Меню

Датчик фазы и датчик синхронизации



Датчик фазы: основа надежной работы инжекторного двигателя

В современных инжекторных и дизельных двигателях используются системы управления со множеством датчиков, отслеживающих десятки параметров. Среди датчиков особое место занимает датчик фазы, или датчик положения распределительного вала. О функциях, конструкции и работе данного датчика читайте в статье.

Что такое датчик фазы

Датчик фазы (ДФ) или датчик положения распределительного вала (ДПРВ) — датчик системы управления инжекторными бензиновыми и дизельными двигателями, отслеживающий положение газораспределительного механизма. С помощью ДФ определяется начало цикла работы двигателя по его первому цилиндру (при достижении ВМТ) и реализуется система фазированного впрыска. Данный датчик функционально связан с датчиком положения коленчатого вала (ДПКВ) — электронная система управления двигателем использует показания обоих датчиков, и, исходя из этого, формирует импульсы на впрыск топливо и зажигание в каждом цилиндре.

ДФ применяются только на бензиновых двигателях с распределенным фазированным впрыском и на некоторых типах дизельных моторов. И именно благодаря датчику наиболее просто реализуется сам принцип фазированного впрыска, то есть — впрыска топлива и зажигания для каждого цилиндра в зависимости от режима работы двигателя. В карбюраторных моторах в ДФ нет необходимости, так как подача топливно-воздушной смеси в цилиндры осуществляется через общий коллектор, а зажигание управляется с помощью распределителя или датчика положения коленчатого вала.

Также ДФ применяется на двигателях с системой изменения фаз газораспределения. В этом случае используются отдельные датчики для распредвалов, управляющих впускными и выпускными клапанами, а также более сложные системы управления и их алгоритмы работы.

Конструкция датчиков фазы

В настоящее время применение находят ДФ, основанные на эффекте Холла — возникновении разности потенциалов в полупроводниковой пластине, по которой протекает постоянный ток, при ее помещении в магнитное поле. Датчики на эффекте Холла реализуются довольно просто. За основу берется квадратная или прямоугольная пластина из полупроводника, к четырем сторонам которой подключаются контакты — два входных, для подачи постоянного тока, и два выходных, для снятия сигнала. Для удобства эта конструкция изготавливается в виде микросхемы, которая устанавливается в корпус датчика вместе с магнитом и другими деталями.

Существует два конструктивных типа датчиков фазы:

— Щелевые;
— Торцевые (стержневые).

Щелевой датчик фазы имеет П-образную форму, в его разрезе проходит репер (отметчик) распределительного вала. Корпус датчика разделен на две половины, в одной находится постоянный магнит, во второй располагается чувствительный элемент, в обеих частях находятся магнитопроводы специальной формы, обеспечивающие изменение магнитного поля при прохождении репера.

Торцевой датчик имеет цилиндрическую форму, репер распредвала проходит перед его торцом. В данном датчике чувствительный элемент располагается в торце, над ним расположен постоянный магнит и магнитопроводы.

Здесь следует заметить, что датчик положения распределительного вала является интегральным, то есть, он сочетает в себе описанный выше чувствительный элемент, формирующий сигнал, и вторичный преобразователь сигнала, который усиливает сигнал и преобразует его в удобную для обработки электронной системой управления форму. Преобразователь обычно встроен непосредственно в датчик, что значительно облегчает монтаж и настройку всей системы.

Принцип работы датчика фазы

Датчик фазы работает в паре с задающим диском, установленным на распределительном валу. Данный диск имеет репер той или иной конструкции, который во время работы двигателя проходит перед датчиком или в его зазоре. Репер при прохождении перед датчиком замыкает выходящие из него магнитные линии, что приводит к изменению магнитного поля, пересекающего чувствительный элемент. В результате в датчике Холла формируется электрический импульс, который усиливается и изменяется преобразователем, и подается на электронный блок управления двигателем.

Для щелевых и торцевых датчиков используются разные по конструкции задающие диски. В паре с щелевыми датчиками работает диск с воздушным зазором — управляющий импульс формируется при прохождении этого зазора. В паре с торцевым датчиком работает диск с зубцами или короткими реперами — управляющий импульс формируется при прохождении репера.

В инжекторных двигателях задающий диск и датчик фазы устанавливаются таким образом, чтобы импульс формировался при прохождении 1-го цилиндра его верхней мертвой точки. Одновременно система управления получает информацию от ДПКВ, и на основе показаний обоих датчиков она посылает сигналы на впрыск топлива и зажигания в порядке работы цилиндров. ДФ и ДПКВ позволяют оперативно отслеживать изменение частоты вращения коленвала и режима работы двигателя, и обеспечивать своевременный впрыск топлива и работу зажигания.

В дизельных двигателях система работает аналогичным образом, но с одной особенностью — положение поршня отслеживается отдельно для каждого цилиндра. Это достигается модернизацией задающего диска — добавлением основных и вспомогательных реперов различной ширины. Во время работы система управления двигателем по данным реперам определяет, какой из цилиндров достиг ВМТ, и на основе этой информации посылает управляющие импульсы на форсунки.

Работа двигателя жестко завязана на датчике фазы, поэтому неисправность датчика оказывает негативное влияние на функционирование силового агрегата. При поломке или отключении ДФ двигатель принудительно переводится в режим парафазного впрыска топлива с управлением по показаниям датчика коленвала. Без датчика распредвала теряется возможность отслеживать начало цикла работы двигателя, поэтому в данном режиме каждая форсунка принудительно выполняет впрыск половины дозы топлива дважды за один цикл. Это гарантирует, что в каждом цилиндре образуется топливно-воздушная смесь, однако в таком режиме повышается расход топлива и снижается качество работы двигателя, зачастую он работает неустойчиво, с перебоями.

Читайте также:  Синхронизация смс android с компьютером

При выходе из строя ДФ на приборной панели загорается индикатор Check Engine, а также выдается соответствующий код ошибки. В этом случае необходимо заменить датчик и выполнить необходимую настройку электронной системы управления двигателем. При нормальном функционировании датчика обеспечивается наиболее эффективная работа двигателя во всех режимах и в любых условиях.

Источник

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.

Внешний вид ДПРВ

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.

Положение ДПРВ (зависит от конструкции ДВС)

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.

Эффект Холла

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.

Устройство датчика Холла

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:

  • увеличился расход топлива, так как система впрыска несинхронизированна;
  • автомобиль двигается рывками, теряет динамику;
  • происходит заметная потеря мощности, автомобиль не может набрать скорость;
  • двигатель заводится не сразу, а с задержкой в 2-3 секунды или глохнет;
  • система зажигания работает с осечками, пропуски зажигания;
  • бортовой компьютер показывает ошибку, загорается Check Engine.

Эти симптомы могут указывать на неисправность ДПРВ, но также могут говорить и о других проблемах. Необходимо пройти диагностику в сервисе.

Среди причин неисправности ДПРВ можно назвать следующие:

  • неполадки контактов и проводки;
  • на выступе задающего диска может быть скол или загиб, тем самым датчик считывает неправильные данные;
  • повреждение самого датчика.

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.

Сигналы датчика хорошо видны на осциллограмме

При обнаружении неисправности датчик меняют на новый, ремонт не предусмотрен.

Читайте также:  Как синхронизировать windows contacts с google

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.

Источник

Неисправности датчика фаз

Неисправность датчика фаз, который еще называют датчик положения распределительного вала, приводит к тому, что двигатель начинает работать в попарно-параллельном режиме подачи топлива. То есть, каждая форсунка срабатывает в два раза чаще. Из-за этого происходит увеличение расхода топлива, увеличивается токсичность выхлопных газов, а также возникают проблемы с самодиагностикой. Более серьезнейших проблем неисправность датчика не вызывает, но при выходе из строя с заменой не затягивают.

Для чего нужен датчик фаз

Чтобы разобраться с возможными неисправностями датчика фаз, имеет смысл вкратце остановиться на вопросе о том, что он собой представляет, а также на принципе его устройства.

Так, основная функция датчика фаз (или сокращенно — ДФ) заключается в том, что определять положение газораспределительного механизма в конкретный момент времени. В свою очередь это необходимо для того, чтобы электронный блок управления двигателем (ЭБУ) давал команду на впрыск топлива в определенный момент времени. В частности, датчик фаз определяет положение первого цилиндра. Также синхронизируется зажигание. Датчик фаз работает в паре с датчиком положения коленчатого вала.

Датчики фаз используются на двигателях с распределенным фазированным впрыском. Также их используют на двигателях, где применяется система изменения фаз газораспределения. В этом случае зачастую используют отдельные датчики для распределительных валов, управляющих впускными и выпускными клапанами.

Работа современных датчиков фаз основывается на применении физического явления, известного под названием эффект Холла. Он заключается в том, что в полупроводниковой пластине, по которой протекает электрический ток, при ее перемещении в магнитном поле возникает разность потенциалов (напряжение). В корпус датчика помещают постоянный магнит. На практике это реализуется в виде прямоугольной пластины из полупроводникового материала, к четырем сторонам которой подключаются контакты — два входных и два выходных. По первым подается напряжение, а со вторых снимается сигнал. Все это происходит на основе команд, поступающих от электронного блока управления в конкретный момент времени

Существует два типа разновидностей датчиков фаз — щелевые и торцевые. Они имеют разную форму, однако работают по одному и тому же принципу. Так, на поверхности распределительного вала имеется отметчик (другое название — репер), и в процессе его вращения магнит, входящий в конструкцию датчика, фиксирует его прохождение. В корпус датчика встроена система (вторичный преобразователь), преобразующая полученный сигнал в информацию, «понятную» для электронного блока управления. Торцевые датчики имеют такую конструкцию, когда на их торце имеется постоянный магнит, который и “видит” прохождение репера возле датчика. В щелевых же датчиках подразумевается использование формы буквы “П”. И соответствующий репер на диске распределительного проходит между двумя плоскостями корпуса щелевого датчика положения фаз.

В инжекторных бензиновых двигателях задающий диск и датчик фазы настраиваются таким образом, что импульс от датчика формируется и передается на ЭБУ в момент прохождения первым цилиндром его верхней мертвой точки. Таким образом обеспечивается синхронизация подачи топлива и момент подачи искры для воспламенения топливовоздушной смеси. Очевидно, что датчик фаз оказывает непосредственное влияние на работу двигателя в целом.

Признаки неисправности датчика фаз

При полном или частичном выходе датчика фаз из строя электронный блок управления в принудительном порядке переводит двигатель в режим парафазного впрыска топлива. Это означает, что момент впрыска топлива выполняется по показаниям датчика коленчатого вала. В результате этого каждая топливная форсунка выполняет впрыск топлива в два раза чаще. Таким образом обеспечивается гарантия того, что в каждом цилиндре будет образовываться топливовоздушная смесь. Однако она образовывается не в самый оптимальный момент, что приводит к падению мощности двигателя, а также перерасходу топлива (пускай и небольшому, хотя это зависит от конкретной модели двигателя).

Симптомами неисправности датчика фаз является:

  • увеличивается расход топлива;
  • повышается токсичность выхлопных газов, будет ощущаться в запахе выхлопных газов, особенно если выбит катализатор;
  • двигатель начинает работать неустойчиво, заметнее всего на малых (холостых) оборотах;
  • снижается динамика разгона автомобиля, а также мощность его двигателя;
  • на приборной панели активируется сигнальная лампа Check Engine, а при сканировании ошибок их номера будут связаны с датчиком фаз, например, ошибка p0340;
  • в момент запуска двигателя в 3…4 секунд стартер крутит двигатель «в холостую», после чего мотор запускается (обусловлено это тем, что на первых секундах электронный блок управления не получает никакой информации от датчика, после чего автоматически переходит в аварийный режим, основываясь на данных, поступающих от датчика положения коленчатого вала).

Кроме вышеперечисленных признаков, часто при выходе датчика фаз из строя возникают проблемы с системой самодиагностики автомобиля. В частности, в момент запуска водитель вынужден крутить стартером несколько больше времени, нежели обычно (как правило, 6. 10 секунд, в зависимости от модели машины и установленного на ней двигателя). А в это время происходит самодиагностика электронного блока управления, что приводит к формированию соответствующих ошибок и переводу двигателя в аварийный режим работы.

Неисправности датчика фаз на авто с ГБО

Отмечается, что при работе двигателя на бензине или дизельном топливе описанные выше неприятные симптомы проявляются не так остро, поэтому зачастую многие автолюбители длительное время используют автомобили с неисправным датчиком фаз. Однако, если ваш автомобиль оборудован газобаллонным оборудованием от четвертого поколения и выше (где используется собственная «умная» электроника), то двигатель будет работать с перебоями, и комфорт от вождения машины резко снизится.

Читайте также:  Синхронизация контактов с андроид на google не все

В частности, значительно возрастет расход топлива, топливовоздушная смесь может быть обедненной или, наоборот, обогащенной, значительно снизится мощность и динамика двигателя. Все это происходит из-за рассогласованности работы программного обеспечения электронного блока управления двигателем и блоком управления ГБО. Соответственно, при использовании газобаллонного оборудования датчик фаз нужно менять сразу же после выявления его поломки. Использование машины с выведенным из строя датчиком положения распределительного вала вредно в данном случае не только для двигателя, но и непосредственно для газобаллонного оборудования и его управляющей системы.

Причины неисправности

Основной причиной неисправности датчика фаз является его естественный износ, который происходит со временем для любой детали. В частности, из-за воздействия высокой температуры от двигателя и постоянной вибрации в корпусе датчика повреждаются его контакты, может размагнититься постоянный магнит, повредиться сам корпус.

Другой главной причиной — проблемы с проводкой датчика. В частности, питающие/сигнальные провода могут быть оборванными, из-за чего на датчик фаз не подается напряжение питания, либо с него не приходит сигнал по сигнальному проводу. Также возможен вариант поломки механического крепления на «фишке» (так называемое «ухо»). Реже возможен выход из строя предохранителя, отвечающего, в том числе за питание датчика фаз (у каждой конкретной машины он будет зависеть от полной электросхемы автомобиля).

Как проверить датчик фаз

Проверка работоспособности датчика фаз двигателя внутреннего сгорания выполняется при помощи диагностического прибора, а также при помощи электронного мультиметра, способного работать в режиме измерения постоянного напряжения. Пример проверки обсудим для датчиков фаз автомобиля ВАЗ-2114. На моделях с 16-ти клапанным двигателем устанавливается датчик модели 21120-3706040, а на 8-ми клапанные — 21110-3706040.

В первую очередь перед диагностикой датчики необходимо демонтировать с их посадочного места. После этого нужно произвести визуальный осмотр корпуса ДФ, а также его контактов и контактной колодки. В случае, если на контактах присутствует грязь и/или мусор — от него необходимо избавиться при помощи спирта либо бензина.

Для проверки датчика 8-ми клапанного мотора 21110-3706040 его необходимо подключить к аккумуляторной батарее и электронному мультиметру по приведенной на рисунке схеме.

Далее алгоритм проверки будет следующим:

  • Выставить питающее напряжение на уровне +13,5±0,5 Вольт (для питания можно воспользоваться обычным автомобильным аккумулятором).
  • При этом напряжение между сигнальным проводом и «массой» должно составлять не менее 90% от питающего (то есть, 0,9V). Если оно ниже, а тем более равно или близко к нулю, значит, датчик неисправен.
  • Поднести к торцу датчика (которым он направлен к реперу распредвала) стальную пластину.
  • Если датчик исправен, то напряжение между сигнальным проводом и «массой» должно быть не более 0,4 Вольт. Если больше — значит, датчик неисправен.
  • Убрать стальную пластину от торца датчика, напряжение на сигнальном проводе опять должно вернуться к исходным 90% от питающего напряжения.

Для проверки датчика фаз 16-ти клапанного двигателя 21120-3706040 его необходимо подключить к блоку питания и мультиметру по приведенной на втором рисунке схеме.

Для проверки соответствующего датчика фаз вам понадобится металлическая деталь размером шириной не менее 20 мм, длиной не менее 80 мм и толщиной 0,5 мм. Алгоритм проверки будет похожим, однако, с другими значениями напряжений:

  • Установить питающее напряжение на датчике, равное +13,5±0,5 Вольт.
  • При этом, если датчик исправен, то напряжение между сигнальным проводом и «массой» не должно превышать 0,4 Вольта.
  • Поместить заранее подготовленную стальную деталь в щель датчика, куда помещается репер распределительного вала.
  • Если датчик исправен, то напряжение на сигнальном проводе должно быть не менее 90% от значения питающего напряжения.
  • Убрать пластину от датчика, при этом напряжение опять должно упасть до значения не более 0,4 Вольт.

В принципе, подобные проверки можно выполнять, и не демонтируя датчик с его посадочного места. Однако, чтобы осмотреть его лучше снять. Зачастую при проверке датчика имеет смысл проверить и целостность проводов, а также качество контактов. Например, бывают случаи, когда фишка неплотно держит контакт, из-за чего с датчика не поступает сигнал на электронный блок управления. Также, при возможности, желательно «прозвонить» провода, идущие от датчика к ЭБУ и к реле (питающий провод).

Кроме проверки мультиметром, нужно проверить наличие соответствующих ошибок датчика при помощи диагностического прибора. Если подобные ошибки выявлены первый раз, то можно попытаться их сбросить при помощи программных средств, либо просто отсоединив на несколько секунд минусовую клемму аккумуляторной батареи. Если же ошибка появилась вновь — нужна дополнительная диагностика по приведенным выше алгоритмам.

Типовые ошибки датчика фаз:

  • 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 (фиксируется при замыкании на массу);
  • P0343 — уровень сигнала от измерителя превышает норму (обычно возникает при обрыве проводки);
  • P0339 — от датчика поступает прерывистый сигнал.

Таким образом, при выявлении указанных ошибок желательно выполнить дополнительную диагностику как можно быстрее с тем, чтобы двигатель работал в оптимальном рабочем режиме.

Источник

Adblock
detector