凸轮轴传感器波形 汽修示波器凸轮轴，曲轴位置传感器信号波形组合测试
汽修示波器凸轮轴、曲轴位置传感器信号波形组合测试
曲轴位置传感器的输出信号，传进给发动机控制单元ECU，再由发动机控制单元进行计算，可以准确判断曲轴所处的位置。具体来说，ECU可以将曲轴位置传感器的信号区分为：1°信号、上止点信号和判缸信号。
发动机控制单元根据曲轴位置传感器提供的信号，确定曲轴所处的位置，保证了喷油正时与点火正时精确进行。同时，曲轴位置传感器中的1°信号也可提供发动机转速信号，发动机控制单元根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油量。曲轴位置传感器可以用来检测发动机转速，因此又称为转速传感器。还可以检测活塞上止点位置，故也称为上止点传感器，包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。
凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的区别在于一个是检测凸轮轴位置的，而另一个是检测曲轴位置的。它们都为发动机点火、喷油提供相关信号，使发动机达到最佳工作状态。凸轮轴位置传感器向发动机ECU提供一缸上止点位置以及凸轮轴位置的信号，供发动机ECU来识别点火正时。同时，该信号还用于进行发动机爆燃控制和确定燃油喷射正时和顺序。曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器二者相辅相成，同时工作才能为发动机正常运转提供良好保证。
凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器常见的有电磁感应式、霍尔式、光电式三种，今天我们就拿霍尔式的凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器为例，用示波器进行测量演示。
霍尔式的传感器有三根线，一根电源线给传感器供电，一根信号线，一根地线。我们给示波器的通道一和通道二分别接上一根BNC转香蕉头线，红色香蕉头分别接上一根刺针，黑色香蕉头分别接上一个鳄鱼夹。黑色鳄鱼夹蓄电池搭铁接地，通道一的刺针刺入曲轴位置传感器信号线，通道二的刺针刺入凸轮轴位置传感器信号线。
设置通道一和通道二的通道衰减比为1X，将通道一的垂直档位调节为5V/div，通道二的垂直档位调节为2V/div。时基可以打到20ms左右先，到时候可以根据波形再自行调节。为了较少干扰，通道一和通道二都打开低通30K滤波功能。有的示波器内置汽修软件包，可以一键完成上述设置，更加便捷。最后，启动发动机，观察信号变化。
如下图所示，下方波形为通道一曲轴位置传感器信号，上方波形为通道二凸轮轴位置传感器信号。由于凸轮轴的转速慢于曲轴，因此也可以从信号频率中判断出来。
霍尔式的凸轮轴、曲轴位置传感器的波形显示的都是方波，信号脉冲的宽度也对应了轴齿的长度。同时观察可以诊断曲轴和凸轮轴之间的正时关系，查看两个传感器之间正时是否发生了偏移，这可能意味着正时带打滑或正时链拉长等问题。
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 。
1
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）。
2
凸轮轴位置传感器波形分析
01
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。
03
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。
04
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。
05
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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