Датчик положения коленчатого вала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образованное

Учреждение высшего профессионального образования

Пензенский Государственный Университет

Факультет электроэнергетики, нанотехнологий и радиоэлектроники

Кафедра электротехники и транспортного оборудования

Отчет по практике

на тему: «Датчик положения коленчатого вала»

Выполнил:

студент гр.12 ЕЭ1

Нестеров В.А.

Проверил:

Ларкин С.Е.

Пенза 2013

Введение

коленчатый вал форсунка

Современное чудо инженерной мысли - автомобиль, очень сложно представить себе без обилия электронных систем. Электронные системы по своей функциональности можно разделить на следующие системы управления: двигателем, ходовой частью и трансмиссией и салоном (безопасность и комфорт).

Вот именно одна из таких систем, контролирующая работу системы впрыска топлива, по сути движения автомобиля, будет рассмотрена в данном отчете. Это датчик положения коленчатого вала.

В данной работе представлена информация о типах датчика положения коленчатого вала (ДПКВ), устройстве, назначении и принципе действия ДПКВ, а также приведена электрическая схема включения ДПКВ.

1. Обзор

Коленчатый вал -- деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Составная часть кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Датчик - понятие в системах управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.

[1] Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) является датчиком, по которому в системе впрыска топлива производится синхронизация работы топливных форсунок и системы зажигания. В этой связи ДПКВ является основным, без которого работа системы впрыска топлива не возможна. ДПКВ в общем случае сообщает электронному блоку управления (ЭБУ) о положении коленчатого вала, частоте и направлении его вращения. Пример ДПКВ приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Датчик положения коленчатого вала 2112-3847010-04

2. Типы ДПКВ

[2]Датчики положения коленчатого вала могут быть индуктивного типа (магнитные), на основе эффекта Холла и оптические.

2.1 Индуктивные ДПКВ

Индуктивные ДПКВ не требуют специального внешнего источника напряжения. Напряжение сигнала для ЭБУ индуцируется, когда зуб диска синхронизации проходит через магнитное поле датчика. Диск изготавливается из стали с незначительным магнитным сопротивлением. Индуктивные датчики используются не только как ДПКВ (другое название - датчики ВМТ), но и как датчики скорости автомобиля.

2.2 ДПКВ на основе эффекта Холла

В датчике работающим на основе эффекта Холла (датчик Холла) ток начинает протекать, когда датчик находится вблизи изменяющегося магнитного поля (возникает ЭДС).

Амплитуда выходного напряжения при этом остается постоянной, а частота изменяется в зависимости от числа оборотов экрана, перекрывающего магнитное поле, или диска синхронизации с зубьями, взаимодействующими с магнитным полем датчика. Датчики Холла используются как ДПКВ и в качестве датчиков распределителей зажигания.

2.3 Оптические ДПКВ

В датчиках этого типа диск синхронизации выполнен с пазами (зубьями) или отверстиями. Диск прерывает световой поток между приёмником и светодиодом.

Приёмник, перерабатывая полученный световой поток в импульс напряжения, передаёт его в ЭБУ.

3. Устройство ДПКВ

[3]Устроен ДПКВ достаточно просто - на стальной намагниченный сердечник надет капроновый каркас. Каркас полностью заполнен обмоткой из тонкого медного провода с эмалевой изоляцией. Для надежности обмотка герметизирована компаундной смолой. Датчик положения коленвала расположен в очень неудобном для подключения месте (Рисунок 2). Поэтому к нему приделан разъём на длинном (около 70 см) проводе. Разъём выводится наверх, к жгуту проводов, где он и подключается в цепь. Многие мастера по ремонту автомобильной электроники используют цепь датчика для противоугонных целей. Стоит только исказить сигнал от датчика - как двигатель перестает работать.

Рисунок 2 - Расположение ДПКВ

На работоспособность всей системы влияет даже расположение датчика в посадочном гнезде. Правильное положение датчика таково, когда зазор между сердечником датчика и диском синхронизации составит 1 мм (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Зубчатый шкиф с зубьями

Зубчатый шкив привода генератора выполнен в виде специального диска, на котором находится 58 зубьев через каждые 6 градусов. Для генерации импульса синхронизации оборотов коленчатого вала на шкиве отсутствуют два зуба (Рисунок 4), бортовой компьютер легко определяет момент нахождения поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке (ВМТ). Поршень находится в ВМТ в то время, когда мимо датчика синхронизации проходит середина 20 зуба, если считать от вырезанных зубьев.

[4]Детальное устройство ДПКВ можно рассмотреть на рисунке 4.

Рисунок 4 - Устройство датчика

4. Принцип работы ДПКВ

[6]В настоящее время наибольшее применение находят индукционные датчики положения коленчатого вала, т.к. являются самыми современными на сегодняшний день.

При вращении диска синхронизации происходит изменение магнитного потока в магнитопроводе датчика, в результате чего в его обмотке возникает напряжение переменного тока. Частота этого сигнала пропорциональна частоте вращения коленчатого вала, а возникающий при прохождении широкой впадины опорный сигнал соответствует положению поршней 1-го и 4-го цилиндров за 114 град. до ВМТ.

Рисунок 5 - Осциллограмма прохождения выходного сигнала исправного ДПКВ индукционного типа при 1250 RPM (оборотов в минуту)

[5]Датчик коленвала генерирует синхроимпульсы напряжения синхронно прохождению зубьев синхродиска мимо торца датчика коленвала. Форма осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика положения коленчатого вала близка к синусоиде. При работе двигателя на оборотах холостого хода, амплитуда напряжения синхроимпульсов должна быть не менее ±6 V. В режиме прокрутки двигателя стартером, амплитуда напряжения синхроимпульсов должна быть не менее ±0,5 V. В момент прохождения сектора синхродиска с вырезом мимо датчика, осциллограмма имеет следующий вид (Рисунок 5).

При повышении частоты вращения двигателя, частота следования синхроимпульсов также увеличивается (Рисунок 6).

Рисунок 6 - Осциллограмма прохождения выходного сигнала исправного ДПКВ индукционного типа при 2230 RPM

5. Диагностика ДПКВ

Проверить датчик положения коленвала можно с помощью тестера. Для этого надо измерить сопротивление обмотки датчика омметром. Сопротивление должно быть в пределах 850-900 ом. Цена датчика смехотворно мала по сравнению с его значимостью. Поэтому его обязательно надо приобретать в запас и возить с собой для возможного ремонта в дороге.

Рассмотрим основные варианты диагностики ДПКВ при различных кодах неисправности:

1. Неустойчивые обороты холостого хода горячего двигателя. Лампа неисправности бессистемно загорается при работающем двигателе. Самодиагностика блока фиксирует код неисправности 53.

o проверьте монтажный зазор между торцом датчика и синхродиском;

o устраните возможные торцевые биения синхродиска;

o замените датчик на заведомо исправный;

o проверьте контакт экранирующей оболочки с массой двигателя;

o проверьте и устраните неисправности высоковольтных проводов системы зажигания.

2. Двигатель не запускается (или запускается и глохнет). Самодиагностика блока фиксирует код неисправности 53. Проверьте:

o возможную перекоммутацию и исправность цепей 48 и 49;

o монтажный зазор между торцом датчика и синхродиском.

3. Двигатель не запускается («не схватывает»). Самодиагностика блока не фиксирует коды неисправностей. Если частота вращения коленвала равна «0» («нулю») в режиме продувки цилиндров воздухом (стартерная прокрутка двигателя при полном дросселе), проверьте:

o подключение датчика к жгуту проводов;

o наличие одновременной неисправности цепей 48 и 49;

o исправность обмотки датчика--замените датчик.

6. Типовые неисправности ДПКВ

[6]Если сигнал от датчика положения коленчатого вала поступает, но параметры выходного сигнала при этом имеют отклонения от нормальных, это может привести к подёргиваниям двигателя, провалам, затруднённому пуску двигателя. Нарушения параметров выходного сигнала датчика положения коленчатого вала могут быть вызваны неисправностью как самого датчика, так и неисправностью задающего синхродиска.

В случае, если синхродиск в процессе эксплуатации автомобиля намагничивается, пуск двигателя становится затруднителен, появляются перебои в работе двигателя при работе на высоких оборотах. Намагниченность синхродиска на осциллограмме напряжения выходного сигнала датчика положения коленчатого вала проявляется в различии формы положительной и отрицательной полуволн синхроимпульсов (Рисунок 7).

Рисунок 7 - Искажённая осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного ДПКВ, работающего в паре с намагниченным синхродиском

В случае повреждения демпфера синхродиска или его крепления, возникают торцевые биения зубчатого диска. Такая неполадка приводит к затруднительному пуску двигателя либо к невозможности запустить двигатель. Если же двигатель всё же запускается, то может работать неустойчиво и только при невысокой частоте вращения коленчатого вала. Биения синхродиска на осциллограмме напряжения выходного сигнала датчика положения коленчатого вала проявляется как цикличное увеличение и уменьшение амплитуды напряжения синхроимпульсов (Рисунок 8).

Рисунок 8 - Искажённая осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного ДПКВ, работающего в паре с задающим синхродиском, имеющим значительные торцевые биения

В случае перестановки местами выводов A и B в разъёме подключенного к датчику коленвала кабеля вследствие неквалифицированного проведения ремонтных работ, осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика инвертируется. Такая неполадка приводит к тому, что двигатель глохнет сразу после пуска. В этом случае, осциллограмма отличается только в момент прохождения сектора синхродиска с вырезом мимо датчика.

При правильном подключении электропроводки к датчику коленвала , полярность последней полу волны синхроимпульса перед пропуском двух зубьев отрицательна, а полярность первой полу волны синхроимпульса после пропуска двух зубьев положительна. В случае, если сигнал от датчика положения коленчатого вала отсутствует или очень мал по амплитуде, блок управления двигателем не обеспечивает подачу топлива и искрообразование, из-за чего запуск двигателя становится невозможным.

Сигнал от датчика положения коленчатого вала может не поступать к блоку управления двигателем по одной или нескольким причинам: обрыв обмотки датчика коленвала или повреждение электрического разъёма датчика; обрыв / замыкание кабеля идущего к датчику; большой зазор между торцом датчика и зубьями диска; зубчатый диск отсутствует либо разрушен резиновый демпфер диска (Рисунок 9).

Рисунок 9 - Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного ДПКВ при пере коммутации выводов A и B в разъёме кабеля, идущего к датчику

В процессе эксплуатации автомобиля цельнометаллические шкивы износу почти не подвержены. Следует лишь следить за отсутствием между зубьями каких-либо посторонних частиц и грязи. Если же шкив с демпфером, необходимо следить за его состоянием, т.к. повреждение демпфера может привести к проблемам в работе двигателя. При производстве ремонтных работ следует соблюдать осторожность и не подвергать шкив деформации, т.к. это может привести к сбоям в работе двигателя. Визуальный контроль состояния шкива привода генератора можно производить через арку правого переднего колеса.

Возможны сбои в работе из-за намагничивания диска синхронизации. Руководство по эксплуатации советует выбрасывать намагниченный диск, но любой мастер по ремонту телевизоров скажет вам, что завод тут не прав. Диск можно размагнитить с помощью любого сетевого трансформатора.

7. Электрическая схема включения

Рассмотрим электрическую схему включения ДПКВ на основе эффекта Холла (Рисунок 10).

Рисунок 10 - эл.схема включения ДПКВ на основе эффекта Холла

Схема более современного индукционного датчика рассмотрена на рисунке 11.

Рисунок 11 - Схема эл.включения индукционного датчика

Принцип работы индукционного датчика рассмотрен в главе 4 данного отчета.

Вывод

При выполнении данной работы были использованы различные сведения о датчиках положения коленчатого вала, их видах, назначении, устройстве и принципе работы. Вся эта информация была обработана и представлена в данном отчете.

Эти сведения являются важными, т.к. датчик положения коленчатого вала - это единственный датчик, без которого невозможна дальнейшая эксплуатация автомобиля.

Информация, содержащаяся в данном отчете, будет полезна всем водителям автомобиля, т.к. здесь описаны типовые неисправности ДПКВ и описаны основные методы диагностики в зависимости от кода ошибки.

Список литературы

1- http://cxem.net/avto/injectors/inject7.php

2- http://carnovato.ru/kolenval_datchik_polozhenija_kolenchatogo_vala/

3- http://krasvolga.narod.ru/publications/DPKV.htm

4- http://www.chiptlt.ru/index.php/component/content/article/42/92

5- http://auto.schoollremonta.ru/content/datchik-polozheniya-kolenchatogo-vala-induktsionnyi-crankshaft-position-sensor

6- http://auto.schoollremonta.ru/content/datchik-polozheniya-kolenchatogo-vala-induktsionnyi-crankshaft-position-sensor

7- «Автомобиль. Основы конструкции» Москва, «За Рулем» 2008г.

8- «Автомобильные датчики» Москва, «За Рулем» 2004г.

9- «Системы впрыска топлива автомобилей ВАЗ» Москва, «За Рулем» 2007г.

Размещено на Allbest.ru