В любом современном силовом агрегате всегда имеется датчик положения коленвала, на основе которого строятся системы зажигания и впрыска топлива.Все о датчиках положения коленчатого вала, их типах, конструкции и работе, а также о правильном выборе и замене этих устройств читайте в статье.
Назначение и место датчика положения коленвала в двигателе
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ, датчик синхронизации, датчик опорного запуска) – компонент электронной системы управления двигателем внутреннего сгорания;Датчик, контролирующий рабочие характеристики коленчатого вала (положение, частота вращения), и обеспечивающий работу основных систем силового агрегата (зажигание, питание, газораспределение и т. д.).
Современные двигатели внутреннего сгорания всех типов по большей части оснащены электронными системами управления, которые полностью берут на себя работу агрегата во всех режимах.Важнейшее место в таких системах занимают датчики – специальные устройства, отслеживающие определенные характеристики мотора, и передающие данные в электронный блок управления (ЭБУ).Некоторые датчики имеют решающее значение для работы силового агрегата, в том числе и датчик положения коленвала.
ДПКВ измеряет один параметр – положение коленчатого вала в каждый момент времени.На основании полученных данных определяются скорость вала и его угловая скорость.Получая эту информацию, ЭБУ решает широкий круг задач:
● Определение момента ВМТ (или ВМТ) поршней первого и/или четвертого цилиндров;
● Управление системой впрыска топлива – определение момента впрыска и продолжительности работы форсунок;
● Контроль системы зажигания – определение момента зажигания в каждом цилиндре;
● Управление системой изменения фаз газораспределения;
● Контроль работы компонентов системы улавливания паров топлива;
● Контроль и коррекция работы других систем двигателя.
Таким образом, ДПКВ обеспечивает нормальное функционирование силового агрегата, полностью определяя работу двух его основных систем - зажигания (только в бензиновых двигателях) и впрыска топлива (в инжекторных и дизельных двигателях).Также датчик оказался удобен для управления другими двигательными системами, работа которых прямо или косвенно синхронизирована с положением и скоростью вала.Неисправный датчик может полностью нарушить работу двигателя, поэтому его необходимо заменить.Но прежде чем покупать новый ДПКВ, необходимо разобраться в типах этих устройств, их конструкции и работе.
Виды, конструкция и принцип работы ДПКВ
Независимо от типа и конструкции датчики положения коленчатого вала состоят из двух частей:
● Датчик положения;
● Главный диск (диск синхронизации, диск синхронизации).
ДПКВ помещается в пластиковый или алюминиевый корпус, который крепится с помощью кронштейна рядом с мастер-диском.Датчик имеет стандартный электрический разъем для подключения к электросистеме автомобиля, разъем может располагаться как на корпусе датчика, так и на собственном кабеле небольшой длины.Датчик закрепляется на блоке двигателя или на специальном кронштейне, он располагается напротив главного диска и в процессе работы считает его зубья.
Датчик положения коленвала на разных двигателях
Главный диск представляет собой шкив или колесо, по периферии которого расположены зубья квадратного профиля.Диск жестко закреплен на шкиве коленчатого вала или непосредственно на его носке, что обеспечивает вращение обеих частей с одинаковой частотой.
В основе работы датчика могут лежать различные физические явления и эффекты, наибольшее распространение получили устройства трех типов:
● Индуктивный (или магнитный);
● На основе эффекта Холла;
● Оптический (световой).
Каждый из типов датчиков имеет свои конструктивные особенности и принцип работы.
Индуктивный (магнитный) ДПКВ.В основе устройства лежит магнитопровод, помещенный в обмотку (катушку).Работа датчика основана на эффекте электромагнитной индукции.В состоянии покоя магнитное поле в датчике постоянно и ток в его обмотке отсутствует.Когда металлический зуб задающего диска проходит вблизи магнитопровода, магнитное поле вокруг сердечника резко меняется, что приводит к индукции тока в обмотке.При вращении диска на выходе датчика возникает переменный ток определенной частоты, который используется ЭБУ для определения частоты вращения коленчатого вала и его положения.
Это самая простая конструкция датчика, она широко применяется на всех типах двигателей.Преимуществом устройств этого типа является их работа без источника питания – это дает возможность подключить их всего одной парой проводов непосредственно к блоку управления.
Датчик Холла.В основе датчика лежит эффект, открытый американским физиком Эдвином Холлом почти полтора века назад: при пропускании тока через две противоположные стороны тонкой металлической пластины, помещенной в постоянное магнитное поле, на двух других ее сторонах появляется напряжение.Современные датчики этого типа построены на специализированных чипах Холла, помещенных в корпус с магнитопроводами, а ведущие диски для них имеют намагниченные зубья.Датчик работает просто: в состоянии покоя на выходе датчика нулевое напряжение, при прохождении намагниченного зубца на выходе появляется напряжение.Как и в предыдущем случае, при вращении главного диска на выходе ДПКВ возникает переменный ток, который подается на ЭБУ.
Индуктивный датчик положения коленвала
Это более сложный датчик, однако обеспечивающий высокую точность измерений во всем диапазоне оборотов коленчатого вала.Также датчик Холла для работы требует отдельного питания, поэтому подключается тремя или четырьмя проводами.
Оптические датчики.Основой датчика является пара источник света и приемник (светодиод и фотодиод), в зазоре между которыми находятся зубцы или отверстия задающего диска.Датчик работает просто: диск, вращаясь с разными интервалами, затмевает светодиод, в результате чего на выходе фотодиода образуется импульсный ток – он используется электронным блоком для измерения.
В настоящее время оптические датчики имеют ограниченное применение из-за тяжелых условий их работы в двигателе – высокой запыленности, возможности задымления, загрязнения жидкостями, дорожной грязи и т. д.
Для работы с датчиками используются стандартизированные мастер-диски.Такой диск разделен на 60 зубьев, расположенных через каждые 6 градусов, при этом в одном месте диска нет двух зубцов (синхронизатор типа 60-2) – этот проход является началом вращения коленвала и обеспечивает синхронизацию датчика, ЭБУ и связанные с ним системы.Обычно первый зуб после пропуска совпадает с положением поршня первого или последнего цилиндра в ВМТ или ВМТ.Существуют также диски с двумя пропусками зубьев, расположенными под углом 180 градусов друг к другу (синхронизатор типа 60-2-2), такие диски применяются на некоторых типах дизельных силовых агрегатов.
Главные диски индуктивных датчиков изготавливаются из стали, иногда одновременно со шкивом коленчатого вала.Диски для датчиков Холла зачастую изготавливаются из пластика, а в их зубцах располагаются постоянные магниты.
В заключение отметим, что ДПКВ часто применяется как на коленчатом, так и на распределительном валу, в последнем случае он используется для контроля положения и частоты вращения распределительного вала и внесения корректировок в работу газораспределительного механизма.
Установка индуктивного типа ДПКВ и мастер-диска
Как правильно выбрать и заменить датчик коленвала
ДПКВ играет ключевую роль в двигателе, неисправности датчиков приводят к резкому ухудшению работы двигателя (затрудненный запуск, нестабильная работа, снижение мощностных характеристик, детонация и т. д.).А в некоторых случаях при выходе из строя ДПКВ двигатель становится полностью неработоспособным (на что указывает сигнал Check Engine).Если описаны описанные проблемы с работой двигателя, то следует проверить датчик коленвала, а в случае его неисправности выполнить замену.
Для начала необходимо осмотреть датчик, проверить целостность его корпуса, разъема и проводов.Индуктивный датчик можно проверить тестером – достаточно измерить сопротивление обмотки, которое у рабочего датчика находится в пределах 0,6-1,0 кОм.Датчик Холла проверить таким способом невозможно, его диагностику можно провести только на специальном оборудовании.Но проще всего установить новый датчик, и если двигатель заведется, то проблема была именно в неисправности старого ДПКВ.
Для замены следует выбирать датчик только того типа, который был установлен на автомобиле и рекомендован автопроизводителем.Датчики другой модели могут не встать на место или допустить существенные ошибки в измерениях, и как следствие нарушить работу мотора.ДПКВ следует менять в соответствии с инструкцией по ремонту автомобиля.Обычно достаточно отсоединить электрический разъем, открутить один-два винта/болта, снять датчик и установить вместо него новый.Новый датчик должен располагаться на расстоянии 0,5-1,5 мм от торца мастер-диска (точное расстояние указано в инструкции), это расстояние можно отрегулировать шайбами или другим способом.При правильном выборе ДПКВ и его замене двигатель сразу заработает, лишь в некоторых случаях потребуется калибровка датчика и сброс кодов ошибок.
Время публикации: 13 июля 2023 г.