凸輪軸位置傳感器的故障診斷與排除

凸輪軸位置傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中最重要的傳感器之一，其作用是通過(guò)向行車電腦ecu提供確認(rèn)活塞位置的信號(hào)，來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間和順序，并噴射燃油。如果來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)確位置信號(hào)不足或者接收不到，會(huì)出現(xiàn)一些現(xiàn)象，比如啟動(dòng)困難，沒有加速力，排放超標(biāo)，怠速不穩(wěn)等，但這些現(xiàn)象的原因不一定是傳感器本身或者相關(guān)線路損壞。為了準(zhǔn)確、快速地診斷凸輪軸位置傳感器的故障，必須正確識(shí)別凸輪軸位置傳感器的特性，了解其結(jié)構(gòu)、工作原理和診斷方法。

在日常維修中，筆者遇到過(guò)一些與凸輪軸位置傳感器故障碼相關(guān)的故障，這些故障不是凸輪軸位置傳感器的電路或者傳感器本身造成的。

我在這里總結(jié)一下這些案例，分享給大家。

1.凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)

凸輪軸位置傳感器(cps)，也稱為凸輪軸識(shí)別傳感器(cis)，主要檢測(cè)凸輪軸的轉(zhuǎn)角位置。

凸輪軸位置傳感器通常采用霍爾傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

凸輪軸位置傳感器g40和曲軸位置傳感器g28之間的信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示，這是g40信號(hào)和g28缺齒信號(hào)之間的高低區(qū)間。

2.凸輪軸可變正時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

凸輪軸可變正時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由一個(gè)凸輪軸調(diào)節(jié)閥n205和一個(gè)由液壓活塞控制的鏈條張緊器組成。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于中低轉(zhuǎn)速時(shí)，即轉(zhuǎn)速在1300-3600r/min范圍內(nèi)時(shí)，凸輪軸可變正時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)提前開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門，提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩；其他轉(zhuǎn)速下正常時(shí)間開閉進(jìn)氣門，保持發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制凸輪軸調(diào)節(jié)閥n205，并使用電控液壓活塞向鏈條張緊器施加液壓壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。凸輪軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的液壓油路與氣缸蓋的油路連通。發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)較慢，進(jìn)氣歧管內(nèi)的混合氣隨活塞運(yùn)動(dòng)，所以流速較慢。必須提前關(guān)閉進(jìn)氣門，以防止混合氣回流到進(jìn)氣歧管。此時(shí)凸輪軸位置稱為扭矩調(diào)節(jié)位置，即進(jìn)氣門早開早閉。控制單元給n205通電，鏈條張緊器在液壓的作用下向下推動(dòng)鏈條，使氣門正時(shí)發(fā)生變化，進(jìn)氣量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩增大。

發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)快，進(jìn)氣歧管內(nèi)的混合氣隨活塞運(yùn)動(dòng)，流速快。在活塞向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，混合氣體繼續(xù)流入氣缸。此時(shí)凸輪軸的位置稱為動(dòng)力調(diào)節(jié)位置，進(jìn)氣門正常開啟和關(guān)閉。控制單元不使n205通電，鏈條張緊器在液壓的作用下保持鏈條的最高位置，配氣相位不變，保證最大進(jìn)氣量，保持發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率。

3.凸輪軸位置傳感器故障代碼的相關(guān)故障范圍

)1)凸輪軸位置傳感器元件、管道或ecm有故障。

)2)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)不良

)3)凸輪軸可變正時(shí)調(diào)節(jié)部分故障。

4)凸輪軸位置傳感器的目標(biāo)輪有故障或間隙異常。

)5)曲軸位置傳感器故障

凸輪軸位置傳感器的電源及導(dǎo)線的檢測(cè)方法

在傳感器正常連接的狀態(tài)下測(cè)量電源端子和接地端子之間的電壓時(shí)，可能會(huì)得到三種結(jié)果，即電壓值在規(guī)定的4.5V~5.5V范圍內(nèi)，電壓值小于4.5V；電壓值大于5.5V，根據(jù)這三個(gè)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析。

電壓值在4.5V~5.5V的規(guī)定范圍內(nèi)

說(shuō)明傳感器電源電壓正常，然后檢查信號(hào)線有無(wú)正極短路、對(duì)地短路、斷路。如果信號(hào)線沒有故障，則連接線被確定

傳感器的電源由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元提供，因此為了判斷冗余電壓源，可以斷開發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的插頭，并在打開點(diǎn)火開關(guān)的情況下測(cè)量傳感器的電源端子和接地端子之間的電壓。如果此時(shí)電壓在0.5V之間，線路沒有短路，多余的電壓來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，應(yīng)更換發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元；當(dāng)測(cè)得的電壓超過(guò)上述范圍時(shí)，說(shuō)明傳感器的電源端子或接地端子與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間的線路存在正極短路，必須根據(jù)維修手冊(cè)仔細(xì)檢查相關(guān)線路。

電壓值小于4.5伏

這意味著電路對(duì)地短路。該電路包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、傳感器和連接線。有很多傳感器與凸輪軸位置傳感器共用正極端子，其中一個(gè)對(duì)地短路，會(huì)影響供電電壓，所以必須排除這些故障的可能性。依次斷開連接的傳感器連接器，每次斷開一個(gè)連接器插頭時(shí)，測(cè)量凸輪軸位置傳感器的電源端子和接地端子之間的電壓。當(dāng)電壓回到規(guī)定范圍時(shí)，說(shuō)明剛剛被切斷的傳感器出現(xiàn)了故障。當(dāng)此傳感器的電壓發(fā)生變化時(shí)，意味著相關(guān)線路或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元存在接地短路。當(dāng)所有連接插頭斷開后，檢測(cè)是否存在對(duì)地短路，排除對(duì)地短路的可能性后，即可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元有故障。

4.凸輪軸位置傳感器故障維修案例

凸輪軸位置傳感器故障維修案例1

故障現(xiàn)象：

這是一輛2006款邁騰（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）1.8tsi，搭載byj發(fā)動(dòng)機(jī)，自動(dòng)變速箱，行駛里程10萬(wàn)km。據(jù)車主反映，最近車輛在正常行駛中加速力偶爾消失，儀表顯示為“發(fā)動(dòng)機(jī)故障維修站”。

故障診斷：

連接汽車后，用診斷儀vas5051檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的故障代碼為00833。這意味著“凸輪軸位置傳感器g40的電路范圍/性能是偶然的”。

根據(jù)電路圖(參見圖4)，維修人員檢測(cè)傳感器的三條線。鑰匙打開時(shí)，參考電壓線t3cj/1對(duì)地電壓為5v，連接線t3cj/3與車身連接，信號(hào)線t3cj/2與ecm對(duì)應(yīng)端子連接，三條線都短路斷開。

因此，維修人員懷疑凸輪軸的可變正時(shí)調(diào)節(jié)有問(wèn)題。如圖5所示，數(shù)據(jù)流是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)讀取的。

這輛車和普通車輛的數(shù)據(jù)相比，沒有明顯的區(qū)別。熄火后，拆下g40，將曲軸皮帶輪旋轉(zhuǎn)至1缸上止點(diǎn)位置。該車靶輪位置與正常車相同，說(shuō)明g40靶輪的機(jī)械位置沒有擾動(dòng)。連接油壓表以檢測(cè)油壓。怠速油壓0.28兆帕，2000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速0.4兆帕，都在正常范圍內(nèi)。即使更換凸輪軸調(diào)節(jié)電磁閥n205和調(diào)節(jié)柱塞，試運(yùn)行期間的故障也不會(huì)改變。拆下正時(shí)鏈條蓋，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)。當(dāng)活塞位于氣缸1的上止點(diǎn)時(shí)，所有相應(yīng)的標(biāo)記都是正常的。

就這樣，故障排除陷入僵局。如果故障被認(rèn)為是偶然故障，只有真實(shí)再現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)的情況，才能進(jìn)行有針對(duì)性的診斷。反復(fù)試運(yùn)行模擬故障發(fā)生時(shí)的情況，發(fā)現(xiàn)車輛大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)容易出現(xiàn)這種故障，其中二次故障出現(xiàn)時(shí)儀表上出現(xiàn)“液壓”字樣。根據(jù)儀表上顯示的指示，判斷潤(rùn)滑系統(tǒng)可能有故障。舉升車輛進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)油底殼上有輕微的碰撞痕跡。拆下油底殼發(fā)現(xiàn)機(jī)油泵壞了。更換機(jī)油泵進(jìn)行故障排除。

維修總結(jié)：由于機(jī)油泵輕微破裂，車輛靜止空載時(shí)檢測(cè)到的機(jī)油壓力數(shù)據(jù)正常，未出現(xiàn)故障。然而，當(dāng)駕駛

凸輪軸位置傳感器故障維修案例2

故障現(xiàn)象：

奇瑞林煒v5轎車搭載的是sor481a1.9tdi發(fā)動(dòng)機(jī)。在修理廠更換同步帶后，發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈(mil燈)一直亮著，發(fā)動(dòng)機(jī)沒有加速力。與汽車連接后，首先驗(yàn)證故障。上述現(xiàn)象確實(shí)存在。

故障診斷：

乘務(wù)員首先連接故障檢測(cè)儀檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。存儲(chǔ)在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元中的故障代碼是p0341，“凸輪軸位置傳感器信號(hào)不正確”。清除代碼后，再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，故障代碼再次出現(xiàn)。根據(jù)以上故障原因，按照先簡(jiǎn)后繁的原則逐一檢查，傳感器電路和元器件沒有問(wèn)題。

因?yàn)槠嚨墓收习l(fā)生在更換同步帶之后，懷疑是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門正時(shí)不正確。維修人員使用專用工具按照標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范重新校準(zhǔn)氣門正時(shí)，發(fā)現(xiàn)到車后發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈依然亮著。從凸輪軸位置傳感器信號(hào)的目標(biāo)輪位置判斷，目標(biāo)輪位置異常，與進(jìn)氣凸輪軸過(guò)盈配合。為了確認(rèn)車輛目標(biāo)車輪的位置是否正確，通過(guò)尋找同型號(hào)的車輛，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)車輪的位置與正常車輛相差60%左右。至此，確認(rèn)該車故障是由凸輪軸位置傳感器信號(hào)的目標(biāo)車輪位置變化引起的。更換進(jìn)氣凸輪軸總成和代碼清潔器后，進(jìn)行試車，mll指示燈熄滅，發(fā)動(dòng)機(jī)加速良好，故障完全排除。

維護(hù)摘要：

目標(biāo)控制面板的位置通常不變。此車凸輪軸位置傳感器發(fā)出信號(hào)，目標(biāo)輪與凸輪軸過(guò)盈配合，很可能是更換同步帶的維修工適時(shí)用螺絲刀撬動(dòng)相關(guān)零件造成的。該車輛的進(jìn)氣和排氣凸輪軸的前端有一個(gè)六角形軸頸，可以用一只僵硬的手轉(zhuǎn)動(dòng)。如果拆下正時(shí)齒輪后需要轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸，只能這樣做，其他異常操作可能會(huì)帶來(lái)不好的結(jié)果。