共轨原创 | 秒懂同步正时

共轨导读

同步正时，是柴油机引入电喷共轨系统后，引出的一个非常重要的概念，它又区别于之前机械泵时代的供油正时。正时错乱，会造成很多问题，最常见的就是无法起动、异常熄火，有些则会造成发动机动力不足、冒烟等现象。小轨在平台上经常被问到正时相关的问题？今天，我们就一起来聊聊正时。

正 时

系 统

在说正时之前，我们先要明白电喷共轨系统的核心是什么？电喷共轨系统就是“在合适的时间，以适当的压力向气缸喷射一定量的燃油”。这句话中提到了三个点，分别是“合适的时间”、“适当的压力”以及“一定量的燃油”，那么这三个点共轨系统是怎么实现的呢？

1

一定量的燃油

这个很好理解，就是通过喷油器实现的。轨压越高，喷油器的加电时间越长（打开时间），则喷油量越大。控制电控喷油器的喷油量，就是控制轨压或者加电时间。

2

适当的压力

这里的压力指轨压。轨压我们说过很多，就是通过计量单元（PCV/IMV/SCV）、轨压传感器以及ECU实现轨压的闭环控制。

3

合适的时间

合适的时间就是指喷油提前角，一般指在压缩上止点前多少度喷油。

同 步 信

号 波 形

ECU是怎么知道发动机的位置的呢？这里涉及到两个概念“物理零位”和“软件零位”，我们说的零位一般是指一缸压缩上止点。物理零位就是根据发动机曲轴和凸轮轴的相对位置确定的发动机的当前位置；软件零位是根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号，通过软件计算的方式得到发动机的当前位置。

软件零位是怎么得到发动机位置的呢，这里简单和大家讲讲。曲轴位置传感器的信号盘，一般有60-2个齿，其中2个是缺齿；凸轮轴位置传感器的信号盘，常见的有单齿和Z+1齿的。在发动机运转过程中，信号盘齿端面和传感器探头之间的距离会发生变化，传感器根据磁电效应或者或霍尔效应，感应出正弦波形或者方波，传递给ECU供分析处理。

信号波形分析 

1）对于60-2齿的曲轴信号波形，曲轴每转一圈，传感器感应出的波形中出现一个缺齿波形（一个缺齿波形对应信号盘上2个缺齿的曲轴转角），以及58个正常齿的正弦波形；缺齿波形是传感器正对信号盘缺齿时感应出的信号波形；

2）对于单齿凸轮轴信号波形，曲轴每转两圈，传感器感应出的波形中出现一个方波；该方波是传感器正对信号盘单齿时感应出的信号波形；

3）对于Z+1齿凸轮轴信号波形，曲轴每转两圈，传感器感应出的波形中出现Z+1个波形（Z个正常波形，以及1个多齿波形，Z是气缸数）；该多齿信号是传感器正对信号盘多齿时感应出的信号波形；

4）转速稳定时，曲轴各波形的峰值基本、间距以及形状基本一样。

下图是霍尔式曲轴位置传感器与60-2齿信号盘感应出的波形，和霍尔式凸轮轴位置传感器和Z+1齿信号盘感应出的信号波形：

下图是磁电式曲轴位置传感器与60-2齿信号盘感应出的波形，和磁电式凸轮轴位置传感器和Z+1齿信号盘感应出的信号波形：

下图是磁电式曲轴位置传感器与60-2齿信号盘感应出的波形，和霍尔式凸轮轴位置传感器和单齿信号盘感应出的信号波形：

同 步

角 度

ECU不可能直接得到物理零位，只能通过软件零位去计算得到目前发动机的位置，它具体是怎么实现的呢？今天我们根据下面这张相位图，和大家解释：

在设计发动机的时候，曲轴信号盘、凸轮轴信号盘、曲轴位置传感器以及凸轮轴位置传感器的位置都定好了。当曲轴位于一缸压缩上止点时，曲轴位置传感器和曲轴信号盘缺齿后第1个齿之间的角度是一定的，假设是210度；凸轮轴位置传感器和凸轮轴多齿之间的角度也是一定的，假设是81度；在做发动机标定的时候，把这两个角度写到数据中。

我们仔细看看这句话——“当曲轴位于一缸压缩上止点时，曲轴位置传感器和曲轴信号盘缺齿后的第1个齿之间的角度是一定的，假设是210度；凸轮轴位置传感器和凸轮轴多齿之间的角度也是一定的，假设是81度”，这句话非常重要，大家只要把这句话理解了，并且下面的两个问题能想明白，那么恭喜您，同步的内涵您已攻破。

问题1

当曲轴信号盘缺齿后的第1个齿和曲轴位置传感器对齐的时候，凸轮轴信号盘的多齿和凸轮轴位置传感器之间的夹角是多少度？

问题2

当凸轮轴信号盘的多齿和凸轮轴位置传感器对齐的时候，曲轴信号盘缺齿后的第1个齿和曲轴传感器之间的夹角是多少度？

问题1

怎样能让“曲轴信号盘缺齿后的第1个齿和曲轴位置传感器对齐呢”？很简单，两种方法：

1）在一缸处于压缩上止点的位置时，让曲轴倒转210度，就达到了对齐的目的。曲轴倒转210度，那么凸轮轴倒转多少度呢？我们都知道曲轴转两圈，凸轮轴转一圈，那么曲轴倒转210度，凸轮轴信号盘就倒转105度。因此这种情况时。当曲轴信号盘缺齿后的第1个齿和曲轴位置传感器对齐的时候，凸轮轴信号盘的多齿和凸轮轴位置传感器之间的夹角就是81-105=-24度。

在一缸处于压缩上止点的位置时，曲轴倒转210度，此时一缸在进气行程内。原因大家自己思索。

2）在一缸处于压缩上止点的位置时，让曲轴正转150度，就达到了对齐的目的。曲轴正转150度，凸轮轴正转75度。因此当曲轴信号盘缺齿后的第1个齿和曲轴位置传感器对齐的时候，凸轮轴信号盘的多齿和凸轮轴位置传感器之间的夹角就是81+75=156度。

在一缸处于压缩上止点的位置时，曲轴正转150度，此时一缸在做功行程内。

问题2

同理，想让“凸轮轴信号盘的多齿和凸轮轴位置传感器对齐”：

1）在一缸处于压缩上止点的位置时，凸轮轴信号盘倒转81度，曲轴信号盘倒转81*2=162度。当凸轮轴信号盘的多齿和凸轮轴位置传感器对齐的时候，曲轴信号盘缺齿后的第1个齿和曲轴传感器之间的夹角就是210-162=48度。

在一缸处于压缩上止点的位置时，曲轴倒转162度，此时一缸在压缩行程内。

2）在一缸处于压缩上止点的位置时，凸轮轴信号盘正转360-81=279度，曲轴信号盘正转279*2=558度。当凸轮轴信号盘的多齿和凸轮轴位置传感器对齐的时候，曲轴信号盘缺齿后的第1个齿和曲轴传感器之间的夹角就是210+558=768度，768度=2*360+48，也就是48度。

在一缸处于压缩上止点的位置时，曲轴正转558=180+180+180+18度，此时一缸在压缩行程内。

判 断 发

动 机 位 置

上面讲的那些内容只要大家理解了，ECU如何判断位置，相信就不用小轨多做解释。

1、依靠凸轮轴信号判断

当ECU检测到凸轮轴信号盘的多齿信号之后，同时又计算到凸轮轴转动了81度，这个时候的位置就是发动机一缸压缩上止点的位置。

2、依靠曲轴信号判断位置、凸轮轴信号盘辅助判缸

当ECU检测到曲轴信号盘的缺齿信号之后，同时又计算到曲轴转动210度，这个时候的位置就是一缸处于上止点的位置。在曲轴转动210度的期间，ECU如果检测到凸轮轴信号盘的多齿信号，那么这个位置就是一缸压缩上止点；如果在这个期间没有检测到凸轮轴信号盘的多齿信号，那么这个位置就是一缸排气上止点。

对 起 动

的 影 响

1

单凸轮轴信号起动

大部分大车都是可以通过单凸轮轴信号起动的，ECU根据凸轮轴信号判断发动机的具体位置，进行喷油。但是这种模式是有限制的，仅限于Z+1齿的信号盘，单齿信号盘计算误差太大，无法进入单凸轮轴起动模式。

2

单曲轴信号起动

单曲轴信号起动，原理很简单。从上述大家知道，依靠单曲轴信号，可以判断出上止点，无非是压缩上止点还是排气上止点不清楚，那么ECU就随便蒙一个。默认就是压缩上止点，进行试喷，如果是压缩上止点，喷油器喷油后燃烧做功，发动机转速升高，ECU检测到发动机转速升高，就知道蒙对了；如果没有检测到转速上升，ECU知道蒙错了，换一个上止点再试试。

3

起动预保护

很多皮带传动的小车，尤其是EDC16的系统，单信号一般无法起动，这是出于起动预保护策略。皮带传动的系统，相比齿轮传动，容易跳齿，造成发动机机械损伤。如果跳齿后，曲轴和凸轮轴的相对位置变化，ECU判断可能跳齿，禁止起动，防止机械损伤。

既然单凸轮轴信号可以起动，为什么还要装曲轴位置传感器呢，一方面是凸轮轴传感器信号的精度不如曲轴位置传感器；一方面在一个传感器失效的情况下，可以进入跛行回家模式；另一方面就是出于起动预保护。

小轨

本周的每周一课，是道开胃小菜，但请大家一定要理解，后期会逐步和大家分享正时的方法。

版权申明