Устройство и принцип работы датчика положения коленвала
Содержание
Для повышения эффективности, экономичности и экологичности современного транспорта автопроизводители оснащают машины все большим количеством электронных устройств. Причина в том, что механические узлы, отвечающие, например, за образование искры в цилиндрах, которыми оснащались старые автомобили, отличались своей нестабильностью. Даже незначительное окисление контактов могло привести к тому, что машина просто перестала заводиться, даже без видимых на то причин.
Помимо такого недостатка, механические устройства не позволяют обеспечить тонкую настройку силового агрегата. Примером тому служит контактная система зажигания, о которой подробно рассказывается здесь. Ключевым элементом в ней был механический распределитель-прерыватель (об устройстве трамблера читайте в другом обзоре). Хотя при должном обслуживании и правильной настройке угла опережения зажигания этот механизм и обеспечивал своевременную подачу искры на свечи, с появлением турбонагнетателей он уже не мог так эффективно работать.
В качестве улучшенного варианта инженерами была разработана бесконтактная система зажигания, в которой использовался такой же трамблер, только вместо механического прерывателя в нем устанавливался индуктивный датчик. Благодаря этому удалось достичь большей стабильности образования высоковольтного импульса, но остальные недостатки СЗ не были устранены, так как в ней по-прежнему использовался механический распределитель.
Чтобы устранить все недостатки, связанные с работой механических элементов, была разработана более современная система зажигания – электронная (об ее устройстве и принципе работы рассказывается здесь). Ключевым элементом в такой системе является датчик, фиксирующий положение коленчатого вала.
Рассмотрим, что это такое, какой принцип его работы, за что он отвечает, как определить его неисправность, и чем чревата его поломка.
Что такое ДПКВ
Датчик положения коленчатого вала устанавливается в любом инжекторном двигателе, работающем на бензине или газе. Этим же элементом оснащаются также и современные дизельные моторы. Только в этом случае на основании его показателей определяется момент впрыска солярки, а не подачи искры, так как дизель работает по другому принципу (сравнение этих двух типов моторов находится здесь).
Этот датчик фиксирует, в какой момент поршень первого и четвертого цилиндров займут нужное положение (верхнюю и нижнюю мертвую точку). В нем образуются импульсы, которые поступают в электронный блок управления. По этим сигналам микропроцессор определяет, с какой скоростью вращается коленчатый вал.
Данная информация нужна ЭБУ, чтобы корректировать УОЗ. Как известно, в зависимости от режимов работы двигателя требуется воспламенять воздушно-топливную смесь в разное время. В контактных и бесконтактных системах зажигания эту работу выполнял центробежный и вакуумный регуляторы. В электронной системе данный процесс выполняется алгоритмами электронного блока управления в соответствии с прошивкой, установленной производителем.
Что касается дизельного мотора, то сигналы от ДПКВ помогают ЭБУ управлять впрыском дизтоплива в каждый отдельный цилиндр. Если газораспределительный механизм оснащен фазовращателем, то на основании импульсов от датчика электроника изменяет угловой поворот механизма изменения фаз газораспределения. Еще эти сигналы нужны для корректировки работы адсорбера (подробно об этой системе рассказывается здесь).
В зависимости от модели автомобиля и типа бортовой системы электроника способна регулировать состав воздушно-топливной смеси. Благодаря этому мотор может работать с большей отдачей, и при этом затрачивать меньше топлива.
Любой современный ДВС не будет функционировать, так как ДПКВ отвечает за показатели, без которых электроника не сможет определить, когда подавать искру или впрыск солярки. Что касается карбюраторного силового агрегата, то потребности в этом датчике в нем нет. Причина в том, что процесс образования ВТС регулируется самим карбюратором (об отличиях инжекторных и карбюраторных моторов читайте отдельно). Причем состав ВТС не зависит от режимов работы агрегата. Электроника же позволяет менять степень обогащения смеси в зависимости от нагрузки на ДВС.
Некоторые автомобилисты считают, что ДПКВ и датчик, который стоит возле распредвала, это идентичные устройства. На самом деле это далеко не так. Первое устройство фиксирует, в каком положении находится коленвал, а второе – распредвал. Во втором случае датчик определяет угловое расположение распределительного вала, чтобы электроника обеспечивала более точную работу системы впрыска топлива и зажигания. Оба датчика работают совместно, но без датчика коленвала мотор не заведется.
Устройство датчика положения коленвала
Конструкция датчиков в разных автомобилях может отличаться, но ключевые элементы в них одинаковые. ДПКВ состоит из:
- Постоянно действующего магнита;
- Корпуса;
- Магнитного сердечника;
- Электромагнитной обмотки.
Чтобы контакт между проводами и элементами датчика не пропадал, все они расположены внутри корпуса, который заполнен компаундной смолой. К бортовой системе прибор подключается через стандартный разъем типа «мама/папа». В корпусе устройства имеются проушины для его фиксации на рабочем месте.
Датчик всегда работает в паре с еще одним элементом, хотя тот и не входит в его конструкцию. Это зубчатый шкив. Между магнитным сердечником и зубьями шкива имеется небольшой зазор.
Где находится датчик коленвала
Так как этот сенсор определяет положение коленчатого вала, он должен находиться в непосредственной близости с этой деталью мотора. Зубчатый шкив устанавливается на сам вал или маховик (дополнительно о том, зачем нужен маховик, и какие модификации бывают, рассказывается отдельно).
Датчик фиксируется неподвижно на блоке цилиндров при помощи специального кронштейна. Другого расположения данного сенсора не существует. В противном случае он не сможет справляться со своей функцией. Теперь рассмотрим ключевые функции датчика.
В чем заключаются функции датчика коленвала?
Как уже было сказано, конструктивно датчики положения коленчатого вала могут отличаться друг от друга, но ключевая функция у всех их одна – определить момент, в который должна активироваться система зажигания и впрыска.
В зависимости от типа датчиков принцип работы будет несколько отличаться. Самой распространенной модификаций является индуктивная или магнитная. Функционирует устройство следующим образом.
Реперный диск (он же зубчатый шкив) оснащается 60-ю зубцами. Однако в одной части детали два элемента отсутствует. Именно этот пробел является точкой отсчета, по которой фиксируется один полный оборот коленчатого вала. В процессе вращения шкива его зубцы поочередно проходят в зоне действия магнитного поля датчика. Как только мимо этой области проходит большая прорезь без зубцов, в нем образуется импульс, который по проводам поступает на блок управления.
Микропроцессор бортовой системы запрограммирован на разные показатели этих импульсов, в соответствии с которыми активируются соответствующие алгоритмы, и электроника активирует нужную систему или корректирует ее работу.
Существуют также другие модификации реперных дисков, количество зубцов в которых может быть разным. Например, на некоторых дизелях используется задающий диск с двойным пропуском зубцов.
Виды датчиков
Если разделить все датчики на категории, то их будет три. У каждого типа сенсоров свой принцип работы:
- Индуктивные или магнитные датчики. Пожалуй, это самая простая модификация. Его работа не требует подключения к электрической цепи, так как он самостоятельно генерирует импульсы за счет магнитной индукции. Благодаря простоте конструкции и большому рабочему ресурсу такой ДПКВ будет стоить немного. Из недостатков таких модификаций стоит упомянуть, что устройство сильно чувствительно к загрязнениям шкива. Между магнитным элементом и зубцами не должно быть посторонних частиц, например, масляной пленки. Также для эффективности образования электромагнитного импульса нужно, чтобы шкив быстро вращался.
- Датчики Холла. Несмотря на более сложное устройство, такие ДПКВ достаточно надежные и тоже имеют большой ресурс. Подробно об устройстве и о том, как он работает, рассказывается в другой статье. Кстати, в машине может использоваться несколько датчиков, которые работают на этом принципе, и отвечать они будут за разные параметры. Чтобы датчик смог функционировать, на него нужно подаваться питание. Такая модификация редко используется для фиксации положения коленвала.
- Оптический датчик. Такая модификация оснащается источником и приемником светового пучка. Устройство прибора следующее. Зубцы шкива проходят между светодиодом и фотодиодом. В процессе вращения реперного диска световой пучок то поступает, то прерывается его подача на светоприемник. В фотодиоде на основании воздействия света образуются импульсы, которые поступают на ЭБУ. Из-за сложности устройства и уязвимости данная модификация на машинах тоже устанавливается редко.
Признаки неисправности
Когда выходит из строя какой-то электронный элемент двигателя или сопряженной с ним системы, агрегат начинает работать некорректно. Например, он может троить (подробно о том, почему появляется этот эффект, читайте здесь), нестабильно работать на холостых оборотах, заводиться с большим трудом и т.д. Но если не функционирует ДПКВ, ДВС вообще не заведется.
У датчика как таковых неисправностей не бывает. Он либо работает, либо нет. Единственная ситуация, когда работа устройства может возобновляться, это окисление контактов. В этом случае сигнал в датчике образуется, но выход его не происходит из-за того, что электроцепь разорвана. В остальных случаях неисправный датчик будет иметь только один признак – мотор заглохнет и не заведется.
Если сенсор коленчатого вала не работает, электронный блок управления не будет фиксировать от него сигнал, и на панели приборов загорится значок мотора или надпись «Check Engine». Поломка датчика выявляется в процессе вращения коленвала. Микропроцессор перестает фиксировать импульсы от сенсора, поэтому не понимает, в какой момент нужно подать команду на форсунки и катушки зажигания.
Есть несколько причин поломки датчика. Вот некоторые из них:
- Разрушение конструкции в процессе термических нагрузок и постоянных вибраций;
- Эксплуатация автомобиля во влажных регионах или частое покорение бродов;
- Резкая смена температурного режима работы устройства (особенно в зимний период, когда разница в температурах очень большая).
Самая распространенная поломка датчика больше связана не с ним, а с его проводкой. В результате естественного износа кабель может изнашиваться, из-за чего может пропасть напряжение.
На ДПКВ обратить внимание нужно в следующем случае:
- Машина не заводится, причем это может быть независимо от того, нагрет двигатель или нет;
- Резко падают обороты коленвала, и автомобиль движется, будто закончилось топливо (в цилиндры не поступает топливо, так как ЭБУ ждет импульс от датчика, а на свечи не идет ток, и тоже из-за отсутствия импульса от ДПКВ);
- Детонация (это происходит в основном не из-за поломки датчика, а по причине его нестабильной фиксации) двигателя, о которой сразу даст знать соответствующий датчик;
- Мотор постоянно глохнет (такое может происходить, если есть проблема с проводкой, и сигнал от датчика то появляется, то пропадает).
Плавающие обороты, снижение динамики и другие похожие симптомы являются признаками выхода из строя других систем автомобиля. Что касается датчика, то если его сигнал пропадает, микропроцессор будет ждать, пока появится этот импульс. В этом случае бортовая система «думает», что коленвал не вращается, поэтому ни искра не образуется, ни топливо не распыляется в цилиндры.
Чтобы определить, почему мотор перестал стабильно работать, необходимо провести компьютерную диагностику. О том, как она проводится, есть отдельная статья.
Как проверить датчик коленвала
Проверить ДПКВ можно несколькими способами. Самое первое, что нужно сделать – визуальная проверка. Вначале нужно посмотреть на качество крепления. Из-за того, что датчик дребезжит, расстояние от магнитного элемента до поверхностей зубцов постоянно меняется. Это может приводить к некорректной передаче сигналов. По этой причине электроника может неправильно посылать сигналы на исполнительные устройства. В этом случае работа мотора может сопровождаться совершенно нелогичными действиями: детонацией, резким повышением/понижением оборотов и т.д.
Если устройство качественно зафиксировано на своем месте, не нужно строить догадок, что делать дальше. Следующий этап визуального осмотра – проверка качества проводки сенсора. Обычно на этом выявление дефектов датчика заканчивается, и устройство продолжает работать исправно. Самый действенный метод проверки – установка заведомо работающего аналога. Если силовой агрегат стал работать правильно и стабильно, значит, старый датчик выбрасываем.
В самых сложных ситуациях выходит из строя обмотка магнитного сердечника. Данную поломку поможет выявить мультиметр. Прибор выставляется в режим измерения сопротивления. Щупы подключаются к сенсору в соответствии с распиновкой. В норме этот показатель должен находиться в пределах от 550 до 750Ом.
Чтобы не тратить средства на проверку отдельного оборудования, практично проводить плановую профилактическую диагностику. Один из приборов, который поможет выявить скрытые проблемы разного электронного оборудования, это осциллограф. О том, как работает этот прибор, рассказывается здесь.
Итак, если выйдет из строя какой-то датчик в машине, то электроника перейдет аварийный режим, и будет работать менее эффективно, но в таком режиме можно будет добраться до ближайшего СТО. Но если сломается датчик положения коленчатого вала, то без него агрегат не будет работать. По этой причине лучше было бы всегда иметь в запасе аналог.
Дополнительно посмотрите небольшое видео о том, как работает ДПКВ, а также ДПРВ:
Вопросы и ответы:
Что происходит, когда выходит из строя датчик коленвала? Когда сигнал от датчика коленвала пропадает, контроллер перестает генерировать импульс на образование искры. Из-за этого зажигание перестает работать.
Как понять, что умер датчик коленвала? При вышедшем из строя датчике коленвала машина либо не заведется, либо заглохнет. Причина в том, что блок управления не может определить, в какой момент создавать импульс на формирование искры.
Что будет, если датчик коленвала не будет работать? Сигнал от датчика коленвала нужен для синхронизации работы топливных форсунок (дизельный мотор) и системы зажигания (в бензиновых моторах). Если он сломается, машина не заведется.
Где стоит датчик коленвала? В основном этот датчик закрепляется непосредственно на блоке цилиндров. В некоторых моделях он стоит возле шкива коленвала и даже на картере КПП.
