Как работает датчик положения распредвала

Как работает датчик положения распредвала

Инжекторный бензиновый и дизельный двигатель с электронным управлением оснащается большим количеством различных датчиков. Указанные датчики ЭСУД контролируют работу мотора, управляют подачей топлива, фиксируют всевозможные сбои и т.д. Фактически, без нормальной работы электронной системы современный двигатель или не сможет работать, или же будет работать со сбоями, перейдет в аварийный режим и т.д.

При этом важнейшими датчиками считаются ДПКВ и датчик фазы (датчик положения распределительного вала, установленный на некоторых моторах). Далее мы рассмотрим, что такое датчик фазы (ДПРВ или ДФ), как он устроен и работает, какие функции выполняет датчик данного типа, а также какие неисправности и сбои указывают на проблемы с датчиком фаз.

Какие причины неисправности в работе ДПРВ

Если датчик положения распредвала вышел из строя, то форсунка будет срабатывать за каждый оборот коленвала, то есть в два раза чаще.

Симптомы или признаки сломанного датчика:

1. Значительно увеличивается расход топлива.
2. Двигатель работает асинхронно во время движения, то есть дергается во время движения, едет рывками, теряет скорость. Двигатель может глохнуть как-будто кончился бензин. Также, иногда, авто не может набрать высокую скорость, более 60 км/час. В конструкциях автомобилей стоят датчики скоростей. Узнайте к чему приводят неполадки в их работе и как проверить датчики скоростей.
3. На определенных марках и моделях авто при неисправном ДПРВ может застопориться коробка передач. Выходом из зафиксированной коробки передач будет перезапуск двигателя. Если это происходит постоянно, то точно вышел из рабочего режима CMP.
4. При диагностировании своими руками сканером, могут возникать сбои в работе.
5. Также может пропасть искра и не запускаться мотор.
6. Горит ЧЕК (check) на холостых оборотах, на высоких оборотах гаснет.

Такие причины нерабочего датчика показываются на панели приборов соответствующими значками. Когда ДПРВ (СМР) не рабочий, блок управления запишет неправильный режим работы и выдаст определенный код ошибки. Для расшифровки кодов ошибок можно закачать приложение на телефон или планшет и узнать, что конкретно означает данный код ошибки.

Вот самые часто выскакивающие ошибки:

1. P0365 означает, чт нет сигнала в цепи датчика положения распредвала.
2. P0344 предупреждает, что подаваемый датчиком сигнал слабый, прерывистый.
3. P0343 слишком высокий подаваемый датчиком CMP сигнал.
4. P0342 говорит, что слишком низкий уровень сингла ДПРВ.
5. Р0341 фаза газораспределения не соответствует состоянию правильной работы двигателя.
6. P0340 полностью отсутствует сигнал с датчика.
7. P0300 расшифровывается, как нарушение циклов воспламенения в системе зажигания (воспламенение часто пропускается).

Факторы, влияющие на появление причин, указывающих на нерабочее состояние датчика положения распредвала:

1. Сигнальные провода не подсоединены к датчику.
2. Присутствует влага в соединении датчика.
3. Сигнальный провод задевает «массу» (какой-либо металлический объект в автомобиле).
4. Сигнальный провод разомкнут, оторван.
5. Сигнальный провод замыкает на бортовую сеть.
6. Нарушена изоляция датчика, обрыв экранирующей оболочки или жгута.
7. Провод питания датчика оторван или поврежден.
8. Неправильно подсоединены питающие провода.
9. Неисправны высоковольтные провода цепи зажигания.
10. Неправильно работает блок управления двигателем.
11. Не соответствующий норме зазор между датчиком и меткой (слишком большой или слишком маленький зазор).
12. Шестерня распредвала «бьет», то есть имеет превышенную норму торцевого биения.
13. Есть металлическая стружка на корпусе ДПРВ.

Принцип работы датчика положения распредвала

Существует три типа ДПРВ:

• Магнитные (индуктивного типа). Принцип действия основан на прохождении в постоянном магнитном поле металлического предмета (зубца). Магнитные датчики обычно имеют два вывода.
• Основанные на эффекте Холла. Фиксирует изменение магнитного поля вокруг датчика. Такие датчики обычно имеют три вывода.
• Оптические. Принцип действия основан на фиксации приема и прерывания фотоэлементом луча света, излучаемого источником.

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 выхода из строя ДПРВ

Рано или поздно нужно ожидать того, что устройство износится. Это приведет к его поломке. Поэтому важно знать, как проверить датчик распредвала.

Наиболее частой причиной этого является неисправность обмотки или элемента, на котором она установлена.

Другие возможные причины:

• повреждение разметочного диска, установленного на распределительном валу;
• неисправность разъема;
• нарушение работы внутренней цепи устройства.

Вот что происходит при нарушении его работы:

1. Одним из признаков может быть блокировка работы мотора на одной из передач. Перейти с нее при непрерывно работающем двигателе никак не получается. Однако при полном выключении и дальнейшем включении двигателя проблема на некоторое время перестает появляться.
2. В других случаях поломка приводит к тому, что движение автомобиля происходит в виде рывков. Одновременно при этом теряется скорость.
3. Двигатель может начать периодически глохнуть.
4. Нужно отметить, что в машине наряду с датчиком положения распределительного вала предусмотрен аналогичный для коленчатого вала. При поломке рассматриваемого устройства автомобиль иногда может использовать датчик коленчатого вала. При этом возможно проведение запуска двигателя.
5. Иногда неисправность выражается в появлении осечек при зажигании.
6. При разгоне машины чувствуются толчки.
7. В процессе выхлопа явно слышны хлопки.
8. Иногда искра при зажигании исчезает полностью. Обычно в результате этого наступает невозможность провести запуск двигателя.

В данной ситуации эффективной мерой будет проведение полной диагностике двигателя автомобиля. Для этой цели к диагностическому разъему потребуется подсоединить специальное оборудование для проведения проверки. С этого начинается проверка датчика положения распредвала.

Код, который определяется, выдается в виде: «PNNNN CMP». Здесь NNNN означает цифровой код, при помощи которого возможно провести идентификацию ошибки. Таким образом возможно получить следующую информацию:

• сообщение 0340 говорит о полном отсутствии сигнала, получаемого от датчика;
• код 0341 сигнализирует о неправильной фазе газораспределения;
• в случае поступления 0342 речь идет о слишком низком уровне получаемого от этого устройства сигнале;
• при 0343 наоборот — он выше, чем должен быть;
• если ошибка соответствует 0344, то это признак того, что получаемый сигнал будет с перебоями.

Согласно полученному коду можно предпринять соответствующие действия по ремонту.

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.

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.

Другой способ чуть сложнее, но тоже вполне рабочий – с замером напряжения на сигнальном проводе. Для этого лучше будет заточить щупы мультиметра до состояния игл, чтобы проткнуть ими изоляцию проводов. Сначала находим постоянные 12 вольт, которые идут после включения зажигания, потом ищем сигнальный провод. Для этого смотрим, где напряжение ниже. Если, например, на датчик идут два провода с напряжением 13,4 В, то на сигнальном будет приблизительно 12 (13,4х0,9). Если этого напряжения нет, можно поздравить себя с победой – датчик не работает, дело сделано. Если напряжение есть, ищем 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?

Способов существенно продлить жизнь датчику распредвала не существует. Он, как любая деталь из железа и пластика, имеет право на естественную смерть. Так что остаются только несущественные способы: стараться содержать моторный отсек в чистоте (грязь не жалеет проводку и разъёмы), а всё, что есть под капотом кроме датчика, – в порядке. Лишние вибрации, перегревы – всё это вредит любому датчику. Кстати, именно поэтому проверку ДПРВ лучше начинать с внешнего осмотра. Если у него лопнул пластиковый корпус или проводка к нему позеленела и рассыпается в руках, есть повод переживать.

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.

Как работает ДПРВ?

Датчик положения распредвала (сокращенно – ДПРВ) подает один импульс за один оборот вала. Поскольку распредвал вращается в два раза медленнее, чем коленчатый вал, то мы получаем точную метку, определяющую такт впуска на одном из цилиндров. При этом рассчитать момент впрыска для цилиндров ЭБУ впрыска может очень просто.

Предположим, что импульс от ДПРВ приходит после метки начала отсчета для первого цилиндра. Тогда при получении сигнала ЭБУ производит подачу топлива в первый цилиндр, через половину оборота коленвала – в третий, при следующем проходе метки начала отсчета – в четвертый, еще через пол-оборота – во второй. При этом импульс от ДПРВ является «справочным», так как все моменты впрыска все равно жестко привязаны к зубцам венца датчика положения коленчатого вала.

Ну а где находится датчик распредвала? На головке блока цилиндров или реже – на клапанной крышке, непосредственно у «своего» распредвала.

Реже датчик положения распредвала дает серию импульсов, определяющую начало нужного такта в конкретном цилиндре. На многих «Ниссанах» для первого цилиндра датчик подает один импульс, для второго – два, и так далее.

Но фазирование впрыска – это не единственное, за что отвечает датчик распредвала. Поскольку ЭБУ впрыска может легко рассчитать временную задержку между моментом начала отсчета по ДПКВ и моментом получения импульса с ДПРВ, то появляется и возможность определения реального положения распредвала относительно коленвала. Если на моторах без изменения фаз газораспределения это имеет чисто диагностическую ценность (проверка правильности установки фаз ГРМ), то на моторах с фазовращателями ДПРВ является важным элементом обратной связи, позволяющим контролировать работоспособность системы управления газораспределением.

Конструктивно ДПРВ может быть выполнен на основе индуктивного датчика или датчика Холла. Первый проще, поскольку это лишь обмотка вокруг магнитного сердечника. Второй менее надежен и менее точен, зато подает на ЭБУ впрыска не синусоиду, амплитуда которой пропорциональна частоте вращения (что затрудняет обработку сигнала), а легко обрабатываемый «готовый» прямоугольный сигнал. Там, где нет необходимости в точном определении положения распредвала, а важен сам факт определения нужного оборота, чаще всего используется датчик Холла.

Что произойдет при неисправности датчика положения распредвала

В этом случае блок управления двигателем продолжит анализировать информацию с датчика коленвала в усеченном виде. То есть, синхронизация валов будет нарушена, и двигатель перейдет в нештатный режим попарно-параллельной подачи топлива. Этот алгоритм предусматривает срабатывание инжекторов в два раза чаще. Соответственно, для частичного сохранения мощности топлива уйдет больше. Кроме того, несгоревший бензин попадет в катализаторы и выхлопную трубу. Эта неисправность приведет к ускоренному износу системы выпуска отработанных газов с последующей поломкой дорогостоящих узлов.

Симптомы неисправности датчика

Разумеется, перечень проблем пересекается с поломками иных узлов, связанных с работой систем впуска и выпуска. Поэтому точную диагностику можно получить только при подключении автомобильного сканера. Однако эти признаки обязательно проявятся, если ДПРВ все же неисправен:

• неоправданно завышенный расход топлива;
• выхлоп грязный, с выраженным запахом несгоревшего бензина;
• рывки в работе ДВС, похожие на «троение»;
• на холостых оборотах мотор периодически глохнет;
• в автомобилях с автоматической КПП блок управления коробкой может перевести ее в аварийный режим (после глушения мотора ошибка сбрасывается, затем появляется вновь);
• сигнализация «Check-engine» на приборной панели.

Кроме того, проверка датчика распредвала осуществляется любой доступной программой диагностики при подключении к порту OBD.

Совет: если вы обнаружили признаки неисправности или сбои в работе датчика распредвала, немедленно проведите диагностику. Можно обратиться в автосервис или выполнить проверку в условиях гаража.

Эксплуатация автомобиля с неисправным или отключенным датчиком положения распредвала может привести к дорогостоящему ремонту.

Самостоятельная проверка

Распространенной неисправностью ДВС с электронным впрыском являются сбои в работе датчика положения распределительного вала. В списке признаков, указывающих на проблемы с датчиком, отмечают:

• затрудненный пуск;
• неустойчивую работу двигателя;
• двигатель трясется, работает перебоями;
• возможно загорание «check» на панели приборов;

1. Первым шагом становится обнаружение посадочного гнезда ДПРВ, который устанавливается в области ГБЦ. В месте установки необходимо найти специальное уплотнительное кольцо. Указанное кольцо необходимо осмотреть, так как нарушение его целостности и другие деформации могут привести к неисправностям датчика.
2. Дополнительно потребуется осмотреть сам корпус датчика, а также зубчатый ротор. Наличие повреждений или присутствие металлической стружки также указывают на поломку датчика.

• Далее необходимо изучить сам разъем. На таком разъеме должны присутствовать контакты: плюсовой контакт, минусовая «масса», контакт для передачи сигнала.
• Затем необходимо включить зажигание, после чего вольтметром производится замер напряжения на плюсовом контакте датчика положения распредвала. Массу тестера нужно подключить к массе двигателя. Данный замер должен по напряжению быть аналогичным показателю напряжения на клеммах АКБ. В случае отклонений в показаниях напряжения сравнительно с питанием можно сделать вывод, что имеются неисправности в электрической цепи питания датчика положения распредвала.
• Аналогичным образом производится замер напряжение на «массе» датчика. Напряжение на указанном контакте должно быть нулевым.
• После необходимо выполнить подключение плюсового и минусового провода датчика. Средний контакт датчика подключается через тестер. Получается, одни щуп вольтметра прикладывается к сигнальному выводу датчика, а другой запитывается на вход в системе управления. Для решения такой задачи не редко сигнальный провод перерезается, а щуп мультиметра прикладывается к открытым проводам.
• Затем двигатель прокручивается стартером. Рабочий датчик покажет напряжение, которое может колебаться от 0.4 до 5 вольт. Отклонения от указанных значений указывают на необходимость замены ДПРВ.

Чтобы самому заменить датчик положения распредвала потребуется отсоединить от него повода, удалить крепеж и вынуть устройство из посадочного места. Подключение исправного элемента осуществляется в обратном порядке.