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凸轮轴位置传感器相关的故障诊断与排除

凸轮轴位置传感器是发动机电子控制系统中最重要的传感器之一,其功用是向行车电脑ecu提供确认活塞位置的信号,以此来决定发动机的点火时刻和顺序喷油。发动机缺少或收不到其发出的正确位置信号,将会出现启动困难,加速无力,排放超标,怠速不稳等现象,但造成这些现象的原因不一定就是传感器本身或者其相关线路损坏的问题。要准确、迅速地诊断与凸轮轴位置传感器故障,就要求我们正确认识凸轮轴位置传感器的特性,了解它的结构、工作原理及诊断方法。
笔者在日常维修中碰到过几例与凸轮轴位置传感器故障码相关的故障,但这些故障都不是凸轮轴位置传感器线路或传感器本身的问题造成的。

现在笔者将这些案例总结一下,与大家分享。

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1.凸轮轴位置传感器的结构
凸轮轴位置传感器(camshaftposition sensor,cps)又称汽缸识别传感器(cyiinder identification sensor,cis),主要用来检测凸轮轴的转角位置,发动机控制模块(ecm)通过此信号和曲轴位置传感器信号来确定发动机某缸(如一缸)上止点的位置。
凸轮轴位置传感器通常采用霍尔式传感器,其构如图1所示。

凸轮轴位置传感器g40与曲轴位置传感器g28的信号对应关系如图2所示,g40信号与g28缺齿信号高低间隔。

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2、凸轮轴可变正时调整系统的结构与工作原理
凸轮轴可变正时调整系统的结构如图3所示,它由凸轮轴调节阀n205和液压活塞控制的链条张紧器组成。

当发动机处于中低转速时(即转速在1300-3600r/min的范围内),凸轮轴可变正时调整系统使进气门早开早闭,提高发动机转矩;在其他转速下使进气门正常时刻开闭,使发动机保持最大功率。

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发动机电脑控制凸轮轴调节阀n205,再通过电控液压活塞将油压作用于链条张紧器进行调整。凸轮轴调整机构的工作油路与汽缸盖上的油道相通。发动机处于中低转速时,活塞运动慢,进气歧管内混合汽随活塞运动,流速慢,进气门应提前关闭,以避免混合汽回流到进气歧管。此时凸轮轴位置称转矩调整位置,即进气门早开早闭。控制单元对n205通电,链条张紧器受液压作用将链条向下顶起,配气相位发生变化,增加进气量,从而提高发动机转矩。

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当发动机高转速时,活塞运动快,进气歧管内混合汽随活塞运动,流速快,活塞在向上运动的过程中,混合汽继续涌入汽缸,此时凸轮轴位置称功率调整位置,进气门正常开闭。控制单元对n205不通电,链条张紧器受液压作用保持链条最上位置,配气相位无变化,保证最大进气量,从而保持发动机最大功率。

3.与凸轮轴位置传感器故障码相关的故障范围
(1)凸轮轴位置传感器元件、线路或ecm故障
(2)发动机正时故障
(3)凸轮轴可变正时调整部分故障
(4)凸轮轴位置传感器靶轮故障或间隙不正常

(5)曲轴位置传感器故障



凸轮轴位置传感器供电和导线的检测方法

在传感器正常连接的情况下测量其供电端与接地端之间的电压,将可能得到3种结果:电压值在规定范围内4.5V~5.5V;电压值小于4.5V;电压值大于5.5V。下面根据这3种测量结果进行分析:
①电压值在规定范围内4.5V~5.5V
说明传感器的供电电压正常,接下来应检查信号线有无对正极短路、对地短路、断路。如果信号线无故障,说明连接线路无故障,一定是凸轮轴位置传感器本身有故障,应该更换这个传感器。
②电压值大于5.5V
由于这个传感器的电源是由发动机控制单元提供的,为了判断额外的电压来源,可以在断开发动机控制单元插头并打开点火开关的条件下测量传感器供电端与接地端之间的电压。这时的电压如果在±0.5V之间,说明线路没有对正极短路,额外的电压来自发动机控制单元,应该更换发动机控制单元;测得电压如果超出上述范围,说明传感器供电端或接地端到发动机控制单元之间线路有对正极短路的地方,需按照维修手册仔细检查相关线路。
③电压值小于4.5V
说明回路中有对地短路的地方,这个回路包括发动机控制单元、传感器和连接导线。由于与凸轮轴位置传感器共用正电端的有多个传感器,任何1个对地短路都会影响供电电压,因此应该先排除这些故障可能。依次断开相连接的各传感器插头,每断开1个插头后测量凸轮轴位置传感器供电端与接地端之间的电压。如果电压恢复到规定范围内,说明刚断开的传感器有故障,更换这个传感器;如果电压没变化,说明相关线路或者发动机控制单元存在对地短路。可以在断开所有连接插头的条件下检测线路有无对地短路,排除线路对地短路的可能性以后,就可以断定是发动机控制单元的故障了。

4.凸轮轴位置传感器故障维修案例


凸轮轴位置传感器故障维修案例1

故障现象:

一辆搭载byj发动机和自动变速器的06年款迈腾1.8tsi轿车,行驶里程10万千米。由车主处得知,近来车辆在正常行驶过程中,偶尔会出现加速无力的现象,仪表显示“发动机故障维修站”。

故障诊断:

接车后,首先用诊断仪vas5051检测到发动机控制系统的故障码为00833,其含义为“凸轮轴位置传感器g40电路范围/性能偶然”。

维修人员按照电路图(见图4)检测传感器的三根线,参考电压线t3cj/1在钥匙on时对地有5v电压,搭铁线t3cj/3与车身导通,信号线t3cj/2与ecm相应端子导通,且三根线都没有短路和断路现象,怀疑元件损坏,更换g40后故障依旧。

于是,维修人员怀疑凸轮轴可变正时调整有问题,在发动机转速2000r/min时读取数据流,如图5所示。
对比正常车辆的数据,该车并无明显差异。熄火后拆下g40,转动曲轴皮带轮到一缸上止点位置,该车与正常车辆的靶轮位置相同,说明g40的靶轮机械位置无错乱。连接机油压力表检测机油压力,怠速时机油压力为0.28mpa,在2000r/min转速下为0.4mpa,均在正常范围内;更换凸轮轴调整电磁阀n205及调整柱塞后,试车时故障依旧。拆下正时链盖板检查发动机正时,活塞在一缸上止点时各对应记号正常。
至此,故障排除陷入了僵局,考虑到该故障为偶发故障,只有真实地再现该故障出现时的情境,才能进行有针对性的诊断。通过反复试车,模拟故障发生时的情况,发现车辆在较大角度转弯时容易出现此故障,而且其中—次故障发生时仪表上出现了“油压”两字。根据仪表显示的提示,据此判断可能是润滑系统存在故障。举升车辆进行检查,发现油底壳有轻微碰撞痕迹。拆下油底壳后发现机油泵被撞裂,更换机油泵后故障排除。
维修总结:由于机油泵被轻微撞裂,车辆在静止无负荷时检测机油压力数据正常,不会发生故障现象。但是在部分负荷以上行驶时,发动机润滑系统油压不稳定,导致凸轮轴正时调整机构偶发性调整异常,发动机控制单元接受到错误的凸轮轴位置信号,出现00833故障码。出现此故障码,只是说明故障发生的范围可能是在与g40有关的系统内,而不一定是g40本身的故障。该故障属于偶发故障,只有尽量模拟故障发生时的情况,仔细进行观察分析,才能够准确地找到故障点。

凸轮轴位置传感器故障维修案例2
故障现象:
一辆奇瑞威麟v5汽车,配备sor481a1.9tdi发动机,在某修理厂更换正时带后,发动机故障指示灯(mil灯)一直点亮,发动机加速无力,接车后首先验证故障,确实存在上述现象。
故障诊断:
维修人员首先连接故障检测仪对发动机控制系统进行了检测,发动机电控单元内存储的故障代码为p0341,即“凸轮轴位置传感器信号不正确”。清码后再次启动发动机,该故障码再次出现,按照上面提到的故障原因,遵循由简及繁的原则逐个进行检查,传感器线路和元件没有问题。
考虑到该车故障是在更换正时带后出现的,故怀疑发动机配气正时不正确,维修人员按标准操作规范使用专用工具重新校对了配气正时,着车后发现发动机故障指示灯依然点亮。查看凸轮轴位置传感器信号靶轮位置,发现该靶轮位置有异常,与进气凸轮轴为过盈配合。为了确定该车靶轮位置是否正确,找来一辆同型号车辆进行对比,发现该靶轮位置与正常车辆位置相差约60°。至此,可以确定该车的故障是由凸轮轴位置传感器信号靶轮位置改变所致。更换进气凸轮轴总成、清码后试车,mll灯熄灭,发动机加速响应性良好,故障彻底排除。

维修总结:
一般情况下,靶轮位置不会发生改变,该车凸轮轴位置传感器信号靶轮和凸轮轴过盈配合,很可能是更换正时带的维修工人在校对正时的时候,用旋具撬动了相关零部件造成的。该车的进、排气凸轮轴前端有一个可以用呆板手转动的六方轴颈,在拆掉正时齿轮后,如果需要转动凸轮轴,只能通过这种方法进行,其他非正常操作都可能带来不良后果。

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