Спидометр: типы,устройство,неисправности,диагностика,ремонт.

Спидометр определяет скорость машины, ведь глаз водителя «замыливается» – и немалые 100 км/ч кажутся черепашьим шагом. Расскажем что такое автомобильный спидометр, почему «врут» его показания и указывают большую скорость.

ЧТО ТАКОЕ АВТОМОБИЛЬНЫЙ СПИДОМЕТР?

Автомобильный спидометр — это измерительный прибор для определения мгновенной скорости движения автомобиля. Показания выводятся в километрах в час (км/ч), или, как в Америке, — мили в час. В основном, бывают двух видов: аналоговые (или механические) и цифровые спидометры.

Что показывает спидометр? На заднеприводных автомобилях спидометр контролирует вращение вторичного вала коробки передач и по нему рассчитывается скорость. Значит, показания зависят от размера шин, передаточного числа редуктора заднего моста и собственной погрешности прибора.

Спидометры переднеприводных авто измеряют скорость с помощью привода левого колеса. Значит, к погрешности спидометра и влиянию размера шины прибавляется эффект от закругления дороги: на поворотах влево «приборная скорость» чуть меньше, чем посередине машины, а вправо – чуть больше

Почему «врет» спидометр?

Что касается автомобильного спидометра — нетрудно догадаться, почему он именно «преувеличивает» и показывает большую скорость. Во-первых, у водителя будет меньше шансов нарушить скоростной режим и получить штраф. Во-вторых, если бы спидометр занижал реальную скорость, водители затаскали бы автопроизводителей по судам, доказывая, что все аварии и штрафы случились из-за неверных показаний приборов.

Среднее значение погрешности у современных спидометров — 10% на скорости в 200 км/ч.Причем зависимость, как правило, нелинейная. Это значит, что на 110 км/ч разница с реальной скоростью может составлять 5-10 км/ч, а на скоростях до 60 км/ч погрешности почти нет или она минимальная.

Но почему спидометр обязательно должен «врать»? Дело в том, что ему труднее быть точным, чем многим другим приборам. Ведь скорость движения обычно определяется по скорости вращения колеса. Эта скорость зависит от диаметра колеса, а это — параметр нестабильный.

Как сказываются шины нештатного размера на показания спидометра? Замена шины 185/60R14 на шину 195/55R15 или наоборот меняет показания спидометра на 2,5%. Немного? Но вопрос еще в том, как эта ошибка сложится с погрешностью самого спидометра, как скажется износ шин, давление в них. Низкое давление также искажает показания спидометра.

Если спидометр автомобиля показывает скорость в милях в час, то как перевести в километры в час? Особенно, это касается машин из Америки, где изначально спидометры калибруются в милях в час. Считайте, что 1 миля равна 1,6 км. Значит, если спидометр показывает скорость 90 миль в час, то это 144 км/ч (90 х 1,6 = 144 км/ч). Обратный подсчет из км/ч в миль/ч производиться путем деления на 1,6.

Типы современных спидометров

Все спидометры можно разделить на три большие группы:

Механические спидометры;
Электромеханические спидометры;
Электронные спидометры.

Эти спидометры отличаются способами измерения скорости и отображения результатов измерений.

Механические спидометры. Это традиционное и самое простое решение. В спидометрах этого типа и процесс измерения скорости (а также пройденного расстояния), и индикация производится с помощью механических устройств. В качестве датчика выступает специальная шестерня, соединенная с вторичным валом КПП, а в качестве индикатора — скоростной узел магнитоиндукционного типа со стрелочным указателем и барабанный счетчик (одометр). Ранее использовались барабанные и ленточные спидометры, однако они вышли из употребления 30-40 лет назад.

Электромеханические спидометры. В таких приборах измерение скорости производится с помощью различных электронных или электромеханических датчиков, подключенных к КПП или непосредственно к колесу. Индикация скорости в электромеханических спидометрах осуществляется с помощью миллиамперметра или модифицированного скоростного узла механического спидометра, а индикация пройденного расстояния — счетным барабаном, приводимым в движение шаговым электромотором.

Электронные спидометры. Это дальнейшее развитие электромеханических спидометров, главное отличие заключается в замене одометра — в электронном спидометре он полностью цифровой (на основе ЖК-дисплея). Также некоторое распространение получили спидометры с цифровой индикацией скорости, однако они значительно уступают стрелочным приборам.

Устройство и работа механического спидометра

Механический спидометр состоит из следующих основных частей:

Шестеренчатый датчик скорости автомобиля (ДСА);
Гибкий вал, передающий вращение от датчика на спидометр;
Скоростной узел спидометра (собственно, спидометр);
Счетный узел спидометра (одометр).

магнитный диск
алюминиевый колпак
возвратная пружина

Основу спидометра составляет магнитоиндукционный скоростной узел, который состоит из обычного постоянного магнита, закрепленного на приводном валу, и катушки, представляющей собой просто плоский алюминиевый цилиндр. Катушка соединена с осью, на конце которой закреплена стрелка спидометра, ось удерживается в подшипниках и соединена с цилиндрической пружиной. Сверху катушка закрыта металлическим экраном, который предотвращает возникновение ложных показаний из-за наличия внешних магнитных полей.

Работа этого скоростного узла основана на эффекте магнитной индукции, порождающей вихревые токи в немагнитном материале. Здесь все очень просто: при вращении магнита в катушке (алюминиевом цилиндре) возникают вихревые токи, которые взаимодействуют магнитным полем этого магнита, и в результате катушка тоже начинает вращаться, однако из-за пружины она только отклоняется на тот или иной угол. Этот угол зависит от скорости вращения магнита, то есть — чем быстрее вращается магнит, тем сильнее отклоняется катушка, и тем большую скорость показывает закрепленная на катушке стрелка.

Крутящий момент на магнит передается от ДСА через гибкий вал. Сам датчик представляет собой шестерню, которая входит в соединение шестерней, закрепленной на вторичном (ведущем) валу коробки передач. Почему выбран именно вторичный вал? Потому что от скорости его вращения зависит и скорость вращения ведущих колес, а значит — и скорость автомобиля.

Однако ДСА в коробке ставится преимущественно на заднеприводных автомобилях, а на машинах с передним приводом датчик устанавливается на привод переднего левого колеса.

От приводного вала во вращение также приводится и одометр. Для этого предусмотрен несложный редуктор, который обеспечивает поворот крутящего момента от гибкого вала и передачу его на счетный узел одометра. Обычно редуктор выполнен на червячных передачах и имеет большое передаточное число — от 600:1 до 1700:1 и более.

Механические спидометры просты и надежны в работе, однако они нередко дают большие погрешности, также некоторые проблемы создает гибкий вал, поэтому сегодня все большее распространение получают электромеханические и электронные спидометры.

ЭЛЕКТРОННЫЙ СПИДОМЕТР

В электронном счетчике отсутствует механическая связь между показаниями на приборной панели и вторичным валом КПП. Способ реализации во многом зависит от устройства датчика скорости, который бывает двух типов:

оптоэлектронный. В корпусе КПП, как и в случае с механическим спидометром, устанавливается скоростная часть с тросиком. Вот только показания скорости автомобиля рассчитывается на основании импульсов, формирующихся фотопрерывателем. Частота импульсов пропорциональна скорости вращения троса, что позволяет высчитать фактическую скорость автомобиля;
безтросовый. В корпусе КПП устанавливается магнитно-резистивный элемент (МРЭ). Многополюсный магнит вращается вместе с ведомым валом КПП. Возникающие изменения магнитного поля увеличивают/уменьшают сопротивление МРЭ, которое преобразовывается мостовой схемой в импульсы.

Еще большее распространение получил электронный спидометр, работающий на эффекте Холла. Если к проводнику или полупроводнику прямоугольной формы приложено постоянное напряжение и его пронизывает под прямым углом линии магнитного поля, на противоположных плоскостях проводника возникает напряжение, которое и было названо в честь первооткрывателя Эдвина Холла.

Частота изменения выходного напряжения будет пропорциональна скорости вращения задающего диска. Именно частота импульсов напряжения позволяет ЭБУ высчитывать фактическую скорость автомобиля. Стоит заметить, что ранее главная функция датчика скорости – показывать скорость движения авто, стала теперь по большей мере сервисной. Датчик скорости используется системой питания двигателя в определенных режимах работы. Поэтому при поломке или некорректной работе электронного датчика мотор может глохнуть при смене передач, неустойчиво работать, терять тягу.

Устройство и работа электромеханического спидометра

Электромеханические спидометры — это большое разнообразие конструкций и технических решений. Независимо от конструкции все электромеханические спидометры имеют те же функциональные узлы, что и механические — датчик, скоростной узел и счетный узел. Однако существует несколько различных реализаций этих узлов, а значит — множество видов и разновидностей спидометров. Поэтому удобнее провести классификацию электромеханических спидометров по типу используемых в них датчиков и скоростных узлов.

В электромеханических спидометрах используется три основных типа датчиков:

Традиционные шестереночные датчики, соединенные со вторичным валом КПП или приводом левого переднего колеса;
Импульсные датчики, работающие на основе эффекта Холла;
Индукционные датчики, работающие на основе эффекта электромагнитной индукции;
Комбинированные датчики (включают в себя шестереночный датчик, соединенный с КПП, и любой из электронных датчиков, сигнал от которых и служит для измерения скорости автомобиля).

Что касается скоростных узлов, то их разнообразие меньше:

Модифицированные скоростные узлы магнитоиндукционного типа с индикацией с помощью магнитоэлектрического прибора (миллиамперметра) — используются только в паре с обычным шестереночным ДСА;
Счетные узлы на основе электронного блока и с индикацией с помощью миллиамперметра — работают только в паре с электронными и комбинированными датчиками.

В модифицированных магнитоиндукционных скоростных узлах изменение направления силовых магнитных линий от вращающегося магнита измеряется с помощью специализированной микросхемы или датчика, этот сигнал усиливается и преобразуется электронным блоком, и подается на миллиамперметр. Величина тока, поступающего на прибор, пропорциональна скорости движения автомобиля, поэтому стрелка отклоняется на ту или иную отметку спидометра.

В скоростных узлах второго типа электронный блок преобразует сигнал, поступающий непосредственно от датчика скорости, а индикация скорости производится так же, как описано выше — с помощью миллиамперметра.

Важно отметить, что в электромеханических спидометрах используются классические барабанные одометры. Их привод осуществляется с помощью шаговых электродвигателей, а управление двигателем обеспечивается тем же электронным блоком, который управляет спидометром.

Сегодня наибольшее применение получили электромеханические спидометры с электронными датчиками. Они обеспечивают более точные показания, просты в настройке и калибровке (например, при установке нового спидометра или спидометра иного типа, чем был установлен ранее, его калибровка производится с помощью специального сканера без вмешательства в механическую и электронную часть), а передача сигналов от датчиков осуществляется по проводам, которые более удобны и надежны, чем гибкий вал обычных спидометров. При этом в современных автомобилях может использоваться несколько датчиков скорости (обычно это датчики ABS), которые повышают точность измерения скорости и надежность работы спидометра в целом.

НЕИСПРАВНОСТИ СПИДОМЕТРОВ

Чаще всего встречаются следующие неисправности:

обрыв или повреждение тросика;
соскакивание наконечника тросика с ведомой шестерни;
неисправность механического или электронного индикатора;
неисправность датчика импульсов;
плохой контакт или обрыв провода, который соединяет датчик и индикатор или компьютер.

ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ МЕХАНИЧЕСКОГО СПИДОМЕТРА

Для диагностики вам понадобятся:
моторчик на 12 Вольт;
плоская и крестовая отвертки;
фонарик; домкраты и подставки;
инструкция по ремонту или обслуживанию вашего автомобиля.

Для проверки спидометра приподнимите переднюю пассажирскую сторону автомобиля с помощью домкрата. О том, как делать это безопасно, читайте в статье (Замена и восстановление амортизаторов). Снимите переднюю панель (торпедо), чтобы добраться до комбинации приборов. На некоторых моделях автомобилей можно обойтись без этой операции, поэтому внимательно изучите инструкцию по ремонту и эксплуатации вашей машины. Снимите комбинацию приборов и открутите фиксирующую гайку тросика от индикатора, заведите двигатель и включите 4 передачу. Проверьте, крутится ли тросик в защитном кожухе? Если да, заглушите двигатель, вставьте и закрутите наконечник тросика, после чего снова заведите мотор, включите 4 передачу и посмотрите на показания индикатора. Если стрелка не меняет положения, неисправен индикатор, его необходимо заменить.

Если при работающем двигателе и включенной передаче тросик не крутится, необходимо заглушить мотор и снять тросик с привода, расположенного на коробке переключения передач со стороны водителя. Вытащите тросик из подкапотного пространства и осмотрите наконечники, не повреждена ли форма (квадрат). Покрутите наконечник с одной стороны тросика и наблюдайте за наконечником другой стороны. Если оба наконечника вращаются синхронно, без усилий и грани наконечников не слизаны, то проблема в изношенной шестеренке привода, поэтому ее необходимо заменить. Эта операция описана в инструкции по ремонту и эксплуатации автомобиля.

Диагностика и ремонт электронного спидометра

Для диагностики и ремонта вам понадобятся:

плоская и крестовая отвертка;
тестер;
набор ключей;
сканер для инжекторного двигателя (вместо него можно использовать обычный осциллограф).

Запустите самодиагностику бортового компьютера (БК). На большинстве инжекторных автомобилей, которые произведены после 2000 года, БК поддерживает эту функцию. Если БК выдаст ошибку, необходимо расшифровать ее с помощью специальной таблицы, которая находится в инструкции по обслуживанию и ремонту вашего автомобиля. Но, результаты диагностики покажут, работает вся система спидометра, или нет. Для устранения неисправности придется искать повреждение самостоятельно. Для этого приподнимите автомобиль, как описано выше. Присоедините осциллограф к среднему контакту датчика скорости (установлен на месте привода спидометра) и плюсовому контакту аккумулятора. Заведите двигатель и включите 1 передачу.

Исправный датчик будет выдавать импульсный сигнал напряжением не меньше 9 Вольт с частотой 4 – 6 Герц. Если датчик исправен, необходимо выключить передачу и с помощью тестера проверить провод, который соединяет датчик с контроллером электронного блока управления (ЭБУ). Или с помощью осциллографа проверить сигналы датчика на входе ЭБУ. Если сигналы есть, необходимо проверить клеммы и провод, который соединяет ЭБУ и комбинацию приборов (индикатор спидометра). Если есть специальный сканер, то желательно проверить индикатор спидометра, это позволит точнее определить причину неисправности.

Чаше всего спидометр перестает работать из-за попадания в клеммы воды и грязи, а также из-за обрыва или перелома сигнальных проводов. Поэтому в большинстве случаев достаточно высушить и почистить контакты. Если по результатам проверки выявится неисправность датчика скорости, потребуется его замена. Подробно эта процедура, а также замена поврежденного индикатора, описана в инструкции по эксплуатации и ремонту вашего автомобиля.

Особенности эксплуатации спидометров

У спидометров есть одна особенность — они имеют довольно высокую погрешность измерения, при этом точность измерения зависит от ряда факторов.

Наибольшей погрешностью обладают спидометры с механическим приводом (с шестереночным датчиком), причем с течением времени неточность показаний прибора повышается. Это связано с износом шестерни датчика и в некоторой степени с износом шестерни привода датчика на вторичном валу КПП. Погрешность может достигать 10% и более, а в какой-то момент датчик и вовсе перестанет нормально работать. Электронные спидометры с импульсными или индукционными датчиками лишены этого недостатка, так что они отличаются лучшей точностью.

Но никакой из типов спидометров не застрахован от ошибок, возникающих вследствие различных факторов. Например, погрешность в 2,5% и более возникает при установке на автомобиль колес уменьшенного или увеличенного диаметра, а также при езде на спущенных покрышках. Ошибка возникает из-за того, что датчики скорости отсчитывают количество оборотов, совершенных вторичным валом или валом привода ведущего колеса за единицу времени. Так, при уменьшении диаметра колес (или при слишком низком давлении в покрышках) количество оборотов вторичного вала КПП, совершенное за километр пути, будет больше, чем при езде на колесах увеличенного диаметра. А значит, на колесах малого диаметра спидометр будет показывать увеличенную скорость, а одометр будет отсчитывать увеличенный пробег.

Дополнительную погрешность измерения скорости и пройденного расстояния дают спидометры на переднеприводных автомобилях. Дело в том, что скорость вращения переднего колеса неодинакова при разных углах поворота угла: при повороте влево показания уменьшаются, при повороте вправо — увеличиваются (речь идет, напомним, о левом переднем колесе).

Однако даже на автомобилях, оснащенных колесами рекомендованного диаметра, спидометр может давать погрешность до 10%. Максимальная ошибка возникает на больших скоростях (до 200 км/ч и более) — спидометр завышает показания на 10-20 км/ч., однако при скоростях до 60-70 км/ч показания прибора точные. Эта погрешность вносится в спидометры осознанно в целях безопасности — высокие показания заставляют водителя снизить скорость, да и в реальных условиях показания спидометра более 120 км/ч, в общем-то, и не нужны, а в городе практический предел показаний и вовсе лежит в пределах 40-60 км/ч.

Особое внимание необходимо уделять выбору нового спидометра, который будет установлен на автомобиль в случае поломки старого. Необходимо ставить те спидометры и датчики, которые рекомендованы производителем автомобиля, в противном случае прибор будет выдавать показания с большой ошибкой. Современные электронные спидометры в этом плане более универсальны — их можно настроить (прописать в компьютере автомобиля) с помощью специального прибора.

При эксплуатации автомобиля необходимо помнить об этих особенностях, а при поломке спидометра как можно скорее делать его ремонт или замену. И в этом случае у водителя не будут возникать проблемы с соблюдением скоростного режима и противоречия с приложениями к ПДД.

Отличия: спидометр и одометр

Счётчик показаний пробега монтируется непосредственно в сам спидометр. По этой причине многим кажется, что устройство является единым прибором. На самом деле это не так:

спидометр показывает только скорость движения автомобиля;
одометр — указывает пройденный путь в км.

Функционал обоих приборов не взаимосвязан, а комбинирование обеих шкал сказывается всего лишь на удобстве водителя.