Что такое датчик положения коленвала и какие функции он выполняет?

254

При помощи датчика коленвала производится смесеобразование в топливной рампе. Этот прибор вырабатывает сигнал, который поступает на электронный блок управления двигателем внутреннего сгорания. Используется устройство только на инжекторных двигателях, на карбюраторных надобность в них отпадает.

Впрыск топлива в камеры сгорания в карбюраторных моторах происходит под действием атмосферного давления. А подача искры на электроды свечей – трамблером (распределителем зажигания).

В сегодняшней статье я расскажу вам о том, что такое датчик положения коленвала и какие функции он выполняет, где расположен и из-за чего выходит из строя, а также затрону тему проверки и самостоятельной замены ДПКВ

Что такое датчик положения коленвала и какие функции он выполняет?

Функцией датчика коленвала является то, что ДПКВ посылает на ЭБУ сигналы о том, в каком положении находится коленвал, а также с какой частотой и в какую сторону происходит его вращение. На разных автомобилях могут быть установлены отличные по принципу действия датчики положения коленвала, которые делятся на следующие типы:

Магнитный датчик коленвала (ДПКВ индуктивного типа). Особенностью таких датчиков является то, что подобные решения не нуждаются в отдельном питании. Формирование сигнала на ЭБУ происходит в тот момент, когда специальный зуб (метка) для синхронизации осуществляет проход через магнитное поле. Указанное магнитное поле создается в зоне нахождения датчика синхронизации, то есть вокруг него. Параллельно с главной задачей по контролю за положением и вращением коленвала, ДПКВ может также выполнять функцию датчика скорости;
Датчик положения коленвала на эффекте Холла. ДПКВ указанного типа являются датчиками Холла. В таких датчиках ток начинает двигаться в тот момент, когда к датчику приближается изменяющееся магнитное поле. Специальный синхронизирующий диск реализует перекрытие магнитного поля, зубья диска осуществляют взаимодействие с магнитным полем ДПКВ. Датчик оборотов коленчатого вала указанного типа параллельно может выполнять функцию датчика распределителя зажигания;
Датчик коленвала оптического типа. Оптический датчик положения коленвала также взаимодействует с диском синхронизации, который имеет специальные пазы (зубья). Также на диске могут быть выполнены отверстия. Указанный диск перекрывает оптический поток, который проходит между светодиодом и специальным приемником. Задачей приемника является фиксация прерываний светового потока, после чего происходит создание импульса напряжения, который передается на блок управления двигателем;

Частым вопросом является то, где установлен датчик коленвала. Датчик положения коленчатого вала заключен в корпус аналогично подобным датчикам системы управления двигателем (датчик положения распредвала и т.п.). Местом его установки на двигателе является специальный кронштейн, который находится рядом с приводным шкивом автомобильного генератора. Также отличить ДПКВ от других датчиков можно по наличию достаточно длинного провода (55-65 см.) с особым разъёмом. Посредством указанного разъема осуществляется подключение датчика коленвала к системе управления ДВС.

Примечание автора статьи: После снятия для диагностики или замены датчик коленвала необходимо устанавливать с учетом выставления правильного зазора.

Где расположен датчик

Датчик располагается рядом с коленвалом, способ доступа к нему зависит от конкретного автомобиля. Иногда его расположение таково, что проще добраться не через капот, а подняв автомобиль на стенд. Иногда (например, в случае с «Ленд Ровер Фрилендер») для этого придется снимать колесо и подкрылок.

Описание 1G FE датчика

Особенность расположение датчика в двигателях 1G FE состоит в том, что до 1996 года он располагался внутри трамблера, что осложняет его замену. Для демонтажа и установки такого датчика проще всего будет использовать яму или подъемник. Если попытаться достать его через капот – потребуется демонтировать большое количество деталей двигателя.

Схема датчика положения коленчатого вала Ауди А3

Принцип работы датчика коленвала

Задача ДПКВ заключается в образовании индуктивных сигналов. Это делается тремя методами, их суть одна. Проходящие рядом с датчиком зубья шкива коленвала создают импульсы тока. Ориентируясь на это, прибор фиксирует каждый поворот вала и обеспечивает синхронизацию работы топливных форсунок и зажигания в системе.

Российские автомобили, на которых стоит индуктивный ДПКВ:

«Гранта».
«Калина».
«Шевроле Нива».
«Газель Бизнес».
«Шевроле Лачетти».
«Чери Амулет».
«Ленд Ровер Фрилендер.
«Дэу Матиз».
«Фольксваген Кадди».
ВАЗ 2110.
ВАЗ 2111.
ВАЗ 2112.
ВАЗ 2115.
ВАЗ 2107.
Volvo.
Nissan.

ДПКВ управляет и другими системами и механизмами, функционирование которых так или иначе зависит от положения и частоты вращения вала. В том числе от него зависит, как будет работать распредвал или коробка-автомат (АКПП).

Угловые импульсы возникают благодаря синхронной работе датчика и диска синхронизации. Последний устроен таким образом, чтобы передавать данные о скорости вращения и положении коленвала в конкретный момент времени. Как правило, применяются диски 60-2 (58 зубцов, пропуск в 2 зубца). Показатели работы коленвала измеряются благодаря отсутствующим зубцам.

Устройство датчика коленвала

Независимо от типа и конструкции, датчики положения коленвала состоят из двух деталей:

Датчик положения;
Задающий диск (диск синхронизации, синхродиск).

ДПКВ помещен в пластиковый или алюминиевый корпус, который посредством кронштейна монтируется рядом с задающим диском. На датчике предусмотрен стандартный электрический разъем для подключения к электросистеме автомобиля, разъем может располагаться как на корпусе датчика, так и на собственном кабеле небольшой длины. Датчик фиксируется на блоке двигателя или на специальном кронштейне, он располагается напротив задающего диска и в процессе работы осуществляет отсчет его зубцов.

Задающий диск — это шкив или колесо, по периферии которого расположены зубцы квадратного профиля. Диск жестко закреплен на шкиве коленвала или непосредственно на его носке, что обеспечивает вращение обеих деталей с одинаковой частотой.

В основе работы датчика могут лежать различные физические явления и эффекты, наиболее широкое распространение получили устройства трех видов:

Индуктивные (или магнитные);
На основе эффекта Холла;
Оптические (световые).

Каждый из типов датчиков имеет свои конструктивные особенности и принцип работы.

Индуктивный (магнитный) ДПКВ. В основе устройства лежит магнитный сердечник, помещенный в обмотку (катушку). Работа датчика основана на эффекте электромагнитной индукции. В состоянии покоя магнитное поле в датчике постоянно и в его обмотке нет тока. При прохождении рядом с магнитным сердечником металлического зубца задающего диска магнитное поле вокруг сердечника скачкообразно изменяется, что приводит к индукции тока в обмотке. При вращении диска на выходе датчика возникает переменный ток той или иной частоты, который используется ЭБУ для определения частоты вращения коленвала и его положения.

Это наиболее простой по конструкции датчик, он находит самое широкое применение на всех типах двигателей. Достоинством устройств этого типа является их работа без подачи питания — это дает возможность подключать их всего одной парой проводов непосредственно к блоку управления.

Датчик на основе эффекта Холла. В основе датчика лежит эффект, открытый американским физиком Эдвином Холлом почти полтора столетия 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 микросхемах Холла, помещенных в корпус с магнитопроводами, а задающие диски для них имеют намагниченные зубцы. Работает датчик просто: в состоянии покоя на выходе датчика имеется нулевое напряжение, при прохождении намагниченного зубца на выходе появляется напряжение. Как и в предыдущем случае, при вращении задающего диска на выходе ДПКВ возникает переменный ток, который поступает на ЭБУ.

Это более сложный по конструкции датчик, который, однако, обеспечивает высокую точность измерения во всем диапазоне оборотов коленвала. Также датчик Холла требует для работы отдельного питания, поэтому его подключение выполняется тремя или четырьмя проводами.

Оптические датчики. Основу датчика составляет пара из источника и приемника света (светодиода и фотодиода), в зазоре между которыми проходят зубцы или отверстия задающего диска. Работает датчик просто: диск при вращении с той или иной периодичностью затмевает светодиод, в результате чего на выходе фотодиода образуется импульсный ток — он и используется электронным блоком для измерения.

В настоящее время оптические датчики получили ограниченное применение, что обусловлено сложными условиями их работы в двигателе — высокая запыленность, возможность задымления, загрязнения жидкостями, дорожной грязью и т.д.

Для работы с датчиками используются стандартизированные задающие диски. Такой диск разделен на 60 зубцов, расположенных через каждые 6 градусов, при этом в одном месте диска отсутствуют два зуба (синхродиск типа 60-2) — этот пропуск является началом отсчета оборота коленчатого вала и обеспечивает синхронизацию датчика, ЭБУ и связанных систем. Обычно первый после пропуска зубец совпадает с положением поршня первого или последнего цилиндра в ВМТ или НМТ. Также существуют диски с двумя пропусками зубцов, расположенными под углом 180 градусов друг к другу (синхродиск типа 60-2-2), такие диски находят применение на некоторых типах дизельных силовых агрегатов.

Задающие диски для индуктивных датчиков изготавливаются из стали, иногда заодно со шкивом коленвала. Диски для датчиков Холла чаще изготавливаются из пластика, а в их зубцах располагаются постоянные магниты.

В завершении отметим, что часто ДПКВ используется как на коленчатом, так и на распределительном валу, в последнем случае с его помощью отслеживается положение и скорость распредвала и вносятся коррективы в работу газораспределительного механизма.

Основные неисправности

Традиционно для большинства электроприборов бортовой сети некоторые симптомы неисправности датчика коленвала определяются визуально. Например, если загорелся Check на приборной панели, у водителя имеется прибор для считывания кода ошибки, контроллер покажет кол 19 или 35.

Гораздо чаще найдутся другие неисправности:

самопроизвольное глушение двигателя;
отсутствие запуска;
экстренная работа форсунок/инжекторов вдвое чаще положенного цикла (отказ ДПРВ).

Одним из доступных для самостоятельной диагностики способом в этом случае является «прозвон» тестером. Внутреннее сопротивление обмотки датчика должно укладываться в пределы 500 – 800 Ом.

Потребоваться ремонт может при механических повреждениях прибора. Например, если на поверхность венца маховика попала грязь, сторонние предметы, сигнал будет ими искажен.

Диск синхронизации может случайно намагнититься во время диагностики. В этом случае ремонт заключается в размагничивании по специальной методике с помощью трансформатора на СТО.

Если сопротивление обмотки катушки не соответствует указанным параметрам, владелец авто обычно узнает об этом по косвенным признакам:

обороты скачут произвольно;
пропадает динамика движения либо теряется мощность ДВС;
на холостом ходу обороты «плавают»;
во время работы возникают детонации.

Как верно выбрать и заменить датчик коленвала

ДПКВ играет ключевую роль в моторе, неисправности датчика приводят к резкому ухудшению работы двигателя (затрудненный пуск, неустойчивая работа, снижение мощностных характеристик, детонация и т.д.). А в отдельных случаях при отказе ДПКВ двигатель становится полностью неработоспособным (о чем говорит сигнал Check Engine). Если возникли описанные проблемы с работой двигателя, то следует проверить датчик коленвала, и в случае его неисправности — выполнить замену.

Сначала необходимо осмотреть датчик, проверить целостность его корпуса, разъема и проводов. Индуктивный датчик можно проверить тестером — достаточно измерить сопротивление обмотки, которое у рабочего датчика лежит в пределах 0,6-1,0 кОм. Датчик Холла так проверить нельзя, его диагностика может выполняться только на специальном оборудовании. Но проще всего установить новый датчик, и если двигатель заработает, то проблема была именно в неисправности старого ДПКВ.

На замену следует выбирать датчик только того типа, что был установлен на автомобиле и рекомендован автопроизводителем. Датчики другой модели могут не встать на штатное место или вносить значительные погрешности в измерения, и, как следствие, нарушать работу мотора. Менять ДПКВ следует в соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства. Обычно для этого достаточно отсоединить электрический разъем, выкрутить один или два винта/болта, вынуть датчик и вместо него установить новый. Новый датчик должен располагаться на расстоянии 0,5-1,5 мм от торца задающего диска (точное расстояние указывается в инструкции), это расстояние можно регулировать шайбами или иным способом. При верном выборе ДПКВ и его замене двигатель сразу начнет работать, лишь в некоторых случаях придется провести калибровку датчика и сбросить коды ошибок.

Диагностика ДПКВ и ДПРВ

При перебоях в работе ДВС причин может быть множество. Однако, несмотря на несколько неудобное расположение, диагностика датчика коленвала является наименее трудоемким процессом. Затем по результатам поломку можно искать дальше или произвести замену датчика коленвала, если проверка выявила его неисправность. Принцип диагностики – от простого к сложному, то есть, визуальный осмотр, затем проверка омметром, далее осциллографом или на компьютере.

Внимание: Для проверки ДПКВ рекомендуется демонтировать, поэтому сразу же следует поставить метку его положения относительно корпуса.

Визуальный осмотр

Поскольку установка датчика производится с регулировкой зазора, вначале необходимо проверить это расстояние штангельциркулем. Дальнейшими шагами, как проверить датчик коленвала визуально, являются:

выявление посторонних предметов между ним и маховиком;
нахождение грязи в месте отсутствующих зубьев диска синхронизации;
выработка или поломка зубьев (очень редко).

Это интересно: Виды и принцип работы топливных фильтров

Осмотр ДПКВ

В принципе, на этом этапе никаких сложностей у владельца машины не возникает. Дальнейшую проверку нужно производить приборами, лучше мультиметром (тестером), который можно переключить в режим омметра, вольтметра и амперметра.

Омметром

На этом этапе проверка датчик положения коленвала не требует специальных знаний и опыта:

мультиметр устанавливается в положение омметра (2000 Ом);
замеряется сопротивление тестером на катушке датчика;
его величина колеблется в интервале 500 – 800 Ом;
любое другое значение автоматически указывает на то, что необходим ремонт ДПКВ.

Проверка омметром

Поскольку датчик вполне доступен по цене, его меняют целиком. Зная, где он располагается, снимать его нужно при отключенных клеммах АКБ ключом.

Глубокая проверка

Перед тем, как заменить датчик коленвала, рекомендуется комплексная проверка. Основными условиями для ее проведения являются:

комнатная температура (20 градусов);
наличие трансформатора, омета, вольтметра, измерителя индуктивности и мегомметра.

Последовательность проверки выглядит следующим образом:

на обмотку трансформатором подается 500 В;
сопротивление изоляции должно быть в пределах 20 Мом;
индуктивность катушки составляет 200 – 400 мГн.

Глубокая проверка ДПКВ

Если указанные параметры находятся в пределах нормы, а на панели горит ошибка Check, значит причина неисправности кроется в других узлах ДВС. От датчика сигнал передается без искажений. В случае отклонения любой характеристики от номинала необходима замена датчика положения коленвала.

Осциллографом на СТО

Кроме неподъемной для рядового автолюбителя цены, осциллограф требует высокой квалификации пользователя. Поэтому, если стоит вопрос профессиональной диагностики ДПКВ, лучше съездить в специализированный автосервис.

Проверка проводится по месту, провод не отключается от ЭБУ:

на приборе выставляется режим InductiveCrankshaft;
зажим осциллографа зацепляется на массу;
один разъем подсоединяется к USBAutoscopeII, второй на А-клемму датчика;
двигатель прокручивается стартером или запускается по мере возможности.

Проверка осциллографом

Любое отклонение амплитуды волн на экране осциллографа укажет на то, что провод передает искаженный сигнал с датчика.

Нюансы эксплуатации датчиков ДПКВ и ДПРВ

При внезапном отказе электроприбора в пути невозможен запуск и нормальная работа мотора. Эксперты СТО рекомендуют иметь запасной ДПКВ, чтобы замена датчика коленвала своими руками могла производиться в полевых условиях. Стоит прибор недорого, при надлежащем хранении его невозможно испортить или сломать. Остальными нюансами являются:

неисправность датчика положения коленвала является редкой поломкой, лучше проводить диагностику в СТО на осциллографе;
обнаружив в датчике положения коленвала признаки неисправности, необходимо выставить метку перед демонтажем;
рекомендуемое расстояние при установке до синхронизирующего диска составляет 1 мм;
запрещено диагностировать поломки лампочкой, работы производятся при отключенном зажигании.

Таким образом, датчик коленвала является единственным устройством внутри ДВС, синхронизирующим работу зажигания. Поломка в 90% случаев обездвиживает транспортное средство полностью без возможности доехать до СТО. Поэтому рекомендуется иметь запасной комплект ДПКВ в машине.

Датчик положения коленвала – как заменить своими руками пошаговая инструкция

Инструкция по замене датчика положения коленвала для каждой марки автомобиля будет разной, поэтому мы приведем общий пример для отечественных автомобилей:

Обесточиваем датчик, для чего отсоединяем клемную колодку от датчика.
Посредством торцевого гаечного ключа на «10» откручиваем болт крепления датчика и снимаем его (датчик).
Устанавливаем исправный датчик синхронизации на штатное место, закручиваем болт крепления и подсоединяем клемную колодку.
Итоговым мероприятием процесса замены будет проведение контрольных замеров зазора между зубьями шкива привода генератора и сердечником датчика при помощи комплекта щупов. Величина зазора должна соответствовать следующим значениям: 1,0 + 0,41 миллиметра.

Примечание автора статьи: Если при контрольном замере величина зазора меньше (больше) указанного значения, необходимо провести корректировку положения датчика или удалить имеющиеся загрязнения. Окончательное испытание работоспособности ДПКВ производим путем запуска силового агрегата и проверяем стабильность его работы.

Какой датчик надежнее

Выпуском такого оборудования занимаются многие крупнейшие мировые бренды. Например, концерн «Сименс». Также среди популярных моделей датчики от Perkins, Kazuma и другие.

По степени надежности датчики можно разделить на три группы, основываясь на принципе их работы. Наиболее популярный – индуктивный. Это простой и надежный вариант, устанавливается в подавляющее большинство автомобилей во всем мире.

Кроме индуктивного (магнитного) типа, применяются еще два вида:

На основе эффекта Холла. Устройство находится в снабженном магнитопроводами корпусе, зубцы диска намагничены. В результате напряжение возникает при прохождении зубца рядом с датчиком. Возникает переменный электрический ток, сигнал поступает на ЭБУ. Такая конструкция применяется реже, чем индуктивная. Он не только сложнее конструктивно, для нее должно стоять отдельное питание. Зато гарантирует повышенную точность замеров работы коленвала. Такие датчики ставятся на автомобили марки «Приора».

Оптический. Его схема строится на измерении работы коленвала с помощью светодиода и фотодиода. Импульс тока возникает, когда между диодами проходит либо зубец, либо «пробел» на месте зубца. Этот тип применяется еще реже, чем основанный на эффекте Холла. Главные его недостатки – уязвимость к условиям эксплуатации и необходимость постоянной профилактики. Пыль, неизбежные загрязнения и т.д. часто заставляют устройство передавать неверный сигнал, что отрицательно сказывается на двигателе.