Что такое тахометр в автомобиле: принцип работы

Какие бывают тахометры

В основном встречаются аналоговые (в виде циферблата со стрелкой) и электронные (дисплей) тахометры. Более экзотичные — выполненные в виде бегущей шкалы на газоразрядных лампах (часто встречаются на автомобилях американского производства), а также механические — наследие самых первых автомобилей.

Механические

Самые первые тахометры, устанавливаемые на автомобили в начале и середине ХХ века представляли собой устройства, связанные напрямую с коленвалом двигателя.

Принцип работы был достаточно прост: на коленчатом валу имелась шестерня, входившая в зацепление с тросовым приводом, который и передавал крутящий момент на катушку, представлявшую собой электромагнит самого устройства. Чем больше оборотов — тем больше возникающая магнитная индукция — тем больше отклоняется стрелка прибора. Все очень просто. Впрочем, и погрешность измерения была достаточно высокой и могла достигать значения до 500 об/мин.

Аналоговые

Дальнейшее развитие, привело к появлению аналоговых тахометров, использующих схожий принцип работы. Отличие заключается в том, что вместо постоянного привода от коленвала, для считывания количества оборотов используется частота подачи энергии на катушку зажигания.

Как это выглядит в работе.  Для возникновения искры на свече зажигания, на катушку, преобразующую низкое (12В) напряжение в высокое (от 12000 до 24000В) подается кратковременный импульс низкого напряжения. Этот же импульс подается одновременно и в электрическую схему аналогового тахометра и обмотку электромагнита. Чем больше импульсов поступает на обмотку — тем большая сила индукции возникает — на тем больший угол отклоняется стрелка.

Необходимо заметить, что погрешность аналоговых тахометров может находиться в пределах от 100 до 500 об/мин.

Цифровые

Поскольку цифровые электронные тахометры все больше заменяют своих аналоговых собратьев, не говоря уже о механических, на них остановимся более подробно.

Основной принцип работы цифрового тахометра заключается в измерении и подсчете количества импульсов, поступающих на первичную обмотку катушки зажигания, либо измерении интервала времени, соответствующего этим интервалам и переводе полученной информации в цифровые значения, отображаемые на табло.

Видео — цифровой тахометр с множеством настроек и Shift Light:

Помимо того, что цифровой тахометр оперирует всеми вышеперечисленными значениями, для повышения точности измерения прибор также обрабатывает значения, поступающие с датчика холостого хода и, иногда, датчика коленвала. Все данные при этом суммируются, а полученное среднее значение является практически истинным показателем.

Поскольку примерно половина от общего количества автомобилей (особенно малолитражные или небольшого класса) не комплектуются штатным тахометром, производители электроники предлагают установочные комплекты для самостоятельного монтажа электронного тахометра.

Простой набор представляет, собственно, сам дисплей, чаще жидкокристаллический со встроенной платой обработки поступающей информации и комплект проводов для подключения к штатным выводам катушки (первого цилиндра при распределенной системе зажигания), а также питания.

Более сложные могут содержать дополнительные датчики холостого хода, а также выносной оптрон. Впрочем, такие комплекты устанавливают с определенной целью — получения полного контроля над оборотами двигателя. Для повседневного использования достаточно и простого комплекта.

Для ясности, ниже приведена типичная схема подключения электронного тахометра, получающего информации только с катушки зажигания.

Как и описывалось выше, сигнал тахометр получает с контакта К катушки зажигания на которую поступают импульсы низкого напряжения, питание — от клеммы Б катушки зажигания (постоянный +12В при включении зажигания), минус — масса автомобиля.

Еще один вариант схемы подключения тахометра — с использованием информации контроллера («мозгов») автомобиля приведен ниже.

В этом случае, для отображения количества оборотов двигателя используется информация, поступающая от датчика положения коленчатого вала и обработанная контроллером.

Что это за прибор

Тахометр представляет собой контрольно-измерительное устройство, с помощью которого измеряется частота вращения автомобильного коленвала.

Такое оборудование монтируется не только в автомобильный транспорт, но и на моторные лодки, мотоциклы и иные виды транспорта. Кроме того, тахометры нередко используются в промышленной сфере, к примеру, для расчета оборотов мощных паровых турбин.

Показатели измеряются в определенных единицах — об/м. Для их обозначения также могут применяться сокращения min -1 и RPM. В тахометрах аналогового или стрелочного типа на циферблате находятся цифровые символы от 1 до 9. Полученную цифру нужно умножить на тысячу, чтобы вычислить частоту, с которой вращается коленвал.

Для чего устанавливается в автомобиль

Тахометр позволяет узнать о состоянии и особенностях работы автомобильного двигателя. Исправный мотор функционирует с одинаковой частотой на холостых оборотах.

Если же после запуска машины на холостом ходу стрелка прибора начинает вдруг колебаться, то транспортное средства неисправно. Последующее использование такой машины может обусловить не очень приятные последствия и дорогой ремонт.

Автотахометр имеет и другую немаловажную функцию. На этом устройстве есть зона, выделенная красным цветом. Начинается она зачастую с 6000—7000 оборотов. «Красная область» предупреждает владельца авто о том, что мотор в нем функционирует в режиме максимальной мощности. Долгая эксплуатация в таких условиях может привести к разрушению двигателя. Потому нужно очень внимательно и регулярно следить за данными, которые отображает тахометр.

Также автомобилисты с большим стажем применяют автотахометр для того, чтобы экономить горючее. Это связано с повышенным топливным расходом на высоких оборотах. Потому водители стараются слишком не нагружать двигатель и не превышать 2600 об/мин.

Описание принципа работы

В современных моделях авто применяются приборы электронного и цифрового типа. Принцип работы тахометров всех типов одинаков.

Около коленвала монтируется чувствительный датчик, измеряющий его частоту вращения. С помощью специального кабеля информация отправляется на сам прибор, стрелка которого уже визуально отображает значения.

В старых машинах устанавливались аналоговые или механические устройства. Передача информации у такого оборудования проходила несколько иначе. При этом также применялись провода, электросхемы, датчики и магнитная катушка, в которой собиралась электроэнергия от вращения коленчатого вала. Эта энергия передвигала стрелку прибора.

Стрелочные и цифровые модели

Тахометры цифрового типа считаются самыми удобными для настройки блока зажигания мотора, холостого хода или для точного монтажа экономайзера.

Экономайзер представляет собой специальный прибор, предназначенный для обогащения топливной смеси при резком нажатии на акселератор или, наоборот, при плавном разгоне.

Стрелочные модели зачастую встроены в приборную панель. Они популярны среди многих водителей, так как вся необходимая информация передается на простую стрелку на циферблате. Практика демонстрирует, что мозг человека стрелочные сведения воспринимает гораздо лучше, чем электронные.

Выносные и электронные приборы

Электронные виды тахометров имеют такой же принцип, что и цифровые. На экранчике нередко применяется шкала. Магнитная катушка в устройстве заменена электронным датчиком, передающим сигнал на дисплей.

Электронный тахометр рекомендуется использовать в качестве дополнительного измерительного устройства, к примеру, если стандартный тахометр выдает информацию с погрешностью или вам необходимы максимально точные значения.

Установив турбину на мотор или сделав его доработку, можно добиться увеличения оборотов. Штатное устройство в этом случае не сможет дать достаточно точную информацию. Именно для этих целей специалисты часто пользуются выносными моделями автотахометров.

Что это такое тахометр для авто

Тахометром называется устройство, подсоединяемое к коленчатому валу мотора, для замера частоты его вращения. Он выглядит в виде датчика со стрелкой и шкалой. Чаще всего функциями этого устройства пользуются автомобилисты, любящие быструю езду. На механической коробке передач или АКПП в ручном режиме есть возможность «раскрутить» двигатель до максимальных оборотов, чтобы получить наилучшую динамику при переключении скоростей.

Вот несколько причин, почему тахометр нужен в каждом автомобиле.

• Работа ДВС на пониженных оборотах (до 2000 об/мин.) заметно снижает расход топлива, однако при этом появятся сопутствующие проблемы. Например, при переключении на повышенную передачу мотор испытывает большую нагрузку. Топливная смесь в камере сгорания распределяется неравномерно, от чего она сгорает не качественно. Как результат – образование копоти на цилиндрах, свечах зажигания и поршнях. На пониженных оборотах масляный насос создает недостаточное давление для смазки двигателя, от чего происходит масляное голодание, и узлы коленвала быстро изнашиваются.
• Постоянная работа двигателя на повышенных оборотах (более 4000) не только ведет к перерасходу топлива, но и заметно снижает его ресурс. В таком режиме ДВС перегревается, масло теряет свои свойства, а детали быстро выходят из строя. Как же определить оптимальный показатель, в пределах которого можно «крутить» мотор?

С этой целью производители устанавливают в автомобили тахометр. Оптимальным для мотора считается показатель в промежутке от 1/3 до 3/4 оборотов, на которых мотор выдает максимальную мощность (этот показатель указывается в технической документации машины).

У каждого автомобиля этот интервал свой, поэтому водитель должен ориентироваться не только на опыт владельцев «боевой классики», а на рекомендации производителя. Для определения этой величины шкала тахометра разделена на несколько зон – зеленая, желтая (иногда это бесцветный промежуток между зеленой и красной) и красная.

Зеленая зона шкалы тахометра указывает на экономный режим работы мотора. В этом случае автомобиль будет обладать слабой динамикой. Когда стрелка перемещается в следующую зону (обычно это показатель выше 3500 об/мин.), двигатель потребляет больше топлива, но при этом развивает максимальную мощность. На этих оборотах необходимо совершать ускорение, например, во время обгона.

Зимой без тахометра тоже не обойтись, особенно во время прогрева двигателя, оснащенного карбюратором. В этом случае водитель регулирует количество оборотов рычагом «подсоса». Разогревать двигатель на высоких оборотах вредно, так как выход на рабочую температуру должен осуществляться плавно (о рабочей температуре мотора читайте в отдельной статье). По звуку мотора крайне сложно определить этот показатель. Для этого нужен тахометр.

Современные автомобили сами регулируют повышение/понижение оборотов в процессе подготовки двигателя к поездке. В таких машинах данное устройство поможет водителю определять момент переключения скорости.

Конструкция тахометра

Все тахометры условно делятся на три категории.

1. Механические. Такая модификация используется в старых авто и мотоциклах. Основной частью в этом случае является тросик. С одной стороны он подсоединяется к распределительному валу (или к коленвалу). Другой конец фиксируется в приемном механизме, расположенном за шкалой устройства.

В процессе вращения вала центральная жила проворачивается внутри кожуха. Крутящий момент передается на шестерни, к которым подсоединена стрелка, что приводит ее в движение. Чаще всего такие устройства устанавливались на низкооборотистые моторы, поэтому шкала в них разделена на отрезки со значением в 250 об/мин. каждый.

2. Аналоговые. Ими оснащены машины, возраст которых превышает 20 лет. Усовершенствованные варианты устанавливаются на современные бюджетные автомобили. Визуально такая модификация очень похожа на предыдущую. В ней также имеется круглая шкала с перемещающейся по ней стрелкой.

Основное отличие аналогового от механического тахометра – в механизме передачи показателя оборотов. Такие устройства состоят из четырех узлов.

• Датчик. Он подсоединяется к коленвалу или к распредвалу для считывания оборотов.
• Магнитная катушка. Она установлена в корпусе тахометра. От датчика поступает сигнал, который преобразуется в магнитное поле. По такому принципу работают практически все аналоговые датчики.
• Стрелки. Она оснащена небольшим магнитом, который реагирует на силу поля, возникающего в катушке. В результате стрелка отклоняется на соответствующий уровень.
• Шкалы. Деления на ней такие же, как в случае механического аналога (в некоторых случаях оно составляет 200 или 100 об/мин.).

Такие модели устройств могут быть штатными и выносными. В первом случае они монтируются в приборную панель рядом со спидометром. Вторую модификацию можно устанавливать в любом подходящем месте на торпедо. В основном эту категорию приборов используют, если с завода машина не оснащена таким устройством.

3. Электронные. Такой тип устройств считается самым точным. Они состоят из большего, по сравнению с предыдущими вариантами, количества элементов.

• Датчик, считывающий показатели вращения вала, на котором он установлен. В нем образуются импульсы, передающиеся на следующий узел.
• Процессор обрабатывает данные и передает сигнал на оптрон.
• Оптрон преобразует электрические импульсы в световые сигналы.
• Дисплей. На нем отображается показатель, понятный водителю. Данные могут отображаться либо в виде цифр, либо в форме виртуальной градуированной шкалы со стрелкой.

Нередко в современных автомобилях цифровой тахометр подключается к электронному блоку управления автомобиля. Чтобы при выключенном зажигании устройство не расходовало заряд аккумулятора, оно автоматически отключается.

Как выбрать тахометр

Каждая модификация тахометров имеет свои достоинства и недостатки.

• Механические модели имеют большую погрешность в вычислениях (она составляет до 500 об/мин.), поэтому их практически не используют. Еще один недостаток – естественный износ шестеренок и троса. Замена таких элементов – всегда трудоемкий процесс. Так как трос сделан из витой проволоки, из-за разницы в скручивании показатель оборотов всегда будет отличаться от реального.
• Погрешность аналоговых моделей тоже находится в пределах 500 оборотов. Только по сравнению с предыдущим вариантом данное устройство работает более стабильно, и данные будут намного ближе к реальному показателю. Для работы прибора достаточно правильно подсоединить провода к электрической схеме. Такое устройство устанавливается на предназначенное для него место в приборной панели или в качестве отдельного датчика (например, на стойку лобового стекла, чтобы боковым зрением замечать изменение параметров).
• Самыми точными устройствами являются электронные модификации, так как они работают исключительно на электрических сигналах. Единственный недостаток такой модификации – в отображаемой информации на дисплее. Человеческий мозг всегда работает с образами. Когда водитель видит цифру, мозг должен обработать эту информацию и определить, соответствует ли она необходимому параметру, если нет, то насколько. Положение стрелки на градуированной шкале облегчает процесс, поэтому водителю легче воспринять стрелочный датчик и быстро среагировать на его изменение. Для этого большинство современных автомобилей оснащаются не цифровыми тахометрами, а модификациями с виртуальной шкалой со стрелкой.

Если в машине используется штатный тахометр, то в случае поломки необходимо покупать такой же. Очень редко устройство с одного автомобиля подходит к другому. Даже если прибор помещается в соответствующий посадочный разъем, он будет настроен на считывание показателя другого мотора, а в заводской комплектации эти опции могут отличаться. В случае установки прибора от другого автомобиля, его нужно будет подстраивать под показатели данного ДВС.

Намного проще с выносными моделями. Чаще всего их используют в тех авто, которые не оснащены подобными устройствами. Например, это старые автомобили, некоторые современные бюджетные или малолитражные модели. В комплекте с такими устройствами будет идти крепление для установки на торпедо.

Электронный тахометр своими руками

С широкими возможностями рынка электроники сделать схему тахометра дома своими руками с использованием мультиметра не сложно. Более того, результаты, полученные в таких схемах, точны в оценке общего рабочего состояния измеряемой системы.

Принципиальная схема с использованием IC 555:

1. Импульс выводится из свечи зажигания скутера и подаётся до конца R6.
2. Транзистор реагирует на импульсы в соответствии с триггерами.
3. Транзистор активирует моностабильность с каждым входящим импульсом.
4. Моностабильный остаётся включённым в течение определённого момента, а при срабатывании генерирует среднее время включения на выходе прямо пропорционально средней скорости запуска.
5. Конденсатор и резистор на выходе IC объединяют результат так, что он напрямую считывается вольтметром с напряжением 10 В.
6. R3 отрегулирован таким образом, чтобы выход генерировал точную интерпретацию скорости подачи RPM.

Вышеуказанная настройка выполнена с помощью обычного тахометра. Детали для изготовления широкодоступны и их можно приобрести в любом магазине радиотоваров. Список деталей для самодельного варианта:

1. R1 = 4K7.
2. R2 = 47E.
3. R3 = 100 КБ, может быть переменный.
4. R4 = 3K3.
5. R5 = 10K.
6. R6 = 470 К.
7. R7 = 1K.
8. R8 = 10K.
9. R9 = 100K.
10. C1 = 47n.
11. C2 = 100n.
12. C3 = 100n.
13. C4 = 33uF / 25V.
14. T1 = BC547.
15. IC1 = 555.
16. M1 = измеритель FSD 10 В.
17. D2 = 1N4148.
18. C5 с любым значением между 3, 3uF и 4, 7uF.

Перед тем как сделать тахометр своими руками, нужно выполнить монтажную документацию. Простая схема, разработанная с использованием легкодоступных элементов с прорезиненным оптоизоляционным модулем MOC7811 и двумя семи сегментными дисплеями, измеряет скорость диска в RPS. Эта схема рассчитывает RPS от 00 до 99, если нужны большие значения, добавляют ещё один счётчик декады.

Принципиальная электрическая схема содержит IC555, MOC 7811, IC CD4081, IC CD4069 и IC 4033 и семисегментный дисплейный блок LTS 543. На первом таймере IC 555, сконфигурированном как моностабильный мультивибратор, он генерирует импульс синхронизации при нажатии переключателя S2, зелёный светодиод 1 указывает время обнаружения.

MOC 7811 IC2 содержит ИК-передатчик и фотодиод для создания изменяющихся логических уровней, зависит от блокирующего или прерывающего ИК-луча. Логический вентиль N1 включает счётчик детектора Johnson (CD 4033), он управляет семисегментным дисплеем LTS 543. Есть два десятичных счётчика и два семисегментных дисплея для отображения RPS от 00 до 99.

Разгоняемся по тахометру

Многие водители используют следующую схему:

1. разгон осуществляется на первой передаче (от оборотов холостого хода до 3800 в минуту) и переключение на вторую передачу;
2. происходит неизбежное падение количества оборотов от 3800 до 2300;
3. разгон на второй передаче (обороты возрастают от 2300 до 3600) и переход на третью;
4. падение количества оборотов с 3600 до 2400;
5. ускорение на третьей (рост числа оборотов с 2400 до 3500), переключение на четвертую;
6. снижение оборотов с 3500 до 2500;
7. разгон на четвертой и т.д.

При возникновении потребности максимального разгона требует крутить двигатель на максимальных оборотах (около 5500 об/мин). Разгон произойдет быстрее, но возрастет и расход топлива, увеличится износ деталей двигателя.

Разогнаться, безусловно, можно и на холостых оборотах. Но такое действо сокращает ресурс мотора в разы. Расход топлива заметно увеличивается.

Это интересно: Техника для ценителей скорости и комфортных путешествий: познаем подробно

Тахометр на дизель — не все так просто, но…

Поскольку принцип работы дизельного двигателя совершенно отличается от принципа работы бензинового, в частности, отсутствием катушек и свечей зажигания, то и принцип подключения тахометра здесь совершенно иной. Хотя, в любом случае, нужно откуда-то взять количество оборотов.

В большинстве случаев для подсчета количества оборотов коленчатого вала в дизеле за основу берут количество оборотов генератора.

Для подключения (в основном электронного) тахометра к дизельному двигателю, необходимо найти клемму, обозначенную «W» на генераторе автомобиля.

Суть в том, что эта клемма позволяет получить импульсные значения переменного тока генератора. А чем выше частота импульсов — тем выше обороты коленвала.

Единственным неудобством является калибровка тахометра. Ведь для того, чтобы тахометр стал показывать необходимые (и точные!) значения, следует сначала выставить первоначальные значения. Как правило, для этого используется диагностический стенд, позволяющий при подключении к бортовому компьютеру сначала снять показания с блока управления, а затем уже откалибровать и сам тахометр.

Вторым по популярности способом является подключение тахометра к выводу блока управления EGR, имеющий выход на подключение тахометра. В этом случае информация для тахометра снимается исходя из показаний работы клапана рециркуляции выхлопных газов.

Количество оборотов для каждого свое

Следует отметить еще один момент. Есть заметная разница в количестве оборотов для двигателей, что ставятся на не очень тяжелые, скоростные автомобили (высокооборотные двигатели) и теми, что работают на тяжелых внедорожниках (там зачастую используются низкооборотные двигатели). На последних абсолютное значение числа оборотов отличается в меньшую сторону, от цифр, приведенных выше. Однако общие принципы остаются точно такими же: существует даже фраза, что лучше двигатель перекрутить, чем недокрутить.

Можно ли определить скорость движения при помощи тахометра?

Иногда возникают ситуации, когда необходимо определить скорость движения с помощью тахометра (вышел из строя спидометр). Если устройство позволяет вывести на экран данные в единицах измерения расстояния (метры, километры), нужно выбрать эту функцию. Определение скорости движения будет видно на табло.

В случае, когда прибор показывает только обороты в минуту, можно вручную провести расчёты. Для этого необходимо засечь время преодоления расстояния и рассчитать скорость.

Как подключить тахометр самостоятельно?

Пошаговая инструкция подключения устройства для карбюраторного автомобиля выглядит так:

1. Протягивается чёрный провод к «массе» авто.
2. Красный шнур должен быть соединён с клеммой в замке зажигания.
3. Третий провод подводится к катушке зажигания (через распределитель или коммутатор напряжения).
4. Подсветка замыкается с габаритами.

На дизельные машины тахометр устанавливают иначе:

1. Отсоединяется защита генератора.
2. Подключение происходит к специально выведенному шнуру со стороны клеммы с буквой W.
3. Провод, идущий от обмотки, отсоединяется и изолируется.

Обязательно ли приобретать тахометр и как правильно выбрать прибор?

Обязательность наличия устройства для определения угловой скорости вала мотора не регламентируется в нормативных актах. Водитель принимает решение самостоятельно, исходя из личных потребностей и финансовых возможностей. В случае замены старого тахометра, подбирать новое необходимо с учётом технических характеристик машины.

Если автовладелец принял решение об установке прибора, следует обратить внимание на таких производителей:

• Helios (Россия);
• Multitronics (Россия):
• CEM (Китай);
• KET Gauge (Китай — Тайвань).

Возможные неисправности: признаки и причины

Единственный признак, который может сообщить о неисправности данного устройства — это резкие скачки стрелки прибора или ее положение на нулевой отметке.

По каким причинам это может произойти:

1. Механическое повреждение экрана. Разумеется, если дисплей будет поврежден, его придется менять, других вариантов нет.
2. Проблемы в работе проводки, плохая функциональность контактной группы в результате окисления. Такая неполадка может привести к нарушению источника передачи сигналов, которые поступают от силового агрегата к прибору.
3. Кроме того, причина может заключаться и в повреждении изоляции высоковольтных проводов, подключенных от трамблера к свечам зажигания. Такие неполадки могут привести к отсутствию контакта. При сильном повреждении кабеля подлежат замене.
4. Выход из строя датчика коленвала. При поломке данного контроллера стрелка прибора будет резко прыгать в разные стороны. Такая причина является одной из наиболее встречаемых. Единственным решением в данном случае будет полная замена девайса.
5. Использование силиконовых высоковольтников вместо обычных.