Что отвечает за датчик фаз: Неисправность датчика фаз: признаки, причины, как определить

Неисправность датчика фаз, который еще называют датчик положения распределительного вала, приводит к тому, что двигатель начинает работать в попарно-параллельном режиме подачи топлива. То есть, каждая форсунка срабатывает в два раза чаще. Из-за этого происходит увеличение расхода топлива, увеличивается токсичность выхлопных газов, а также возникают проблемы с самодиагностикой. Более серьезнейших проблем неисправность датчика не вызывает, но при выходе из строя с заменой не затягивают.

Для чего нужен датчик фаз

Чтобы разобраться с возможными неисправностями датчика фаз, имеет смысл вкратце остановиться на вопросе о том, что он собой представляет, а также на принципе его устройства.

Так, основная функция датчика фаз (или сокращенно — ДФ) заключается в том, что определять положение газораспределительного механизма в конкретный момент времени. В свою очередь это необходимо для того, чтобы электронный блок управления двигателем (ЭБУ) давал команду на впрыск топлива в определенный момент времени. В частности, датчик фаз определяет положение первого цилиндра. Также синхронизируется зажигание. Датчик фаз работает в паре с датчиком положения коленчатого вала.

Датчики фаз используются на двигателях с распределенным фазированным впрыском. Также их используют на двигателях, где применяется система изменения фаз газораспределения. В этом случае зачастую используют отдельные датчики для распределительных валов, управляющих впускными и выпускными клапанами.

Работа современных датчиков фаз основывается на применении физического явления, известного под названием эффект Холла. Он заключается в том, что в полупроводниковой пластине, по которой протекает электрический ток, при ее перемещении в магнитном поле возникает разность потенциалов (напряжение). В корпус датчика помещают постоянный магнит. На практике это реализуется в виде прямоугольной пластины из полупроводникового материала, к четырем сторонам которой подключаются контакты — два входных и два выходных. По первым подается напряжение, а со вторых снимается сигнал. Все это происходит на основе команд, поступающих от электронного блока управления в конкретный момент времени

Существует два типа разновидностей датчиков фаз — щелевые и торцевые. Они имеют разную форму, однако работают по одному и тому же принципу. Так, на поверхности распределительного вала имеется отметчик (другое название — репер), и в процессе его вращения магнит, входящий в конструкцию датчика, фиксирует его прохождение. В корпус датчика встроена система (вторичный преобразователь), преобразующая полученный сигнал в информацию, «понятную» для электронного блока управления. Торцевые датчики имеют такую конструкцию, когда на их торце имеется постоянный магнит, который и “видит” прохождение репера возле датчика. В щелевых же датчиках подразумевается использование формы буквы “П”. И соответствующий репер на диске распределительного проходит между двумя плоскостями корпуса щелевого датчика положения фаз.

В инжекторных бензиновых двигателях задающий диск и датчик фазы настраиваются таким образом, что импульс от датчика формируется и передается на ЭБУ в момент прохождения первым цилиндром его верхней мертвой точки. Таким образом обеспечивается синхронизация подачи топлива и момент подачи искры для воспламенения топливовоздушной смеси. Очевидно, что датчик фаз оказывает непосредственное влияние на работу двигателя в целом.

Признаки неисправности датчика фаз

При полном или частичном выходе датчика фаз из строя электронный блок управления в принудительном порядке переводит двигатель в режим парафазного впрыска топлива. Это означает, что момент впрыска топлива выполняется по показаниям датчика коленчатого вала. В результате этого каждая топливная форсунка выполняет впрыск топлива в два раза чаще. Таким образом обеспечивается гарантия того, что в каждом цилиндре будет образовываться топливовоздушная смесь. Однако она образовывается не в самый оптимальный момент, что приводит к падению мощности двигателя, а также перерасходу топлива (пускай и небольшому, хотя это зависит от конкретной модели двигателя).

Симптомами неисправности датчика фаз является:

• увеличивается расход топлива;
• повышается токсичность выхлопных газов, будет ощущаться в запахе выхлопных газов, особенно если выбит катализатор;
• двигатель начинает работать неустойчиво, заметнее всего на малых (холостых) оборотах;
• снижается динамика разгона автомобиля, а также мощность его двигателя;
• на приборной панели активируется сигнальная лампа Check Engine, а при сканировании ошибок их номера будут связаны с датчиком фаз, например, ошибка p0340;
• в момент запуска двигателя в 3…4 секунд стартер крутит двигатель «в холостую», после чего мотор запускается (обусловлено это тем, что на первых секундах электронный блок управления не получает никакой информации от датчика, после чего автоматически переходит в аварийный режим, основываясь на данных, поступающих от датчика положения коленчатого вала).

Кроме вышеперечисленных признаков, часто при выходе датчика фаз из строя возникают проблемы с системой самодиагностики автомобиля. В частности, в момент запуска водитель вынужден крутить стартером несколько больше времени, нежели обычно (как правило, 6…10 секунд, в зависимости от модели машины и установленного на ней двигателя). А в это время происходит самодиагностика электронного блока управления, что приводит к формированию соответствующих ошибок и переводу двигателя в аварийный режим работы.

Неисправности датчика фаз на авто с ГБО

Отмечается, что при работе двигателя на бензине или дизельном топливе описанные выше неприятные симптомы проявляются не так остро, поэтому зачастую многие автолюбители длительное время используют автомобили с неисправным датчиком фаз. Однако, если ваш автомобиль оборудован газобаллонным оборудованием от четвертого поколения и выше (где используется собственная «умная» электроника), то двигатель будет работать с перебоями, и комфорт от вождения машины резко снизится.

В частности, значительно возрастет расход топлива, топливовоздушная смесь может быть обедненной или, наоборот, обогащенной, значительно снизится мощность и динамика двигателя. Все это происходит из-за рассогласованности работы программного обеспечения электронного блока управления двигателем и блоком управления ГБО. Соответственно, при использовании газобаллонного оборудования датчик фаз нужно менять сразу же после выявления его поломки. Использование машины с выведенным из строя датчиком положения распределительного вала вредно в данном случае не только для двигателя, но и непосредственно для газобаллонного оборудования и его управляющей системы.

Причины неисправности

Основной причиной неисправности датчика фаз является его естественный износ, который происходит со временем для любой детали. В частности, из-за воздействия высокой температуры от двигателя и постоянной вибрации в корпусе датчика повреждаются его контакты, может размагнититься постоянный магнит, повредиться сам корпус.

Другой главной причиной — проблемы с проводкой датчика. В частности, питающие/сигнальные провода могут быть оборванными, из-за чего на датчик фаз не подается напряжение питания, либо с него не приходит сигнал по сигнальному проводу. Также возможен вариант поломки механического крепления на «фишке» (так называемое «ухо»). Реже возможен выход из строя предохранителя, отвечающего, в том числе за питание датчика фаз (у каждой конкретной машины он будет зависеть от полной электросхемы автомобиля).

Как проверить датчик фаз

Проверка работоспособности датчика фаз двигателя внутреннего сгорания выполняется при помощи диагностического прибора, а также при помощи электронного мультиметра, способного работать в режиме измерения постоянного напряжения. Пример проверки обсудим для датчиков фаз автомобиля ВАЗ-2114. На моделях с 16-ти клапанным двигателем устанавливается датчик модели 21120-3706040, а на 8-ми клапанные — 21110-3706040.

В первую очередь перед диагностикой датчики необходимо демонтировать с их посадочного места. После этого нужно произвести визуальный осмотр корпуса ДФ, а также его контактов и контактной колодки. В случае, если на контактах присутствует грязь и/или мусор — от него необходимо избавиться при помощи спирта либо бензина.

Для проверки датчика 8-ми клапанного мотора 21110-3706040 его необходимо подключить к аккумуляторной батарее и электронному мультиметру по приведенной на рисунке схеме.

Далее алгоритм проверки будет следующим:

• Выставить питающее напряжение на уровне +13,5±0,5 Вольт (для питания можно воспользоваться обычным автомобильным аккумулятором).
• При этом напряжение между сигнальным проводом и «массой» должно составлять не менее 90% от питающего (то есть, 0,9V). Если оно ниже, а тем более равно или близко к нулю, значит, датчик неисправен.
• Поднести к торцу датчика (которым он направлен к реперу распредвала) стальную пластину.
• Если датчик исправен, то напряжение между сигнальным проводом и «массой» должно быть не более 0,4 Вольт. Если больше — значит, датчик неисправен.
• Убрать стальную пластину от торца датчика, напряжение на сигнальном проводе опять должно вернуться к исходным 90% от питающего напряжения.

Для проверки датчика фаз 16-ти клапанного двигателя 21120-3706040 его необходимо подключить к блоку питания и мультиметру по приведенной на втором рисунке схеме.

Для проверки соответствующего датчика фаз вам понадобится металлическая деталь размером шириной не менее 20 мм, длиной не менее 80 мм и толщиной 0,5 мм. Алгоритм проверки будет похожим, однако, с другими значениями напряжений:

• Установить питающее напряжение на датчике, равное +13,5±0,5 Вольт.

Что такое фазовая задержка и как ее измерить

29 апреля, 2016 / в блоге nPoint / от nPoint

Понимание фазового отставания важно при сканировании на высоких скоростях с пьезоэлектрическими ступенями изгиба. В этой статье описывается фазовое соотношение между командным сигналом и откликом ступени. Реакция отслеживается с помощью внутреннего (в данном случае емкостного) датчика. Полоса пропускания системы является ключевым элементом задержки по фазе. Используя параметры управления, можно легко получить полосу пропускания примерно 1/3 резонанса системы под нагрузкой.В общем, полоса пропускания системы зависит от резонансной частоты ступени, массы нагрузки, конфигурации монтажа, а также от множества внешних факторов. Система в следующем примере специально настроена на полосу пропускания 100 Гц для демонстрационных целей.

Разность фаз обычно измеряется как разность между положительными пересечениями нуля, однако могут использоваться любые две аналогичные точки на форме сигнала. Обычно это выражается в градусах (разница в пересечении нуля, деленная на общий период волны, умноженный на 360 градусов).На изображениях ниже показаны пары входа (заданное положение) и выхода (показания датчика) для четырех различных частот сканирования. Данные были получены с помощью программного обеспечения nPControl, входящего в комплект контроллеров серии LC.400. Обратите внимание, что во время этого тестирования не использовались никакие дополнительные функции управления, и что ошибку отслеживания можно дополнительно уменьшить с помощью дополнительных функций контроллера. Результаты также перечислены в таблице после изображений.

Измерение задержки фазы с помощью программного обеспечения nPControl

Синусоидальная волна 10 Гц

Синусоидальная волна 20 Гц

Синусоидальная волна 50 Гц

Синусоидальная волна, 100 Гц

В следующей таблице перечислены результаты, полученные при анализе четырех различных конфигураций сканирования.Здесь можно увидеть результаты по фазе на разных частотах. Также обратите внимание, что по мере увеличения частоты возбуждения фазовая задержка (во времени) остается в основном такой же, как следствие настройки контура управления, но задержка занимает все больше и больше периода ввода.

Соответствующие измерения выходной синусоидальной волны

Измерение фазовой задержки с помощью графика Боде

Еще один способ измерения фазы — использовать результаты преобразования Фурье (БПФ) переходной характеристики системы.Шаг замкнутого контура измеряется и вычисляется БПФ с помощью программного обеспечения nPoint. Этот каскад настроен на полосу пропускания примерно 100 Гц. На следующих рисунках показаны амплитудные и фазовые диаграммы системы.

100 Гц Величина полосы пропускания

Фазовый график полосы пропускания 100 Гц

Следующие графики показывают переходную характеристику системы с полосой пропускания 100 Гц. На этих графиках можно увидеть величину и фазу. Цифры соответствуют тому, что было видно на фактической форме волны.

Величина БПФ 100 Гц

Фаза БПФ 100 Гц

Фазовую задержку можно оценить на основе полосы пропускания системы нанопозиционирования. Хотя есть функции управления, которые могут улучшить этот отклик, важно понимать, как это влияет на сканирование. Многие приложения, требующие высокоскоростного сканирования, используют выходной сигнал датчика для сопоставления сбора данных с фактическим положением. В этом случае сканирование на более высоких скоростях может происходить без влияния задержки фазы на результаты.Программное обеспечение nPControl может дать пользователю представление о фазовой задержке, присутствующей в данной системе, чтобы он мог внести необходимые корректировки для своего приложения.

Фаза производства датчиков камеры LSST приближается к

(Phys.org) — единственный датчик для крупнейшей в мире цифровой камеры обнаружил свет, пробивающийся сквозь ветер, турбулентность воздуха и атмосферу Земли, успешно преобразовав свет в проблеск галактических чудес, которые этот тонкий инструмент в конечном итоге уловит как он сканирует ночное небо.При установке в камеру Большого синоптического обзорного телескопа (LSST) эти датчики будут преобразовывать свет, полученный от далеких галактик, в цифровую информацию, которая обеспечит беспрецедентное понимание нашего понимания Вселенной.

Но датчика на телескопе еще не было; он находился в чистой комнате Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США. И «атмосфера» проецировалась из специального куска стекла, сделанного так, чтобы имитировать то, что на самом деле будет видеть датчик, когда он станет частью камеры внутри LSST, который каждые три дня будет обследовать все ночное небо, видимое с его местоположения на вершине гора в Чили.Тщательное лабораторное испытание в Брукхейвене было одним из многих, которые ученые из приборного отдела лаборатории проводят на 201 сенсоре, который они проектируют для цифровой «пленки» камеры телескопа.

Планируемый увидеть «первый свет» в 2020 году и начать исследования в 2022 году, LSST в конечном итоге обследует 20 миллиардов галактик и 17 миллиардов звезд за 10-летний период. . Разрабатывая датчики для камеры, Brookhaven сотрудничает с десятками государственных и частных организаций, включая университеты, национальные лаборатории и Google, Inc., чтобы сделать LSST реальностью. Проект совместно спонсируется Национальным научным фондом (NSF) и Управлением науки Министерства энергетики США. NSF возглавляет общие усилия по LSST, в то время как DOE отвечает за предоставление камеры, а усилия, поддерживаемые DOE, возглавляются Национальной ускорительной лабораторией SLAC.

Думаю, это будет важная глава в истории физики.

— Пол О’Коннор, старший научный сотрудник Брукхейвена, возглавляющий группу камер LSST в Брукхейвене

Данные, собранные в этих далеких галактиках, дадут ученым возможность заглянуть в кажущееся нереальным: темную материю и темную энергию, которые на самом деле составляют более 95 процентов нашей Вселенной (планеты, звезды и другая видимая материя составляют всего 5 процентов. ).Темная энергия, таинственная сила, ускоряющая расширение Вселенной, проявляется только в ее воздействии на крупномасштабные космические структуры. Темную материю, невидимую сама по себе, можно измерить, наблюдая, как свет изгибается вокруг нее. Понимание этих странных концепций и их роли в космическом ускорении являются одними из «движущих сил науки», недавно выявленных комиссией по рассмотрению приоритетов в физике элементарных частиц, которая рекомендовала, чтобы работа Министерства энергетики над камерой LSST продолжалась независимо от того, с каким сценарием финансирования может столкнуться область.

«Этот вопрос о темной энергии и темной материи очень важен, — сказал старший научный сотрудник Пол О’Коннор, возглавляющий группу камер LSST в Брукхейвене. «Есть неопровержимые доказательства того, что это основные составляющие Вселенной; они не вписываются в остальную физику».

LSST предоставят ученым доступ к обоим.

Чтобы раскрыть тайны темной энергии, LSST должна иметь возможность измерять красное смещение — явление, наблюдаемое, когда длины волн света, излучаемые галактиками, удаляющимися на далеких краях космоса, кажутся растянутыми или смещаются в сторону красного конца света. спектр. Большинство галактик, которые должны быть обнаружены с помощью LSST, тусклые и далекие, что ограничено современной сенсорной технологией для измерения красного смещения.Поэтому О’Коннор сказал, что его команде необходимо разработать датчики камеры LSST с более толстым слоем кремния и совершенно новой электроникой.

«Внесение вклада в экспериментальное исследование этих явлений весьма приятно, — сказал О’Коннор. «Я думаю, это будет важная глава в истории физики».

Но LSST предназначен не только для ученых. Широкая публика сможет получить доступ к своим изображениям с помощью запланированных проектов, таких как использование участка неба для отслеживания и отслеживания изменений, а также взаимодействия с покадровым фильмом, показываемым в научных центрах и посвященным десятилетнему наблюдению.Возможности телескопа также присоединятся к множеству других инструментов, используемых для обнаружения взрывающихся сверхновых звезд и астероидов, которые могут ударить по нашей планете, давая ученым больше предупреждений, прежде чем они приблизятся к Земле.

Создание самой большой цифровой камеры в мире

Датчики LSST, которые разрабатывают, строят и испытывают ученые Брукхейвена, известны как устройства с зарядовой связью (ПЗС). Каждый пиксель на ПЗС-матрице преобразует свет, захваченный телескопом, в электрический заряд, представляющий конкретную деталь, которую компьютер может превратить в цифровое изображение.ПЗС-матрица LSST позволяет снимать глубокий космос с беспрецедентной детализацией с помощью 3,2-гигапиксельных сенсоров — это почти в 200 раз больше, чем у высококачественной потребительской камеры.

Каждая ПЗС-матрица работает индивидуально, но все они будут работать вместе для визуализации полного изображения. Девять ПЗС-матриц размещены на «плоту» или несущей конструкции, а их электроника находится внизу. Модульность, которую LSST получает благодаря этим плотам, позволит производить невероятно быстрые обзоры неба — считывание 3 миллиардов пикселей за 2 секунды. Это также упростит техническое обслуживание телескопа, поскольку ученые смогут исправить одну ПЗС-матрицу вместо фиксации всей системы, что пригодится, когда плоты будут размещены в вакуумной камере, в которой поддерживается температура -100 градусов Цельсия внутри телескопа.

Модульность плотов также будет преимуществом при установке и тестировании основания телескопа. Обычно, когда ученые создают телескоп, они используют камеру-заполнитель, чтобы проверить, правильно ли работают монтировка и оптика. Позже они устанавливают полную камеру и датчики, после того, как эти инструменты прошли собственные функциональные испытания. Но О’Коннор сказал, что команда LSST сможет использовать один плот для первоначальных испытаний на горе, что позволит ученым измерить эффективность этих компонентов на самом телескопе.

«Сейчас мы находим некоторые инструментальные эффекты, возникающие, когда мы собираем ПЗС-матрицы на лабораторном этапе, поэтому мы можем подготовить тип программного обеспечения, которое нам нужно сейчас», — сказал О’Коннор. «Но небо говорит вам о вещах, которые нелегко измерить в лаборатории».

Чтобы получить наиболее четкое и обширное изображение космоса, ПЗС-матрицы должны располагаться идеально ровно и иметь расстояние между ними не более 250 микрон (миллионная часть метра). Это требует кропотливой сборки в Брукхейвене, но в какой-то момент датчики должны попасть в Калифорнию, чтобы соединить другие части, а затем в Чили для работы.Инженеры-механики в Брукхейвене проектируют стабилизированный транспортный контейнер для транспортировки чувствительных ПЗС-матриц по стране и на континенты.

К концу 2014 года, сказал О’Коннор, его команда надеется, что первый полностью функциональный плот будет готов и испытан. После этого, по его словам, потребуется четыре года, чтобы построить и испытать остальные плоты CCD, которые должны уложиться в крайний срок «первого легкого».

«Теперь у нас есть четко определенная работа. Мы можем внести свой вклад, в то время как другие команды, создающие остальную часть LSST, сделают свою», — сказал О’Коннор.«Это большой проект. Таким образом наука решает большие проблемы».

Ссылка : Приближается этап производства датчиков камеры LSST (21 июля 2014 г.) получено 10 октября 2020 с https: // физ.org / news / 2014-07-production-phase-lsst-camera-sizes.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.