Датчики частоты вращения двигателей ЯМЗ-5340, ЯМЗ-536.

Сенсорные системы распределительного вала и коленчатого вала используются для определения положения ВМТ поршней двигателя. Каждая сенсорная система состоит из импульсного колеса (с отверстиями по кругу) и соответствующего датчика, которым определяются положения вала и угловые соотношения (так называемая «синхронизация» валов). Эти данные в свою очередь, предоставляют информацию о положении поршня двигателя.

Положения коленчатого и распределительного валов определяется с помощью датчиков частоты вращения двигателя DG6.

Датчик частоты вращения двигателя DG6 является пассивным, индуктивным (или генераторным) датчиком.

Устройство и принцип работы датчика частоты вращения двигателя.

Датчик монтируется напротив ферромагнитного импульсного колеса 7 (например, закрепленного на маховике коленчатого вала) и отделен от него воздушным зазором. Датчик содержит мягкий железный сердечник 4 (полюсный наконечник), который окружен катушкой индуктивности 5. Полюсный наконечник соединен с постоянным магнитом 1. Магнитное поле проходит через полюсный наконечник внутрь импульсного колеса. Интенсивность магнитного потока, проходящего через катушку, зависит от того, что находится напротив датчика зуб или паз (отверстие) импульсного колеса. Зуб вызывает усиление, а паз, наоборот, ослабление интенсивности магнитного потока. Эти изменения наводят (индуцируют) в катушке электродвижущую силу (ЭДС), выражаемую в синусоидальном выходном напряжении которое пропорционально частоте вращения вала. Амплитуда переменного напряжения сильно растет с увеличением частоты вращения (от нескольких мВ до 100 В). Достаточная для регистрации датчиком амплитуда возникает, начиная с частоты вращения вала, равной 30 мин^-1.

Геометрические формы паза (отверстия) и полюсного наконечника должны соответствовать друг другу. Система обработки сигналов преобразует выходное напряжение с импульсами синусоидальной формы с переменной амплитудой (аналоговый синусоидальный сигнал) в напряжение с импульсами прямоугольной формы с постоянной амплитудой (цифровой сигнал). Аналого-цифровое преобразование осуществляется в микропроцессоре блока управления.

Индуктивный датчик частоты вращения коленчатого вала (устройство).

1 – постоянный магнит; 2 – корпус датчика; 3 – картер маховика; 4 – полюсный наконечник; 5 – катушка индуктивности; 6 – воздушный зазор; 7 – импульсное колесо с опорной меткой (маховик).

График сигнала индуктивного датчика частоты вращения коленчатого вала.

1 – зуб; 2 – паз (отверстие) между зубьями; 3 – опорная метка.

Датчик частоты вращения коленчатого вала.

Датчик частоты вращения коленчатого, рисунок 10, также называемый датчиком скорости двигателя или датчиком синхронизации, установлен в верхней части картера маховика с правой стороны, если смотреть со стороны маховика.

С помощью датчика частоты вращения коленчатого вала определяется частота вращения и угловое положение коленчатого вала относительно верхней мёртвой точки (ВМТ) в цилиндрах двигателя (или положение поршня). По показаниям датчика ЭБУ рассчитывает момент впрыска и количество впрыскиваемого топлива для каждого отдельного цилиндра.

Частота вращения рассчитывается по времени периода импульсов датчика.

Сигнал датчика частоты вращения – одна из самых важных величин для системы электронного управления двигателем.

Датчик частоты вращения коленчатого вала DG6.

Импульсное колесо датчика одновременно является маховиком, на наружном диаметре которого имеются 58 (60 минус 2) радиальных отверстий, расположенных через 6°. Пробел в 18° (два отсутствующих отверстия) является базовой меткой и служит для определения углового положения коленчатого вала двигателя в пределах 360° и увязан с определенным положением коленчатого вала по отношению к ВМТ первого цилиндра. Маховик ориентирован с помощью штифта и закреплен на коленчатом валу.

Маховик.

Характеристика датчика.

Сопротивление катушки при 20°С: Rw = 860 Ом ±10%;
Индуктивность на частоте 1 кГц (последовательное подключение): 370 ± 60 мГн (без намагничивающихся деталей крепежа);
Воздушный зазор (расстояние между датчиком и импульсным колесом): 0,3…1,8 мм.

Конфигурация разъёма.

Разъём индуктивного датчика частоты вращения коленчатого вала имеет 2 контакта. Экранирование соединительного кабеля подключено к проводу «масса» ЭБУ и не имеет электрического соединения с внешней оболочкой датчика (корпус датчика изготовлен из полиамида).

Конфигурация разъёма (распиновка).

Контакт 1 (провод 2.23) – ЭБУ контакт 2.23 масса датчика;

Контакт 2 (провод 2.19) – ЭБУ контакт 2.19 выходной сигнал.

Датчик частоты вращения распределительного вала.

Датчик частоты вращения распределительного вала, называемый также датчиком фазы, аналогичен датчику частоты вращения коленчатого вала и установлен на картер маховика с левой стороны, если смотреть со стороны маховика в районе распределительного вала, рисунок 4. Вал вращается с половинной скоростью вращения коленчатого вала. Блок управления, получая сигналы от датчика распределительного вала, определяет положение поршня первого цилиндра в ВМТ на такте сжатия и обеспечивает последовательное впрыскивание топлива в соответствие с порядком работы цилиндров двигателя.

Импульсное колесо датчика одновременно является шестерней распределительного вала и называется фазовой шестерней.

Шестерня распределительного вала шестицилиндрового двигателя.

1 – датчик частоты вращения распределительного вала DG6; 2 – синхронная метка; 3 – установочная метка положения распределительного вала.

На торце шестерни выполнены в виде аксиальных отверстий фазовые метки на каждый цилиндр. Количество отверстий составляет Z+1, где Z – число цилиндров, а 1 – дополнительное отверстие, используемое для синхронизации (например, для шестицилиндровых двигателей количество отверстий 6+1). Дополнительное отверстие или синхронная метка 2 имеет определенный угловой интервал по отношению к отверстию цилиндра и расположена сразу за одной из фазовых меток. Метка служит для определения углового положения распределительного вала двигателя в пределах 720° поворота коленчатого вала.

Фазовые метки через равномерные промежутки распределены по шестерне, тем самым, вместе с датчиком коленчатого вала, ЭБУ определяет начало воспламенения топлива в ВМТ 1-го цилиндра.

Определение ВМТ 1-го цилиндра, вид со стороны маховика.

1 – датчик частоты вращения распределительного вала; 2- датчик частоты вращения коленчатого вала; 3 – пробка смотрового отверстия для определения ВМТ 1-го цилиндра.

Конфигурация разъёма.

Конфигурация разъёма датчика частоты вращения распределительного вала приведена на рисунке.

Конфигурация разъёма (распиновка).

Контакт 1 (провод 2.09) – ЭБУ контакт 2.09 выходной сигнал;

Контакт 2 (провод 2.10) – ЭБУ контакт 2.10 масса датчика.

Отказ датчиков частоты вращения двигателя анализ числа оборотов.

С помощью датчиков частоты вращения коленчатого вала и частоты вращения распределительного вала блок управления способен точно определять положение поршня и порядок работы цилиндров. При выходе из строя одного из датчиков двигатель способен запуститься и воспринимать ограниченную нагрузку. Вся необходимая информация (частота вращения двигателя и вычисление порядка работы цилиндров) поступает, в этом случае, с одного датчика DG6.

Процесс пуска при неисправных датчиках.

При отказе одного из датчиков частоты вращения пуск двигателя и его работа возможны.

При работе только с датчиком частоты вращения коленчатого вала в процессе пуска осуществляются пробные впрыски топлива в ВМТ такта выпуска и в ВМТ такта сжатия, так как система ЭСУД без датчика распределительного вала сначала должна найти «правильную» ВМТ, в которой происходит воспламенение. При распознавании блоком управления повышения частоты вращения, т.е. переход с частот прокрутки вала двигателя стартером 80-200 мин^-1 до холостого хода 700-750 мин^-1 (воспламенение топлива), «правильная» ВМТ им будет найдена, двигатель пустится, и будет работать как с обоими датчиками.

При работе только с датчиком частоты вращения распределительного вала блок управления по запрограммированной в нем коррекции угла позволяет определять «правильный» момент впрыска топлива и без точного распознавания угла коленчатого вала.

Диагностика неисправности датчика.

Диагностика, на предмет исправности датчик DG6, может быть осуществлена путем измерения сопротивления между контактами разъёма. Сопротивление катушки составляет приблизительно 860 Ом ±10%. Этот метод, однако, не дает достоверной информации о функциональности, потому что есть вероятность того, что обрыв провода в катушке не определился.