схема подключения датчика положения коленчатого вала
Добавить комментарий Отменить ответ
Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются данные вашего комментария.
В любом современном силовом агрегате всегда есть датчик положения коленвала, на основе которого построены системы зажигания и впрыска топлива. Все о датчиках положения коленчатого вала, их типах, устройстве и работе, а также о правильном выборе и замене этих устройств – читайте в статье.
Назначение и место датчика положения коленчатого вала в моторе
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ, датчик синхронизации, эталонный датчик) является составной частью электронной системы управления двигателем внутреннего сгорания; датчик, контролирующий работоспособность коленчатого вала (положение, скорость) и обеспечивающий работу основных систем трансмиссии (зажигание, топливо, газораспределение и другие).
Современные ДВС всех типов в большинстве своем оснащены электронными системами управления, которые полностью заботятся о работе агрегата во всех режимах. Важнейшее место в таких системах занимают датчики – специальные устройства, отслеживающие определенные характеристики двигателя и передающие данные в электронный блок управления (ЭБУ). Некоторые датчики критически важны для работы трансмиссии, в том числе датчик положения коленчатого вала.
DPKV всегда измеряет один параметр: положение вала двигателя. На основании полученных данных определяется частота вращения вала и его угловая скорость. Получая эту информацию, ЭБУ решает широкий круг задач:
- Определение момента прохождения ВМТ (или НМТ) поршней первого и / или четвертого цилиндра;
- Контроль системы впрыска топлива – определение момента впрыска и продолжительности работы форсунки;
- Проверка системы зажигания – определение момента зажигания в каждом цилиндре;
- Управление системой изменения фаз газораспределения;
- Управление работой компонентов системы улавливания паров топлива;
- Контроль и корректировка работы других систем, связанных с двигателем.
Таким образом, ДПКВ обеспечивает нормальную работу силового агрегата, полностью определяя работу двух его основных систем: зажигания (только в бензиновых двигателях) и впрыска топлива (в форсунках и дизелях). Датчик также оказался удобным для управления другими системами двигателей, работа которых прямо или косвенно синхронизируется с положением и скоростью вала. Неисправный датчик может полностью остановить двигатель, поэтому его необходимо заменить. Но перед покупкой нового ДПКВ необходимо разобраться в типах этих устройств, их конструкции и принципах работы.
Типы, конструкция и принцип работы ДПКВ
Независимо от типа и конструкции датчики положения коленчатого вала состоят из двух частей:
- Датчик положения;
- Основной диск (синхронизирующий диск, синхронизирующий диск).
ДПКВ помещается в пластиковый или алюминиевый корпус, который крепится с помощью кронштейна рядом с основным диском. Датчик имеет стандартный электрический разъем для подключения к бортовой сети автомобиля; разъем можно разместить как на корпусе датчика, так и на собственном коротком кабеле. Датчик закрепляется на блоке цилиндров или на специальном кронштейне, располагается перед основным диском и в процессе работы считает свои зубья.
Ведущий диск представляет собой шкив или колесо, по периферии которого расположены квадратные зубья. Диск жестко закреплен на шкиве коленчатого вала или непосредственно на его вершине, что обеспечивает вращение обеих частей с одинаковой частотой.
В основе работы датчика могут лежать различные физические явления и эффекты, наиболее распространены устройства трех типов:
- Индуктивный (или магнитный);
- Эффект Холла;
- Оптический (световой).
Каждый тип датчика имеет свои конструктивные особенности и принцип работы.
Индуктивный (магнитный) ДПКВ. В основе устройства лежит магнитопровод, помещенный в обмотку (катушку). Датчик основан на эффекте электромагнитной индукции. В состоянии покоя магнитное поле в датчике постоянно и в его обмотке нет тока. Когда металлический зуб основного диска проходит рядом с магнитопроводом, магнитное поле вокруг сердечника резко изменяется, что приводит к индукции тока в обмотке. Когда диск вращается, на выходе датчика возникает переменный ток той или иной частоты, который используется ЭБУ для определения скорости коленчатого вала и его положения.
это самый простой по конструкции датчик, который широко используется на всех типах двигателей. Преимуществом устройств этого типа является их работа без источника питания: это позволяет подключать их одной парой проводов непосредственно к блоку управления.
Датчик на эффекте Холла. Датчик основан на эффекте, обнаруженном американским физиком Эдвином Холлом почти полтора века назад: когда ток проходит через две противоположные стороны тонкого металлического листа, помещенного в постоянное магнитное поле, на двух других появляется напряжение стороны. Современные датчики этого типа построены на специализированных микросхемах Холла, помещенных в корпус с магнитопроводами, а основные диски для них имеют намагниченные зубцы. Датчик работает просто: в состоянии покоя на выходе датчика нулевое напряжение; при прохождении намагниченного зуба на выходе появляется напряжение. Как и в предыдущем случае, при вращении основного диска на выходе ДПКВ возникает переменный ток, который подается в ЭБУ.
Это более сложный датчик, который, однако, обеспечивает высокую точность измерения во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала. Кроме того, датчик Холла требует для работы отдельного источника питания, поэтому он подключается тремя или четырьмя проводами.
Оптические датчики. В основе датчика лежит пара из источника света и светоприемника (светодиод и фотодиод), в пространстве между которыми расположены зубцы или отверстия основного диска. Датчик работает просто: диск при вращении с той или иной частотой затемняет светодиод, в результате чего на выходе фотодиода генерируется импульсный ток – он используется электронным блоком для измерения.
В настоящее время оптические датчики получили ограниченное применение из-за сложных условий их эксплуатации в двигателе: высокая запыленность, возможность задымления, попадания жидкости, дорожной грязи и т.д.
Для работы с датчиками используются стандартные мастер-диски. Такой диск разделен на 60 зубьев, расположенных через каждые 6 градусов, при этом в одной точке диска отсутствуют два зуба (синхронизатор типа 60-2) – это пространство является началом вращения коленчатого вала и обеспечивает синхронизацию датчик, ЭБУ и связанные системы. Обычно первый зуб после прохода совпадает с положением поршня первого или последнего цилиндра в ВМТ или ВМТ. Также существуют диски с двумя зазорами между зубьями, расположенными под углом 180 градусов друг к другу (синхронизатор типа 60-2-2), такие диски используются на некоторых типах дизельных силовых агрегатов.
Селекторные диски для индуктивных датчиков изготавливаются из стали, иногда в сочетании со шкивом коленчатого вала. Диски датчика Холла часто изготавливаются из пластика и имеют между зубьями постоянные магниты.
В заключение отметим, что часто ДПКВ применяется как на коленвале, так и на распредвале, в последнем случае он контролирует положение и частоту вращения распредвала и регулирует работу газораспределительного механизма.
Как верно выбрать и заменить датчик коленвала
ДПКВ играет ключевую роль в двигателе, неисправности датчиков приводят к резкому ухудшению характеристик двигателя (затрудненный запуск, нестабильная работа, снижение мощностных характеристик, детонация и т.д.). А в некоторых случаях при выходе из строя ДПКВ двигатель полностью выходит из строя (о чем свидетельствует сигнал Check Engine). При возникновении описанных проблем с работой двигателя следует проверить датчик коленвала и, если он неисправен, заменить его.
Для начала нужно осмотреть датчик, проверить целостность его корпуса, разъема и проводов. Индуктивный датчик можно проверить тестером – достаточно измерить сопротивление обмотки, которое для исправного датчика находится в пределах 0,6-1,0 кОм. Датчик Холла таким способом проверить нельзя, его диагностику можно проводить только на специальном оборудовании. Но проще всего установить новый датчик, и если двигатель работает, проблема была именно в неисправности старого ДПКВ.
Для замены следует выбрать только тот тип датчика, который был установлен на автомобиле и рекомендован производителем автомобиля. Датчики другой модели могут не адаптироваться к своему исходному положению или вносить существенные ошибки в измерения и, как следствие, останавливать работу двигателя. ДПКВ необходимо модифицировать согласно инструкции по ремонту автомобиля. Обычно достаточно отсоединить электрический разъем, открутить один или два винта / болта, снять датчик и заменить его новым. Новый датчик необходимо разместить на расстоянии 0,5-1,5 мм от торца колеса КПП (точное расстояние указано в инструкции), это расстояние можно регулировать шайбами или иным способом. При правильном выборе ДПКВ и его замене двигатель сразу запустится, только в отдельных случаях потребуется откалибровать датчик и сбросить коды ошибок.
Датчики положения используются для измерения скорости вращения и определения положения различных компонентов двигателя. К ним относятся: датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), датчик положения распредвала (ДПРВ) или датчик фазы (DF), датчик скорости (DS), датчики ABS.
Сигнал ДПКВ используется для определения скорости вращения ВЧ, а также его мгновенного положения. Поскольку скорости вращения распределительного вала и коленчатого вала равны 1: 2, невозможно однозначно определить, находится ли поршень двигателя, движущийся в ВМТ, на такте сжатия или выпуска только по сигналу DPKV. Датчик фазы на распределительном валу передает эту информацию в блок управления.
Например, предусмотрен сигнал от автомобиля ВАЗ.
Сигналы ДПКВ (синий) и ДПРВ (зеленый)
Наиболее распространенными типами этих датчиков являются индуктивные (электромагнитные) датчики и датчики Холла.
Индуктивный датчик
Этот тип датчика более распространен как ДПКВ. Датчик устанавливается рядом с движущимся элементом, называемым маркерным диском. Этот элемент представляет собой стальной диск с зубьями, который жестко закреплен на коленчатом валу (может располагаться как сбоку от ременной передачи, так и непосредственно на маховике КВ).
Расположение ДПКВ
1. ДПКВ
2. Маркерный диск
3. Разъем датчика
Датчик состоит из обмотки с сердечником из постоянного магнита. Когда зуб проходит перед преобразователем, магнитный поток через катушку увеличивается. И наоборот, увеличение игры уменьшит этот поток. Происходит изменение магнитного поля, в результате чего в обмотке появляется индукционный ток. Амплитуда переменного напряжения резко возрастает с увеличением скорости маркировочного круга (от нескольких мВ до более 100 В).
Конструкция индуктивного датчика
1. Обмотка
2. Отметка на маркерном диске в виде отсутствующих зубцов
3. Постоянный магнит
Маркерный диск может иметь зазоры или более крупные зубья.
Количество зубьев маркерного диска зависит от его назначения и модели автомобиля. В качестве маркерного диска для KV наиболее распространенным является диск с 60 зубьями с двумя отсутствующими зубьями. Зазор со скачкообразным зубом предназначен для обозначения определенного положения коленчатого вала и служит отметкой времени для синхронизации блока управления.
В этой системе нет проскакивания зубьев на маркерных дисках ABS, положение колеса не имеет значения, учитывается только скорость вращения.
Пример сигнала от индуктивного датчика АБС
В версии для ДПРВ диск маркера может иметь только один зуб, потому что в этом случае нет необходимости измерять скорость вращения, достаточно определить положение ПБ для определения рабочей фазы мотора.
Для дальнейшего анализа электронный блок преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Амплитуда напряжения сигнала пропорциональна скорости движущейся части перед датчиком. Напряжение также сильно зависит от расстояния между кончиками зубьев и поверхностью датчика, обычно это расстояние составляет 1 ± 0,5 мм. Подсчитывая количество импульсов за заданный период времени, электронный блок может определять скорость вращения ВЧ.
Индуктивный датчик подключается к контроллеру парой экранированных проводов с заземлением оплетки экрана на корпус.
Пример схемы подключения ДПКВ
Для записи осциллограммы индуктивного датчика необходимо подключить измерительный щуп непосредственно к сигнальному выходу датчика или к разъему на стороне ЭБУ.
Подключение тестера двигателя к ДПКВ (цветовая кодировка проводов показана в качестве примера)
Датчик Холла
Эти датчики используют эффект Холла. Микросхема на эффекте Холла расположена между диском маркера и постоянным магнитом.
Когда зуб маркерного диска проходит над чувствительным элементом, величина магнитного поля, проникающего через элемент Холла, изменяется. Это генерирует сигнал напряжения, который находится в диапазоне милливольт и не зависит от относительной скорости между датчиком и маркерным диском. Электроника оценки, встроенная в интегральную схему, выдает прямоугольный сигнал.
Датчик Холла
1. Постоянный магнит
2. Интегральная схема Холла.
3. Маркировочный диск
4. Разъем датчика
Как правило, датчик Холла имеет три выхода: питание + 5В (+ 12В), «земля», сигнальный выход.
Пример схемы подключения ДПРВ
Для записи осциллограммы датчика Холла необходимо подключить измерительный щуп непосредственно к сигнальному выходу датчика или к разъему ЭБУ.
Подключение тестера двигателя к ДПРВ (цветовая кодировка проводов показана в качестве примера)
Для записи сигнала ДПКВ рекомендуется использовать 2-й аналоговый канал тестера двигателя, для сигнала ДПРВ – 3-й канал. Если у вас несколько DPRV, вы можете использовать любой бесплатный аналоговый канал.
Настройка аналогового канала для индуктивного датчика
Настройка аналогового канала для датчика Холла
Одновременный анализ сигналов ДПКВ и ДПРВ позволяет проверить работу этих датчиков, а также правильность установки ВЧ и РВ (соответствие временных меток).
