Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ): неисправности и ремонт

Порция топливной смеси должна подаваться в цилиндр в положении нижней мертвой точки, а искра для воспламенения в верхней мертвой точке, после ее сжатия, соответственно. Чтобы бортовой компьютер мог подать команду бензонасосу, форсункам и системе зажигания, ему необходимо знать местоположение поршней в каждый момент времени.

Самодиагностирующийся ДПКВ датчик

Именно эту информацию предоставляет контроллеру датчик ДПКВ в системе электронного впрыска. Датчик коленвала работает в паре с зубчатым колесом, в котором в особой последовательности пропущено несколько зубов.

Датчик ДПКВ в системе электронного распределения впрыска

Поскольку сломанный датчик положения коленчатого вала автоматически делает невозможной дальнейшую эксплуатацию транспортного средства, а заменить его сможет каждый водитель, об этом приборе следует знать следующую информацию:

• назначение и конструкция;
• разновидности и взаимозаменяемость;
• место установки и диагностика;
• способ замены собственными силами.

Производители авто обеспечивают удобное расположение ДПКВ,  простую конструкцию датчиков и их низкую себестоимость, что позволяет иметь в запасе это полупроводниковое устройство, чтобы произвести экстренное снятие вышедшего из строя датчика, установить новый прибор, подключив его в разъем, точно зная расположение.

Для чего нужен?

В современных дизельных и инжекторных авто работой мотора управляет электронный блок ЭБУ, который также называют ECU, ECM (модуль) или ЭСУД (система). Для нормальной работы в электронных системах используются датчики и исполняющие устройства. С датчиков поступают сигналы, ЭБУ их расшифровывает и анализирует, затем приводит в действие исполняющие устройства, впрыскивающие и воспламеняющие смесь после ее сжатия.

Изменение сигнала ДПКВ в момент прохождения участка с пропущенными зубцами

Элементы шатунно-поршневой группы связаны между собой шарнирно, поэтому их амплитуды легко вычисляются математически. Таким образом, положение поршня в НМТ и ВМТ компьютер ECU определяет по сигналам, которые передает датчик положения коленчатого вала в комплекте с диском синхронизации.

Назначение датчика коленвала в системе электронного впрыска инжектора

Другими словами, без датчика коленвала ЭБУ «ослепнет», топливо будет подаваться из форсунок неэффективно, а воспламенение в камерах сгорания станет хаотичным, поэтому в конкретной модели машины жестко связаны между собой прошивка ЭБУ, тип датчика, размер и формула зубчатого колеса синхронизации.

Как устроен и работает?

Независимо от конструкции датчика принцип работы остается неизменным:

1. на коленвал надевается диск с зубьями, называемый реперным, задающим или синхронизирующим;
2. датчик крепится на элементы двигателя или кронштейны таким образом, чтобы его рабочий орган находился перпендикулярно оси вращения вала в 1 мм от наружного диаметра зубчатого венца;
3. несколько зубьев сточены через определенное количеств полных зубьев в зависимости от прошивки ЭБУ;
4. сигнал в ДПКВ возникает именно в момент прохождения мимо него участка без зубьев;
5. поэтому устанавливается диск синхронизации в определенном пространственном положении.

Диск реперный 60-2

В конкретных конструкциях мотора реперный диск и ДПКВ может стоять с любой стороны коленвала, однако гораздо важнее для пользователя другие характеристики зубчатого колеса:

• количество зубьев – 24 шт., 30 шт., 36 шт., 48 шт. или 60 шт;
• формула расположения зубьев – обычно используются 24/2, 30/3, 36/1 или 36/2, 48/2 и 60/2.

Диск синхронизации 36-2

Задающий диск с формулой зуба 36-1

В простых формулах, указанных выше, целые зубчики идут подряд, затем пропущен 1 или 2 зуба, тоже подряд.

Синхронизатор ДПКВ 24-2

Существуют сложные формулы, например, 36/6. Где после 16 целых зубьев пропущены 2 штуки, затем идет 1 целый зуб, снова пропущены 2 штуки, далее следуют 13 целых зубьев, снова пропуск из 2 штук.

Диаграмма осциллографа для датчика кленвала с диском синхронизации 36-6

При этом наружные диаметры дисков синхронизации и их конструкция не совпадают по умолчанию.

Какие модификации бывают?

Кроме разных вариантов синхронизатора и места его расположения на коленчатом валу производитель на конвейере, а позже и сам пользователь в гараже или на СТО может использовать ДПКВ разной конструкции. Всего существует 3 разновидности датчиков коленвала:

• Холла – на фишку приходит 3 провода – +12 В либо + 5 В, масса (-) и для подачи сигнала на ЭБУ, необходим источник питания;
• индуктивный – для подключения используется разъем с 2 контактами, так как ток возбуждается в самом полупроводниковом приборе;
• оптический – состоит из передатчика со светодиодом и приемника, реагирующего на световой луч в момент прохождения участка без зубчиков мимо него.

Датчик Холла

Датчик индуктивный

Датчик оптический

Датчик Холла обладает следующими особенностями:

• источник тока подает на обмотки напряжение 5 В или 12 В;
• в катушках создается магнитное поле;
• пока возле штока проходят полные зубцы, магнитный контур остается в замкнутом положении;
• при прохождении участка без зубьев контур размыкается, ЭБУ получает соответствующий сигнал об этом.

Датчик Холла в современных авто может использоваться в разных системах:

• в режиме датчика положения коленвала на некоторых модификациях ВАЗ;
• в качестве датчика скорости на иномарках;
• в системах антиблокировки колес ABS – на каждое колесо устанавливается реперный диск и собственный датчик, подключенный в общую цепь.

Датчик Холла в АБС системе

Вторым названием прибора, использующего эффект Холла, является датчик фазы. Например, в режиме датчика распределительного вала индуктивный прибор практически бесполезен. Поскольку на малых оборотах он передает слабый сигнал, который компьютеру сложно обрабатывать.

Индуктивный ДПКВ имеет упрощенную конструкцию и не требует подавать питание:

• подключение производится двумя проводами;
• магнит внутри прибора создает переменное поле в сердечнике;
• напряжение электродвижущей силы возрастает в момент прохождения участка без зубьев;
• снижается возле зубов полного профиля.

Принцип работы индуктивного ДПКВ

Датчик всегда эксплуатируется в режиме ДПКВ, для измерения скорости не пригоден.

Сигнал оптический ДПКВ подает в контроллер ECU при попадании светового луча со светодиода на фотоэлемент, расположенные по разные стороны от реперного колеса, поэтому датчики, устанавливаемые параллельно коленвалу, не всегда удобны в эксплуатации под капотом авто.

Оптический датчик на скутере

Оптические ДПКВ стоят дороже, используются на скутерах и для диагностики, тарирования датчиков Холла и приборов индуктивного типа.

Где расположен?

По назначению ДПКВ сложно определить, где находится датчик в конструкции двигателя:

• средняя часть вала содержит несколько колен для крепления деталей кривошипно-шатунного механизма;
• свободными остаются его края;
• реперная шестерня с пропущенными зубьями расположена возле маховика ДВС ;
• либо синхронизатор находится на противоположном конце у шкива отбора мощности двигателя, приводящего в движение ремень генератора;
• реже задающий диск крепится на валу шпонкой непосредственно возле противовеса со стороны фланца.

Конструкция коленвала

Синхронизатор возле маховика

Реперный диск возле ремня генератора и ГРМ

Синхронизатор у противовеса коленвала

Поскольку реперный диск не входит в зацепление с шестернями, не передает вращение ремням и цепным передачам, он практически никогда не бывает неисправным, даже при длительной эксплуатации. Однако вокруг машины всегда найдутся источники грязи, из- за которых промежутки в местах отсутствующих зубьев могут забиться грязью.

Чтобы восстановить корректную передачу сигналов о положении поршней на коленчатом валу, просто снимите ДПКВ и прочистите этот участок WD-40 или силиконовым аэрозолем.

Что такое имитатор ДПКВ?

В отличие от самого датчика имитатор ДПКВ используется для настройки прошивки ЭБУ при их изготовлении. На этапе эксплуатации приспособление необходимо для тестирования корректной работы времени прохождения импульсов по расчетной таблице.

Имитатор ДПКВ

Для рядового пользователя прибор, имитирующий импульсы датчика коленвала на контроллер, необходим в случае перехода на другой ДПКВ или реперный диск. Например, для прошивок GM ISFI-2S, Микас , МКД-105, Basch, Январь, MotronicR и Корвет М11 по умолчанию принята конфигурация 60-2 с 58 цельными зубьями и двумя пропусками друг за другом. Верхняя мертвая точка поршня при этом соответствует 20 зубу до двойного пропуска при вращении по часовой стрелке.

Установка синхронизатора по 20 зубу до пропуска

Например, после реставрации коленвала и установки его на место эксплуатации реперный диск должен быть установлен, согласно этим условиям.

Замена датчика ДПКВ

Поскольку ДПКВ считается неремонтируемым «расходником», у начинающего пользователя возникает проблема, как заменить полупроводниковый прибор самостоятельно. В отличие от исполнительных механизмов и регуляторов системы электронного впрыска топлива, датчик подключен к системе самодиагностики бортового компьютера.

То есть, при некорректной передаче сигнала на приборной панели высвечивается ошибка Check Engine, поэтому алгоритм диагностики следующий:

1. визуальный осмотр и очистка по мере необходимости;
2. проверка мультиметром и измерение индуктивности;
3. диагностика осциллографом;
4. обучение ДПКВ средствами бортовой системы.

Только после этого можно заменить ДПКВ, убедившись в его неисправности. Причем, устанавливать следует датчик, совместимый с прошивкой ЭБУ.

Признаки неисправности

Помимо нарушения динамики движения транспортного средства, признаки неисправности ДПКВ имеют вид:

• скачущие обороты холостого хода;
• снижение мощности ДВС и детонации;
• невозможность запуска или отсутствие искры на свечах зажигания.

Признаки неисправности датчика коленвала

Перед тем, как снять датчик коленвала, следует проверить целостность проводки, наличие контакта на клеммах АКБ и ДПКВ. Проще всего в домашних условиях замерить сопротивление обмоток катушки и прочистить зубья реперного диска. Остальные способы диагностики более сложные.

Код неисправности и причины

Блок ЭБУ записывает в память ошибки, коды которых можно считать несколькими способами:

• на экране бортового компьютера;
• вспышками контрольной лампы Check (только для моторов класса Евро-2);
• портативным сканером;
• диагностической программой на планшете или ноутбуке через адаптер.

Обозначаются неисправности ДПКВ кодом ошибки 053, а причинами становятся следующие неисправности:

• некорректная установка синхронизирующего диска – ВМТ поршня II либо IV цилиндра должна совпадать с прохождением 20 зуба перед выемкой;
• повреждение зубьев реперного диска – сколы, раковины, каверны искажают сигнал датчика;
• радиальное биение задающего диска – замена оригинальной деталью с алогичной формулой расположения зубьев;
• нарушен зазор между зубом диска и датчиком – расстояние регламентируется в пределах 0,5 – 1,2 мм, может потребоваться замена крышки шестерни распредвала;
• неисправность ЭБУ – проверка состояния контактов не должна выявить неисправностей;
• неисправность высоковольтной цепи зажигания – сопротивление проводов с наконечниками должно быть меньше 6 кОм, они не должны замыкать на корпус мотора, сопротивление вторичных обмоток катушек зажигания должно быть меньше 13 кОм, в противном случае возможно наведение помех в канал синхронизации;
• выход из строя датчика – потеря чувствительности, перемагничивание или перепутаны выводы на штекере, замена в любом из указанных случаев;
• обратная полярность проводов – контакт 2 должен соединяться с клеммой 49, 1 с клеммой 48;
• короткозамкнутые провода – замер сопротивления 49 – 2 и 48 – 1, пошевелить жгут для выяснения причины КЗ;
• обрыв оболочки экранирующей жгута/датчика – зажигание отключить, проверить опрессовку и оболочку;
• замыкание сигнального провода на бортсеть – при включенном зажигании напряжение цепи 2 – 3 и 1 – 3 должно быть около 12 В;
• обрыв сигнального провода – прозвонить омметром цепи 2 – 49 и 1 – 48 отсоединенного жгута;
• замыкание сигнального провода на массу – обычно изоляция повреждается крыльчаткой вентилятора, горячими патрубками ДВС, отключить зажигание, проверить сопротивление 48 и 49 цепей на массу, контактов 1 и 2 на корпус мотора;
• вода внутри колодки/разъема – влага удаляется ватной палочкой, прочищаются токопроводящие элементы;
• обрыв жгута от штекера – прозвонить каждый провод, если контакты подключены неверно, добавляется ошибка 023, 024 или 054.

Смещение синхронизатора от метки

Поломка зуба

Зазор рабочих органов ДПКВ

Клемма жгута от ДПКВ к ЭБУ

От высоковольтных проводов зажигания бывают помехи

Обрыв жгута датчика коленвала

Схема подключения ДПКВ

Вышеуказанные причины выявляются и устраняются несколькими методами по мере увеличения сложности работ.

Визуальная проверка

Указанные симптомы достаточно точно указывают на неисправность ДПКВ. Проверка традиционно начинается с визуального осмотра, как более легкого в исполнении:

1. оценивается состояние проводки, колодок и разъемов, схемы подключения;
2. измеряется зазор между зубом синхронизатора и электродом датчика;
3. затем стоит демонтировать ДПКВ, вытащив разъем жгута, и открутив единственный; крепежный винт, чтобы оценить состояние зубчатого диска на наличие загрязнений, сколов.

Визуальный осмотр

Выявленные дефекты устраняются, если визуальный осмотр не принес результатов, необходима аппаратная проверка.

Диагностика тестером

Мультиметр переключается в режим омметра, щупы замыкаются на клеммы 1 и 2, сопротивление должно быть в пределах 300 – 500 Ом. Затем тестер переключается на вольтметр, чтобы прозвонить ДПКВ между этими же выводами. На оборотах 200 мин^-1 напряжение исправного датчика будет чуть больше 1 В.

Проверка мультиметром

При перемагничивании замена ДПКВ производится в обязательном порядке. Проверить полярность можно следующим образом:

1. вынуть жгут из цепи датчик – ЭБУ;
2. установить тестер в положении вольтметра постоянного тока;
3. замкнуть щупы на разъемы 1 (минус) и 2 (плюс);
4. резко поднести рабочий орган датчика с массивному стальному предмету.

Проверка полярности намагничивания ДПКВ

Правильная работа датчика возможна при появлении на экране тестера положительного значения напряжения. Если значение отрицательное, полярность нарушена, датчик придется поменять.

Измерение индуктивности

При наличии повышающего трансформатора, мегаомметра, частотомера и тестера производится проверка ДПКВ на индуктивность катушки, величина которой должна укладываться в диапазон 200 – 400 мГн. Методика диагностики следующая:

• мегаомметром замеряется сопротивление изоляции (должно быть меньше 20 Мом);
• на катушку подается 500 В.

Индуктивность можно вычислить, как среднее значение нескольких измерений. Для этого следует выполнить действия:

2. собрать нижеприведенную схему;
3. подать на разъем катушки 150 В с частотой 80 Гц, записать силу тока;
4. изменить частоту в 2, 3 и 5 раз больше, записать показания амперметра;
5. вынуть сердечник и зафиксировать силу тока в последний раз;
6. для каждого измерения вычислить сопротивление индуктивное X = U/I;
7. затем индуктивность катушки L = X/6,28 x V, где V – частота тока для каждого измерения;
8. вывести среднее значение L = L₁ + L₂ + L₃ + L₄/4.

Схема для проверки индуктивности катушки

Если признаки неисправности остались, а в результате всех проверок причина осталась не выявленной, потребуется профессиональный измерительный прибор.

Проверка осциллографом

Диагностика осуществляется осциллографом при выключенном зажигании, но разъем на ЭБУ не отключается. В режиме измерения индуктивности зажимы подключают к А клемме ДПКВ и массе, затем коленвал прокручивается стартером, если зажигание полностью отсутствует.

Результаты проверки осциллографом

Специалисты СТО имеют подобный инструмент, знают, как проверить на нем датчик коленвала. У домашнего мастера осциллограф отсутствует, ради тестирования его приобретать экономически невыгодно.

Обучение датчика коленвала

Даже на новых авто после пробега 300 – 500 км часто возникает проблема – не гаснущая или периодически загорающаяся ошибка Check на приборной панели. Если диагностика на СТО или своими силами с помощью адаптера и специального ПО (например, Chevrolet Explorer 1.5) диагностирует ошибку, как «Требуется обучение ДПКВ», ее можно устранить силами прошивки ЭБУ:

• заводится двигатель и запускается программа;
• разъем подключается к ЭБУ;
• подтверждается действие «Обучение ДПКВ»;
• акселератор выжимается до упора, согласно подсказкам;
• на 4000 оборотах происходит снижение до режима холостого хода;
• лампочка Чек гаснет;
• затем цикл может повториться несколько раз, пока программа не сообщит об окончании обучения;
• зажигание выключается, через 15 секунд включается повторно.

Обучение ДПКВ специальной программой

Ошибка переходит в таблицу, откуда легко стирается из памяти. После этого ошибка больше не появляется, напряжение сигнала передается датчиком корректно. В принципе, обучение делают по требованию или самостоятельно мастера СТО, производящие ремонт электронной системы впрыска. Занимает работа 10 – 15 минут даже без специального образования.

Взаимозаменяемость ДПКВ

Владелец транспортного средства, в принципе может самостоятельно заменить, как датчик, так и задающий диск, но при этом следует учесть несколько факторов:

• только совместная работа датчика и реперного диска позволяет отправлять в ЭБУ корректный сигнал;
• прошивка контроллера может не подойти для диска с другой формулой зубьев или ДПКВ;
• лучше менять датчик вместе со жгутом.

Внимание: Чтение ошибки ДПКВ не является диагностикой, как и ее стирание из памяти – ремонтом датчика.

Таким образом, запасной ДПКВ должен лежать в бардачке, поскольку двигатель при его поломке обычно не заводится. Диагностика возможна в домашних условиях, однако деталь считается неремонтопригодной.