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摘要凸轮轴位置传感器是发动机的组成部分，凸轮轴位置传感器损坏而导致发动机工作不正常，是常见故障之一。本人根据在维修捷达车型的过程中的实践和体会，淡谈如何快捷地判断出故障的原因，以便日后操作效率更高，这对于其它车型也有一定的参考意义。
关键词凸轮轴位置传感器故障发动机动力下降
一.引言
汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化的高新技术产物，它通过各种类型和用途的传感器﹑执行器及电子控制元件来自动控制发动机的正常工作。但无论是单点喷射式或是多点喷射式的发动机，凸轮轴位置传感器，是发动机电子控制系统最主要的传感器之一，其功用是检查活塞上止点，向电脑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，将出现启动困难，加速无力，排放超标，怠速不稳。造成这些现象的原因有时会使故障诊断变得界限模糊。要准确迅速诊断其故障，就要求我们正确认识它的特性，了解它的结构，工作原理及其诊断方法。
二. 发动机的故障现象
一辆捷达GT轿车,其故障表现为：有时加速无力，排放超标，怠速不稳。在高转速时发动机就开始抖动，特别是在颠簸或震动的路面情况下抖动严重，有熄火的倾向。根据以上的故障现象，初步怀疑是凸轮轴位置传感器或线路连接的故障。
三.工作原理及检测方法
对凸轮轴位置传感器，生产厂商不同，其产品工艺结构也不尽相同，目前主要有三大类型：霍尔式凸轮轴位置传感器，电磁式凸轮轴位置传感器及光电式凸轮轴位置传感器。本车捷达GT型轿车采用的霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮的一端，如图1所示。
霍尔式凸轮轴位置传感器是依据霍尔效应的原理制成的。当一个霍尔元件置于磁场中同时一个电流流过该霍尔元件，电流方向垂直于磁场方向时，该霍尔元件在与电流方向及磁场方向垂直的横向侧边上就会产生一个微量电压，这个电压称为霍尔电压。凸轮轴位置传感器均采用霍尔效应传感器。霍尔效应传感器信号是频率调制信号，其波形近似方波，所以可用直流电压档检测平均电压，以判别霍尔传感器有无信号输出。
霍尔式凸轮轴位置传感器的结构如图2所示。它主要由霍尔式传感器和信号转子组成。霍尔式传感器主要有集成电路、永久磁铁和导磁片组成。霍尔元件与永久磁铁之间有1mm的间隙。信号转子或叫做触发叶轮，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做叶片，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。在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Uн为零，集成电路输出三极管截止，传感器输出的信号电压为高电位，约4.0V；当信号转系的隔板离开间隙时，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，集成电路输出三级管导通，传感器输出的信号电压为0.1V，为低电位。
发动机工作时，ECU根据曲轴位置传感器输出的信号可以判断两个汽缸的活塞在接近上止点位置，但并不清楚是哪个汽缸是压缩上止点，还要有判定缸信号相配合。所以，凸輪轴位置传感器作为判缸信号，是向ECU提供同步信号的传感器。它与曲轴位置传感器产生的曲轴位置和转速信号相配合，以保证发动机正常的喷油和点火顺序。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。
在霍尔式凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路里。该传感器导线连接器有三个端子，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。
当凸轮轴位置传感器出现故障使信号中断时，用诊断仪可以检测到故障的信息，并根据故障信息显示出凸轮轴位置传感器的故障，用万用表检查该传感器的电源电压和导线电阻，进行故障的判定和排除。具体检查方法如下：
1．传感器电源电压的检测：断开点火开关，按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1与3端子相连接，接通点火开关时，电压应为4.5V以上。如果电压为零，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。
2．导线电阻的检测：用万用表的电阻检查传感器的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1.5欧姆。如果电阻过大或无穷大，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和3端子间电阻，或检查ECU的62端子与76端子和67端子间电阻，测得的电阻均应为无穷大。如果阻值不是无穷大，说明导线存在短路，应进行更换。
四．故障诊断和排除方法
运用上述原理分析，根据故障的现象，按上述的方法进行检查。用诊断仪检查没有发现凸轮轴位置传感器故障的存在；用万用表电阻挡检查凸轮轴位置传感器的电源电压和导线的电阻正常；检查信号线、控制线的接触也良好。而在车辆行驶中又确实反映了故障的存在。那么只能根据以往的修理经验, 对可能会出现故障的部位采取先易后难的原则进行检查，即检查发动机的点火系统、进气系统、燃油压力、汽缸压力、点火正时等是否良好。
1.检查高压火花：
拔出各分缸高压线对缸体试火，检查高压火花的强弱，各缸高压火花正常
2.检查火花塞：
火花塞正常间隙一般为0.8mm，高能量的电子点火系统火花塞间隙较大，可达1.2mm。经检查各火花塞的间隙正常。
3.检查空气滤清器：
清洁空气滤清器的滤网，并检查滤网有没有破损。
4.检查进气系统有无漏气：
检查空气流量计后的进气软管有没有破裂。
5.检查燃油压力：
装上燃油压力表，启动发动机检查油压，其油压力为250kpa,拔下燃油压力调节器真空管，压力为300kpa（正常范围270-310kpa），熄灭发动机,压力也维持在150kpa，说明燃油方面没问题。
6. 检查汽缸压力：
用汽缸压力表检测各缸的压力,见表1数据，正常.
表1：缸压检测数据
7. 用正时枪检查点火正时，点火提前角正常。
以上几方面检查发动机，故障依然如故。本车虽能在驻车状态下发动，但有时存在着没有凸轮轴传感器信号的故障出现，使车辆加速无力，排放超标，怠速不稳。因此可以判定故障与以下几个方面有关：（1） .凸轮轴位置传感器处于软故障状态；（2） .凸轮轴位置传感器进入之间的线路有间歇的短路或断路存在；（3）.发动机电控制装置损坏。
再次检测凸轮轴传感器到发动机电脑之间的线路，均没有发现断路及对地短路或断路的故障；测量阻值（断线检测），凸轮轴位置传感器的电阻值为940欧姆(正常为830-1645欧姆)，其电阻值属于正常；再测量传感器连接三芯插头，8伏电压正常；通过ECU的接地线正常，没有问题。
启动发动机，进行路试。在平整的路面上，发动机中低转速时运转正常，但到高转速时发动机就出现加速困难，开始抖动，特别是在颠簸或震动的路面情况下抖动严重，有熄火的倾向，而且再试都是如此。这时，用正时枪检查点火正时，发现发动机在加速时的点火提前角没有随着速度的改变而改变，这是点火正时不正常的现象。在发动机运转的时候，摆动凸轮轴位置传感器的引线，这时发动机出现了抖动的现象，加大引线摆动的幅度和力度，发动机在抖动几次后熄火了。卸下凸轮轴位置传感器，检查传感器外观和引线没有什么损坏，用表测量引线两端读数无穷大，符合正常规定，但在测量过程中观察到传感器的引线根部胶封处有裂痕，将此处外皮剥去，故障找到了。原来引线内部的金属导线断裂了，而外皮还完好无损，金属导线的断线口呈现连接状态。在平整的路面上，使发动机在中低转速时运转正常。而车辆在颠簸或震动的路面情况下传感器插头没有固定，在插头自身重力的作用下，做不定向摆动，金属导线的断线处时通时断，使ECU接收的信号时有时无，从而导致ECU接收不到此重要信号而出现点火不正时，使车辆发生抖动的现象，最后使車辆熄火。将断裂的引线重新接好加固后，启动发动机，一次启动成功，路试时，不论什么路面发动机都不熄火，修理完毕。
五. 结束语
从整个故障的检查和排除过程中，使我体会到：
1．要了解曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的重要性和必要性。它们是相辅相成的。一旦凸轴位置传感器发生故障，就会出现发动机加速无力，排放超标，怠速不稳等症状。
2．要重视汽车电路的日常保养，特别是电喷发动机电路的日常保养，并列为保养时的必检项目，确保发动机能正常工作。
3．根据故障的现象，对发动机点火电路常见故障的特点进行分析，对可能会出现故障的部位采取先易后难，由外到内的原则进行检查，在简易的条件下快速准确地排除故障，解决了实际问题。希望这一判断方法能对于广大驾驶员和修理工有一点实用意义。
4. 随着现代汽车的技术含量越来越高，电控系统都带有故障自诊断功能，很多故障都能通过ECU的提示进行排除。但仍有很多故障ECU是检测不到的，或者ECU的提示与故障的实际成因有一定的差异。因此，在排除的实际工作中，传统的排除故障思维方法仍有很重要的借鉴作用，应该将传统的方法与现代的方法相互结合起来，理论联系实际，灵活运用诊断方式，才易于找出引致故障的原因。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词凸轮轴位置传感器故障发动机动力下降
一.引言
汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化的高新技术产物，它通过各种类型和用途的传感器﹑执行器及电子控制元件来自动控制发动机的正常工作。但无论是单点喷射式或是多点喷射式的发动机，凸轮轴位置传感器，是发动机电子控制系统最主要的传感器之一，其功用是检查活塞上止点，向电脑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，将出现启动困难，加速无力，排放超标，怠速不稳。造成这些现象的原因有时会使故障诊断变得界限模糊。要准确迅速诊断其故障，就要求我们正确认识它的特性，了解它的结构，工作原理及其诊断方法。
二. 发动机的故障现象
一辆捷达GT轿车,其故障表现为：有时加速无力，排放超标，怠速不稳。在高转速时发动机就开始抖动，特别是在颠簸或震动的路面情况下抖动严重，有熄火的倾向。根据以上的故障现象，初步怀疑是凸轮轴位置传感器或线路连接的故障。
三.工作原理及检测方法
对凸轮轴位置传感器，生产厂商不同，其产品工艺结构也不尽相同，目前主要有三大类型：霍尔式凸轮轴位置传感器，电磁式凸轮轴位置传感器及光电式凸轮轴位置传感器。本车捷达GT型轿车采用的霍尔式凸轮轴位置传感器安装在发动机进气凸轮的一端，如图1所示。
霍尔式凸轮轴位置传感器是依据霍尔效应的原理制成的。当一个霍尔元件置于磁场中同时一个电流流过该霍尔元件，电流方向垂直于磁场方向时，该霍尔元件在与电流方向及磁场方向垂直的横向侧边上就会产生一个微量电压，这个电压称为霍尔电压。凸轮轴位置传感器均采用霍尔效应传感器。霍尔效应传感器信号是频率调制信号，其波形近似方波，所以可用直流电压档检测平均电压，以判别霍尔传感器有无信号输出。
霍尔式凸轮轴位置传感器的结构如图2所示。它主要由霍尔式传感器和信号转子组成。霍尔式传感器主要有集成电路、永久磁铁和导磁片组成。霍尔元件与永久磁铁之间有1mm的间隙。信号转子或叫做触发叶轮，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做叶片，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。在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Uн为零，集成电路输出三极管截止，传感器输出的信号电压为高电位，约4.0V；当信号转系的隔板离开间隙时，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，集成电路输出三级管导通，传感器输出的信号电压为0.1V，为低电位。
发动机工作时，ECU根据曲轴位置传感器输出的信号可以判断两个汽缸的活塞在接近上止点位置，但并不清楚是哪个汽缸是压缩上止点，还要有判定缸信号相配合。所以，凸輪轴位置传感器作为判缸信号，是向ECU提供同步信号的传感器。它与曲轴位置传感器产生的曲轴位置和转速信号相配合，以保证发动机正常的喷油和点火顺序。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。
在霍尔式凸轮轴位置传感器与ECU的连接电路里。该传感器导线连接器有三个端子，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。
当凸轮轴位置传感器出现故障使信号中断时，用诊断仪可以检测到故障的信息，并根据故障信息显示出凸轮轴位置传感器的故障，用万用表检查该传感器的电源电压和导线电阻，进行故障的判定和排除。具体检查方法如下：
1．传感器电源电压的检测：断开点火开关，按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1与3端子相连接，接通点火开关时，电压应为4.5V以上。如果电压为零，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。
2．导线电阻的检测：用万用表的电阻检查传感器的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1.5欧姆。如果电阻过大或无穷大，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和3端子间电阻，或检查ECU的62端子与76端子和67端子间电阻，测得的电阻均应为无穷大。如果阻值不是无穷大，说明导线存在短路，应进行更换。
四．故障诊断和排除方法
运用上述原理分析，根据故障的现象，按上述的方法进行检查。用诊断仪检查没有发现凸轮轴位置传感器故障的存在；用万用表电阻挡检查凸轮轴位置传感器的电源电压和导线的电阻正常；检查信号线、控制线的接触也良好。而在车辆行驶中又确实反映了故障的存在。那么只能根据以往的修理经验, 对可能会出现故障的部位采取先易后难的原则进行检查，即检查发动机的点火系统、进气系统、燃油压力、汽缸压力、点火正时等是否良好。
1.检查高压火花：
拔出各分缸高压线对缸体试火，检查高压火花的强弱，各缸高压火花正常
2.检查火花塞：
火花塞正常间隙一般为0.8mm，高能量的电子点火系统火花塞间隙较大，可达1.2mm。经检查各火花塞的间隙正常。
3.检查空气滤清器：
清洁空气滤清器的滤网，并检查滤网有没有破损。
4.检查进气系统有无漏气：
检查空气流量计后的进气软管有没有破裂。
5.检查燃油压力：
装上燃油压力表，启动发动机检查油压，其油压力为250kpa,拔下燃油压力调节器真空管，压力为300kpa（正常范围270-310kpa），熄灭发动机,压力也维持在150kpa，说明燃油方面没问题。
6. 检查汽缸压力：
用汽缸压力表检测各缸的压力,见表1数据，正常.
表1：缸压检测数据
7. 用正时枪检查点火正时，点火提前角正常。
以上几方面检查发动机，故障依然如故。本车虽能在驻车状态下发动，但有时存在着没有凸轮轴传感器信号的故障出现，使车辆加速无力，排放超标，怠速不稳。因此可以判定故障与以下几个方面有关：（1） .凸轮轴位置传感器处于软故障状态；（2） .凸轮轴位置传感器进入之间的线路有间歇的短路或断路存在；（3）.发动机电控制装置损坏。
再次检测凸轮轴传感器到发动机电脑之间的线路，均没有发现断路及对地短路或断路的故障；测量阻值（断线检测），凸轮轴位置传感器的电阻值为940欧姆(正常为830-1645欧姆)，其电阻值属于正常；再测量传感器连接三芯插头，8伏电压正常；通过ECU的接地线正常，没有问题。
启动发动机，进行路试。在平整的路面上，发动机中低转速时运转正常，但到高转速时发动机就出现加速困难，开始抖动，特别是在颠簸或震动的路面情况下抖动严重，有熄火的倾向，而且再试都是如此。这时，用正时枪检查点火正时，发现发动机在加速时的点火提前角没有随着速度的改变而改变，这是点火正时不正常的现象。在发动机运转的时候，摆动凸轮轴位置传感器的引线，这时发动机出现了抖动的现象，加大引线摆动的幅度和力度，发动机在抖动几次后熄火了。卸下凸轮轴位置传感器，检查传感器外观和引线没有什么损坏，用表测量引线两端读数无穷大，符合正常规定，但在测量过程中观察到传感器的引线根部胶封处有裂痕，将此处外皮剥去，故障找到了。原来引线内部的金属导线断裂了，而外皮还完好无损，金属导线的断线口呈现连接状态。在平整的路面上，使发动机在中低转速时运转正常。而车辆在颠簸或震动的路面情况下传感器插头没有固定，在插头自身重力的作用下，做不定向摆动，金属导线的断线处时通时断，使ECU接收的信号时有时无，从而导致ECU接收不到此重要信号而出现点火不正时，使车辆发生抖动的现象，最后使車辆熄火。将断裂的引线重新接好加固后，启动发动机，一次启动成功，路试时，不论什么路面发动机都不熄火，修理完毕。
五. 结束语
从整个故障的检查和排除过程中，使我体会到：
1．要了解曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的重要性和必要性。它们是相辅相成的。一旦凸轴位置传感器发生故障，就会出现发动机加速无力，排放超标，怠速不稳等症状。
2．要重视汽车电路的日常保养，特别是电喷发动机电路的日常保养，并列为保养时的必检项目，确保发动机能正常工作。
3．根据故障的现象，对发动机点火电路常见故障的特点进行分析，对可能会出现故障的部位采取先易后难，由外到内的原则进行检查，在简易的条件下快速准确地排除故障，解决了实际问题。希望这一判断方法能对于广大驾驶员和修理工有一点实用意义。
4. 随着现代汽车的技术含量越来越高，电控系统都带有故障自诊断功能，很多故障都能通过ECU的提示进行排除。但仍有很多故障ECU是检测不到的，或者ECU的提示与故障的实际成因有一定的差异。因此，在排除的实际工作中，传统的排除故障思维方法仍有很重要的借鉴作用，应该将传统的方法与现代的方法相互结合起来，理论联系实际，灵活运用诊断方式，才易于找出引致故障的原因。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看