Сигнал индуктивного датчика положения коленчатого вала (6 видео)

Сигнал индуктивного датчика положения коленчатого вала

Для измерения скорости вращения и определения положения различных узлов двигателя используются датчики положения. К ним относятся: датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), датчик положения распределительного вала (ДПРВ) или датчик фазы (ДФ), датчик скорости (ДС), датчики ABS.
Сигнал ДПКВ используется для определения частоты вращения КВ, а также его мгновенного положения. Т.к. частоты вращения распределительного и коленчатого валов соотносятся как 1:2, то только по сигналу ДПКВ невозможно однозначно определить находится ли поршень двигателя, движущийся к ВМТ, на такте сжатия или выпуска. Фазный датчик на распределительном валу передает эту информацию в блок управления.
В качестве примера приведен сигнал с авто ВАЗ.

Сигналы ДПКВ (синий) и ДПРВ (зеленый)

К наиболее распространенным типам этих датчиков относятся: индуктивный (электромагнитный) датчик и датчик Холла.

Индуктивный датчик

Этот тип датчика наиболее распространен в качестве ДПКВ. Датчик монтируется поблизости от подвижного элемента, называемого маркерным диском. Этот элемент представляет собой стальной диск с зубьями, который жестко зафиксирован на коленчатом валу (может находиться как со стороны 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 датчиком, это приводит к усилению магнитного потока, проходящего через обмотку. Напротив, увеличение зазора ослабляет этот поток. Происходит изменение магнитного поля, которое вызывает появление индукционного тока в обмотке. Амплитуда напряжения переменного тока сильно возрастает по мере повышения частоты вращения маркерного диска (от нескольких мВ до значений более 100 В).

Конструкция индуктивного датчика
1. Обмотка
2. Метка на маркерном диске в виде пропущенных зубьев
3. Постоянный магнит

Маркерный диск может иметь как пропуски зубьев, так и более широкие зубья.

Кол-во зубьев маркерного диска зависит от его назначения и модели авто. В качестве маркерного диска для КВ наиболее распространенным является диск с 60-ю зубьями, при этом два зуба пропущены. Зазор с пропущенными зубьями предназначен для отметки определенного положения коленчатого вала и служит как установочная метка для синхронизации блока управления.
На маркерных дисках системы ABS пропуск зубьев отсутствует, т.к. в данной системе положение колеса не принципиально, имеет значение только скорость вращения.

Пример сигнала индуктивного датчика ABS

В варианте исполнения для ДПРВ, маркерный диск может иметь всего один зуб, т.к. в данном случае нет необходимости измерять скорость вращения, нужно определить только положение РВ для определения фазы работы двигателя.

Для дальнейшего анализа электронный блок производит преобразование аналогового сигнала в цифровой. Амплитуда напряжения сигнала пропорциональна скорости прохождения подвижной детали перед датчиком. Напряжение также в значительной степени зависит от расстояния между вершинами зубьев и поверхностью датчика, как правило, зазор составляет 1±0,5 мм. Подсчитывая число импульсов в течение заданного промежутка времени, электронный блок может определить скорость вращения КВ.
Индуктивный датчик подключается к контроллеру экранированной парой проводов с заземлением экранирующей оплетки на кузов автомобиля.

Пример схемы подключения ДПКВ

Для записи осциллограммы индуктивного датчика, необходимо подключиться измерительным щупом непосредственно к сигнальному выходу датчика либо к разъему со стороны ЭБУ.

Подключение мотор-тестера к ДПКВ (цветовая маркировка проводов указана в качестве примера)

Датчик Холла

В таких датчиках использован эффект Холла. Интегральная схема датчика Холла располагается между маркерным диском и постоянным магнитом.
Когда зуб маркерного диска проходит у элемента датчика, то он изменяет величину магнитного поля, пронизывающего элемент Холла. За счет этого возникает сигнал напряжения, который находится в милливольтновом диапазоне и не зависит от относительной скорости между датчиком и маркерным диском. Оценивающая электронная схема, встроенная в интегральную схему, вырабатывает сигнал в форме прямоугольных импульсов.

Датчик Холла
1. Постоянный магнит
2. Интегральная схема Холла.
3. Маркерный диск
4. Разъем датчика

Как правило, датчик Холла имеет три вывода: питание +5В (+12В), «земля», сигнальный выход.

Пример схемы подключения ДПРВ

Для записи осциллограммы датчика Холла, необходимо подключиться измерительным щупом непосредственно к сигнальному выходу датчика либо к разъему ЭБУ.

Подключение мотор-тестера к ДПРВ (цветовая маркировка проводов указана в качестве примера)

Для записи сигнала ДПКВ рекомендуется использовать 2ой аналоговый канал мотор-тестера, для сигнала ДПРВ — 3ий канал. При наличии нескольких ДПРВ, можно использовать любой свободный 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 КВ и РВ (соответствие меток ГРМ).

Содержание

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ): неисправности и ремонт
Датчик ДПКВ в системе электронного распределения впрыска
Для чего нужен?
Как устроен и работает?
Какие модификации бывают?
Где расположен?
Что такое имитатор ДПКВ?
Замена датчика ДПКВ
Признаки неисправности
Код неисправности и причины
📺 Видео

Видео:Датчики коленвала и распредвала: принцип работы, неисправности и способы диагностики. Часть 11Скачать

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ): неисправности и ремонт

Порция топливной смеси должна подаваться в цилиндр в положении нижней мертвой точки, а искра для воспламенения в верхней мертвой точке, после ее сжатия, соответственно. Чтобы бортовой компьютер мог подать команду бензонасосу, форсункам и системе зажигания, ему необходимо знать местоположение поршней в каждый момент времени.

Именно эту информацию предоставляет контроллеру датчик ДПКВ в системе электронного впрыска. Датчик коленвала работает в паре с зубчатым колесом, в котором в особой последовательности пропущено несколько зубов.

Видео:Датчик коленвала - ДПКВ. Способы проверки датчика коленвала, ошибки ДПКВ и методы ремонта.Скачать

Датчик ДПКВ в системе электронного распределения впрыска

Поскольку сломанный датчик положения коленчатого вала автоматически делает невозможной дальнейшую эксплуатацию транспортного средства, а заменить его сможет каждый водитель, об этом приборе следует знать следующую информацию:

назначение и конструкция;
разновидности и взаимозаменяемость;
место установки и диагностика;
способ замены собственными силами.

Производители авто обеспечивают удобное расположение ДПКВ, простую конструкцию датчиков и их низкую себестоимость, что позволяет иметь в запасе это полупроводниковое устройство, чтобы произвести экстренное снятие вышедшего из строя датчика, установить новый прибор, подключив его в разъем, точно зная расположение.

Для чего нужен?

В современных дизельных и инжекторных авто работой мотора управляет электронный блок ЭБУ, который также называют ECU, ECM (модуль) или ЭСУД (система). Для нормальной работы в электронных системах используются датчики и исполняющие устройства. С датчиков поступают сигналы, ЭБУ их расшифровывает и анализирует, затем приводит в действие исполняющие устройства, впрыскивающие и воспламеняющие смесь после ее сжатия.

Элементы шатунно-поршневой группы связаны между собой шарнирно, поэтому их амплитуды легко вычисляются математически. Таким образом, положение поршня в НМТ и ВМТ компьютер ECU определяет по сигналам, которые передает датчик положения коленчатого вала в комплекте с диском синхронизации.

Другими словами, без датчика коленвала ЭБУ «ослепнет», топливо будет подаваться из форсунок неэффективно, а воспламенение в камерах сгорания станет хаотичным, поэтому в конкретной модели машины жестко связаны между собой прошивка ЭБУ, тип датчика, размер и формула зубчатого колеса синхронизации.

Как устроен и работает?

Независимо от конструкции датчика принцип работы остается неизменным:

на коленвал надевается диск с зубьями, называемый реперным, задающим или синхронизирующим;
датчик крепится на элементы двигателя или кронштейны таким образом, чтобы его рабочий орган находился перпендикулярно оси вращения вала в 1 мм от наружного диаметра зубчатого венца;
несколько зубьев сточены через определенное количеств полных зубьев в зависимости от прошивки ЭБУ;
сигнал в ДПКВ возникает именно в момент прохождения мимо него участка без зубьев;
поэтому устанавливается диск синхронизации в определенном пространственном положении.

В конкретных конструкциях мотора реперный диск и ДПКВ может стоять с любой стороны коленвала, однако гораздо важнее для пользователя другие характеристики зубчатого колеса:

количество зубьев – 24 шт., 30 шт., 36 шт., 48 шт. или 60 шт;
формула расположения зубьев – обычно используются 24/2, 30/3, 36/1 или 36/2, 48/2 и 60/2.

В простых формулах, указанных выше, целые зубчики идут подряд, затем пропущен 1 или 2 зуба, тоже подряд.

Существуют сложные формулы, например, 36/6. Где после 16 целых зубьев пропущены 2 штуки, затем идет 1 целый зуб, снова пропущены 2 штуки, далее следуют 13 целых зубьев, снова пропуск из 2 штук.

При этом наружные диаметры дисков синхронизации и их конструкция не совпадают по умолчанию.

Какие модификации бывают?

Кроме разных вариантов синхронизатора и места его расположения на коленчатом валу производитель на конвейере, а позже и сам пользователь в гараже или на СТО может использовать ДПКВ разной конструкции. Всего существует 3 разновидности датчиков коленвала:

Холла – на фишку приходит 3 провода – +12 В либо + 5 В, масса (-) и для подачи сигнала на ЭБУ, необходим источник питания;
индуктивный – для подключения используется разъем с 2 контактами, так как ток возбуждается в самом полупроводниковом приборе;
оптический – состоит из передатчика со светодиодом и приемника, реагирующего на световой луч в момент прохождения участка без зубчиков мимо него.

Датчик Холла обладает следующими особенностями:

источник тока подает на обмотки напряжение 5 В или 12 В;
в катушках создается магнитное поле;
пока возле штока проходят полные зубцы, магнитный контур остается в замкнутом положении;
при прохождении участка без зубьев контур размыкается, ЭБУ получает соответствующий сигнал об этом.

Датчик Холла в современных авто может использоваться в разных системах:

в режиме датчика положения коленвала на некоторых модификациях ВАЗ;
в качестве датчика скорости на иномарках;
в системах антиблокировки колес ABS – на каждое колесо устанавливается реперный диск и собственный датчик, подключенный в общую цепь.

Вторым названием прибора, использующего эффект Холла, является датчик фазы. Например, в режиме датчика распределительного вала индуктивный прибор практически бесполезен. Поскольку на малых оборотах он передает слабый сигнал, который компьютеру сложно обрабатывать.

Индуктивный ДПКВ имеет упрощенную конструкцию и не требует подавать питание:

подключение производится двумя проводами;
магнит внутри прибора создает переменное поле в сердечнике;
напряжение электродвижущей силы возрастает в момент прохождения участка без зубьев;
снижается возле зубов полного профиля.

Датчик всегда эксплуатируется в режиме ДПКВ, для измерения скорости не пригоден.

Сигнал оптический ДПКВ подает в контроллер ECU при попадании светового луча со светодиода на фотоэлемент, расположенные по разные стороны от реперного колеса, поэтому датчики, устанавливаемые параллельно коленвалу, не всегда удобны в эксплуатации под капотом авто.

Оптические ДПКВ стоят дороже, используются на скутерах и для диагностики, тарирования датчиков Холла и приборов индуктивного типа.

Где расположен?

По назначению ДПКВ сложно определить, где находится датчик в конструкции двигателя:

средняя часть вала содержит несколько колен для крепления деталей кривошипно-шатунного механизма;
свободными остаются его края;
реперная шестерня с пропущенными зубьями расположена возле маховика ДВС ;
либо синхронизатор находится на противоположном конце у шкива отбора мощности двигателя, приводящего в движение ремень генератора;
реже задающий диск крепится на валу шпонкой непосредственно возле противовеса со стороны фланца.

Поскольку реперный диск не входит в зацепление с шестернями, не передает вращение ремням и цепным передачам, он практически никогда не бывает неисправным, даже при длительной эксплуатации. Однако вокруг машины всегда найдутся источники грязи, из- за которых промежутки в местах отсутствующих зубьев могут забиться грязью.

Чтобы восстановить корректную передачу сигналов о положении поршней на коленчатом валу, просто снимите ДПКВ и прочистите этот участок WD-40 или силиконовым аэрозолем.

Что такое имитатор ДПКВ?

В отличие от самого датчика имитатор ДПКВ используется для настройки прошивки ЭБУ при их изготовлении. На этапе эксплуатации приспособление необходимо для тестирования корректной работы времени прохождения импульсов по расчетной таблице.

Для рядового пользователя прибор, имитирующий импульсы датчика коленвала на контроллер, необходим в случае перехода на другой ДПКВ или реперный диск. Например, для прошивок GM ISFI-2S, Микас , МКД-105, Basch, Январь, MotronicR и Корвет М11 по умолчанию принята конфигурация 60-2 с 58 цельными зубьями и двумя пропусками друг за другом. Верхняя мертвая точка поршня при этом соответствует 20 зубу до двойного пропуска при вращении по часовой стрелке.

Например, после реставрации коленвала и установки его на место эксплуатации реперный диск должен быть установлен, согласно этим условиям.

Видео:Имитатор датчика коленвала. Обзор прибора.Скачать

Замена датчика ДПКВ

Поскольку ДПКВ считается неремонтируемым «расходником», у начинающего пользователя возникает проблема, как заменить полупроводниковый прибор самостоятельно. В отличие от исполнительных механизмов и регуляторов системы электронного впрыска топлива, датчик подключен к системе самодиагностики бортового компьютера.

То есть, при некорректной передаче сигнала на приборной панели высвечивается ошибка Check Engine, поэтому алгоритм диагностики следующий:

визуальный осмотр и очистка по мере необходимости;
проверка мультиметром и измерение индуктивности;
диагностика осциллографом;
обучение ДПКВ средствами бортовой системы.

Только после этого можно заменить ДПКВ, убедившись в его неисправности. Причем, устанавливать следует датчик, совместимый с прошивкой ЭБУ.

Признаки неисправности

Помимо нарушения динамики движения транспортного средства, признаки неисправности ДПКВ имеют вид:

скачущие обороты холостого хода;
снижение мощности ДВС и детонации;
невозможность запуска или отсутствие искры на свечах зажигания.

Перед тем, как снять датчик коленвала, следует проверить целостность проводки, наличие контакта на клеммах АКБ и ДПКВ. Проще всего в домашних условиях замерить сопротивление обмоток катушки и прочистить зубья реперного диска. Остальные способы диагностики более сложные.

Код неисправности и причины

Блок ЭБУ записывает в память ошибки, коды которых можно считать несколькими способами:

на экране бортового компьютера;
вспышками контрольной лампы Check (только для моторов класса Евро-2);
портативным сканером;
диагностической программой на планшете или ноутбуке через адаптер.

Обозначаются неисправности ДПКВ кодом ошибки 053, а причинами становятся следующие неисправности:

некорректная установка синхронизирующего диска – ВМТ поршня II либо IV цилиндра должна совпадать с прохождением 20 зуба перед выемкой;
повреждение зубьев реперного диска – сколы, раковины, каверны искажают сигнал датчика;
радиальное биение задающего диска – замена оригинальной деталью с алогичной формулой расположения зубьев;
нарушен зазор между зубом диска и датчиком – расстояние регламентируется в пределах 0,5 – 1,2 мм, может потребоваться замена крышки шестерни распредвала;
неисправность ЭБУ – проверка состояния контактов не должна выявить неисправностей;
неисправность высоковольтной цепи зажигания – сопротивление проводов с наконечниками должно быть меньше 6 кОм, они не должны замыкать на корпус мотора, сопротивление вторичных обмоток катушек зажигания должно быть меньше 13 кОм, в противном случае возможно наведение помех в канал синхронизации;
выход из строя датчика – потеря чувствительности, перемагничивание или перепутаны выводы на штекере, замена в любом из указанных случаев;
обратная полярность проводов – контакт 2 должен соединяться с клеммой 49, 1 с клеммой 48;
короткозамкнутые провода – замер сопротивления 49 – 2 и 48 – 1, пошевелить жгут для выяснения причины КЗ;
обрыв оболочки экранирующей жгута/датчика – зажигание отключить, проверить опрессовку и оболочку;
замыкание сигнального провода на бортсеть – при включенном зажигании напряжение цепи 2 – 3 и 1 – 3 должно быть около 12 В;
обрыв сигнального провода – прозвонить омметром цепи 2 – 49 и 1 – 48 отсоединенного жгута;
замыкание сигнального провода на массу – обычно изоляция повреждается крыльчаткой вентилятора, горячими патрубками ДВС, отключить зажигание, проверить сопротивление 48 и 49 цепей на массу, контактов 1 и 2 на корпус мотора;
вода внутри колодки/разъема – влага удаляется ватной палочкой, прочищаются токопроводящие элементы;
обрыв жгута от штекера – прозвонить каждый провод, если контакты подключены неверно, добавляется ошибка 023, 024 или 054.