Датчик положения распределительного вала

Датчик положения распределительного вала

Датчик положения распределительного вала предназначен для определения углового положения газораспределительного механизма в соответствии с положением коленчатого вала двигателя. Информация, поступающая от датчика положения распределительного вала, используется системой управления двигателем для управления впрыском и зажиганием. Функционально датчик связан с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя.

На двигатели устанавливается датчик положения распределительного вала, работа которого построена на эффекте Холла, поэтому другое название датчика – датчик Холла.

Принцип действия датчика Холла основан на изменении направления движения носителей заряда (изменении напряжения) в полупроводнике при изменении пересекающего его магнитного поля. Магнитное поле создается постоянным магнитом, расположенным в датчике. Изменение магнитного поля происходит при замыкании магнитного зазора репером (металлическим зубом). Репер располагается на зубчатом колесе распределительного вала или на специальном задающем диске, закрепленном на валу.

При прохождении репера мимо датчика в нем возникает импульс напряжения, передаваемый в электронный блок управления. В зависимости от частоты вращения распределительного вала сигнал от датчика Холла поступает в разные промежутки времени. На основании этих сигналов блок управления двигателем распознает положение поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке такта сжатия, обеспечивает впрыск бензина и зажигание топливно-воздушной смеси.

На двигателях, оборудованных системой изменения фаз газораспределения, датчик положения распределительного вала используется для управления данной системой. Датчики устанавливаются на распределительных валах впускных и выпускных клапанов.

Несколько иначе датчик Холла работает в системе управления дизельным двигателем. Здесь сигналы датчика используются для установления положения поршня каждого цилиндра двигателя в верхней мертвой точке такта сжатия. За счет этого достигается точное определение положения распределительного вала относительно коленчатого вала, соответственно быстрый пуск дизеля и устойчивая его работа на всех режимах.

Для реализации данных функций внесены конструктивные изменения в задающий диск, на котором установлены реперы для каждого цилиндра двигателя. Это могут быть сегменты разной угловой ширины или набор зубьев, расположенных на разном расстоянии друг от друга. Так, в четырехцилиндровом дизеле на задающем диске устанавливается 7 зубьев: четыре основных – по одному на каждый цилиндр под углом 90° и три дополнительных – для распознавания конкретного цилиндра. Дополнительные зубья расположены на разных расстояниях от основных зубьев, чем достигается установление положения поршня в ВМТ такта сжатия для конкретного цилиндра.

При возникновении неисправности датчика Холла (отсутствии сигнала) система управления двигателем в своей работе использует информацию от датчика частоты вращения коленчатого вала. Двигатель продолжает работать и даже может повторно запускаться после остановки.

Как проверить датчик положения распредвала ДПРВ

Из теории четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания известно, что за один оборот распредвала, коленвал делает два. Отсюда возникает некая проблема точного контроля за состоянием мотора в каждый момент времени, зная угловое положение коленчатого вала, а значит и поршня каждого цилиндра, невозможно точно определить, какой именно такт совершается.

Например, сжатие и выпуск будут абсолютно идентичны, а блоку управления (ЭБУ) всё надо знать точно, именно он определяет, когда подавать искру и впрыскивать топливо.

Зачем в машине нужен ДПРВ

Для спасения ситуации в первых типах двигателей такт определялся по косвенным признакам. При запуске ДВС импульс зажигания и сигнал на открытие форсунок подавались вне зависимости от конкретного такта.

Искра при выхлопе ничему не мешала, а впрыск происходил на закрытый впускной клапан. И лишь затем компьютер по сигналам датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) вычислял производную скорости его вращения, таким образом оценивая, в нужный ли момент прошла попытка поджечь смесь.

Если ЭБУ угадывал, а определялось это по наличию положительного углового ускорения вала, то в соответствующую ячейку памяти заносился признак синхронизации, и далее впрыск и искра производились только в нужный момент времени.

Хотя во многих моторах без этих сложностей обходились, две искры и два открытия форсунки за четыре такта одного цилиндра не вызывали особого ухудшения работы двигателя. Надо было только разделить на два количество топлива, подаваемого за цикл, и проследить за возможностью работы модуля зажигания с удвоенной частотой.

Но по мере ужесточения требований к двигателям пришлось учитывать каждую мелочь. Хранить несвоевременно впрыснутое топливо во впускном коллекторе до открытия клапана неэкономично, часть его сконденсируется, да и повышать мощность системы зажигания для формирования бесполезной искры на выпуске тоже ни к чему.

Решил проблему датчик распредвала (ДПРВ). Это устройство, сигнализирующее о нахождении вала в определённом положении, которое точно указывает на текущую фазу его работы. Например, верхнюю мертвую точку (ВМТ) такта сжатия первого цилиндра, положение может быть любым, ЭБУ найдёт нужную информацию расчётным способом.

Сигнал может быть также любого вида, главное – его фазирование с клапанами, а значит и с распредвалом:

• логический уровень в виде определённого напряжения на выходе датчика в момент, когда поршень зашёл в ВМТ сжатия, обычно это совпадает с пропуском зуба на реперном задатчике датчика коленвала, но только по первому цилиндру, когда пропуск есть, но это ВМТ выпуска – датчик сигнал не выдаёт;
• двойной импульс для ВМТ первого цилиндра, одиночные – для всех прочих;
• количество импульсов, соответствующее номеру активного цилиндра.

Формально это разные сигналы, но поскольку ЭБУ знает, как их декодировать, информацию он получит одну и ту же.

Формируется синхронизирующая программная метка, от которой процессор с требуемым шагом дискретизации по времени может отсчитать любой интервал и точно выдать управляющие форсунками и драйверами зажигания импульсы.

Такой впрыск называют фазированным, в отличие от попарно-параллельного, который был рассмотрен ранее в отсутствие ДПРВ.

Где находится датчик

Обычно датчик расположен на головке блока рядом с приводной звёздочкой распределительного вала. Возможен и иной вариант, тогда к противоположному концу вала крепится отдельный реперный диск.

Между диском с имеющийся на нём магнитной меткой и чувствительным элементом датчика имеется небольшой зазор, через который беспрепятственно улавливается магнитное поле.

Устройство датчика положения распредвала

Существует три схемы организации работы датчика фаз (распредвала):

• магнитоиндукционная;
• с датчиком Холла;
• с оптическим датчиком.

Практически везде используется датчик на эффекте Холла, как наиболее точно формирующий нужный импульс и лучше всего подходящий для удобного считывания показаний входной схемой ЭБУ.

Принцип работы

Магнитоиндукционные датчики работают полностью аналогично ДПКВ. Это катушка с постоянным магнитом, размещённая рядом с зубчатым металлическим диском из ферромагнитного материала.

При вращении диска изменяется величина магнитного поля в зазоре между датчиком и зубьями, что вызывает индукционную генерацию электрических сигналов на выводах катушки.

Сигналы поступают на вход ЭБУ, где преобразуются в цифровой формат, а начало отсчёта образуется пропуском одного зуба на диске, что вызывает скачок амплитуды и фазы в выходном сигнале. Если зуб всего один, то и импульс будет одиночным, пригодным для синхронизации валов.

Чуть сложнее конструкция самого распространённого датчика Холла. В ней имеется кристалл полупроводника, на котором возникает электрическая разность потенциалов при попадании в магнитное поле. То есть достаточно закрепить на звёздочке распредвала магнит, чтобы датчик на него отреагировал при вращении одиночным импульсом.

Сигнал слабый, но в составе датчика имеется усилитель, компаратор и триггер Шмитта, выполненные в виде кристалла микросхемы. На выходном разъёме формируется полностью готовый цифровой логический сигнал.

Оптические датчики встречаются совсем редко, в них используется прерывание или отражение светового потока между излучателем и фотоприёмником. С таким же последующим усилением и преобразованием, что и в датчике Холла.

Диапазон обычно выбирается инфракрасный, по простоте излучателей, приемников и оптимальной помехозащищённости.

Что приводит к сбоям в работе

Датчики достаточно надёжны, но, как и всё, подвержены старению и постепенному или мгновенному выходу из строя. Проявляется это в нарушениях работы мотора, пропадании вспышек в отдельных цилиндрах, плохом запуске двигателя и вполне понятном росте расхода топлива.

Обычно самодиагностика двигателя это замечает, включает индикаторную лампочку Check Engine и переводит мотор на попарно-параллельный впрыск.

Считывание кодов неисправности может подсказать проблемы с ДПРВ. Но совершенно необязательно. Программа не всегда точно разбирается в причинах сбоя, поэтому потребуется более внимательная диагностика.

Способы проверки

Всего используется три методики проверки, от простого к сложному:

• замена датчика на заведомо исправный;
• проверка с помощью мультиметра;
• самое точное и надёжное – использование осциллографа.

Порядок проверки зависит от типа датчика.

Двухпроводный датчик

Индукционные ДПРВ имеют два вывода, поскольку кроме катушки там ничего нет, и питание не требуется. С довольно большой вероятностью исправность можно проверить мультиметром, прозвонив катушку датчика.

Сопротивление бывает разным, но это не ноль и не бесконечность, что явно означает замыкание или обрыв. Измерять лучше всего на контактах ЭБУ, таким образом прозванивается и проводка тоже.

Трехпроводный ДПРВ

Здесь мультиметр можно включить в режим измерения напряжения, после чего, проворачивая коленчатый вал, наблюдать за изменением сигнала. Он должен меняться от нуля до напряжения питания (третий контакт).

Все эти простые методы недостаточно надёжны. Датчики могут работать, но выдавать сигналы с ошибками, запаздываниями и потерей быстродействия.

Подключённый к их выходам осциллограф, который применяется в автомобильной диагностике в виде приставки к ноутбуку, всё покажет гораздо точнее и нагляднее. Используются два канала, на один выводится синхронизация от ДПКВ, а второй запишет сигнал ДПРВ.

Устранение неполадок

Датчик, вызывающий сомнения, заменяется на новый безусловно. Это недорого, рекомендуется даже профилактическая их замена каждые пять лет для повышения надёжности. Но при этом обязательно надо проверить состояние реперного элемента. Там недопустимы искажения геометрии, сколы, наличие грязи и стружки.

Все зазоры и относительное положение деталей должны быть штатными. При ремонте не всегда это соблюдается, что может вызвать в дальнейшем трудно диагностируемые проблемы.

Стоит уделить внимание и состоянию проводки. Особенно страдают от окисления контакты разъёмов, провода массы и места заделки проводов в наконечники. При наличии там следов медных окислов проводку надо перебрать и пропаять, а окисленные и ослабшие разъёмы подлежат замене.

Устройство и принцип работы датчика положения распредвала

Современные двигатели имеют довольно сложное устройство и управляются электронным блоком управления на основе сигналов датчиков. Каждый сенсор отслеживает определенные параметры, характеризующие работу мотора в текущий момент времени, и передает информацию в ЭБУ. В данной статье рассмотрим один из важнейших элементов системы управления двигателем – датчик положения распределительного вала (ДПРВ).

1. Что такое ДПРВ
2. Устройство датчика положения распредвала
3. Принцип работы
4. Признаки неисправности
5. Способы проверки

Что такое ДПРВ

Аббревиатура ДПРВ расшифровывается как датчик положения распределительного вала. Другие названия: датчик Холла, фаз или CMP (английская аббревиатура). Из названия понятно, что он участвует в работе газораспределительного механизма. Точнее сказать, на основе его данных система рассчитывает идеальный момент впрыска топлива и зажигания.

Внешний вид ДПРВ

Данный датчик использует опорное напряжение (питание) 5 вольт, а его главный компонент – чувствительный элемент Холла. Сам он не определяет момент впрыска или зажигания, а лишь передает информацию о моменте достижения поршня в первом цилиндре ВМТ. На основе этих данных и рассчитывается время и длительность впрыска.

В своей работе ДПРВ функционально связан с датчиком положения коленвала (ДПКВ), который также отвечает за правильную работу системы зажигания. Если по какой-то причине выйдет из строя датчик распредвала, то будут учитываться основные данные с датчика коленвала. Сигнал с ДПКВ более важен в работе системы зажигания и впрыска, без него двигатель работать просто не будет.

Положение ДПРВ (зависит от конструкции ДВС)

ДПРВ применяется на всех современных двигателях, в том числе на ДВС с системой изменения фаз газораспределения. Устанавливается он в ГБЦ в зависимости от конструкции мотора.

Устройство датчика положения распредвала

Как уже говорилось, датчик работает на основе эффекта Холла. Этот эффект был открыт еще в XIX веке одноименным ученым. Он заметил, что если через тонкую пластину, пропустить постоянный ток, и поместить ее в поле действия постоянного магнита, то на других ее концах образуется разность потенциалов. То есть, под действием магнитной индукции часть электронов отклоняется и образует на других гранях пластины небольшое напряжение (напряжение Холла). Оно и используется в качестве сигнала.

Эффект Холла

Точно так же и устроен ДПРВ, но только в более усовершенствованном виде. В нем находится постоянный магнит и полупроводник, к которому подсоединены четыре контакта. Сигнальное напряжение направляется к небольшой интегральной микросхеме, где оно обрабатывается, а из самого корпуса сенсора уже выходят обычные контакты (два или три). Корпус выполнен из пластика.

Устройство датчика Холла

Принцип работы

На распределительном вале напротив ДПРВ устанавливается задающий диск (импульсное колесо). В свою очередь, на задающем диске распредвала выполнены специальные зубья или выступы. В момент прохождения этих выступов через датчик, ДПРВ формирует цифровой сигнал особой формы, который показывает текущий такт в цилиндрах.

Работу датчика распредвала правильнее рассматривать вместе с работой ДПКВ. На два оборота коленвала приходится один оборот распределительного. В этом и заключается секрет синхронизации системы впрыска и зажигания. Другими словами, ДПРВ и ДПКВ показывают момент такта сжатия в первом цилиндре.

Задающий диск коленвала имеет 58 зубьев (60-2), то есть, когда участок с пропуском в два зуба проходит мимо датчика коленвала, то система сверяет сигнал с ДПРВ и ДПКВ и определяет, момент впрыска в первый цилиндр. Через 30 зубцов происходит впрыск, например, в третий цилиндр, а затем в четвертый и второй. Так происходит синхронизация. Все эти сигналы представляют собой импульсы, которые считываются блоком управления. Их можно увидеть только на осциллограмме.

Признаки неисправности

Стоит сразу сказать, что при неисправном датчике распредвала двигатель будет продолжать работать и заводиться, но с некоторой задержкой.

На неисправность ДПРВ могут указывать следующие признаки:

• увеличился расход топлива, так как система впрыска несинхронизированна;
• автомобиль двигается рывками, теряет динамику;
• происходит заметная потеря мощности, автомобиль не может набрать скорость;
• двигатель заводится не сразу, а с задержкой в 2-3 секунды или глохнет;
• система зажигания работает с осечками, пропуски зажигания;
• бортовой компьютер показывает ошибку, загорается Check Engine.

Эти симптомы могут указывать на неисправность ДПРВ, но также могут говорить и о других проблемах. Необходимо пройти диагностику в сервисе.

Среди причин неисправности ДПРВ можно назвать следующие:

• неполадки контактов и проводки;
• на выступе задающего диска может быть скол или загиб, тем самым датчик считывает неправильные данные;
• повреждение самого датчика.

Само по себе это небольшое устройство редко выходит из строя.

Способы проверки

Как и любой другой датчик на основе эффекта Холла, ДПРВ не получится проверить путем измерения напряжения на контактах мультиметром (“прозвонки”). Полную картину о его работе может дать только проверка осциллографом. Осциллограмма покажет импульсы и фронты провалов. Чтобы считать данные с осциллограммы, нужно также обладать определенными знаниями и опытом. Это может сделать грамотный специалист на СТО или в сервисном центре.

Сигналы датчика хорошо видны на осциллограмме

При обнаружении неисправности датчик меняют на новый, ремонт не предусмотрен.

ДПРВ играет важную роль в системе зажигания и впрыска. Его неисправность приводит к проблемам в работе двигателя. При обнаружении симптомов лучше пройти диагностику у грамотных специалистов.

avtoexperts.ru

До появления инжекторных двигателей моторам с карбюратором было достаточно 3-х датчиков. Это были датчики температуры и давления масла, а также температуры охлаждающей жидкости. При этом отказ любого из них не приводил к остановке двигателя, не рассматривая сейчас дальнейшие последствия для него. Плюс автомобиль не был оснащен электроникой, что упрощало поиск неисправностей, его обслуживание и ремонт.

Современный же инжекторный двигатель всецело подчиняется электронике, а именно ЭБУ (электронный блок управления). Для работы блока управления двигатель оснащен большим количеством всевозможных датчиков, следящих за положением и состоянием всех его узлов и систем.

Одним из них является ДПРВ (датчик положения распределительного вала). В его задачу входит отслеживание фаз газораспределения. На моделях авто с двумя распредвалами может быть установлено два датчика.

Однако электроника надежно работает лишь в случае, когда все датчики исправны и не искажают передаваемые в блок управления сигналы.

Так для работы двигателя ЭБУ необходимы данные о положении коленчатого и распределительных валов, которые должны работать синхронно. Для этого силовой агрегат оснащен ДПКВ (датчиком положения коленчатого вала) и ДПРВ.

Для определения конкретного цилиндра, находящегося в конце такта сжатия, блок управления контролирует в каком положении находится распредвал относительно коленчатого вала с помощью датчика распредвала.

На основании показаний этих датчиков блок управления дает команду на подачу искры и определенной дозы топлива через форсунки в конкретный цилиндр двигателя.

Устройство ДПРВ

Существует два типа датчиков положения распредвала:

Датчик индукционного типа состоит из магнита и катушки, которые помещены в пластиковый корпус.

Магнитоэлектрический датчик представляет собой постоянный магнит, расположенный также в корпусе из пластика.

Принцип действия

В ИД при прохождении мимо его сердечника штифта, находящегося на звездочке распределительного вала создается Э.Д.С. Сигнал с ДПРВ передается в ЭБУ использующего эти данные для подачи топлива и создания искры в определенном цилиндре двигателя.

МЭД датчик работает на известном эффекте Холла создавая импульсы напряжения, посылаемые в блок управления двигателем для определения цилиндра, в который в данный момент необходимо подать топливо и создать искру.

Неисправности

• окисление клемм в соединительной колодке;

В МЭД:
• проблемы в электрочасти;

К общим неисправностям датчика можно отнести:

• наличие влаги в соединительном разъеме;

• замыкание на массу;

• несоответствующий зазор между датчиком и штырем;

Проверка

Проверяется целостность кабеля и экрана, часто наблюдается пересыхание изоляции проводов и их замыкание.

Для комплексной проверки необходимо наличие осциллографа.

При помощи мультиметра можно проверить сопротивление обмотки, чтобы убедиться, что она не замкнута и нет разрыва.

Так на «папе» датчика между 1 и 2-й ножками прибора должен показать 13 Ом, и порядка 3Ом между 2 и 3-й ножками. Однако, номера ножек есть не на всех датчиках.

Последствия неисправностей ДПРВ

При отказе датчика распределительного вала ЭБУ придется брать данные только с ДПКВ, а так как коленчатый вал вращается в два раза быстрее распредвала, то блок управления будет давать команду на срабатывание форсунок в два раза чаще (на каждый оборот коленвала).

Это в свою очередь приведет к увеличению расхода топлива, неустойчивой работе двигателя, плохому запуске, рывкам при движении, потере динамики и мощности. Плюс к этому увеличится токсичность выхлопных газов и появятся сбои при самодиагностике системы.

При появлении неисправности на щитке приборов появится «CHECKENGINE» и компьютер занесет в память код ошибки ДПРВ.

Возможны случаи внезапной остановки двигателя с одновременным отказом усилителя руля и снижением эффективности тормозов, что особенно опасно, когда авто находится в движении. Также при отказе датчика может произойти блокировка АКПП на одной из передач. После остановки двигателя и повторного запуска «автомат» разблокируется, хотя это может циклично повторяться.

В среднем, стоимость датчика распредвала на рынке варьируется от 500 до 4000 рублей, в зависимости от модели и производителя. А стоимость замены в специализированном сервисе от 1000 до 2000 рублей.

Признаки неисправности датчика распредвала

Благодаря современной электронной начинке автомобильных двигателей, из них удается выжать максимум мощности, но в плане надежности, такие силовые установки могут уступать старым моделям ДВС, в которых электронными датчиками и контроллерами даже не пахло.

Одним из важнейших электронных компонентов для управления работой двигателя, следует считать датчик положения распредвала (ДПРВ), который также обозначают латинскими буквами CMP. В этой публикации, мы рассмотрим предназначение датчика распредвала, его устройство, а также опишем основные признаки его неисправности.

Для чего нужен датчик распредвала

Датчик распредвала на ВАЗ

И так, распределительный вал управляет впускными и выпускными клапанами двигателя. Располагается он, а во многих современных авто, таких вала два, в головке двигателя. Распредвал является важнейшим элементом системы любого двигателя внутреннего сгорания, хоть дизельного, хоть работающего на бензине. Но, если в старых моторах, распредвалы отлично работали и без всяких датчиков, зачем они понадобились в наши дни?

Дело в том, что повышение мощности автомобильных моторов и снижение расхода топлива, достигается в основном за счет оптимизации подачи воздушно-топливной смеси, а так же наиболее оптимального ее сжигания. Для этого и применяется обширная сеть различных датчиков, электронная система зажигания, а так же и другие инженерные решения.

Благодаря сведениям, поступающим с датчика распредвала, электронный блок управления автомобиля, четко знает какой цилиндр в настоящий момент в такте. Исходя из этого, осуществляется подача искры и оптимизируется работа мотора. Таким образом, современный мотор без датчика распредвала не может нормально работать и вообще, скорее всего, заглохнет.

Типы датчиков положения распредвала

Датчики распредвала бывают двух видов.

• магнитные датчики;
• датчики Холла;

Магнитные датчики положения распредвала при его вращении вырабатывают собственное электричество, которое и регистрирует управляющая электроника. Датчики, основанные на эффекте Хола, требуют внешнего электропитания.

На одном распредвалу может применяться, как один датчик, так и несколько подобных устройств. Поэтому, без специального диагностического оборудования, определить какой из датчиков сломан, будет очень непросто. Даже просто найти датчик распредвала, в первый раз, задача не столь уж и простая. Что же касается того, в чем выражается поломка такого датчика, то все последствия такой поломки относятся к работе мотора.

Читайте также: Когда и как менять ремень ГРМ .

Симптомы неисправности датчика распредвала

Пожалуй, самым ярким симптомом и одновременно последствием выхода из строя датчика распредвала, является самопроизвольная остановка двигателя.

Помимо остановки двигателя, признаками неисправности датчика распредвала могут являться рывки в работе двигателя, существенное падение мощности, а также увеличение расхода топлива. При этом на приборной панели загорается значок Check Engine. Окончательная диагностика датчика положения распредвала, как и большинства электронных компонентов системы автомобиля, производится при помощи специального сканера, опытным специалистом.

Ремонт и замена ДПРВ

Собственно говорить о ремонте датчика распредвала не приходится, весь ремонт здесь сводится к проверке подключения датчика и устранению разрывов в электрической цепи. Если же датчик выходит из строя, его нужно только менять. Ремонт подобных устройств, не предусмотрен уже самой их конструкцией. Между тем, существуют специальные коды ошибок, которые позволяют определить поломку именно этого датчика, а так же понять характер проблемы.

Менять датчик положения распредвала, нужно с учетом того, подходит ли он на вашу модель авто, или же нет. Это устройство, увы, как и большинство автомобильной электроники, универсальным отнюдь не является. Поэтому, при покупке нового датчика, уточняйте, подойдет ли он к вашему автомобилю. А еще лучше, доверить это дело профессионалу. Электронные компоненты современных машин, очень чувствительные, капризные и что самое неприятное, дорогие. Поэтому, заменой и настройкой бортовой электроники должны заниматься действительно опытные специалисты.

Читайте также: TFSI двигатель — что это такое.