Место расположения датчика коленвала

В любом современном силовом агрегате обязательно присутствует датчик положения коленчатого вала, на основе которого строятся системы зажигания и впрыска топлива. Все о датчиках положения коленвала, их типах, конструкции и работе, а также о верном выборе и замене данных устройств — читайте в статье.

Назначение и место датчика положения коленчатого вала в моторе

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ, датчик синхронизации, датчик начала отсчета) — компонент электронной системы управления ДВС; датчик, отслеживающий рабочие характеристики коленвала (положения, частоты вращения), и обеспечивающий функционирование основных систем силового агрегата (зажигания, питания, газораспределения и иных).

Современные ДВС всех типов в массе своей оснащаются электронными системами управления, которые полностью берут на себя обеспечение функционирования агрегата на всех режимах. Важнейшее место в таких системах занимают датчики — специальные устройства, отслеживающие те или иные характеристики мотора, и передающие данные на электронный блок управления (ЭБУ). Некоторые датчики критически важны для работы силового агрегата, в их число входит и датчик положения коленвала.

ДПКВ измеряет один параметр — положение коленчатого вала в каждый момент времени. На основе полученных данных определяются частота вращения вала и его угловая скорость. Получая эту информацию, ЭБУ решает широкий круг задач:

• Определение момента прохождения ВМТ (или НМТ) поршней первого и/или четвертого цилиндров;
• Управление системой впрыска топлива — определение момента впрыска и продолжительности работы форсунок;
• Управление системой зажигания — определение момента зажигания в каждом цилиндре;
• Управление системой изменения фаз газораспределения;
• Управление работой компонентов системы улавливания паров топлива;
• Контроль и коррекция работы иных связанных с двигателем систем.

Таким образом, ДПКВ обеспечивает нормальное функционирование силового агрегата, полностью определяя работу его двух основных систем — зажигания (только в бензиновых моторах) и впрыска топлива (в инжекторах и дизелях). Также датчик оказался удобным для управления другими системами мотора, работа которых прямо или косвенно синхронизирована с положением и частотой вращения вала. Неисправный датчик может полностью нарушить работу двигателя, поэтому он подлежит замене. Но прежде, чем покупать новый ДПКВ, необходимо разобраться в типах данных устройств, их конструкции и работе.

Типы, конструкция и принцип работы ДПКВ

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.

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.

В современном автомобиле работой бензинового либо дизельного двигателя управляет электроника. Контроллер готовит топливную смесь и регулирует искрообразование на электродах свечей зажигания, полагаясь на показания нескольких измерителей, размещенных в ключевых точках, – воздушном и выпускном тракте, дроссельной заслонке и так далее. Но что произойдет, если один такой элемент выйдет из строя? В данном случае предлагается рассмотреть признаки неисправности датчика положения коленвала (ДПКВ) и способы его проверки в гаражных условиях.

Как работает датчик?

Чтобы научиться выявлять неполадки указанного прибора, нужно представлять его конструкцию и понимать принцип работы. Устройство датчика несложное и включает следующие элементы:

• многовитковая катушка;
• магнитный сердечник;
• выводы катушки припаяны к контактам разъема;
• неразборный пластмассовый корпус с отверстием для крепления.

Измеритель устанавливается в непосредственной близости от зубчатого шкива, прикрепленного к коленчатому валу со стороны шестерен газораспределительного механизма. Посредством проводников датчик соединяется с главным электронным блоком, управляющим работой мотора.

Магнитный сердечник выведен наружу через торцевую часть пластикового корпуса и максимально приближен к зубьям вращающегося шкива. Просвет между деталями не превышает 1 мм.

Принцип действия прибора основан на явлении электромагнитной индукции. Когда в непосредственной близости от сердечника проходит значительная масса металла, катушка вырабатывает кратковременный электрический импульс. Зубцы крутящегося шкива вызывают череду таких импульсов, передающихся по проводам контроллеру. Благодаря этому электронный блок всегда «знает» положение коленвала, определяет верхние мертвые точки всех поршней и вовремя подает команду форсункам на впрыск топлива.

Отсюда возникло второе название прибора – датчик оборотов коленчатого вала. Надо понимать, что импульсы вырабатываются только при динамическом воздействии металлической массы, то есть, когда шкив вращается. Если коленвал остановился, ток в цепи элемента не возникает.

Примечание. По сигналам датчика контроллер не только своевременно направляет топливную смесь в цилиндры, но и дает команду системе зажигания вырабатывать искру, когда один из поршней выполняет такт сжатия и приближается к своей верхней точке.

Признаки неполадок датчика

Измеритель оборотов коленчатого вала считается довольно надежным устройством, исправно функционирующим от 100 тыс. км и более. Нередки случаи, когда элемент отрабатывает весь срок службы автомобиля. Неисправность датчика коленвала может возникнуть по таким причинам:

1. Внутренний обрыв либо замыкание обмотки катушки возникает из-за длительного воздействия вибрации, передающейся от двигателя. Подобная поломка встречается весьма редко.
2. Обрыв электрической цепи между прибором и контроллером. Причины – та же вибрация, оплавление проводников от контакта с горячими частями мотора либо случайное повреждение автолюбителем.
3. Механическое разрушение корпуса случается в процессе ремонта, выполняемого в подкапотном пространстве. Например, удар сорвавшимся гаечным ключом.
4. Нарушение контакта в разъеме от окисления или разбалтывания.
5. Загрязнение рабочей поверхности, взаимодействующей с зубчатым шкивом.

Последний пункт списка требует отдельного пояснения. Общеизвестно, что электромагнитное поле проникает сквозь диэлектрические материалы, в том числе пыль и грязь. Но в месте расположения датчика к традиционным загрязнителям добавляются мелкие металлические частицы и стружка, летящая с шестерен. Попадая на торец сердечника, они экранируют магнитное поле, отчего электрический импульс постепенно ослабляется.

Справка. Загрязнение сердечника мельчайшими металлическими частицами характерно для изношенных силовых агрегатов с протекающими коренными сальниками. Смесь моторное масло + грязь + стружка толстым налетом покрывает находящиеся рядом детали, в том числе измеритель положения коленчатого вала.

Как хозяин автомобиля может определить симптомы неисправности датчика:

1. Когда элемент полностью выходит из строя, двигатель глохнет и при последующих попытках запуска не подает признаков «жизни», поскольку контроллер не «видит» положение коленчатого вала. Аналогичный результат дает обрыв электрической цепи.
2. Нестабильная работа на холостом ходу. Обороты мотора «скачут», наблюдается вибрация силового агрегата.
3. Потеря мощности силового агрегата, провалы в процессе разгона.
4. Увеличение расхода бензина либо солярки.

Как странно это ни звучит, но первый признак – самый благоприятный. Реанимировать «мертвый» мотор куда проще – достаточно проверить цепь или поменять сам датчик. При ненадежном контакте и прочих мелких неприятностях двигатель не отказывает, но ведет себя нестабильно. Проблема заключается в том, что при поломках других датчиков и неполадках системы зажигания силовой агрегат ведет себя таким же образом и выявить реальную неисправность гораздо сложнее.

Когда неисправен датчик расхода воздуха, положения дроссельной заслонки или лямбда – зонд, блок управления переходит на аварийный режим работы, подавая топливо по усредненным показателям. Отсюда нестабильная работа и повышенный расход. Такие же признаки наблюдаются при неполадках в цепи измерителя оборотов коленчатого вала.

Способы проверки в гаражных условиях

Когда двигатель вашего автомобиля резко «умер», необходимо снять датчик и произвести диагностику, описанную ниже. Если же мотор продолжает работать с признаками нестабильности, выполните такие манипуляции:

1. Хорошенько очистите корпус прибора ветошью, смоченной органическим растворителем, – уайт-спиритом, скипидаром либо другим обезжиривателем. Особое внимание уделите торцу, обращенному в сторону зубчатого шкива.
2. Убедитесь в надежности крепления. Из-за открутившегося винта датчик может отодвинуться от металлических зубьев, в результате зазор увеличится, а вырабатываемый импульс ослабеет.
3. Прочистите контакты разъема от окисления.
4. Осмотрите проводку на предмет оплавления либо перелома.

Если перечисленные действия не дают результата, производится демонтаж и проверка датчика коленвала мультиметром в 2 этапа. На первом измеряется сопротивление между клеммами прибора, что позволяет убедиться в целостности индукционной обмотки. Почистите контакты, включите омметр и проверьте сопротивление между ними. Нормальные показания лежат в диапазоне 500–700 Ом, при замыкании витков получите нулевое или пониженное значение, при обрыве – бесконечность.

На втором этапе испытывается работоспособность элемента согласно пошаговой инструкции:

1. Переведите мультиметр в режим измерения напряжения, максимальный порог – 200 милливольт.
2. Надежно прикрепите провода к контактам колодки датчика (например, зажимами типа «крокодил»).
3. Возьмите любой металлический инструмент – гаечный ключ, большую отвертку или что-то подобное. Резко прикладывайте и отрывайте его от магнитного сердечника элемента, придерживая корпус рукой. Вольтметр должен показать скачки напряжения.

Совет. Если с датчиком коленчатого вала все в порядке, прозвоните проводку омметром. Возможно, причина кроется там.

Дальнейшие действия такие: поломанный измеритель оборотов коленвала меняется на новый, ремонту деталь не подлежит. Исправный датчик устанавливается обратно с соблюдением зазора, поиск неисправности продолжается в другом месте.

Несколько слов о том, как проверить датчик коленвала в пути, когда нет мультиметра и других диагностических приборов. Понадобится 2 провода и светодиодная лампочка от любого автомобильного светильника (например, салонного). Для удобства открутите элемент и подсоедините лампу к разъему, затем подносите к магниту гаечный ключ, как описывалось выше. Исправный датчик заставит светодиод вспыхивать.

Нормальная работа автомобильного двигателя возможна только в том случае, если будут работоспособны все исполнительные механизмы и датчики мотор. Одним из таких контроллеров является датчик коленвала, поломка которого может привести к невозможности эксплуатации авто. Подробнее о том, что это за устройство, как его проверить и какие неисправности для него характерны, вы можете узнать из этого материала.

Описание датчика положения коленчатого вала

Где находится датчик положения вала, каков его принцип работы, за что отвечает и для чего нужен ДПКВ, что влияет на его работу и каким должно быть сопротивление устройства? Для начала разберем описание девайса.

Место расположения, назначение и устройство

Датчик ПКВ также часто зовется контроллером синхронизации. Благодаря этому регулятора управляющий модель автомобиля может синхронизировать работу ГРМ, что позволяет обеспечить правильную работу силового агрегата в целом. С помощью ДПКВ блок управления может определить момент, при котором высоковольтный разряд подается на свечи зажигания и осуществляется впрыск горючего в тот или иной цилиндр.

Многих автовладельцев интересует вопрос — где стоит ДПКВ? Если вы хотите точно узнать, где расположен контроллер, то лучше обратиться к сервисной книжке по эксплуатации вашего транспортного средства. Место расположения может отличаться, но в большинстве случаев контроллер монтируется на кронштейне, неподалеку от шкива привода генераторного узла.

Что касается конструктивных особенностей, то устройство ДПКВ следующее:

• чувствительный компонент, выполненный в виде намагниченного металлического сердечника;
• цилиндрический корпус, который обычно изготовляется из пластмассы или алюминия;
• основание устройства с фланцем, а также отверстием для фиксации;
• выход для подключения к бортовой сети машины;
• связующий провод в эмалированной изоляции.

Для того, чтобы не допустить негативного воздействия на устройство, обмотка ДПКВ герметизируется компаундом. Непосредственно синхронизирующий диск коленчатого вала оснащается 58 зубчиками, которые установлены по окружности устройства на одинаковом расстоянии между собой. Расстояние между зубцами составляет 6 градусов. Два зубчика на валу отсутствуют — они используются для определения начального положения коленвала. С помощью этих зубчиков система генерирует сигналы синхронизации.

Принцип работы

Как работает девайс? Когда коленвал проворачивается, на механизм воздействуют его зубья, что приводит к изменению магнитного поля. В результате этого появляются импульсы напряжения. От ДПКВ синхронизирующий сигнал подается на блок управления, таким образом предупреждая модуль о том, какая частота и положение самого вала. Именно этот принцип является основанием для расчета момента времени, который потребуется для активации модуля зажигания, а также топливных форсунок.

В случае, если ДПКВ будет отправлять неверные импульсы, это приведет к нарушению цикличности подачи топливовоздушной смеси и зажигания. Соответственно, такая проблема станет причиной некорректной работы силового агрегата или невозможности его запуска в принципе (автор видео о диагностике — канал Resta).

Возможные неисправности: признаки и причины

Контроллер частоты вращения оборотов или работает нормально, или не работает совсем. Если устройство выходит из строя, на контрольном щитке должен загореться индикатор Чек Энджин.

По каким симптомам можно определить поломку ДПКВ:

• снизилась динамика при движении транспортного средства;
• на холостом ходу обороты силового агрегата могут то увеличиваться, то падать, происходит это произвольно;
• в целом на холостых мотор может работать нестабильно, возможно троение двигателя;
• стук «пальчиков» или детонация — обычно проявляется при динамичной нагрузке;
• силовой агрегат транспортного средства заводится с большим трудом, при поломке ДПКВ он может вовсе не завестись.

Разумеется, приведенные выше симптомы могут свидетельствовать о неисправностях в работе других узлов и механизмов. К примеру, троение двигателя и снижение его мощности может быть обусловлено неполадками в работе топливного насоса или засорением топливного фильтра. Поэтому для определения поломки контроллера нужно не только знать признаки, но и уметь проверить датчик (видео обнародовано на канале Lty D).

Способы устранения поломок

Есть несколько вариантов устранения поломок в зависимости от неисправности:

1. Если датчик вышел из строя, то его необходимо менять. Поломанный контроллер ремонту и восстановлению не подлежит, поэтому замена является единственным выходом для решения проблемы.
2. Если контроллер работоспособный, то нужно проверить качество его подключения к электросети. Часто бывает такое, что причина неработоспособности заключается в плохом контакте датчика с системой электрики, в частности, речь идет о разъеме. Штекер может быть поврежден, а если ДПКВ работает в условиях влаги, то контакты на разъеме могут окислиться.
   Окисление препятствует нормальной передаче сигнала. При такой проблеме можно попробовать очистить разъем с помощью железной строительной щетки или мелкозернистой наждачной бумаги. Однако, если разъем поврежден, то его придется поменять. Для этого поврежденный штекер нужно отрезать, а вместо него к проводку подключить новый разъем, тщательно заизолировав место подсоединения.
3. Неработоспособность датчика может быть обусловлена и неисправностью электрической проводки. Тогда нужно будет произвести диагностику целостности электроцепи авто, это позволит определить отсутствие разрыва в проверяемой цепи.
   Диагностика осуществляется с помощью контрольной лампочки, к которой надо подключить два провода. От датчика нужно отключить разъем с проводкой, после чего один конец провода контрольной лампы следует к разъему, а второй — к другому концу или массе авто. Если при подключении лампа стала гореть, это свидетельствует о том, что цепь целая и разрывы в ней отсутствуют. Если же в результате подключения лампа не загорелась, то это говорит о наличии разрыва в проводке.

Диагностика работоспособности датчика

Есть несколько методов проверки ДПКВ в домашних условиях. В первую очередь контроллер необходимо отключить от штекера питания, демонтировать и внимательно осмотреть — это будет визуальная диагностика. В ходе проверки нужно оценить сам корпус — нет ли на нем повреждений, дефектов, целый ли он, в каком состоянии находятся контакты, разъем и сердечник. Если на датчике имеются следы грязи, то их все необходимо удалить, для этого используется бензин либо спирт (автор видео — канал Автоэлектрика ВЧ).

Если визуальная диагностика не дала результатов, то нужно прибегнуть к более точной проверке работоспособности. Для выполнения этой задачи потребуются тестеры.

Рассмотрим два способа проверки:

1. Для реализации первого метода вам потребуется мультиметр — эти прибором вы будете замерять значение сопротивления обмотки. Зависимо от типа датчика, параметр сопротивления может быть разным. Но, как правило, эта величина варьируется в районе 550-750 Ом. Если полученное значение не соответствует этим пределам, то датчик надо менять.
2. Второй вариант диагностики более трудоемкий, поскольку для его выполнения вам потребуется вольтметр, устройство для измерения индуктивности, мегомметр, а также сетевой трансформатор. Величина индуктивности должна составить около 200-400 мГн в идеале. Параметр сопротивления нужно замерять при помощи тестера — полученная в ходе диагностики величина должна составить более 20 мОм при условии, что напряжение составит 500 В. Использование сетевого трансформатора необходимо для того, чтобы снять намагничивание с диска синхронизации.

Фотогалерея

Фото расположения и диагностики контроллера ПКВ.