Датчик положения распредвала: зачем нужен и как проверить – КОЛЕСА.ру – автомобильный журнал

Что такое фазорегулятор и принцип его работы

Фазорегулятор, фазовращатель или "фазер" - это устройство в современных двигателях позволяющее изменять коэффициент наполнения цилиндров за счет изменения перекрытия клапанов. Благодаря регулируемым фазам газораспределения можно влиять как на количество свежего заряда, так и на долю остаточных отработавших газов. В зависимости от частоты вращения коленчатого вала и от степени открытия дроссельной заслонки поведение поступающего в цилиндр заряда и выход из него отработавших газов сильно меняются. 
При установке постоянных фаз газораспределения газообмен возможно оптимизировать лишь для определенного диапазона частот вращения. Регулируемые фазы газораспределения позволяют вносить корректировки с учетом изменения частоты вращения коленчатого вала и различного наполнения цилиндров рабочей смесью.
Все это в результате дает следующие преимущества:
• Увеличение выходной мощности двигателя;
• Получение благоприятной характеристики изменения крутящего момента в широком диапазоне оборотов коленчатого вала;
• Снижение содержания вредных веществ в отработавших газах;
• Уменьшение расхода топлива;
• Снижение шумности работы двигателя.
В обычном двигателе коленчатый и распределительный валы связаны друг с другом механически (посредством зубчатого ремня, шестерен или цепи).
В двигателях с регулированием фаз газораспределения с помощью поворота распределительного вала можно добиться его «рассогласования» с положением коленчатого вала, благодаря чему изменится перекрытие клапанов.
Поворот распределительного вала осуществляется посредством электрического или электрогидравлического привода. Простые устройства могут устанавливать вал только в одном из двух положений. Более сложные устройства позволяют в пределах определенного диапазона плавно поворачивать распределительный вал относительно коленчатого.
В современных быстроходных двигателях открытие впускного клапана происходит в среднем за 10-35° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие — через 40-85° после н.м.т. Выпускной клапан закрывается через 10-30° после прохода в.м.т. Однако указанные средние пределы открытия и закрытия клапанов по конструктивным соображениям могут быть изменены как в большую, так и в меньшую сторону.
Для получения максимальной мощности необходимо обеспечить максимально возможные значения углов опережения открытия и запаздывания закрытия впускных клапанов. На высоких оборотах двигателя наполнение цилиндра происходит благодаря инерции газового потока при еще открытом впускном клапане во время подъема поршня. Наоборот, на низких оборотах двигателя большое значение запаздывания закрытия впускного клапана вызывает частичное вытеснение из цилиндра заполнившей его свежей рабочей смеси, что приводит к значительному уменьшению крутящего момента двигателя. 
Рассмотрим устройство и принцип действия фазорегулятора на примере двигателя ВАЗ 21179.
Двигатель ВАЗ 21179 оборудован одним фазорегулятором, установленным в зубчатом шкиве впускного распределительного вала.
Шкив состоит из двух частей: 
крыльчатки с лопатками, закрепленной на распределительном валу и цилиндра с камерами, закрепленного на зубчатом шкиве распределительного вала. 
При определенных условиях электронный блок управления (ЭБУ) выдает управляющую команду на электромагнитный клапан. Открытый клапан обеспечивает подачу масла под давлением по центральному каналу распределительного вала. Масло поступает через центральное отверстие крыльчатки и отверстие для подъема плунжера. Под воздействием давления масла плунжер смещается вверх и освобождает крыльчатку, в результате чего под действием давления масла лопатки крыльчатки и, соответственно, фазорегулятор поворачиваются в направлении максимального запаздывания закрытия впускных клапанов. 
При снятии управляющего напряжения на электромагнитном клапане лопатки крыльчатки возвращаются в исходное положение под действием вращения двигателя, после чего плунжер блокирует всю систему в положении минимального запаздывания впускных клапанов.
Электромагнитные управляющие клапаны обеспечивают подачу масла под давлением к фазорегуляторам распределительного вала. При прекращении подачи управляющего напряжения на электромагнитные клапаны от ЭБУ фазорегуляторы возвращают распределительные валы в положение минимального запаздывания впускных клапанов, обеспечивая тем самым получение максимального крутящего момента на малых оборотах.
На автомобилях с двигателем ваз-21179 фазорегулятор распределительного вала действует при соблюдении следующих условий:
✔ Частота вращения коленчатого вала двигателя выше 1500 об/мин.
✔ Давление во впускном трубопроводе выше 500 мбар.
✔ Температура охлаждающей жидкости выше 30°C. 
Управление фазами перекрытия клапанов осуществляется ЭБУ на основе сигналов датчиков положения коленчатого и распределительного валов, температуры охлаждающей жидкости и скорости автомобиля. При этом диапазон регулирования угла поворота распределительного вала в режиме холостого хода составляет 0-5, а в режиме резкого увеличения оборотов 0-30. При этом отношение включенного состояния клапана фазорегулятора составляет 0-2% и 0-60% соответственно.
Зная принцип действия и диапазон регулирования, можно диагностировать клапаны фазорегулятора по нескольким параметрам. Для этого необходимо иметь сканер, осциллограф и измеритель разрежения. Отметим, что ЭБУ двигателем не всегда выдает ошибку при неисправности или подклинивании клапана фазорегулятора.
При заклинивании управляющего электромагнитного клапана в открытом положении или фазорегулятора в положении максимального опережения открытия впускных клапанов, двигатель неустойчиво работает на холостом ходу, давление во впускном трубопроводе чрезмерно высокое (выше 360 мбар).
На осциллограмме представлены зависимости угла поворота распределительного вала от рабочего цикла клапана фазорегулятора отчетливо видно, как от подклинивающего плунжера клапана дестабилизируется угол поворота распределительного вала. Отсюда неустойчивая работа двигателя на холостом ходу и в режиме переменных нагрузок (2000-2500 мин-1). 
В некоторых случаях при полностью заклинившем клапане двигатель вообще не работает на холостом ходу.
Практика показывает, что заклинивание клапана чаще всего вызвано наличием загрязнений в системе смазки двигателя. Это весьма характерно для российских условий, поскольку дороги у нас традиционно грязнее европейских. Для безотказной эксплуатации двигателей, оснащенных системами фазорегуляции, можно рекомендовать сокращение пробега до замены масла.

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.

Как убедиться в работоспособности дпрв?

Простейший способ проверить датчик распредвала – подключить к диагностическому разъему машины автомобильный сканер или компьютер с установленной программой, соответствующей марке авто. Если элемент неисправен, то после запуска двигателя устройство покажет следующие коды ошибок:

• 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;
• P0343 – уровень сигнала от измерителя превышает норму;
• P0339 – от датчика поступает прерывистый сигнал.

Из наиболее оптимальных вариантов, по соотношению цена – качество, можем посоветовать автосканер Scan Tool Pro Black Edition.

Данный адаптер подключается к большинству автомобилей, начиная с 1993 г.в., прост и понятен в использовании, а так же имеет богатый функционал. В отличие от аналогов устройство умеет считывать все блоки автомобиля, а не только двигатель.

Но поскольку подавляющее большинство автолюбителей не имеет в своем распоряжении сканеров и ноутбуков с программным обеспечением, практикуется более доступный способ – проверка цифровым мультиметром. Диагностика производится в 3 этапа:

1. Визуальный осмотр проводки и прозвонка цепи на предмет обрыва.
2. Измерение исходящего тока на управляющем контакте ДПРВ.
3. Проверка работоспособности методом приближения к металлическому предмету.

На первом этапе необходимо убедиться в целостности проводки и надежном контакте соединительной колодки. Внимательно осмотрите подводящие кабели на предмет изломов, трещин и оплавления изоляции. Прозвонка токонесущих жил и поиск обрыва выполняется тем же мультиметром. Не забудьте почистить контакты разъема от окисления.

Проверив электропроводку, переходите к диагностике самого датчика распределительного вала. Вместо штатных зажимов типа «крокодил» на тестере нужно использовать провода с иглами, чтобы не пришлось мудрить с подключением к соединительной колодке. Диагностические работы ведутся в следующем порядке:

1. Откройте крышку капота и отыщите на головке цилиндров ДПРВ. Обычно элемент ставится на торце двигателя или боковой стенке ГБЦ рядом с ним.
2. Пользуясь электрической схемой автомобиля или данными по конкретной модели датчика, определите расположение двух контактов питания и третьего провода, идущего к контроллеру.
3. Включите зажигание и замерьте напряжение между массой машины и управляющим контактом элемента (на автомобилях ВАЗ это средний провод, обозначенный буквой «С»). Нормальные показания мультиметра – не менее 90% от напряжения питания, то есть, 12 * 0,9 = 10,8 В.
4. Если полученные значения ниже нормы, датчик неисправен и подлежит замене. В противном случае выполняйте третий этап проверки.

Подключив мультиметр к среднему контакту и массе авто, вновь включите зажигание. Поднесите близко к торцевой части элемента стальной предмет (например, рожковый ключ), отслеживая показания дисплея. Работоспособный датчик должен отреагировать на приближение металла падением напряжения до значений 0,2–0,4 В.

Если проверка датчика распредвала железным предметом не изменила показаний тестера, ДПРВ однозначно следует поменять. Приобретая новую деталь, учитывайте один момент: даже оригинальные запчасти могут продаваться без тонкого уплотнительного кольца. Придется найти и купить его отдельно либо использовать старый уплотнитель при условии, что материал не потрескался и не «задубел».

Проверка трёхпроводного дпрв

Шаги по тестированию трёхпроводного ДПРВ:

• снимите крышку воздушного фильтра;
• отсоедините 3-контактный разъём в ДПРВ;
• включите зажигание;
• с помощью мультиметра и кабелей из комплекта измерьте напряжение между клеммами 1 и 3 разъёма датчика;
• рекомендуемое значение: от 4,5 до 5,5 В;
• выключите зажигание;
• проверьте провода между испытательной коробкой и 3-контактным разъёмом для разомкнутой цепи;
• рекомендуемое сопротивление провода: макс. 1,5 Ом;
• проверьте провода на короткое замыкание, на аккумулятор ( ) и землю (GND);
• если провода и напряжение в порядке, замените датчик положения распределительного вала (CMP).

Двигатели 1.8L:

ВАЖНО! Перед началом любого испытания напряжение аккумулятора должно быть минимум 11,5 вольт.

• отсоедините 3-контактный разъем датчика положения распределительного вала;
• переключите DMM в положение измерения напряжения;
• подключите DMM между внешними клеммами разъёма;
• переключите зажигание в положение «ON», но не запускайте двигатель. Вы должны увидеть минимум 4,5 вольта;
• пеперь выключите зажигание «OFF»;
• подключите тестовый блок VAG 1598/22 к разъёму ECM;
• проверьте проводку между испытательным блоком и разъёмом ECM, используя электрическую схему. Проверки должны выполняться по каждому из следующих пунктов:

1. Провод 1 и гнездо 11.
2. Провод 2 и гнездо 76.
3. Провод 3 и гнездо 67.

• для каждой из вышеуказанных проверок максимальное сопротивление не должно превышать 1,5 Ом.
• проверьте все провода на короткое замыкание.
• при подключении и наличии напряжения между клеммами 1 и 3, замените датчик положения распределительного вала.
• если проводка в порядке, но между клеммами 1 и 3 отсутствует напряжение, замените ECM.

Двигатели 2.8L:

ВАЖНО! Перед началом любого испытания напряжение аккумулятора должно быть минимум 11,5 вольт.

• отсоедините 3-контактные разъёмы проводов от датчиков положения распределительного вала (CMP);
• подключите DMM для измерения напряжения на клеммах 1 ( ) и 3 (заземление) разъёма CMP с помощью адаптеров из комплекта для тестирования;
• переключите зажигание в положение «ON», но НЕ запускайте двигатель;
• Измерьте напряжение между клеммами 1 и 3. Должно быть минимум 9,0 вольт;
• включить зажигание «OFF»;
• подключите тестовый блок к разъёму ECM;
• проверьте проводку для разомкнутой цепи между ECM и 3-контактным разъёмом в соответствии с электрической схемой;
• для разъёма датчика CMP на правой головке цилиндра измерьте следующее:

1. Коннекторный разъём 1 с разъёмом ECM 11.
2. Соединительная клемма 2 к разъёму ECM76.
3. Коннекторный разъем 3 с гнездом ECM 67.

• максимальное сопротивление не должно превышать 1,5 Ом;
• для датчика CMP на левой головке цилиндра измерьте следующее:

1. Коннекторный разъем 1 с разъёмом ECM 11.
2. Разъем 2 с ECM 44.
3. Коннекторный разъем 3 с ECM 14.

• для каждой из этих проверок максимальное сопротивление 1,5 Ом;
• если проводка и напряжение на клеммах 1 и 3 в порядке, замените датчик положения распределительного вала;
• если проводка в порядке, но все ещё нет напряжения на клеммах 1 и 3, замените ECM.

Функциональный тест датчика CMP:

• для функциональной проверки датчика положения распределительного вала отсоедините 4-контактный разъем от катушки зажигания и проверьте память DTC;
• проверьте напряжение питания датчика положения распределительного вала и убедитесь, что он в порядке;
• отодвиньте резиновый разъём датчика CMP (датчик остаётся подключённым);
• подключите тестер напряжения между клеммой 1 ( ) и 2 (фаза);
• заведите двигатель на несколько секунд;
• на каждый второй оборот двигателя тестер напряжения должен кратковременно мигать;
• если индикатор напряжения не мигает, выключите зажигание и отсоедините 3-контактный разъём от датчика положения распределительного вала;
• подключите тестовый блок к разъёму ECM;
• проверьте провод сигнала на отсутствие обрывов между клеммой 2 и гнездом B2. Максимальное сопротивление не должно быть больше 1 Ом;
• если указанное значение не получено, проверьте наличие короткой или разомкнутой цепи в проводке между разъёмом датчика CMP и ECM;
• если проводка в порядке, подключите DMM между гнездом тестового блока B2 и заземлением;
• поверните ключ зажигания в положение «ON». Должно быть не менее 4,0 вольт;
• если указанное значение не получено, замените ECM;
• если значение получено, замените датчик положения распределительного вала (CMP).

Система регулирования высоты подъема клапана

Дальнейшее развитие систем изменения фаз газораспределения привело к появлению сложных решений, которые основаны на управлении высотой подъема клапанов. Новатором в данной области стала компания BMW, представившая систему под названием Valvetronic на своих моторах в 2001 году.

Регулирование высоты подъема клапана дополнительно позволило исключить из схемы дроссельную заслонку применительно к основным режимам работы ДВС. Наличие заслонки заметно снижает эффективность наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью в режиме низких и средних оборотов.

Причина кроется в том, что во впускном коллекторе (в области дросселя) в процессе работы ДВС возникает разрежение. Топливно-воздушная смесь в таких условиях разрежения становится инертной, цилиндры наполняются менее эффективно, реакция на нажатие педали газа теряет остроту и становится замедленной.

Лучшим решением данной проблемы становится механическое открытие впускного клапана на такой момент времени, который необходим для эффективного наполнения цилиндра рабочей топливно-воздушной горючей смесью. Продолжительность фазы впуска (впускной фазы) в системах регулирования высоты подъема клапана изменяется зависимо от того, как сильно была нажата педаль газа.

Система имеет эксцентриковый вал, а также промежуточный рычаг. Указанный эксцентриковый вал начинает вращаться при помощи усилия, которое создает электродвигатель посредством червячной передачи.

Такое вращение эксцентрикового вала оказывает воздействие на промежуточный рычаг, в результате чего изменяется его положение (происходит смещение точки опоры). Смена положения заставляет коромысло двигаться так, чтобы переместить (открыть) клапан точно на необходимую величину.

Система изменения высоты подъема клапана работает постоянно, а высота подъема клапанов напрямую зависит от того или иного режима работы силового агрегата. Клапана могут подниматься в переделах от 0,2 до 12 мм. Система VEL от компании Ниссан обеспечивает высоту подъема клапана в рамках от 0,5 до 2 мм.

Устранение неисправностей датчика распределительного вала (cmp)

Если компьютер вашего автомобиля обнаружил ошибку датчика и включил на приборной панели значок «Чек двигателя», то Вы легко сможете самостоятельно узнать «код ошибки», которая и привела к появлению световой индикации на приборной панели. Для этого советуем каждому из водителей приобрести недорогой комплект диагностирующего оборудования специально для компьютерной диагностики.

После того, как Вы по «коду ошибки» узнаете, что в вашей машине существует неисправность датчика распредвала или связанных с ним компонентов, Вы должны сделать несколько простых тестов. Помните пожалуйста друзья о том, что «код» неисправности указывающий на потенциальный отказ датчика положения распределительного вала не обязательно будет означать, что на автомобиле вышел из строя непосредственно сам датчик СМР.

Правда, надо запомнить для себя следующее, чтобы более точно установить, нормально ли функционирует датчик распредвала, вам понадобиться провести (возможно) не малый объем диагностики. Особенно надо учесть следующее, чтобы проверить эффективность самого сигнала датчика СМР в некоторых случаях для этого возможно понадобиться специальное оборудование, без которого будет трудно установить причину неисправности.

Тем не менее, несколько простых проверок Вы сможете сделать самостоятельно, используя для этого цифровой мультиметр (DMM).

Во-первых, проверьте у датчика распредвала электрический разъем и состояние самих проводов. Отсоедините сам разъем и проверьте, нет ли на нем признаков ржавчины или загрязнений. Например, того же топлива. Все это может мешать хорошему контакту для передачи электричества.

Затем, проверьте наличие повреждений проводов, а именно, не порваны ли провода, не наблюдаются ли на них признаки плавления от близлежащих горячих поверхностей.

Кроме всего, убедитесь пожалуйста, что провода датчика распредвала не касаются свечей зажигания или катушек зажигания, которые могут давать помехи и мешать датчику передавать правильный сигнал.

После вышеописанных проверок используйте цифровой мультиметр, который может тестировать переменный ток (АС) напряжения или постоянный ток (DC), в зависимости от конкретного типа датчика распредвала, который используется в вашем автомобиле.

Также, перед тестированием Вам нужно выставить на мультиметре правильные электрические параметры для конкретного типа датчика СРМ. Обычно подобная информация указывается в руководстве по ремонту и обслуживанию автомобилей.

Некоторые датчики распредвала позволяют создать разветвитель электрической цепи датчика СМР, сделано это в первую очередь для того, чтобы считать сигнал непосредственно с самого датчика во время его работы в автомобиле.

Если тип вашего датчика не позволяет подсоединить к нему провода мультиметра, то Вы можете просто отсоединить разъем с датчика и прикрепить к нему медную проволоку, вставив таким образом ее в каждый разъем датчика.

Затем можно подключить этот разъем обратно к датчику соблюдая при этом осторожность, чтобы не замкнуть сами провода во время тестирования. Если Вы будете использовать (применять) этот метод, то не забудьте предварительно заизолировать провода изолентой.

Характерные симптомы неполадки

Практика показывает, что неисправность датчика положения распределительного вала не ведет к отказу мотора и обездвиживанию транспортного средства. Двигатель продолжает работать с некоторыми отклонениями, мешающими нормальной эксплуатации авто. Симптомы выхода из строя ДПРВ довольно туманны и похожи на неполадки других измерительных элементов:

1. Нестабильная работа мотора на холостых оборотах и в процессе движения.
2. Вместо динамичного разгона после нажатия педали газа наблюдается серия мелких рывков и вялый набор скорости.
3. Мощность силового агрегата снижается. Эффект становится заметен при увеличении нагрузки – на подъеме, резком ускорении, во время буксирования прицепа.
4. Индикатор Check Engine на приборной панели загорается не всегда. Но многие водители отмечают, что при неисправном измерителе табло вспыхивает после увеличения оборотов коленчатого вала до 3000 об/мин и более.
5. Расход горючего закономерно увеличивается.

Если измерительный элемент неисправен, блок управления готовит и подает в цилиндры обогащенную топливовоздушную смесь. Отсюда возникает увеличение расхода бензина и нестабильная работа на холостом ходу. Рывки и падение мощности обусловлены несвоевременной подачей искры – контроллер «не видит» окончания такта сжатия в цилиндре и не может четко определить угол опережения зажигания.

На различных моделях автомобилей отмечаются дополнительные признаки неисправности датчика распредвала:

• мотор неожиданно глохнет в процессе движения, при этом заводится без проблем;
• холодный пуск двигателя становится затрудненным;
• на машинах, оборудованных роботизированной коробкой передач, возникают сложности с автоматическим переключением скоростей;
• двигатель «троит» – слышны пропуски циклов зажигания, иногда наблюдаются хлопки в выпускном коллекторе;
• на некоторых авто случается отказ силовой установки из-за отсутствия искрообразования.

Справка. Срок эксплуатации элемента довольно продолжительный. На автомобилях отечественного производства ресурс достигает 80–100 тыс. км, импортного – 150 тыс. км. При поиске причин неисправности вы можете ориентироваться на указанные периоды.

Езда с поломанным измерителем ДПРВ допустима в течение короткого периода. Рывки, обогащенная топливная смесь и ошибки электроники ускоряют износ свечей зажигания и деталей двигателя. После обнаружения перечисленных симптомов машину стоит отправить на диагностику либо отыскать источник проблемы самостоятельно.