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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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。

称重传感器的接线方法

称重传感器的接线方式分两种：六线制和四线制接法

（1）六线制称重传感器接线图方式

EXC+正电源接红线，EXN+正反馈接蓝线，EXC-为电源负接黑线，EXN-为电源负反馈接黄色，SIG+正信号接绿，SIG-负信号接白，黑粗线为地线。

（2）四线制称重传感器接线方式

EXC+正电源接红线，EXC-为负电源接黑线，SIG+正信号接绿，SIG-负信号接白，黑粗线为地线。

（3）四线制称重传感器和六线制称重传感器的区别

称重传感器可以采用两种不同的输入、输出接线方法：一种是四线制接法，另一种是六线制接法（如图1所示）。四线制接法（如图2所示）的称重传感器对二次仪表无特殊要求，使用起来比较方便，但当电缆线较长时，容易受环境温度波动等因素的影响;六线制接法的称重传感器要求与之配套使用的二次仪表具备反馈输入接口，使用范围有一定的局限性，但不容易受环境温度波动等因素的影响，在精密测量及长距离测量时具有一定的优势。在称重设备中，四线的传感器用的比较多，如果要将六线传感器接到四线传感器的设备上时，可以把反馈正和激励正接到一起，反馈负和激励负，接到一起。信号线要注意一点就是，红色和白色在两种类型的传感器上对应的输出信号是不一样的

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称重传感器接线方法及接线图分析

两种称重传感器接线方法简介（称重传感器的选用）

称重传感器可以采用两种不同的输入、输出接线方法：一种是四线制接法，四线制接法的称重传感器对二次仪表无特殊要求，使用起来比较方便，但当电缆线较长时，容易受环境温度波动等因素的影响;另一种是六线制接法（如图1所示）。六线制接法的称重传感器要求与之配套使用的二次仪表具备反馈输入接口，使用范围有一定的局限性，但不容易受环境温度波动等因素的影响，在精密测量及长距离测量时具有一定的优势。

两种称重传感器接线电路图

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在称重设备中，四线的称重传感器用的比较多，如果要将六线传感器接到四线传感器的设备上时，可以把反馈正和激励正接到一起，反馈负和激励负，接到一起。信号线要注意一点就是，红色和白色在两种类型的传感器上对应的输出信号是不一样的。

下面小编以称重指示控制仪中称重传感器接线图为例对其接线原理进行简单的分析。

专门用于单一物料重量称量和控制的仪表，下图所示为称重指示控制仪中称重传感器接线图

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图2 称重传感器在称重指示控制仪中的接线图

（1） 称重传感器接口是一个7孔的接头，与现场的称重传感器接线方法有六线制和四线制两种，此系统采用四线制连接，1和2、3和4依次短接，而且将现场的三个传感器并联起来使用。

（2） 设定点接口通连接了一个5位码盘设定器，端子号6、5、4、3、2分别对应千百十个和十分位，27、28、29、30是8421编码的寻址数据，用于终值设置。F701既可以通过面板按键组合设置终值也可以通过连接外部设定器设置，通过按键组合可切换，本系统即为后者，可对终值以100g为单位进行修正。

（3） 控制信号输入/输出接口用以连接外部信号输入和控制信号输出，从PLC送来3个信号，分别为去皮重（端子号4）、皮重复位（端子号5）和数据保持（端子号14）;每次称量前先去皮重，此时净重立即设置为零，到称量终值后数据保持，放料结束后再皮重复位，即再取消去皮操作，此时毛重和净重为同一数值，这样可保证每次称量的切片的净重量。送到PLC有5个信号，分别为接近零（端子号6）、预置值（端子号7）、落差值（端子号9）、不足（端子号10）、过量（端子号11）、上限（端子号19）。实际参数设置如下：上限值为1200kg，下限值为0kg，接近零为10kg，预置值1和2均为30kg（F701支持三档投料，此系统只用两档，所以预置值2信号未用），落差值为1.7kg，过量和不足均为0.8kg，终值为1000kg。

在PLC程序中落差值这一信号有时也当作终值信号使用，因为重量到落差值时关闭控制门结束投料，时间上只存在阀门关闭用时的间隔，此值的大小就是关闭控制门后还没有落到料斗内的切片重量。实际使用中即为（码盘设定器设为1000.0时）：重量在970kg（1000.0-30）前为快投料，在970kg时转为慢投料，在998.3kg（1000.0-1.7）时关闭控制门，这1.7kg就是落差量，理论上此时料斗内的切片量恰为1000kg;在排料过程时重量到了10kg时再延时5s关闭排料门即能确保料已排净，可进行下一步操作。

（4） 质量输出接口可以将每次称量的终值数，以4-20mA模拟信号的形式送出，此系统设置为0mA对应0kg，20mA对应1200kg。

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