В автомобиле есть тахометр, но многие не знают, зачем он необходим. Из данной статьи узнаете что такое автомобильный тахометр, для чего нужен и его принцип работы.
Что такое тахометр
Прежде всего, уясним, что тахометр — прибор, предназначенный для замера частоты вращения (произведенного количества оборотов за единицу времени) деталей машин. Применяются тахометры для контроля частоты вращения коленчатого вала ДВС практически на всех транспортных средствах (железнодорожный транспорт, автомобили и трактора, речной и морской транспорт, самолёты).
Тахометр в автомобиле измеряет количество оборотов коленвала двигателя в минуту. Это его основное предназначение. Здесь стоит внести ремарку, что точность показаний все-таки условна (примерно 500 об/мин), лучшие электронные образцы выдают точность до 100 об/мин.
Что означает слово «тахометр»?
Своим происхождением термин «тахометр» уходит корнями в греческий язык и состоит из двух слов – τάχος (скорость) и μέτρον (мера). Исходя из этимологии, можно было бы предположить, что прибор измеряет скорость. В общем понимании так и есть, только при его работе учитывается не скорость движения автомобиля, а частота вращения отдельных деталей.
Изобретателем тахометра является немецкий инженер Дитрих Ульхорн. Еще в 1817 году он придумал специальный механический прибор, который измерял центробежную силу, аналогичную работе центробежного генератора. С 1840 года его начали ставить на железнодорожные локомотивы, а впоследствии – и на автомобильный транспорт.
Устройство тахометра
Тахометр состоит из нескольких основных узлов: измерительный блок или преобразователь сигнала, блок индикации и вспомогательные компоненты.
Измерительный блок механических и электромеханических тахометров чаще всего магнитный, аналогичный обычному спидометру (в сущности, спидометр и является тахометром, измеряющим частоту вращения вторичного вала КПП или колеса). Такой спидометр подключается к двигателю гибким валом.
Измерительный блок в электрических приборах может строиться по аналоговой схемотехнике на транзисторах или по цифровой схемотехнике на основе специализированных микросхем. Данный блок получает сигнал от датчика, ЭБУ, генератора или системы зажигания, обрабатывает его в соответствии с предварительными настройками, и преобразованный сигнал подает на блок индикации.
Блок индикации может быть нескольких типов:
- Стрелочный индикатор (с приводом стрелки миллиамперметром);
- Цифровой индикатор на основе жидкокристаллического или светодиодного дисплея;
- Индикаторы с линейной светодиодной шкалой — роль стрелки выполняет линейка из светодиодов разного цвета.
На автомобилях обычно используются стрелочные индикаторы, которые лучше читаются и позволяют сразу определить, в каком режиме работает двигатель. Цифровые и светодиодные индикаторы чаще всего устанавливаются при тюнинге, также они находят применение в простых тахометрах для мототехники, дизель-генераторов и т.д.
Шкала тахометра делится на несколько зон, отмеченных разным цветом:
- Зона малых оборотов — в данном диапазоне оборотов двигатель работает нестабильно, зона может отмечаться красным цветом;
- Зона оптимальных оборотов (?зеленая зона?) — в данном диапазоне двигатель развивает наибольшую мощность и крутящий момент, обычно зона отмечена зеленым цветом;
- Зона повышенных оборотов — данный диапазон оборотов является условно опасным для двигателя, обычно эта зона отмечена желтым цветом или чертой над красной зоной;
- Зона высоких оборотов (?красная зона?) — данный диапазон оборотов является опасным, двигатель работает с перегрузкой и работает с малой эффективностью, эта зона отмечена красным цветом.
Градуировка шкалы оборотов может выполняться в единицах или в десятках с указанием множителя — х100 или х1000, единица измерения оборотов — r/min или min.
Вся конструкция помещена в корпус, который может монтироваться в приборную панель или устанавливаться отдельно. При этом тахометры могут быть различными по комплектации:
- Прибор без дополнительных функций;
- Тахометр с различными индикаторами;
- Тахометр, совмещенный в одном корпусе с другими приборами — спидометром, одометром, счетчиком моточасов и т.д.
Отдельно нужно рассказать о принципе работы наиболее распространенных типов тахометров.
Принцип работы магнитных тахометров
Работа магнитного тахометра основана на явлении индукции вихревых токов (токов Фуко) в немагнитном диске вращающимся постоянным полем. В обычном состоянии алюминиевый или медный диск не обладает магнитными свойствами, но если поместить его во вращающееся магнитное поле, то в нем возникают вихревые токи. Данные токи взаимодействуют с магнитным полем, поэтому немагнитный диск тоже начинает вращаться вслед за магнитом.
Для работы тахометра к диску присоединена стрелка, на валу которой закреплена возвратная пружина. Магнит связан с коленвалом или одним из валов трансмиссии посредством гибкого вала. Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращается магнит, и тем выше сила, отклоняющая закрепленный пружиной немагнитный диск — все это отражается и на положении стрелки.
Принцип работы электрических тахометров
Электрические тахометры используют для измерения электрические сигналы или отдельные импульсы. Электрические сигналы, пропорциональные частоте вращения коленвала, в бензиновом двигателе генерируются системой зажигания и электрическим генератором, а в бензиновом двигателе — только генератором. Также необходимый сигнал можно получать от электронного блока управления двигателем.
Наиболее просто работает тахометр, подключаемый к электрогенератору. Генератор имеет привод от коленчатого вала посредством клиноременной передачи, поэтому частота вращения ротора генератора всегда пропорциональна оборотам двигателя. А от частоты вращения ротора генератора зависит величина генерируемой на обмотке ЭДС, что и используется для подключения электромашинного тахометра.
В сущности, прибор является вольтметром, который измерят напряжение на генераторе и преобразует его в показания числа оборотов коленвала. Тахометр подключается к генератору через специальный разъем, при этом требуется подстройка прибора под конкретный генератор.
Работа электронного тахометра, подключаемого к системе зажигания, чуть более сложна. В системе зажигания генерируются импульсы тока, необходимые для образования искры в свечах зажигания. При этом частота искрообразования прямо связана с частой вращения коленвала — в противном случае топливно-воздушная смесь в цилиндрах не поджигалась бы вовремя.
Частота искрообразования зависит от числа цилиндров двигателя и порядка их работы. В четырехцилиндровых двигателях система зажигания генерирует две искры за один оборот коленвала — по одной искре на каждые 180°. Именно это обстоятельство и используется для работы электронных тахометров — измерительный блок измеряет частоту искрообразования, и преобразует ее в показания числа оборотов двигателя.
На этом же принципе работают простые тахометры для мототехники и других устройств с одно- или двухцилиндровыми двухтактными ДВС, однако подключаются такие приборы к высоковольтной части системы зажигания. Подключение — с помощью провода, обвитого вокруг высоковольтного (свечного) провода. В этом случае прямо измеряется число импульсов на свече и данный параметр преобразуется в показания числа оборотов мотора.
Тахометр — устройство простое и надежное, этот прибор может безотказно работать в течение всего срока эксплуатации транспортного средства. Но в случае поломки прибор следует как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечиваться работа двигателя и эксплуатация транспортного средства в оптимальном режиме.
Тахометр устанавливают на приборную панель рядом со спидометром начиная с 1903 года. Это устройство облегчает процесс вождения, показывая на табло количество оборотов двигателя при надавливании на педаль газа. Благодаря этому, водитель своевременно переключает режимы на коробке передач.
Главное, для чего нужно устройство – это продление срока эксплуатации двигателя автомобиля. Прибор помогает использовать возможности мотора на 100% без ущерба для него. Тахометр показывает, когда наступает перегрев двигателя вследствие недопустимо высокой скорости для выбранной передачи.
Как использовать информацию тахометра
Возникает вопрос: что же дает информация с тахометра, тем более, что точность не слишком высокая? Попробуем на него ответить.
Есть несколько моментов. Первый из них в том, что именно тахометр может подсказать, когда можно начинать движение, т.е. вышел ли двигатель на оптимальный для этого режим. Особенно актуально в зимнее время. На современных авто, на которых категорически не стоит трогать педаль газа при запуске, обороты при старте холодного двигателя весьма высоки (заметно превышают 1000). Далее двигатель начинает постепенно нагреваться и автоматика сама снижает количество оборотов.
Вот здесь стоит знать, что для начала движения совершенно нет смысла ждать, когда стрелка, показывающая температуру охлаждающей жидкости, начнет движение вверх. Достаточно дождаться того момента, когда стрелка тахометра приблизится к значениям оборотов холостого хода (как правило 750-800 об/мин, но это не догма – холостой ход некоторых моделей 800-950 об/мин) и можно смело начинать движение (так двигатель прогреется быстрее и надежнее, да и бензина будет затрачено меньше). Опыт эксплуатации автомобилей подсказывает, что двигаться можно начинать при снижении оборотов до 1000.
Нельзя не упомянуть еще об одной функции тахометра – он используется для проведения регламентных работ. Большое количество диагностических проверок работы двигателя никак не провести без этого устройства. Однако эта тема более касается специалистов-ремонтников.
Зачем он нужен в автомобиле
В ответ на поставленный вопрос хочется сразу же сказать — грамотное использование тахометра позволяет использовать возможности двигателя на все 100%, но абсолютно без ущерба для последнего.
Если посмотреть на технические характеристики любого автомобиля, можно увидеть, что в описании его параметров существуют такие строки как максимальная мощность и наибольший крутящий момент. Причем оба этих показателя базируются на значениях, зависящих от оборотов двигателя. Например: «125 л.с. при 3500 об/мин» или «470 Нм при 4000 об/мин». Это означает, что двигатель развивает максимальную заявленную для него мощность именно при такой частоте вращения коленчатого вала (или, соответственно, наибольшее тяговое усилие). А до и после указанных значений мощность или усилие будут меньшими.
Таким образом, поддерживая обороты коленчатого вала двигателя в пределах, указанных в спецификации, вовремя переключая передачи, можно получить, например, наилучший разгон — весь «табун лошадей» будет задействован. Однако, увлекаясь максимальными ускорениями, не стоит забывать и об экономичности, а также ресурсе двигателя. Максимальная мощность подразумевает несколько повышенный расход топлива, хотя и ниже, нежели «перекручивая» двигатель.
Поэтому, используя при движении обороты несколько ниже максимальных по мощности, можно получить достаточно серьезную экономию, особенно при поездках на дальние расстояния. Плюсом такой эксплуатации является и увеличение ресурса ДВС, ибо максимальная мощность подразумевает и максимальный износ. Важно! Частое и чрезмерное снижение оборотов двигателя не только не приводит к экономии топлива, а наоборот — к увеличению расхода. А также значительному уменьшению ресурса самого ДВС. Итак, что же мы выяснили? Наличие тахометра в автомобиле позволяет как минимум: получить максимальную мощность; получить наилучшее тяговое усилие; экономить топливо; увеличить ресурс двигателя.
Разгоняемся по тахометру
Многие водители используют следующую схему:
-
- разгон осуществляется на первой передаче (от оборотов холостого хода до 3800 в минуту) и переключение на вторую передачу;
- происходит неизбежное падение количества оборотов от 3800 до 2300;
- разгон на второй передаче (обороты возрастают от 2300 до 3600) и переход на третью;
- падение количества оборотов с 3600 до 2400;
- ускорение на третьей (рост числа оборотов с 2400 до 3500), переключение на четвертую;
- снижение оборотов с 3500 до 2500;
- разгон на четвертой и т.д.
При возникновении потребности максимального разгона требует крутить двигатель на максимальных оборотах (около 5500 об/мин). Разгон произойдет быстрее, но возрастет и расход топлива, увеличится износ деталей двигателя.
Разогнаться, безусловно, можно и на холостых оборотах. Но такое действо сокращает ресурс мотора в разы. Расход топлива заметно увеличивается.
Количество оборотов для каждого свое
Следует отметить еще один момент. Есть заметная разница в количестве оборотов для двигателей, что ставятся на не очень тяжелые, скоростные автомобили (высокооборотные двигатели) и теми, что работают на тяжелых внедорожниках (там зачастую используются низкооборотные двигатели). На последних абсолютное значение числа оборотов отличается в меньшую сторону, от цифр, приведенных выше. Однако общие принципы остаются точно такими же: существует даже фраза, что лучше двигатель перекрутить, чем недокрутить.
Виды тахометров
Главной частью прибора является датчик, установленный непосредственно возле коленчатого вала. Он считывает частоту вращения коленвала и с помощью электрических импульсов или механических связующих передает информацию на панель.
Существует 3 типа тахометров:
- Механические.
- Аналоговые.
- Цифровые.
От датчика зависит точность измерения оборотов. Он фиксирует угловое положение коленвала в определенный момент времени. Обычно его устанавливают возле маховика.
Механический тахометр
Это самое простое устройство, которое уже не используется. Его еще можно встретить на старых авто и мотоциклах. В основе конструкции предусматривается использование тросика, который подключается к распредвалу или коленвалу.
Его задача заключается в передаче крутящего момента на приемный механизм устройства, связанный со стрелкой. Отклонение последней на определенный угол и позволяет определять фактические обороты в текущий момент.
Такие устройства применялись на старых низкооборотистых двигателях, поэтому цена их деления обычно составляла всего 250 оборотов в минуту. Главный недостаток подобных приборов в их низкой точности, что связано со спецификой передачи — применением тросика. Поскольку тот состоит из витой проволоки, то может скручиваться. Это приводит к неправильному вычислению передаточного момента шестеренок. Уровень погрешности механических тахометров может достигать 500 оборотов в минуту. Также существенным недостатком является изнашивание тросика. Чем дольше он используется, тем выше становится погрешность. При его перетирании процесс замены сопровождается целым рядом трудностей.
Аналоговый
Такое устройство является более современным, но тоже уже практически не устанавливается на современные автомобили. Его можно встретить на почти всех старых машинах возрастом от 20 лет. Аналоговый тахометр внешне очень похож на механический.
Он также имеет циферблат со стрелкой, которая указывает на количество оборотов. При этом отличается сам механизм связи между стрелкой и датчиком на коленвале.
Прибор состоит из четырех главных деталей:
- Магнитная катушка.
- Датчик.
- Размеченная шкала оборотов.
- Стрелка.
Установленный на коленчатом вале датчик считывает количество его оборотов. В результате формируется электрический сигнал, передаваемый по проводам на катушку. Та под воздействием магнитного поля отклоняет стрелку, указывающую на шкалу. Фактически повторяется устройство практически каждого аналогового измерительного прибора, используемого в автомобилях и авиации.
Аналоговые устройства намного надежнее механических, хотя они также имеют погрешность до 500 оборотов в минуту. Однако в их конструкции отсутствует слабый тросик. Кроме этого установка аналогового тахометра происходит намного проще, поскольку в отличие от троса, провода возможно прокладывать под любыми углами. Это позволяет выводить тахометры в любое место на панели приборов, даже если двигатель располагается в задней части авто.
Цифровой
Это современный тахометр, работающий с погрешностью до 100 оборотов в минуту. Датчик устройства подсчитывает количество оборотов и передает их на основную часть устройства в виде многочисленных сигналов. На приборной панели автомобиля количество сигналов отображается как обороты.
Основными составными частями цифрового тахометра являются:
- Процессор.
- Восьмиразрядный АЦП.
- Датчик.
- Экран.
- Оптрон.
- Электронная плата.
Результаты измерения оборотов двигателя в цифровом тахометре отображаются на дисплее. Это могут быть просто цифры или стилизованный циферблат со стрелкой. При выключенном зажигании тахометр выглядит как темный экран.
Определение неисправности тахометра
Единственным признаком того, что устройство перестало работать, являются скачки показаний оборотов двигателя на холостом ходу. Также симптомом неисправности является положение стрелки на нулевой отметке даже во время нажатии педали газа. Второй симптом это явная неисправность тахометра. Скачки же оборотов могут быть вызваны и неправильной работой системы зажигания или плохим качеством горючего.
Основной причиной неисправности обычно выступает плохой контакт электроцепей прибора. Для устранения поломки разбирается и прочищается вся контактная группа. С помощью тестера проверяются провода тахометра. На работоспособность прибора могут влиять незначительные дефекты, поэтому даже малейшие следы коррозии на контактной группе удаляются. При необходимости нужно поджать места подключения контактов проводов. Также следует проверить массу электропроводки. Если она плохая, то наблюдаются сбои с работой не только тахометра, но и прочих электроприборов. Если тахометр после проверки все равно продолжает работать плохо, то проверяется контактная группа на трамблере.
Существуют и другие способы устранения неполадок, но для их диагностики необходимо наличие специализированного оборудования, которого у обычного автовладельца просто нет. Зачастую проблемы вызваны не самим тахометром, а электропроводкой авто в целом. В таком случае покупка другого устройства никак не повлияет на ситуацию.
Поэтому все равно придется обращаться к автоэлектрику в сервисный центр. Тот проверит высоковольтную проводку, сам датчик коленвала и т. д.
Виды тахометров по способу установки
В зависимости от предусматриваемого способа монтажа существуют 2 типа тахометров:
Штатные являются стандартными устройствами, которые устанавливаются на приборную панель автомобиля и прочей техники еще на конвейере. Они имеют свои персональные размеры, поэтому тахометр с одного авто редко когда подойдет к другому. На шкале устройства наносятся отметки с техническими возможностями оборотов конкретного двигателя с визуальным выделением опасной зоны. Штатные тахометры самые сложные в установке, поэтому в случае их поломки замена и диагностика сопровождается необходимостью разбора всей приборной панели автомобиля. Как следствие потребуется не один час.
Выносные тахометры это внешние дополнительные приборы. Они используются для установки на транспорт, в конструкции которого изначально не предусматривается датчика оборотов. Их в основном покупают для малолитражных бюджетных авто. Те в целях экономии очень часто не имеют тахометра, что осложняет вождение машины. Выносные устройства являются бесконтактными. Обычно они работают по лазерной технологии, поэтому устанавливаются очень легко. Их конструкция предусматривает возможность закрепления на центральной консоли поблизости приборной панели.
Можно ли определить скорость движения при помощи тахометра?
Иногда возникают ситуации, когда необходимо определить скорость движения с помощью тахометра (вышел из строя спидометр). Если устройство позволяет вывести на экран данные в единицах измерения расстояния (метры, километры), нужно выбрать эту функцию. Определение скорости движения будет видно на табло.
В случае, когда прибор показывает только обороты в минуту, можно вручную провести расчёты. Для этого необходимо засечь время преодоления расстояния и рассчитать скорость.
Как подключить тахометр самостоятельно?
Пошаговая инструкция подключения устройства для карбюраторного автомобиля выглядит так:
- Протягивается чёрный провод к “массе” авто.
- Красный шнур должен быть соединён с клеммой в замке зажигания.
- Третий провод подводится к катушке зажигания (через распределитель или коммутатор напряжения).
- Подсветка замыкается с габаритами.
На дизельные машины тахометр устанавливают иначе:
- Отсоединяется защита генератора.
- Подключение происходит к специально выведенному шнуру со стороны клеммы с буквой W.
- Провод, идущий от обмотки, отсоединяется и изолируется.
Обязательно ли приобретать тахометр и как правильно выбрать прибор?
Обязательность наличия устройства для определения угловой скорости вала мотора не регламентируется в нормативных актах. Водитель принимает решение самостоятельно, исходя из личных потребностей и финансовых возможностей. В случае замены старого тахометра, подбирать новое необходимо с учётом технических характеристик машины.
Если автовладелец принял решение об установке прибора, следует обратить внимание на таких производителей:
- Helios (Россия);
- Multitronics (Россия):
- CEM (Китай);
- KET Gauge (Китай — Тайвань).
Автомобильные тахометры используют в процессе измерения магнитную индукцию, которая управляет стрелкой указателя на циферблате. Нуждаются в периодической калибровке и ремонте. Погрешность при измерениях с использованием аналогового устройства равна 10% (500-600 об.
/мин). Такой тип устройства более распространен, при управлении автомобилем именно его показания легче воспринимаются глазом.
Цифровой тахометр выводит показатели измерений на электронный дисплей. Бывает цифровые тахометры, полностью имитирующие внешний вид аналоговых со стрелками, однако чаще встречаются простые – с цифровой панелью. Погрешность при измерениях с их использованием равна 3-4%, что намного ниже, чем у аналогового оборудования.
Незаменим при определении порогов экономайзера автомобиля, или при регулировке взаимодействия с электронными блоками. Словом, точных измерений без этого прибора не провести.
По расположению можно выделить штатный и выносной тахометр. Штатные модели называются так, потому что обычно включены в набор устройств автотранспорта. Если тахометр стрелочный, то он расположен рядом со спидометром, а цифровой тахометр часто присоединяют к другим устройствам.
Выносной имеет смысл приобрести, если автомобиль не оборудован тахометром. Обычно используется в автомобильном спорте, когда необходимо точное управление оборотами двигателя.
Что такое датчик тахометра
Датчиком тахометра называют любое устройство, предназначенное для регистрации важных сигналов, необходимых для работы измерительного прибора. Среди таких датчиков можно выделить датчик холостого хода и датчик коленчатого вала.
Датчик коленчатого вала фиксирует угловое положение коленвала в определенные моменты времени. Датчик может устанавливаться в задней или передней части двигателя, чаще всего, возле маховика. Такое устройство позволяет произвести точное измерение числа оборотов и передать соответствующий сигнал на приборную панель автомобиля.
Датчик холостого хода устанавливается в системе впуска машины. Он также принимает участие в определении числа оборотов коленчатого вала по количеству подаваемого топлива. Датчик холостого хода устанавливается на карбюраторе двигателя и посредством проводов посылает, необходимый для работы тахометра, импульс.
Другой вариант подключения устройства предусматривает его соединение с электронным блоком управления двигателем. Найти его не сложно, так как из него будет торчать ни один провод. Таким образом, датчик работает в тесном взаимодействии с ЭБУ и передает соответствующие показания на измерительные приборы.
Вот, пожалуй, все, что необходимо знать о тахометре автомобиля. Как вы видите, при должном внимание это довольно простое и важное устройство, пренебрегать которым совсем не стоит.