凸輪軸是發動機配氣機構的重要組成部分。為了保證發動機工作時能夠定時吸入新鮮空氣,並及時將燃燒後的廢氣排出,凸輪軸負責驅動氣門按時開啟和關閉,有些凸輪軸還具有驅動分電器轉動的功能。
小小的元器件,卻有著莫大的作用!今天小憂為大家講解凸輪軸的工作原理以及安裝位置,只有從本質上理解了,才能更高效地維修處理~
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一、凸輪軸概述
* 定 義 *
凸輪軸位置傳感器(CMP),又稱為凸輪軸轉角傳感器、相位傳感器、同步信號傳感器、缸位傳感器(CYP)、汽缸識別傳感器(CIS)、汽缸位置傳感器(CID),有的車上還稱為1缸上止點傳感器(No.1TDC)。
* 功 能 *
凸輪軸位置傳感器的作用採集配氣凸輪軸的位置信號,並輸入給ECU,以便ECU識別氣缸壓縮上止點,從而進行順序噴油控制,點火時刻控制和爆燃控制。其實是一種定位裝置,也就是對氣缸進行判定。
在啟動時,發動機ECU根據凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器提供的信號,識別出各個汽缸活塞的位置和衝程,控制燃油噴射順序和點火順序,進行準確的噴油和點火控制。
現目前市場有曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器著兩種。
* 結 構 *
雖然在四衝程發動機裡,凸輪軸的轉速是曲軸轉速的一半,但是它的轉速依然很高,而且需要承受很大的轉矩,因此對凸輪軸的強度和可靠支撐方面的要求很高。
凸輪軸的主體是1根與氣缸組長度相同的圓柱體,上面加工有若干個凸輪,凸輪軸的材質一般是特種鑄鐵,有時也採用鍛剛和合金製造。
大多數凸輪軸的內部被製造成中空結構,這不僅可以降低凸輪軸的質量,同時也提高了凸輪軸承受載荷的能力。
凸輪軸上還加工有潤滑油道,潤滑油由此經過,為凸輪軸、搖臂軸以及搖臂等部件提供潤滑。圖1所示是三菱4G63DOHC發動機使用的凸輪軸。
* 安 裝 位 置 *
凸輪軸位置傳感器一般安裝在凸輪軸罩蓋前端對著進排氣凸輪軸前端的位置。
二、凸輪軸工作原理
1號進氣凸輪軸上的前端設置有三個正時銷,分別代表60°、180°、360°曲軸轉角,根據正時銷的輸出信號,ECU進行實際凸輪軸位置的檢測和汽缸識別。
凸輪軸轉動時,正時銷與凸輪轉角傳感器間氣隙發生變化,從而改變通過凸輪轉角傳感器的磁通量,凸輪軸每轉動一圈產生3個脈衝,輸出波形如下圖所示。根據來自曲軸位置傳感器信號,1號凸輪軸相位被檢測,根據這個相位,可變氣門正時控制器發揮作用。
* 小 憂 解 惑 *
問:凸輪軸如何判斷一缸上止點?
答:原理——博世系統6缸發動機凸輪軸信號盤360°範圍,間隔60°為一齒,設計6+1齒,其中多餘的齒稱為多齒信號,設定多齒81°(120°-15°-24°)位置為一缸上止點。
信號盤做功順序:1-5-3-6-2-4
三、小憂拓展
* 傳 感 器 的 檢 修 *
1、外線路檢查
用萬用表的電阻擋,分別測量1#端子與A20#端子、2#端子與A50#端子、3#端子與A11#端子之間的電阻值,來判斷外線路是否存在短路及斷路故障。
2、傳感器電壓值測量
關閉點火開關,拔下凸輪軸位置傳感器插頭,點火開關ON,測量傳感器側插頭3#端子與搭鐵間的電壓應為5V、2#端子與搭鐵間的電壓應也為5V壓,1#端子與搭鐵間的電壓為0V。
3、波形檢測
可以用故障檢測儀測量凸輪軸位置傳感器輸出波形。
* 傳 感 器 失 效 策 略 分 析 *
當凸輪軸位置傳感器失效(例如,拔掉凸輪軸位置傳感器插頭)時,發動機能否打著火,不能一概而定,應視具體機型而考慮。
即使採用了同一個電控系統(如Bosch的CRS2.0),有的車型可以打著火,有的車型不能,主要取決於系統的控制策略。
下面具體舉例說明。
長城GW2.8TC型增壓共軌柴油機(Bosch的CRS2.0系統)
當凸輪軸位置傳感器失效,發動機無法起動及運行。
原因分析:起動發動機時,ECU需採集曲軸位置及凸輪軸位置信號來判定一缸上止點,如失去凸輪軸位置信號,系統無法設定噴油時刻。
玉柴及濰柴國Ⅲ柴油機Bosch共軌系統
當曲軸位置傳感器失效,發動機可以正常起動及運行(Limp Home功能)。
原因分析:當曲軸位置傳感器失效時,利用凸輪軸位置傳感器讀取發動機轉速及上止點信息,發動機可以正常起動。
但是會出現下列情況:
①點亮故障燈;
②產生相關的故障碼P0008、P00016、P0340、P0341、P0335、P0336(視具體情況,有所差異);
③起動時間可能會較正常狀況稍長;
④油門感覺正常;
⑤車輛運行沒有明顯影響,但油耗和排放可能會變差。
特別說明:當曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器同時缺失時,發動機無法起動。
玉柴4F及4W國Ⅲ柴油機Delphi共軌系統
當曲軸位置傳感器失效時,發動機無法起動及運行。
會產生下列相關的故障碼:P0341、 P0335、P371 、P372 、P0336、P0340。
玉柴Delphi電控單體泵系統
當曲軸位置傳感器失效,發動機可以正常起動及運行(跛行回家-Limp Home)。
ECU處理措施:
①點亮故障燈,產生相關故障碼P1016、P0016、 P0335、P0336、P0340、 P0341 P1335、P1336 、P1340、 P1341等;
②發動機依靠單傳感器繼續工作;
③對動力性能沒有明顯影響;
④起動時間可能會較正常狀況稍長;
⑤油門感覺正常;
⑥運行沒有明顯影響,但油耗和排放可能會變差;
⑦當曲軸位置及凸輪軸位置傳感器,兩路信號均錯誤或者安裝相位不同步則無法啟動。
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