Из теории четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания известно, что за один оборот распредвала, коленвал делает два. Отсюда возникает некая проблема точного контроля за состоянием мотора в каждый момент времени, зная угловое положение коленчатого вала, а значит и поршня каждого цилиндра, невозможно точно определить, какой именно такт совершается.
Например, сжатие и выпуск будут абсолютно идентичны, а блоку управления (ЭБУ) всё надо знать точно, именно он определяет, когда подавать искру и впрыскивать топливо.
Зачем в машине нужен ДПРВ
Для спасения ситуации в первых типах двигателей такт определялся по косвенным признакам. При запуске ДВС импульс зажигания и сигнал на открытие форсунок подавались вне зависимости от конкретного такта.
Искра при выхлопе ничему не мешала, а впрыск происходил на закрытый впускной клапан. И лишь затем компьютер по сигналам датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) вычислял производную скорости его вращения, таким образом оценивая, в нужный ли момент прошла попытка поджечь смесь.
Если ЭБУ угадывал, а определялось это по наличию положительного углового ускорения вала, то в соответствующую ячейку памяти заносился признак синхронизации, и далее впрыск и искра производились только в нужный момент времени.
Хотя во многих моторах без этих сложностей обходились, две искры и два открытия форсунки за четыре такта одного цилиндра не вызывали особого ухудшения работы двигателя. Надо было только разделить на два количество топлива, подаваемого за цикл, и проследить за возможностью работы модуля зажигания с удвоенной частотой.
Но по мере ужесточения требований к двигателям пришлось учитывать каждую мелочь. Хранить несвоевременно впрыснутое топливо во впускном коллекторе до открытия клапана неэкономично, часть его сконденсируется, да и повышать мощность системы зажигания для формирования бесполезной искры на выпуске тоже ни к чему.
Решил проблему датчик распредвала (ДПРВ). Это устройство, сигнализирующее о нахождении вала в определённом положении, которое точно указывает на текущую фазу его работы. Например, верхнюю мертвую точку (ВМТ) такта сжатия первого цилиндра, положение может быть любым, ЭБУ найдёт нужную информацию расчётным способом.
Сигнал может быть также любого вида, главное – его фазирование с клапанами, а значит и с распредвалом:
- логический уровень в виде определённого напряжения на выходе датчика в момент, когда поршень зашёл в ВМТ сжатия, обычно это совпадает с пропуском зуба на реперном задатчике датчика коленвала, но только по первому цилиндру, когда пропуск есть, но это ВМТ выпуска – датчик сигнал не выдаёт;
- двойной импульс для ВМТ первого цилиндра, одиночные – для всех прочих;
- количество импульсов, соответствующее номеру активного цилиндра.
Формально это разные сигналы, но поскольку ЭБУ знает, как их декодировать, информацию он получит одну и ту же.
Формируется синхронизирующая программная метка, от которой процессор с требуемым шагом дискретизации по времени может отсчитать любой интервал и точно выдать управляющие форсунками и драйверами зажигания импульсы.
Такой впрыск называют фазированным, в отличие от попарно-параллельного, который был рассмотрен ранее в отсутствие ДПРВ.
Где находится датчик
Обычно датчик расположен на головке блока рядом с приводной звёздочкой распределительного вала. Возможен и иной вариант, тогда к противоположному концу вала крепится отдельный реперный диск.
Между диском с имеющийся на нём магнитной меткой и чувствительным элементом датчика имеется небольшой зазор, через который беспрепятственно улавливается магнитное поле.
Устройство датчика положения распредвала
Существует три схемы организации работы датчика фаз (распредвала):
- магнитоиндукционная;
- с датчиком Холла;
- с оптическим датчиком.
Практически везде используется датчик на эффекте Холла, как наиболее точно формирующий нужный импульс и лучше всего подходящий для удобного считывания показаний входной схемой ЭБУ.
Принцип работы
Магнитоиндукционные датчики работают полностью аналогично ДПКВ. Это катушка с постоянным магнитом, размещённая рядом с зубчатым металлическим диском из ферромагнитного материала.
При вращении диска изменяется величина магнитного поля в зазоре между датчиком и зубьями, что вызывает индукционную генерацию электрических сигналов на выводах катушки.
Сигналы поступают на вход ЭБУ, где преобразуются в цифровой формат, а начало отсчёта образуется пропуском одного зуба на диске, что вызывает скачок амплитуды и фазы в выходном сигнале. Если зуб всего один, то и импульс будет одиночным, пригодным для синхронизации валов.
Чуть сложнее конструкция самого распространённого датчика Холла. В ней имеется кристалл полупроводника, на котором возникает электрическая разность потенциалов при попадании в магнитное поле. То есть достаточно закрепить на звёздочке распредвала магнит, чтобы датчик на него отреагировал при вращении одиночным импульсом.
Сигнал слабый, но в составе датчика имеется усилитель, компаратор и триггер Шмитта, выполненные в виде кристалла микросхемы. На выходном разъёме формируется полностью готовый цифровой логический сигнал.
Оптические датчики встречаются совсем редко, в них используется прерывание или отражение светового потока между излучателем и фотоприёмником. С таким же последующим усилением и преобразованием, что и в датчике Холла.
Диапазон обычно выбирается инфракрасный, по простоте излучателей, приемников и оптимальной помехозащищённости.
Что приводит к сбоям в работе
Датчики достаточно надёжны, но, как и всё, подвержены старению и постепенному или мгновенному выходу из строя. Проявляется это в нарушениях работы мотора, пропадании вспышек в отдельных цилиндрах, плохом запуске двигателя и вполне понятном росте расхода топлива.
Обычно самодиагностика двигателя это замечает, включает индикаторную лампочку Check Engine и переводит мотор на попарно-параллельный впрыск.
Это интересно: Почему изнашиваются маслосъемные колпачки и как их заменить
Считывание кодов неисправности может подсказать проблемы с ДПРВ. Но совершенно необязательно. Программа не всегда точно разбирается в причинах сбоя, поэтому потребуется более внимательная диагностика.
Способы проверки
Всего используется три методики проверки, от простого к сложному:
- замена датчика на заведомо исправный;
- проверка с помощью мультиметра;
- самое точное и надёжное – использование осциллографа.
Порядок проверки зависит от типа датчика.
Двухпроводный датчик
Индукционные ДПРВ имеют два вывода, поскольку кроме катушки там ничего нет, и питание не требуется. С довольно большой вероятностью исправность можно проверить мультиметром, прозвонив катушку датчика.
Сопротивление бывает разным, но это не ноль и не бесконечность, что явно означает замыкание или обрыв. Измерять лучше всего на контактах ЭБУ, таким образом прозванивается и проводка тоже.
Трехпроводный ДПРВ
Здесь мультиметр можно включить в режим измерения напряжения, после чего, проворачивая коленчатый вал, наблюдать за изменением сигнала. Он должен меняться от нуля до напряжения питания (третий контакт).
Все эти простые методы недостаточно надёжны. Датчики могут работать, но выдавать сигналы с ошибками, запаздываниями и потерей быстродействия.
Подключённый к их выходам осциллограф, который применяется в автомобильной диагностике в виде приставки к ноутбуку, всё покажет гораздо точнее и нагляднее. Используются два канала, на один выводится синхронизация от ДПКВ, а второй запишет сигнал ДПРВ.
Устранение неполадок
Датчик, вызывающий сомнения, заменяется на новый безусловно. Это недорого, рекомендуется даже профилактическая их замена каждые пять лет для повышения надёжности. Но при этом обязательно надо проверить состояние реперного элемента. Там недопустимы искажения геометрии, сколы, наличие грязи и стружки.
Все зазоры и относительное положение деталей должны быть штатными. При ремонте не всегда это соблюдается, что может вызвать в дальнейшем трудно диагностируемые проблемы.
Стоит уделить внимание и состоянию проводки. Особенно страдают от окисления контакты разъёмов, провода массы и места заделки проводов в наконечники. При наличии там следов медных окислов проводку надо перебрать и пропаять, а окисленные и ослабшие разъёмы подлежат замене.
