Для чего нужен датчик положения распредвала
Лучше с ним, чем без него: зачем нужен и как проверить датчик положения распредвала
Иногда современные машины упрекают в избыточной сложности. Мол, можно было бы сделать и попроще. Вот, например, этот датчик. Можно же без него обойтись? Хватает же для нормальной работы двигателя датчика положения коленвала? Теоретически – да. Но, как говорил Маяковский, «Ведь, если звезды зажигают, значит, это кому-нибудь нужно?». Нужно. И датчик положения распредвала тоже нужен.
ДПКВ и ДПРВ: что к чему?
Я не зря вспомнил про датчик положения коленвала: его задача очень близка к той, которую решает датчик положения распредвала. Да и устроены они практически одинаково. Так зачем тогда нужен второй датчик, который наблюдает за тем, как крутится распредвал?
Было дело, когда моторы обходились и без него, полагаясь исключительно на данные датчика положения коленвала (ДПКВ). Всё было хорошо, но расход бензина в этом случае был заметно выше из-за попарно-параллельного режима впрыска топлива. То есть впрыск топлива проходил через две одновременно открытые форсунки. В одном цилиндре при этом топливо начинало работать (сгорать), а в другом расходовалось впустую. В век тотального озеленения моторов и буйства экологов такую растрату бензина терпеть было нельзя, и тогда в дополнение к ДПКВ появился датчик положения распредвала (ДПРВ). Алгоритм впрыска топлива изменился.
Теперь стала открываться только одна нужная форсунка – началась эпоха фазированного впрыска. Задача ДПРВ – дать понять блоку управления, что поршень в конкретном цилиндре подходит к верхней мёртвой точке, и сейчас туда надо брызнуть топливо через открытую форсунку. Остальные форсунки при этом открывать не надо.
Теоретически этот датчик не так важен, как ДПКВ. Основные функции выполняет как раз датчик положения коленвала. Он сам способен определить скорость вращения коленвала и его положение в момент времени – то есть определить фазы. И внезапный выход из строя датчика положения распредвала не так страшен, как отказ ДПКВ. Чаще всего мотор лишь перейдёт в попарно-параллельный режим впрыска топлива, но колом не встанет (о симптомах отказа ДПРВ скажу чуть ниже подробнее). Но точная синхронизация с неработающим датчиком распредвала будет уже невозможной, и его придётся менять. Не зря же ДПРВ часто называют датчиком фаз, хотя это не совсем точно.
Так что он собой представляет и как его проверить?
Брат-близнец
Тут опять нельзя не вспомнить про датчик коленвала: датчики распредвала конструктивно точно такие же. И они тоже могут быть оптическими, магнитными (индуктивными) и датчиками Холла. Последние – наиболее распространённые, о них и пойдёт речь ниже. Вкратце напомню, что такое эффект Холла.
Был такой учёный американский дядя, которого звали Эдвин Холл. Он работал в Гарварде и как-то задался вопросом: а можно ли как-то изменить сопротивление проводника в магнитном поле? После ряда экспериментов он выяснил, что при помещении проводников с постоянным током в магнитные поля появляются разности потенциалов. Это явление назвали эффектом Холла, а возникающую разность потенциалов – холловским напряжением. Эффект Холла применяется очень широко. Например, в электронных компасах смартфонов. Но нас интересуют датчики Холла, которые используют этот эффект. Эти датчики реагируют на приближение металла, изменяя напряжение на сигнальном проводе. В качестве металла, который нужно приблизить к датчику, используется всё тот же задающий диск или отдельный репер на распредвале. В общем, система почти та же, что и у ДПКВ того же типа.
Конструктивно датчик положения распредвала тоже не сильно отличается от датчика коленвала. Основная его деталь – это катушка, на которую после включения зажигания приходит постоянное напряжение от бортовой сети – 12 вольт (на самом деле чуть больше, но для простоты – 12). Третий провод датчика – сигнальный. По нему в ЭБУ возвращается в среднем 90-95% напряжения. В момент прохождения репера около датчика напряжение на сигнальном проводе падает до значения ниже, чем в половину вольта (на разных машинах по-разному, но в среднем – 0,2-0,5 В). Это и есть сигнал на ЭБУ. И он заметно точнее, чем сигнал от датчика положения коленвала, а в моторах с фазовращателями он вообще единственный, который может точно указать фазы. Что будет, если сигнал пропадёт?
Может, он, может, и нет
А будет всё просто: ЭБУ, пользуясь данными датчика положения коленвала, будет знать, когда поршни проходят верхнюю мёртвую точку. Но не будет знать, какой именно поршень к этой точке приближается. Чтобы мотор не заглох, ЭБУ отдаст форсункам команду переключиться с фазированного впрыска на попарно-параллельный. Работать мотор будет, но не в штатном режиме. Интересно, что неопытный водитель даже не всегда поймёт, что с ДПРВ случилась какая-то беда: Check Engine загорается не всегда, а потерю тяги новичок (в данном случае – не средство против шпионов и прочих либералов, а неопытный водитель) частенько просто не замечает. Он может и не заметить повышенный расход бензина.
В более тяжёлых ситуациях Check Engine, конечно, загорится. Тут всё понятно – диагностика всё покажет. Кроме того, могут появиться и совсем неприятные симптомы: неровная работа на холостых оборотах, рывки при наборе скорости, «троение», а иногда мотор может и заглохнуть. Пуск тоже может быть затруднён.
Периодически симптомы умершего ДПРВ проявляются только на повышенных оборотах, но это случается довольно редко.
К сожалению, весь этот набор неприятностей не может однозначно говорить об отказе датчика распредвала. С этими же симптомами может умереть, например, катушка зажигания или бензонасос. Или что-то ещё – уж очень эти симптомы размыты. Но ведь как-то найти неисправность датчика надо… Тогда ищем!
«. смотреть могут не только лишь все, не каждый может это делать»
Честно говоря, диагностика этого датчика – штука не очень простая. Но попробуем что-нибудь сделать.
Начнём с самого простого и очевидного приёма – подключения сканера. Ошибки могут быть разными: P0340 (нет сигнала определителя положения распредвала), P0341 (фазы газораспределения не совпадают с тактами ЦПГ), P0342 (низкий уровень сигнала в цепи ДПРВ), P0343 (высокий уровень сигнала от ДПРВ), P0339 (неверный сигнал от ДПРВ). Наиболее частая ошибка – просто отсутствие сигнала, P0340. Но эта рубрика не для тех, кто умеет пользоваться сканером – они и так всё знают. Поэтому мы пойдём своим путём – путём молотка, анализа и дешёвого мультиметра. Всё, как мы любим.
Итак, если нет сканера, самый простой способ проверки ДПРВ – это установка заведомо исправного датчика. Найти его на моторе обычно несложно (он стоит где-то с краю рядом с концом распредвала), снять – тоже. Но вот беда: мало у кого дома в кладовке лежит запасной ДПРВ. Поэтому думаем дальше.
Теперь надо проверить, реагирует ли датчик на репер (то есть на кусок железа). Снимаем датчик, но разъём не отключаем, потому что без постоянного питания он работать не будет. Теперь при включенном зажигании пытаемся возбудить этот датчик любым куском железа (гаечным ключом, молотком – любым железным предметом). Если во время того, как вы подносите железку к торцу датчика, напряжение на сигнальном проводе проседает до 0,5 В и меньше, датчик точно рабочий. Если нет, то он не работает. Скорее всего не работает, потому что точнее его нужно проверять осциллографом, которого, конечно же, под рукой нет. Впрочем, отсутствие падения напряжения при приближении железа говорит о неисправности ДПРВ достаточно точно, а кроме того, есть и другие способы проверки датчика с помощью мультиметра. Тут описан самый элементарный.
Что делать и кто виноват?
Ремонтировать датчик бесполезно, его придётся только менять. И не надо себя успокаивать тем, что мотор как-то работает и без него: мотор в этом случае работает в нештатном режиме, а это не приносит ему пользы.
Напоследок – пара потенциальных причин, по которым даже исправный датчик работать не будет. Первая – это если на его торце на многолетние потёки масла попала какая-нибудь металлическая пыль или стружка. В этом случае сигнал от репера на распредвале будет искажаться или его не будет совсем. Вторая причина – это сам реперный (или задающий) диск. Если он каким-то образом люфтит на распредвале, зазор между ним и датчиком будет гулять. Сигнал в этом случае тоже будет пропадать.
Устройство и принцип работы датчика положения распредвала
Современные двигатели имеют довольно сложное устройство и управляются электронным блоком управления на основе сигналов датчиков. Каждый сенсор отслеживает определенные параметры, характеризующие работу мотора в текущий момент времени, и передает информацию в ЭБУ. В данной статье рассмотрим один из важнейших элементов системы управления двигателем – датчик положения распределительного вала (ДПРВ).
Что такое ДПРВ
Аббревиатура ДПРВ расшифровывается как датчик положения распределительного вала. Другие названия: датчик Холла, фаз или CMP (английская аббревиатура). Из названия понятно, что он участвует в работе газораспределительного механизма. Точнее сказать, на основе его данных система рассчитывает идеальный момент впрыска топлива и зажигания.
Данный датчик использует опорное напряжение (питание) 5 вольт, а его главный компонент – чувствительный элемент Холла. Сам он не определяет момент впрыска или зажигания, а лишь передает информацию о моменте достижения поршня в первом цилиндре ВМТ. На основе этих данных и рассчитывается время и длительность впрыска.
В своей работе ДПРВ функционально связан с датчиком положения коленвала (ДПКВ), который также отвечает за правильную работу системы зажигания. Если по какой-то причине выйдет из строя датчик распредвала, то будут учитываться основные данные с датчика коленвала. Сигнал с ДПКВ более важен в работе системы зажигания и впрыска, без него двигатель работать просто не будет.
ДПРВ применяется на всех современных двигателях, в том числе на ДВС с системой изменения фаз газораспределения. Устанавливается он в ГБЦ в зависимости от конструкции мотора.
Устройство датчика положения распредвала
Как уже говорилось, датчик работает на основе эффекта Холла. Этот эффект был открыт еще в XIX веке одноименным ученым. Он заметил, что если через тонкую пластину, пропустить постоянный ток, и поместить ее в поле действия постоянного магнита, то на других ее концах образуется разность потенциалов. То есть, под действием магнитной индукции часть электронов отклоняется и образует на других гранях пластины небольшое напряжение (напряжение Холла). Оно и используется в качестве сигнала.
Точно так же и устроен ДПРВ, но только в более усовершенствованном виде. В нем находится постоянный магнит и полупроводник, к которому подсоединены четыре контакта. Сигнальное напряжение направляется к небольшой интегральной микросхеме, где оно обрабатывается, а из самого корпуса сенсора уже выходят обычные контакты (два или три). Корпус выполнен из пластика.
Принцип работы
На распределительном вале напротив ДПРВ устанавливается задающий диск (импульсное колесо). В свою очередь, на задающем диске распредвала выполнены специальные зубья или выступы. В момент прохождения этих выступов через датчик, ДПРВ формирует цифровой сигнал особой формы, который показывает текущий такт в цилиндрах.
Работу датчика распредвала правильнее рассматривать вместе с работой ДПКВ. На два оборота коленвала приходится один оборот распределительного. В этом и заключается секрет синхронизации системы впрыска и зажигания. Другими словами, ДПРВ и ДПКВ показывают момент такта сжатия в первом цилиндре.
Задающий диск коленвала имеет 58 зубьев (60-2), то есть, когда участок с пропуском в два зуба проходит мимо датчика коленвала, то система сверяет сигнал с ДПРВ и ДПКВ и определяет, момент впрыска в первый цилиндр. Через 30 зубцов происходит впрыск, например, в третий цилиндр, а затем в четвертый и второй. Так происходит синхронизация. Все эти сигналы представляют собой импульсы, которые считываются блоком управления. Их можно увидеть только на осциллограмме.
Признаки неисправности
Стоит сразу сказать, что при неисправном датчике распредвала двигатель будет продолжать работать и заводиться, но с некоторой задержкой.
На неисправность ДПРВ могут указывать следующие признаки:
Эти симптомы могут указывать на неисправность ДПРВ, но также могут говорить и о других проблемах. Необходимо пройти диагностику в сервисе или воспользоваться специальным диагностическим сканером. Например, универсальным устройством Rokodil ScanX.
О неисправности или обрыве проводки ДПРВ свидетельствуют ошибки P0340 — P0344, P0365.
Среди причин неисправности ДПРВ можно назвать следующие:
Само по себе это небольшое устройство редко выходит из строя.
Способы проверки
Как и любой другой датчик на основе эффекта Холла, ДПРВ не получится проверить путем измерения напряжения на контактах мультиметром (“прозвонки”). Полную картину о его работе может дать только проверка осциллографом. Осциллограмма покажет импульсы и фронты провалов. Чтобы считать данные с осциллограммы, нужно также обладать определенными знаниями и опытом. Это может сделать грамотный специалист на СТО или в сервисном центре.
При обнаружении неисправности датчик меняют на новый, ремонт не предусмотрен.
ДПРВ играет важную роль в системе зажигания и впрыска. Его неисправность приводит к проблемам в работе двигателя. При обнаружении симптомов лучше пройти диагностику у грамотных специалистов.
Датчик положения распредвала
Датчик положения распредвала (другое название — датчик фаз, английская аббревиатура — CMP) предназначен для определения углового положения распределительного вала в определенный промежуток времени. Информация, которую формирует датчик, нужна для управления системой впрыска и зажигания. В частности, чтобы впрыск происходил только в один цилиндр, который находится в верхней “мертвой” точке.
1 — Зубчатый диск импульсного датчика распределительного вала, 2 — Датчик Холла
Датчик Холла распределительного вала передаёт сведения по распознаванию цилиндра и/или числу оборотов распределительного вала на блок управления. Он используется также для систем впрыска с режимом последовательного впрыска и/или для систем зажигания без распределителя с одноискровыми катушками зажигания.
Датчик зондирует штифты, зубы, зубчатые диски импульсного датчика или диски датчика, укреплённые на распределительном валу или на приводе распределительного вала.
Где находится датчик положения распредвала
На большинстве машин ДПРВ находится в районе головки блока цилиндров. Чтобы найти его, необходимо ориентироваться на положение распределительного вала. Он может находиться с левой или правой части двигателя. Место расположения датчика распредвала варьируется в зависимости от марки и модели. Обычно его можно найти возле верхней части местоположения ремня или в защищенных частях проводки, расположенной в передней части двигателя. Также иногда ДПРВ устанавливают в задней части ГБЦ. А некоторые автопроизводители ставят в специальном отсеке под капотом (примером служат автомобили марки General Motors).
Ниже приводим несколько примеров расположения ДПРВ на разных машинах.
ДПРВ на Опель Астра
Принцип работы датчика положения распредвала
Существует три типа ДПРВ:
Наиболее распространены ДПРВ первого двух типов. Оптические используют лишь в некоторых марках автомобилей (например, машины на базе платформы Mazda GE). В некоторых моделях автомобилей может быть установлено два и более датчиков. Причем, возможно, разных типов.
Датчик на эффекте Холла
Схема оптического датчика
Вместе с распределительным валом вращается ротор из ферромагнитного материала. ИС Холла находится между ротором и постоянным магнитом, который создаёт магнитное поле вертикально по отношению к элементу Холла. Когда зуб проходит мимо чувствительного элемента датчика, напряжённость магнитного поля изменяется. За счёт этого индуцируется напряжение и в ИС Холла возникает цифровой сигнал. Таким образом вращение зубчатого диска импульсного датчика распределительного вала изменяет напряжение Холла в ИС Холла в головке датчика. Изменяющееся напряжение передаётся в блок управления и анализируется.
Рабочие диаграммы различных датчиков
Датчик является интегральным, то есть, включает в себя чувствительный элемент и вторичный преобразователь сигнала. Основная функция датчика состоит в фиксации цилиндрических фаз впуска и выпуска. Именно поэтому он имеет второе название — датчик фаз.
Признаки неисправности
При выходе из строя ДПРВ каждая форсунка срабатывает в два раза чаще (один раз каждый оборот коленвала). При этом возникают следующие симптомы неисправности датчика положения распредвала:
Появившиеся признаки закрепятся желтой лампочкой двигателя на приборной панели. Поскольку, когда блок управления обнаруживает некорректную работу датчика СМР, он записывает в память код ошибки. Для расшифровки необходимо воспользоваться специальным оборудованием. Самыми частыми кодами ошибок являются:
Возможные причины неисправности
Причин неисправности ДПРВ может быть очень много. При этом необязательно это указывает на то, что вышел из строя именно датчик. Зачастую проблемы возникают с проводкой и другими элементами схемы. Причинами выхода датчика из строя или проблем в его работе могут быть следующие факторы:
Мусор и стружка на корпусе датчика
Как проверить датчик положения распредвала
Проверка индуктивного ДПРВ и датчика, основанного на эффекте Холла, схожи между собой. В процессе происходит замер значения напряжения между их выводами. Для этого вам понадобится мультиметр, способный измерять постоянное напряжение. Проверку работы датчика нужно начать со следующих процедур:
ДПРВ с тремя выводами
Схема для проверки ДПРВ
Проверить работу датчика, основанном на эффекте Холла, можно следующим способом. Для этого собирают схему, изображенную на рисунке. На схеме: 1 — корпус датчика, 2 — штекерная колодка, 3 — резистор со значением сопротивления 0,5. 0,6 кОм, 4 — светодиод марки АЛ307, 5 — металлический предмет (например, отвертка). В качестве источника питания берут автомобильный аккумулятор. Для проверки необходимо перемещать металлический предмет вблизи датчика. Если он исправен, то светодиод должен кратковременно светиться. Если этого не происходит — значит, датчик неисправен.
Существует еще один способ для проверки датчика, основанного на эффекте Холла. Отсоединяем датчик от разъема, а к его выводам подсоединяем мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Включаем зажигание. Значение напряжения между “массой” датчика и общей “массой” должно быть 0 В. А напряжение между общей “массой” и контактом питания датчика должно находиться в пределах 10. 12 В. Возле корпуса необходимо перемещать металлический предмет. Если при этом значения на мультиметре будут меняться — датчик исправен. В противном случае — нет.
Проверка двухпроводного (индуктивного) датчика
Если на вашей машине установлен двухпроводный ДПРВ (индуктивного типа), то его проверку необходимо проводить в такой последовательности:
Другой способ заключается в следующем:
Проверка трехпроводного ДПРВ
Проверка датчика, основанного на эффекте Холла, проводится по следующему алгоритму:
Как правило, датчик положения распредвала не поддается ремонту. Поэтому в случае его выхода из строя необходимо купить новый. Его цена составляет около 4. 10$ в зависимости от марки датчика и автомобиля.
Замена датчика распредвала
Датчик прикреплен к корпусу с помощью одного болта. Обычно он имеет головку на 10. Чтобы его открутить нужен торцевой ключ. Предварительно с ДПРВ необходимо снять фишку. После того, как вы открутили болт, аккуратно потяните датчик вверх, чтобы вытащить его из посадочного места.
Сборка происходит в обратном порядке. Посадочное место датчика уплотняется резиновым кольцом. Также учтите, что монтажный зазор между его торцом и верхней кромкой штифта-отметчика, должен быть в пределах 0,5…1,2 мм. Датчик устанавливают на место, закрепляют болтом и подсоединяют фишку.
Процесс замены ДПРВ на автомобиле «Лада»
Специалисты рекомендуют проводить замену датчика через каждые 100 тысяч километров пробега или раз в 5 лет (в зависимости от того, что наступит быстрее). Такая рекомендация вызвана тем фактом, что датчик работает в постоянном изменении температурного режима. В связи с этим происходит температурный перепад полупроводниковой начинки датчика, которая очень “не любит” этого.