Датчик положения распредвала: как работает датчик фаз, неисправности и ремонт

Как работает и как устроен датчик фаз

Итак, если отдельно рассматривать указанный датчик, то на многих авто в плане конструкции он похож. Другими словами, датчик распредвала ВАЗ 2114 по функциональности и назначению не будет сильно отличаться от какой-либо иномарки аналогичного класса. Сегодня активно применяются датчики, в основе которых лежит эффект Холла. Данный эффект заключается в том, что возникает разность потенциалов в полупроводниковой пластине, когда по ней протекает постоянный ток и она помещена в магнитное поле.

Сам датчик Холла относительно простой: квадратная или прямоугольная пластина из полупроводника, с четырех сторон которой подключены контакты (пара входных для подачи постоянного тока, а также пара выходных для передачи сигнала). Вся эта конструкция выполнена в виде небольшой микросхемы, заключенной в корпус вместе с магнитом и дополнительными элементами.

Датчики фаз бывают двух типов:

• щелевой датчик;
• стержневой или торцевой датчик;

Датчик щелевой имеет форму в виде буквы П, в разрезе проходит отметчик распредвала (репер). Корпус может быть разделен на две части (в одной стоит постоянный магнит, тогда как во второй установлен чувствительный элемент). Как в первой, так и во второй части установлены магнитопроводы особой формы, которые реализуют изменение магнитного поля в момент прохождения отметчика.

Торцевой датчик выполнен в форме цилиндра, отметчик распредвала проходит перед торцом. В датчике данного типа чувствительный элемент установлен в торце, сверху стоит постоянный магнит, а также магнитопроводы.

Также можно добавить, что ДПРВ является интегральным датчиком, сочетая чувствительный элемент (формирование сигнала) и преобразователь-усилитель сигнала, который подает подходящий для обработки сигнал на ЭБУ. Преобразователь интегрирован в датчик, что упрощает установку и настройку системы

Идем далее. Что касается принципа работы, на разных авто датчик работает практически одинаково (например, датчик распредвала 2114). Такой датчик функционирует в паре с диском (задающий диск), который стоит на распредвале. Указанный диск может иметь отметчик-репер, который имеет ту или иную конструкцию. Основная задача — во время работы отметчик должен пройти перед датчиком (также проход может быть реализован в зазоре датчика).

В момент прохода перед датчиком отметчик замыкает выходящие из него магнитные линии, это меняет магнитное поле, которое пересекает чувствительный элемент. В свою очередь, датчик способен сформировать электрический импульс. Этот импульс усиливается, а после видоизменяется (преобразовывается), после чего осуществляется подача полностью готового выходного сигнала на ЭБУ силовой установкой.

Обратите внимание, щелевой и торцевой датчики имеют разные в плане конструкции задающие диски. Щелевой датчик получает диск с воздушным зазором

Данная схема предполагает, что управляющий импульс будет сформирован во время прохождения зазора. Торцевой датчик означает, что с ним используется диск с зубцами (зубчатый задающий диск). Также могут быть использованы короткие реперы. В свою очередь, управляющий импульс создается в момент прохождения репера.

На моторах с инжектором диск и датчик фазы стоят так, чтобы импульс от ДПРВ был сформирован в момент прохождения ВМТ в первом цилиндре. В этот же момент сигнал подается от ДПКВ, после чего система учитывает показания этих датчиков. Далее ЭБУ посылает сигналы на впрыск топлива и зажигания с учетом порядка работы цилиндров ДВС.

Синхронная работа ДПРВ и ДПКВ позволяет гибко отслеживать любые изменения частоты вращения коленчатого вала и режима работы мотора, а также обеспечить точный впрыск горючего и четкую работу системы зажигания.

Кстати, что касается дизельных моторов, система работает точно так же, но есть одна отличительная особенность. Система следит за положением поршня в каждом отдельном цилиндре. Для реализации такой функции задающий диск имеет несколько основных и дополнительных отметчиков-реперов, которые отличаются друг от друга по ширине.

Когда система работает, именно по разным отметчикам удается определить, в каком из цилиндров поршень находится в ВМТ. В свою очередь, принимая за основу эти данные, ЭБУ управляет работой форсунок.

Непосредственный впрыск

Системы с непосредственным впрыском наиболее сложные и дорогие, однако только они могут обеспечить наилучшие показатели по мощности и экономичности. Также непосредственный впрыск дает возможность быстро изменять режим работы двигателя, максимально точно регулировать подачу топлива в каждый цилиндр и т.д.

В системах с непосредственным впрыском топлива форсунки установлены непосредственно в головке, распыляя топливо сразу в цилиндр, избегая «посредников» в виде впускного коллектора и впускного клапана (или клапанов).

Такое решение довольно сложно в техническом плане, так как в головке цилиндра, где и так уже расположены клапаны и свеча, необходимо разместить еще и форсунку. Поэтому непосредственный впрыск можно использовать только в достаточно мощных, а поэтому больших по габаритам двигателях. Кроме того, такую систему невозможно установить на серийный двигатель — его приходится модернизировать, что связано с большими затратами. Поэтому непосредственный впрыск сегодня используется только на дорогих автомобилях.

Системы с непосредственным впрыском требовательны к качеству топлива и нуждаются в более частом техническом обслуживании, однако они дают существенную экономию топлива и обеспечивают более надежную и качественную работу двигателя. Сейчас наблюдается тенденция снижения цены машин с такими двигателями, поэтому в будущем они могут серьезно потеснить автомобили с инжекторными двигателями других систем.

Особенности принципа работы ДПРВ на Приоре

Следует отметить, что на Приорах используется два вида датчиков распредвала. Для двигателей 21114 на 8 клапанов он имеет следующий вид, как показано на фото ниже.

Они называются торцевыми. Ниже представлена схема с обозначением номеров оригинальных деталей.

Для 16-клапанных автомобилей Приора этот датчик имеет другой вид. Основное отличие заключается в наличии прорези (щели) с торцевой части. За счет этой щели такие изделия получили название щелевые. Ниже на фото показан внешний вид элемента.

Схема с обозначением датчика и его крепежных элементов представлена ниже.

Отличие между устройствами заключается не только в конструкции, но и месте их расположения, но об этом можно узнать детально ниже. Далее перейдем к рассмотрению принципа работы таких элементов. В основе их принципа работы используется знакомый многим с уроков физики эффект Холла. Чтобы обновить знания, ниже представлена соответствующая иллюстрация.

Оба датчика, используемые на Приорах, имеют идентичный принцип работы, поэтому далее рассмотрим, как они функционируют на примере 16-ти клапанных двигателей.

На зубчатом шкиве распредвала имеется металлический диск (он называется задающим). Конструкция этого диска не сплошная, а с прорезью. Ниже на фото показан шкив с задающим диском внутри

Важно понимать, что такая конструкция используется на Приорах с двигателями на 16 клапанов.
В наконечнике датчика имеется паз (щель), через который проходит обод диска во время работы двигателя.
Когда через паз датчика проходит прорезь задающего диска, то на контроллер (ЭБУ) подается импульс низкого напряжения порядка 0В. Это свидетельствует о том, что поршень первого цилиндра находится в конце такта сжатия.

На Приоре с двигателем 21114 установлен распредвал с кулачком, посредством которого и определяется положение фаз газораспределения.

Важно отметить, что датчики положения распредвала бывают индуктивного и цифрового типа. На Приорах используются устройства второго типа, которые отличаются высокой точностью и возможностью определения положения распредвала в момент запуска двигателя

Датчик положения распредвала имеет три контакта. Два из них — питание (плюс и минус) ДПКВ, а третий сигнальный, по которому ЭБУ определяет положение распределительного вала в определенный момент времени.

Проверка двухпроводного индуктивного датчика

Существует ряд общих признаков неисправного ДПРВ. Если у вас возникли такие проблемы, вам может потребоваться его заменить. Эти же симптомы могут быть вызваны проблемами с системами зажигания или впрыска топлива. Таким образом, перед заменой ДПРВ стоит провести тесты на определение настоящего источника неисправности.

Если загорается индикатор проверки, ваш ECU записывает код неисправности. Вы можете проверить ошибки с помощью специального диагностического прибора. Коды между P0335 и P0338 соответствуют проблемам ДПРВ.

Это, вероятно, самый простой и наиболее точный способ проверки и определения проблемы ДПРВ. К сожалению, ДПРВ, как правило, выходит из строя намного раньше, чем загорается соответствующий индикатор. Чтобы быть постоянно в курсе проблем автомобиля, стоит проводить и другие виды тестирования.

RPM – этот следующий метод проверки ДПРВ, где также потребуется диагностический прибор. Одна из настроек сканера позволяет считывать скорость вращения двигателя в оборотах в минуту (об/мин). Настройте сканер для считывания оборотов двигателя и заведите его. Сканирующий прибор должен считывать от 100 до 500 об/мин. Низкое значение указывает на то, что ДПРВ работает неправильно. «0» означает, что ДПРВ полностью вышел из строя.

Тестирование мультиметром

Конечно, доступ к сканеру есть не у всех (хотя их иногда можно арендовать в магазинах запасных частей). Мультиметр является более распространённым и очень полезным инструментом для диагностики многих электронных компонентов вашего автомобиля. Мультиметр может измерять напряжение, ток и сопротивление.

Вы можете снять ДПРВ, а затем проверить сопротивление. Прикрепите один конец мультиметра к каждому проводу ДПРВ. Сопротивление 0 означает, что существует короткое замыкание. Бесконечное сопротивление означает, что существует разомкнутая цепь. Любое из этих показаний указывает на то, что ДПРВ не работает. При любом другом значении проверьте его в инструкции производителя. Если показание не соответствует рекомендуемому сопротивлению, вы должны заменить ДПРВ.

Ещё один способ проверить ДПРВ с помощью мультиметра – проверить выходное напряжение при помощи двигателя. Чтобы сделать это, вам понадобится помощник. Зачистите соединительные разъёмы и измерьте выходное напряжение в милливольтах переменного тока. Как правило, это показание составляет около 200 милливольт, но может изменяться в зависимости от марки авто. Проверьте технические характеристики в инструкции пользователя. Если выходного напряжения нет, то, очевидно, ваш датчик работает неправильно.

Эти тесты помогут вам определить источник проблемы. Они либо предотвратят ремонт, который вам не нужен, либо подтвердят, что ремонт, который вы собираетесь сделать, именно тот, который действительно нужен. Если тестирование действительно подтвердило, что ваш ДПРВ неисправен, придётся его заменить.

Способы проверки датчика распредвала

Перед выполнением проверки датчика с помощью мультиметра или других электронных приборов необходимо проверить его механическую целостность. В частности, он устанавливается в корпус с уплотнительным кольцом, обеспечивающим его надежное крепление. Нужно проверить его состояние. Также будет нелишним проверить целостность корпуса датчика, наличие на нем трещин или других повреждений. Желательно проверить и задающий диск, не повреждены ли зубья, нет ли на корпусе датчика или поблизости от него металлической стружки.

В интернете можно найти информацию о том, что якобы ДПРВ можно выявить его работоспособность, просто проверив его магнитные свойства. В частности, к его торцу (рабочей чувствительной части) поднести маленькую металлическую деталь, которая должна «прилипнуть» к датчику. На самом деле это не так, и нерабочий ДПРВ может как обладать магнитными свойствами, так и не обладать ими. Соответственно, проверку необходимо выполнять другими методами.

Существует два основных способа проверки датчика положения распределительного вала — с помощью электронного мультиметра и с помощью осциллографа. Первый метод проще и быстрее, однако второй — более точный и дает больше диагностической информации.

Проверка датчика распредвала мультиметром

Для проверки ДПРВ необходим демонтаж. Сделать это несложно, нужно лишь отсоединить от него контактную группу проводов, и отвинтить крепежный болт. Также для проверки вам понадобится небольшой металлический предмет (из черного металла, чтобы он магнитился).

Схема подключения для проверки датчика фаз 21110-3706040

Схема подключения для проверки датчика фаз 21120-3706040

Алгоритм выполнения проверки датчика мультиметром следующий:

1. Взять мультиметр и переключить его в режим измерения постоянного напряжения в диапазоне до 20 В (зависит от конкретной модели мультиметра).
2. Отсоединить «фишку» от датчика, отщелкнув фиксатор.
3. Демонтировать датчик из его посадочного места.
4. На «фишке» датчика 21110-3706040 автомобиля ВАЗ (и на многих других) контакт «А» соответствует массе, контакт «С» — плюсовой провод, идет от реле управления, контакт «В» — сигнальный провод (средний). У фишки датчика 21120-3706040 контакт «А» соответствует массе, контакт «В» — плюсовой провод от реле управления, контакт «С» — сигнальный провод.
5. Проверить наличие питания на фишках. Для этого нужно включить зажигание на автомобиле (но не запускать двигатель) и проделать это с помощью мультиметра. Если питания на фишках нет — значит, нужно искать причину. Это может быть неисправная проводка (повреждение изоляции, разрыв проводов), выход из строя управляющего реле, «глюк» электронной системы управления (ЭБУ).
6. Далее нужно подсоединить датчики для проверки по приведенным на рисунке схемам.
7. Подать на датчик напряжение 13,5±0,5В (хотя допускается и меньшее, например, 12…12,5 Вольта от аккумулятора).
8. Если при подаче питания на датчик вольтметр фиксирует отсутствие напряжения на датчике, то это сигнализирует либо о поломке самого датчика, проверку можно завершить и готовиться к замене датчика на новый.
9. Замерить напряжение между плюсовым и сигнальным контактом. Оно должно равняться не менее 90% от питающего напряжения (то есть, если значение питающего напряжения равно 12 Вольт, то напряжение на сигнальном контакте должно быть не менее 10,8 Вольт).
10. Поднести к торцу датчика (его сигнальной части) приготовленный заранее металлический предмет. Повторно замерить напряжение на сигнальном контакте. Оно должно быть не более 0,4 Вольт. Убрать пластину — значение напряжения должно восстановиться до 90. 100% питающего. Если есть какие-либо отклонения в процессе проверки — значит, датчик вышел из строя и подлежит замене.

Проверка ДПРВ с помощью осциллографа

Электронный осциллограф помогает понять, как работает датчик положения распределительного вала, и выдает ли он импульсы вообще. Обычно пользуются так называемым электронным осциллографом, то есть, просто программой-симулятором, установленным на ноутбук или другое подобное устройство. Необходимо подключиться к датчику распредвала и снять с него осциллограмму. В идеале должна быть ровная диаграмма-расческа с одним выпадающим пиком, который соответствует прохождению рэпера через датчик. Если же осциллограмма имеет другую форму — нужна дополнительная проверка.

При диагностике осциллографом датчика распределительного вала автомобилей «Ниссан» (в частности, Nissan Almera) форма осциллограммы будет другой. Она не будет ровной, а в виде 3 импульсов, потом пробел, далее 4 импульсов — пробел, 2 импульсов — пробел и один импульс — пробел. Для двигателей этого автопроизводителя такая особенность является нормой.

Замена датчика, дополнительные рекомендации

Подготовительный этап потребует сбора определенных инструментов:

• дополнительное освещение, если оно требуется;
• отвертка крестообразного типа;
• ветошь;
• новый контроллер;
• ключ на 10.

Последовательность действий описывается максимально просто:

1. Сначала открывают капот.
2. Стяжка с резинового патрубка воздуховода должна быть отпущена.
3. Извлекаем сам воздуховод.
4. Контроллер легко найти в первой части блока.
5. Снимаем клеммы, отвинчиваем болт. Главное – чтобы сохранилась фаза.
6. Остается извлечь датчик, заменить его новой деталью.
7. Клеммы надеваем, патрубок воздуховода монтируем обратно.

Инструкция проверки и замены

В случае, когда вышеперечисленными способами не удалось привести в норму его состояние, то эта деталь подлежит замене. В замене, также как и в проверке, ничего сложного нет, поскольку крепление их распредвала происходит без регулировки зазора. Благодаря такой функции можно избежать ошибок при установке нового девайса. В случае, если зазор регулируется, необходимо соблюдать определённые нормы.

Если вы не уверенны, что замена датчика распредвала самостоятельно пройдет успешно, отвезите его в специальный сервисный центр. Там замену делают при помощи осциллографа. При запуске осциллографа наблюдается стабильность считывания данных на различных оборотах двигателей.

Если у вас есть осциллограф, и вы уверены, что сможете сделать такую процедуру – делайте. Только внимательно следите за сменой данный, которые будут показывать осциллограф. Если он показывает прямые полоски, и нет никаких пробелов – это хорошо. Поскольку придётся лишь убрать старый, а поставить новый.

В принципе, если применять такой способ, нужно учитывать множество моментов и особенности, которые предоставляет тестер, чтобы замена этой детали распредвала прошла успешно. Так как, если показатель не работает, то по логике вещей и двигатель не должен работать. Но техника – дело тонкое, и иногда она даёт сбои в работе. Если датчик и встроенные электроприборы не знают место положения – они переходят к аварийному состоянию. И, находясь длительное время в таком состоянии, датчик выходит из строя.

Рекомендуем: Признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости

Как убедиться в работоспособности ДПРВ?

Простейший способ проверить датчик распредвала – подключить к диагностическому разъему машины автомобильный сканер или компьютер с установленной программой, соответствующей марке авто. Если элемент неисправен, то после запуска двигателя устройство покажет следующие коды ошибок:

• P0340 – отсутствует сигнал определителя положения распредвала;
• P0341 – фазы газораспределения не совпадают с тактами сжатия/впуска цилиндропоршневой группы;
• P0342 – в электрической цепи ДПРВ слишком низкий уровень сигнала;
• P0343 – уровень сигнала от измерителя превышает норму;
• P0339 – от датчика поступает прерывистый сигнал.

Из наиболее оптимальных вариантов, по соотношению цена – качество, можем посоветовать автосканер Scan Tool Pro Black Edition.

Данный адаптер подключается к большинству автомобилей, начиная с 1993 г.в., прост и понятен в использовании, а так же имеет богатый функционал. В отличие от аналогов устройство умеет считывать все блоки автомобиля, а не только двигатель.

Но поскольку подавляющее большинство автолюбителей не имеет в своем распоряжении сканеров и ноутбуков с программным обеспечением, практикуется более доступный способ – проверка цифровым мультиметром. Диагностика производится в 3 этапа:

1. Визуальный осмотр проводки и прозвонка цепи на предмет обрыва.
2. Измерение исходящего тока на управляющем контакте ДПРВ.
3. Проверка работоспособности методом приближения к металлическому предмету.

На первом этапе необходимо убедиться в целостности проводки и надежном контакте соединительной колодки. Внимательно осмотрите подводящие кабели на предмет изломов, трещин и оплавления изоляции. Прозвонка токонесущих жил и поиск обрыва выполняется тем же мультиметром. Не забудьте почистить контакты разъема от окисления.

Проверив электропроводку, переходите к диагностике самого датчика распределительного вала. Вместо штатных зажимов типа «крокодил» на тестере нужно использовать провода с иглами, чтобы не пришлось мудрить с подключением к соединительной колодке. Диагностические работы ведутся в следующем порядке:

1. Откройте крышку капота и отыщите на головке цилиндров ДПРВ. Обычно элемент ставится на торце двигателя или боковой стенке ГБЦ рядом с ним.
2. Пользуясь электрической схемой автомобиля или данными по конкретной модели датчика, определите расположение двух контактов питания и третьего провода, идущего к контроллеру.
3. Включите зажигание и замерьте напряжение между массой машины и управляющим контактом элемента (на автомобилях ВАЗ это средний провод, обозначенный буквой «С»). Нормальные показания мультиметра – не менее 90% от напряжения питания, то есть, 12 * 0,9 = 10,8 В.
4. Если полученные значения ниже нормы, датчик неисправен и подлежит замене. В противном случае выполняйте третий этап проверки.

Для окончательной диагностики деталь придется снять с двигателя. Как правило, элемент вставлен в отверстие на головке цилиндров и прикручен одним болтом. Открутите его, извлеките ДПРВ и вытрите от моторного масла. Колодку с проводами не отсоединяйте.

Подключив мультиметр к среднему контакту и массе авто, вновь включите зажигание. Поднесите близко к торцевой части элемента стальной предмет (например, рожковый ключ), отслеживая показания дисплея. Работоспособный датчик должен отреагировать на приближение металла падением напряжения до значений 0,2–0,4 В.

Если проверка датчика распредвала железным предметом не изменила показаний тестера, ДПРВ однозначно следует поменять. Приобретая новую деталь, учитывайте один момент: даже оригинальные запчасти могут продаваться без тонкого уплотнительного кольца. Придется найти и купить его отдельно либо использовать старый уплотнитель при условии, что материал не потрескался и не «задубел».

Где расположен датчик положения коленвала?

Датчик положения коленчатого вала индукционного типа устанавливается рядом со специальным диском, расположенным совместно с приводным шкивом коленчатого вала. Специальный диск называют реперным или задающим. Вместе с ним обеспечивает угловую синхронизацию работы блока управления. Пропуск двух зубьев из 60 на диске позволяет системе определить ВМТ 1-ого или 4-ого цилиндра.

19-й зуб после пропуска должен смотреть на стержень ДПКВ, а метка на распредвале должна стоять против загнутого кронштейна отражателя. Зазор между датчиком и вершиной зуба диска находится в пределах 0,8-1,0 мм. Сопротивление обмотки датчика 880-900 Ом. Для снижения уровня помех проводник датчика коленчатого вала экранирован.

После включения зажигания управляющая программа блока находится в режиме ожидания сигнала импульсов синхронизации с датчика положения коленчатого вала. При вращении коленвала сигнал синхроимпульсов поступает мгновенно в блок управления, который, в соответствии с их частотой коммутирует на «массу» электрическую цепь форсунок и каналы катушки зажигания.

Алгоритм программы блока управления работает по принципу считывания проходящих мимо магнитного сердечника ДПКВ 58-ми зубьев с пропуском двух. Пропуск двух зубьев является опорной меткой для определения поршня первого (четвертого) цилиндра в положении верхней мертвой точке, с которой блок анализирует и распределяет по рабочим тактам двигателя коммутационные сигналы, управляющие открытием форсунок и искрой на свечах зажигания.

Датчик положения коленчатого вала является надежным устройством и редко выходит из строя, но иногда встречаются неисправности, связанные с невнимательным или халатным отношением специалистов, обслуживающих двигатель.

Например, на ВАЗ-2112 установлен двигатель 21124 (16 клапанов где кабель ДПКВ находится очень близко к выпускному коллектору) и проблема возникает обычно после ремонта, когда фишка на кабеле не закреплена на скобе. Соприкасаясь с горячей трубой кабель плавится, разрушая схему соединения и автомобиль глохнет.

Другим примером может оказаться некачественно изготовленный задающий диск, резиновая муфта которого может проворачиваться по внутреннему соединению.

Электронный блок управления, получая единственный сигнал от ДПКВ, определяет положение относительно коленчатого вала в каждый момент времени, рассчитывая частоту его вращения и угловую скорость.

На основе синусоидальных сигналов, выданных датчиком положения коленчатого вала, решается широкий круг задач:

• Определение в данный момент времени положения поршня первого (или четвертого) цилиндра.
• Управление моментом впрыска топлива и длительностью открытого состояния форсунок.
• Управление системой зажигания.
• Управление системой изменения фаз газораспределения;
• Управление системой абсорбирования паров топлива;
• Обеспечение работы других дополнительных систем, связанных с частотой вращения вала двигателя (например, электроусилитель руля).

Прежде, чем приобретать ДПКВ для его замены, необходимо уточнить о типе устройства, установленного на двигателе.

Данный комплектующий элемент располагается в кронштейне, который установлен в центральной области шкива на приводе генератора. Как правило, на большинстве современных автомобилей он установлен не впритык, а с зазором 1-1.5 мм около конструкции самого зубчатого шкива.

Для удобства отсоединения и регулировки ДПКВ к нему подсоединяют 50-70 см провод, который имеет необходимые разъемы для ключей. Для выставления и корректировки положения необходимо только регулировать шайбу, закрепленную над посадочным гнездом самого элемента. Регулировка шайбы может производиться как вами самостоятельно, так и специалистами в автосервисе – в любом случае она позволит избежать скорой поломки цилиндров двигателя и значительно снизить расход топлива.

Датчик положения коленвала

Расположение датчика положения коленвала

При появлении неисправностей в датчике коленчатого вала бортовой компьютер автомобиля лишается возможности выставить ряд необходимых для работы системы зажигания характеристик:

• Подсчитать количество необходимого для впрыска топлива;
• Выявить нужный момент для впрыска;
• Поменять угол поворота распределительного вала;
• Определить, произошло зажигание или нет (актуально для бензиновых моторов).