凸轮轴传感器的磁 曲轴位置传感器的作用，工作原理，电路，故障检查

曲轴位置传感器的作用、工作原理、电路、故障检查

曲轴位置传感器（CPS或CKP），通常也称为发动机转速传感器，是发动机控制系统最主要的传感器之一，其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入ECU，以便确定喷射顺序、喷射正时、点火顺序、点火正时，然后根据信号监测到的曲轴转角波动大小来判断发动机是否有失火现象 。

2.曲轴位置传感器类型

现在汽车曲轴位置传感器主流的是磁脉冲式曲轴位置传感器，它一般安装于靠近飞轮的变速器壳体位置，见下图。还有一种是霍尔式曲轴位置传感器，一般安装在曲轴前端的曲轴皮带轮旁的位置，也有安装在曲轴末端飞轮旁的变速器壳体上，现在已经不是主流。再有一种是光电式曲轴位置传感器，现在基本已经淘汰。

曲轴位置传感器安装位置

1—多极传感轮；2—插头；3—曲轴位置传感器

3. 磁脉冲式曲轴位置传感器的结构

磁脉冲式曲轴位置传感器用螺钉固定在发动机缸体上，由永磁铁、线圈和连接器插头组成，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（下图）。

二、曲轴位置传感器工作原理

发动机控制单元根据读取的信号计算出发动机转速。为了正常启动发动机，发动机控制单元检查下列条件是否满足：曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器发出的信号没有错误；必须按规定的时间顺序识别到这两个信号。这一步骤称为同步过程，并仅在车辆启动时执行。首先，同步使发动机控制单元能够正确控制燃油喷射。不同步时不能启动车辆。

如果在发动机启动时（在曲轴旋转第一圈时），曲轴位置传感器信号缺失，或识别出无效同步，便会立即开始进行诊断。这时将读取凸轮轴位置传感器信号。如果读取了凸轮轴上的12个齿面，而故障仍然存在，便会存入一个故障。一旦运转中的发动机未接收到曲轴位置传感器信号，或不存在有效的同步，便会开始确认故障。

曲轴位置传感器

1—轴传感器；2—多极传感轮；3—插头连接器

曲轴位置传感器特性线

从高相位到低相位的过渡标志着磁场的变化。在发动机控制单元中对这些变化进行计数。磁场两次切换之间的偏差为6°曲轴转角。

曲轴位置传感器（特性曲线）

1—信号曲线（系统内部计算）；2—多极传感轮；3—基准信号

曲轴位置传感器信号

1—曲轴位置传感器参考信号；2—曲轴位置传感器信号曲线

曲轴位置传感器参数

三、曲轴位置传感器电路

1

磁感应式曲轴位置传感器电路

（1）电路连接

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，发动机不能启动或在运行时立即熄火，这时ECU可以诊断到故障并进行故障码存储。

维修图解：

如下图所示，大众车磁感应式曲轴位置传感器的端子T3i/2为传感器其中一极，与ECU的T80/64端子相连；端子T3i/3与ECU的T80/53端子相连；端子T3i/1为屏蔽线端子，在发动机线束内的搭铁连接。

曲轴位置传感器关联电路

G2—冷却液温度传感器；G28—曲轴位置传感器（发动机转速传感器）；G61—爆震传感器1；G62—冷却液温度传感器；J361—发动机控制单元；T3i—3芯黑色插头；T4y—4芯黑色插头；T10f—10芯灰色插头；T80—80芯黑色插头；

220—发动机线束中的接地连接（传感器接地）

（2）电路检测

◆ 电阻的检测

关闭点火开关，拔下传感器插接器插头，检测传感器上3端子和2端子间的电阻，应为450〜1000Ω。若电阻为无穷大，则说明信号线圈存在断路，应更换传感器。检测传感器上端子T3i/3或端子T3i/2与屏蔽线端子T3i/1之间的电阻，阻值应为无穷大。如果该电阻不是无穷大，则应更换传感器。

◆ 输出电压检测

用万用表的交流电压挡在线路正常连接、发动机运转时测量端子T3i/3或端子T3i/2间的电压，该电压值在0.2～2V范围内波动。

◆ 曲轴位置传感器与ECU之间的连接线束检测

分别检测T3i/2与ECU的T80/64端子、T3i/3与ECU的T80/53端子、T3i/1端子与发动机线束内电源线间的电阻值，应不超过1.5Ω。如果电阻为无穷大，则说明存在导线断开的情况。

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。

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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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