凸轮轴位置传感器（CMP）齿形设计的目的是什么？

todd_anderson · 发表于 1-4-2013 09:01:17

凸轮轴位置（CMP）的最主要的功能是辅助ECU判断气缸处在哪一个冲程，最简单的传感器只要一个齿形就可以了，但是现在的汽油机大多采用的两宽两窄的四齿，窄齿开口为24°，宽齿为66°，这样的设计的目的主要为了失去曲轴传感器（CKP）后进行跛行控制，可是我不理解齿形为何要切分成24°和66°？哪位高人能够解析一下，另外我自己用EA888进行一些正时和相位的研究，请阅附件，希望给大家来带帮助，并请不吝指正，谢谢！

todd_anderson · 发表于 1-4-2013 20:32:03

补上附件，请各位参看并指正，谢谢！

naclchen · 发表于 2-4-2013 09:02:21

你的问题就一个一个的进行解答吧

首先客观说一个单齿的凸轮轴的优点和缺点
优点：机械加工简单、ECU驱动程序简单（同步时判断一下凸轮齿就可以）
缺点确是有很多的
就像你文章里说的，单齿凸轮完全可以判断发动机的同步
但是会严重影响发动机的起动速度和VVT角度的更新速度

首先说说对发动机起动速度的影响
假设发动机开始起动时正好处于单齿下降沿之后
那么发动机想要正常起动，就得等到下一个周期的凸轮齿到来才能实现同步
也就是720°曲轴角度
这个起动速度在现在发动机来说是非常糟糕的
用户会明显感觉到发动机起动无力

也许你会说360°就可以同步上，因为在豁口后如果检测到的是低电平就可以同步
是的，在凸轮信号都正常的情况下是可以的
但是因为你的凸轮只有一个齿，大部分情况下都是处于低电平状态
那么你说，这时候凸轮信号到底有没有故障呢
假设出现了故障，凸轮信号也是低电平，那么此时你却用凸轮信号进行同步
显然有很大的几率是同步判定失败的
同步失败的结果就是影响起动速度、排放等

其次，对于VVT来说，由于凸轮只有一个齿
那么你的VVT角度更新只能在凸轮齿到来才可以
也就是凸轮转一圈，你的VVT角度才能更新一次
这样对于VVT的控制来说是非常糟糕的
假设你开始进行VVT的调整，想调20°
当前凸轮齿你检测的值是15°，还没有到达20°
所以你会继续调，等下一个凸轮齿到来时，你的角度可能达到了30°
大于20°，所以你就会往回调，结果下一个凸轮齿来的时候变成了18°
以此类推，你在进行VVT调整的过程中会存在较大的动态波动

所以，单齿凸轮的缺点是非常多的
现在就连最低端的发动机都很少用到这种凸轮了

那是不是凸轮的齿数越多越好呢
不完全是，要是把凸轮做成60-2类型的
VVT的控制精度会非常的高
但是，由于60-2类型的凸轮的特征点只有一个，就是豁口
在判断发动机同步时，速度还是很慢的
而且，齿数多了，机械加工的成本、难度都会上升
最主要的，齿数多了，凸轮传感器不一定可以识别
传感器对于齿的齿深、齿宽、齿的弧度长度等有严格要求的
如果齿弧度不够长，传感器无法识别
而凸轮靶盘一般都是安装在凸轮轴上的，也就是发动机的内部
尺寸不能做的太大，一般直径也就50MM
如果你扣的齿过多的话，齿宽、弧度长就无法满足传感器需求了

所以，凸轮信号的设计是需要考虑很多因素的
首先要有尽可能多的特征点（发动机同步），齿数不能太多也不能太少（VVT、机械加工）等
你所说的两长两短的凸轮齿形是目前比较流行的齿形
联电、博世基本都在用
事实证明也是有很多的优点的
凸轮的特征点很多，比如高短、高长、低短、低长
根据长度信息和高低电平信息可以很快判定凸轮实际相位

最后一个问题，为什么是24°和66°
这个角度没有一个固定值，但是需要满足一定的比例关系，大约是1:3
所以你说的30° + 60°， 21° + 69°都是可以的
但是两长两短我还见过 22° + 68°， 18° + 72°的

为什么是1:3呢
这是发动机技术发展到现在工程师们所得到的经验值
就拿两长两短的凸轮齿来说
在曲轴信号丢失的情况下，使用凸轮信号做跛行的情况
假设当前是一个短齿，下一个是长齿
但是ECU如何判断是短齿还是长齿
就需要测量凸轮沿之间的周期
但是，发动机有可能正在加速
那么有可能就把后面的长齿判定为短齿
所以，工程师门就开始研究齿形周期和加速减速之间的关系
最后得出的结论就是：在最恶劣的加减速情况下
前后两个齿的周期比不会超过1:3

所以，做成1:3的目的是能够在各种工况下正确的判断凸轮的齿形

jamesdodo · 发表于 3-4-2013 09:43:59

多谢！Lachlchen.

todd_anderson · 发表于 3-4-2013 09:46:56

感谢naclchen的精彩讲解，基本上把正时设计的核心理念都搞懂了，谢谢！
在汽车上没有一个问题是小问题啊，任何一个设计都凝聚了工程师的方方面面的追求与想法

naclchen · 发表于 3-4-2013 11:48:14

todd_anderson 发表于 3-4-2013 09:46
感谢naclchen的精彩讲解，基本上把正时设计的核心理念都搞懂了，谢谢！
在汽车上没有一个问题是小问题啊， ...

赞同你的说法：没有一个问题是小问题
问题解决的过程就是学习的过程

祝顺利~~

wangdacd · 发表于 3-4-2013 21:02:49

naclchen 发表于 2-4-2013 09:02
你的问题就一个一个的进行解答吧

首先客观说一个单齿的凸轮轴的优点和缺点

这个回复必须鼓掌！

jiaoyulibo · 发表于 4-4-2013 10:43:20

分析的真透彻

wuyongchen · 发表于 8-4-2013 21:31:23

Lift Curve这个设置谁知道呢

王书昌 · 发表于 17-4-2013 20:05:44

高手啊。涨了不少知识

[汽油发动机] 凸轮轴位置传感器（CMP）齿形设计的目的是什么？

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