感器波形的产生原理为：当靶轮齿尖对准传感器时，信号线电压为低电压，当靶轮齿缺对准传感器时，信号线电压为高电压 （图9-18）。

如图9-19 所示，凸轮轴位置传感器有两个大齿和两个小齿。

通过波形可以得到信号齿的轮廓，然后拆掉凸轮轴位置传感器看一下信号轮是不是有两个大齿和两个小齿，如果是这样则说明凸轮轴位置信号没有问题。由于这个信号的低电压为0V，所以还需要观察这个信号的低电压是不是0V，如果低电压不是0V，则这个信号是有问题的。

有的信号盘上面没有齿轮，而是一圈磁编码，可以通过对比另一根凸轮轴的波形，观察两个波形是否一致，若一致则表明没有问题，若不一致则表明有问题。

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判断发动机正时

通过曲轴信号可以确定曲轴的位置，通过凸轮轴信号可以判断凸轮轴的位置，如果把这两个信号结合起来，就可以判断曲轴和凸轮轴的相对位置（即相位），也就是人们所说的正时。可以在凸轮轴信号上任意找一个标记然后观察它，如果发动机型号一致且正时正确，凸轮轴的这个标记就会对着曲轴上唯一的位置；如果这个相对位置发生变动，则说明正时错误。

如图9-20 所示是帕萨特车型怠速时测量的正时标记，每辆车的曲轴和凸轮轴的相对位置都不同，即每辆车的正时记号都不同。所以用示波器判断正时时，需要先收集好正常车的对应关系，并与故障车做比较，如果相对位置一致，则表明正时正确；如果相对位置发生变动，则表明正时错误。如果正时错位，凸轮轴的标记就会对着不同的曲轴位置。

凸轮轴的标记处对准的曲轴位置由最开始的1 个齿变到了6 个齿，但错齿不一定就代表正时错了，也有可能是 VVT 在调节。 怠速时的 VVT 一般不调节，所以用示波器判断波形时，应当采集怠速时的波形与故障车比较（图9-21）。

来源：汽车维修技术与知识

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