Схема электронного блока управления

Начнем с того, что современный автомобиль представляет собой совокупность механических узлов, которые работают под управлением электронных компонентов. Другими словами, многими процессами во время работы ДВС и других агрегатов управляет сложная электронная система управления двигателем ЭСУД.

Блок управляет работой ДВС, осуществляет контроль за состоянием мотора и его систем, постоянно изменяя параметры для создания оптимальных условий с учетом того или иного режима. Далее мы рассмотрим назначение и устройство ЭБУ, ответим на вопрос, как проверить блок управления двигателем и какие симптомы указывают на проблемы с контроллером.

Читайте в этой статье

Электронный блок управления двигателем: назначение и устройство

Отметим, что электронный блок управления применительно к автоэлектронике является своеобразным «центром», который объединяет разные подсистемы, управляющие по отдельности теми или иными узлами и агрегатами.

Что касается видов электронных блоков управления в авто, их существует достаточно много. При этом условно их можно разделить на:

  • электронный блок управления двигателем (ЭБУ, ECU);
  • блок управления ДВС и трансмиссией;
  • отдельные блоки управления двигателем, коробкой передач, системой тормозов, подвеской, системами безопасности, стабилизации и т.д., которые объединены между собой при помощи центрального блока.

Фактически, в зависимости от особенностей той или иной модели автомобиля, узлы и агрегаты могут иметь свой отдельный блок-контроллер. Затем указанные блоки объединяются в общую единую систему при помощи центрального модуля.

При этом на многих авто ECU управляет не только двигателем, но и выполняет функцию центрального модуля. По этой причине его принято просто называть центральным блоком управления.

Интеграция такого устройства в конструкцию автомобиля позволяет значительно оптимизировать работу ДВС, повысить производительность мотора, снизить уровень токсичности выхлопа и т.д. Также блок фиксирует различные неполадки и отклонения от нормы, своевременно уведомляя об этом водителя.

Конструкция ЭБУ и принцип работы

Итак, блок управления представляет собой вычислительное устройство, которое способно обрабатывать информацию. Информация поступает на блок от датчиков. Далее блок «анализирует» показания датчиков и формирует управляющие команды, передавая их на электронно-механические исполнительные устройства.

Сам блок управления имеет аппаратную начинку и программное обеспечение. В основе блока лежит микропроцессор, благодаря которому данные от датчиков анализируются и обрабатываются. Наличие программного обеспечения позволяет осуществлять вычислительные операции.

Если же говорить о датчиках, на ЭБУ поступает информация о положении коленчатого вала и частоте его вращения, расходе воздуха, скорости движения ТС, количестве кислорода в выхлопе, температуре двигателя, положении педали газа и степени открытия дроссельной заслонки и т.д.

Кстати, современные электронные блоки управления имеют возможность перепрограммирования. Это значит, что такие блоки пригодны для тюнинга, так как имеется возможность изменения заводской программой. На практике это позволяет поставить на атмосферный мотор турбокомпрессор, увеличить производительность после форсирования ДВС, перевести двигатель на газ и т.д.

Неисправности электронного блока управления двигателем и диагностика

Хотя производители выполняют ЭБУ в виде защищенной коробки, размещая аппаратную начинку в прочном металлическом корпусе, данное устройство также может выйти из строя. Проблемы с блоком управления могут сопровождаться неустойчивой работой ДВС или невозможностью завести двигатель, отклонениями в процессах смесеобразования, нарушениями в работе трансмиссии (как правило, автоматической) и т.д.

Среди самых простых специалисты выделяют:

  • перегрев;
  • сильную коррозию и попадание влаги;
  • повреждения в результате ударных нагрузок;
  • короткое замыкание;

Также виновником проблем может оказаться не сам ЭБУ, а плохой контакт с датчиками, окисление в месте присоединения проводов. Отметим, что нередко к проблемам с блоком управления приводит банальная безответственность самого автовладельца.

Например, во время мойки двигателя под давлением блок не защищается должным образом от попадания влаги, машина эксплуатируется во влажную погоду со снятыми элементами (без крыльев, капота). Часто владельцы игнорируют тот факт, что крепление ЭБУ в месте установки недостаточно надежное или имеются проблемы с проводкой, что может привести к короткому замыканию и т.п.

Еще вывести из строя электронный блок может «прикуривание» от другого автомобиля с заведенным двигателем, неквалифицированная установка в автомобиль дополнительного оборудования, проблемы в высоковольтной части системы зажигания.

При этом после проведения поверхностной диагностики владелец снимает ЭБУ и пытается его разобрать/отремонтировать. Затем часто выясняется, что причиной проблем все же оказывается какой-либо датчик, однако после попыток ремонта блок для дальнейшей эксплуатации уже не пригоден.

По этой причине важно понимать, что сначала должна быть проведена комплексная профессиональная компьютерная диагностика. Только после этого можно принимать решение о том, что делать, менять или выполнить ремонт блока управления двигателем.

Также отметим, что не всегда удается устранить поломку только заменой контроллера. Как уже говорилось выше, часто первопричиной поломки ЭБУ является не сам блок. Простыми словами, если, например, имеется замыкание в проводке, новый блок управления быстро выйдет из строя точно так же, как и предыдущий.

Читайте также:  Иж 2126 панель приборов ремонт

Ремонт ЭБУ двигателем и подбор блока для замены

Важно понимать, что ремонт электронного блока управления является сложной и ответственной процедурой, которая требует определенных навыков, оборудования, знаний и понимания принципов работы устройства.

При этом ремонтировать блоки управления рекомендуется только в тех случаях, когда заменить контроллер на исправный нет возможности. Как правило, не удается заменить ЭБУ на старых и редких автомобилях (возникают трудности с подбором как нового, так и б/у контроллера), а также тогда, когда стоимость блока очень высока.

Простыми словами, на обычном СТО блок просто меняется на новый или заведомо рабочий. В остальных случаях попытки ремонта могут не только не принести желаемого результата, но и усугубить ситуацию. По этой причине ремонтировать блок нужно только в специализированных центрах, которые сами определят, целесообразно или нет проводить ремонтные процедуры с тем или иным типом устройств.

  • Теперь перейдем к подбору устройства в рамках замены. Как уже говорилось выше, сначала нужно найти возможную причину, которая и привела к выходу блока из строя. Это позволит избежать скорой замены только что установленного ЭБУ.

Итак, необходимо учитывать, что в продаже часто встречаются восстановленные блоки, причем ремонт провел сам завод-изготовитель. Такая практика является нормальной, так как экономически заводу выгоднее восстановить старый блок, чем изготавливать новый. Естественно, завод не будет ремонтировать полностью залитый водой, разбитый или сожженный ЭБУ. При этом на восстановленную деталь должна даваться гарантия, как на новое устройство.

  • При выборе нужно понимать, что визуально, а также по разъемам и маркировке электронные блоки управления могут быть одинаковыми, однако ПО в таких устройствах разное. Дело в том, что для каждого типа ДВС на той или иной модели двигателя, а также в зависимости от года выпуска, программное обеспечение может сильно отличаться.

Вполне очевидно, что новый электронный блок должен быть точно таким же, как и старый. Для подбора нужно не только учитывать марку и модель автомобиля, но и объем/тип двигателя, год выпуска авто, VIN-код, а также все маркировки, которые производитель нанес на сам блок.

  • После того, как нужный блок был подобран, остается только реализовать подключение устройства к соответствующим разъемам. На практике ЭБУ далеко не всегда рассоложен в удобном и легкодоступном месте, так что нужно знать, где стоит блок управления двигателем на том или ином автомобиле. Перед подключением клеммы с АКБ следует обязательно снять.

Еще нужно помнить, что многие электронные блоки управления нуждаются в дополнительной настройке. В одном случае это просто автоматическая подстройка ЭБУ под параметры и особенности работы конкретного авто (самоадаптация). Для такой подстройки на машине нужно просто поездить в разных режимах.

Результата добиваются путем изменения штатного ПО и заводских стандартных настроек, которые «зашиты» в память ЭБУ. Качественно такую процедуру могут выполнить только квалифицированные специалисты, которые имеют подходящее программное обеспечение и оборудование.

Назначение электронного блока управления ECU, принцип работы устройства. Входной и выходной сигнал ЭБУ, преобразование аналогового и цифрового сигнала.

Место расположения электронного блока управления двигателем (ЭБУ, ECU) автомобиля на разных транспортных средствах. Назначение и функции ЭБУ, особенности.

Топливные карты, чип-тюнинг и тюнинг-бокс. Влияние ЭБУ на состав рабочей смеси. Зависимость показателя AFR от различных режимов работы двигателя, детонация.

Стоит ли делать чип-тюнинг двигателя серийного автомобиля: преимущества и недостатки таких доработок. Ресурс и обслуживание двигателя после чиповки, советы.

Модуль увеличения мощности дизельного двигателя. Виды чип-боксов, особенности подключения и работы данных блоков. Преимущества и недостатки тюнинг-бокса.

Прошивка дизельного ДВС, преимущества и недостатки чип-тюнинга. Негативные последствия чип-тюнинга турбодизельного мотора.

ЭБУ расшифровывается как электронный блок управления. Это небольшая электронная плата, отвечающая за сбор и обработку различной информации о состоянии машины. Если двигатель можно назвать сердцем, то ЭБУ, без сомнения, мозг. Также это устройство называют «контроллером». Информация о скорости, температуре двигателя и снаружи, уровне кислорода и пр. поступает в ЭБУ от датчиков. Из него же исходят команды для системы зажигания, коробки передач (для автомата), ABS, топливного насоса, управления светом и других систем.

Как работает ЭБУ

Схема работы ЭБУ

Для того чтобы понять, что такое ЭБУ в автомобиле, для начала нужно разобраться с тем, как данная система работает. В первую очередь ЭБУ собирает данные с датчиков:

  • Температура мотора и окружающей среды,
  • Данные о подаче кислорода и топлива,
  • Датчик скорости,
  • Датчик холостого хода,
  • Данные от систем антизаноса, стабилизации, антиблокировочной системы, некоторых других систем безопасности,
  • Информация о состоянии коленвала (или коленвалов)
  • Информация о положении дроссельной заслонки, педали газа
  • Контроль количества охлаждающей жидкости, тормозной жидкости и самой тормозной системы
  • Датчик напряжения внутренней электросети автомобиля,
  • Информация из цепи ЭУР или о состоянии гидроусилителя.

Это минимальный набор данных, которые блок электронного управления получает для анализа постоянно. Чем выше классом машина, тем этот список все длиннее. Добавляются, например, данные о состоянии пневматической подвески у внедорожника и пр.

Читайте также:  Предохранители ваз 2109 карбюратор низкая панель

По мере анализа всей этой информации ЭБУ постоянно отдает команды для поддержания автомобиля в рабочем режиме. Фактически блок управления всегда держит под контролем:

  • Впрыск инжекторов,
  • Подача воздуха и всю система зажигания,
  • Управление газораспределением,
  • Состав выхлопных газов,
  • Управление автоматической КП
  • Поддержание нужного значения температуры,
  • Всю осветительную систему, внутреннюю и наружную,
  • Подогрев, кондиционер,
  • Стеклоподъемники и прочее.

Как выглядит ЭБУ

Электронный блок управления (со снятой крышкой)

Это электронная плата, помещенная в небольшой корпус (алюминиевый или пластиковый). Материал оболочки зависит от места нахождения блока. Если он располагается в салоне, то обычно в пластиковом корпусе, а если под капотом машины – то в металлическом. Из контроллера наружу выходят пара разъемов под CAN шины. Иногда имеется дополнительный разъем для удобства диагностики и перепрошивки.

Внутри ЭБУ устроен как мини компьютер, плата блока управления состоит из запоминающих устройств, а именно:

  • ОЗУ – оперативной памяти для обработки промежуточных данных об автомобиле,
  • ППЗУ – постоянная память, хранит установки функций двигателя и прочее необходимое ПО.
  • ЭРПЗУ – предназначено для хранения временной информации: кодов блокировки и доступа, пробега, температуры в двигателе, расхода горючего и пр.

Функциональные микросхемы ЭБУ получают данные о состоянии и автомобиля, производят их анализ и отправляют текущие команды на исполняющие устройства. Контрольные составляющие ЭБУ – это модули, которые обнаруживают и анализируют ошибки. Они выдают ошибку на дисплей («Check Engine» или другое оповещение), или блокируют запуск мотора.

ЭБУ легко опознать по двум шлейфам, подсоединенным к нему. Если блок электронного управления расположен под капотом, то рядом с блоком предохранителей или с аккумулятором. Если он находится в салоне, то обычно под панелью, либо под задним диваном. Есть модели автомобилей, в которых блок электронного управления расположен даже в багажнике.

Читайте также: Что такое ДМРВ и лямбда-зонд , а также как данные датчики взаимодействуют с ЭБУ.

Неисправности и ремонт ЭБУ

Поврежденный чип на плате ЭБУ

ЭБУ – важная и, как правило, очень надежная часть автомобиля. Но можно однозначно говорить о его неисправности:

  • Если машина не запускается или плохо управляется,
  • Происходят различные блокировки (дверей, сцепления и пр.),
  • На дисплей постоянно выдаются ошибки,
  • Происходят сбои в работе двигателя.

Самая частая причина выхода из строя ЭБУ – короткое замыкание в бортовой электросети. Также поломка может случиться из-за аварии, перегрева, попадания на плату жидкостей (воды, антифриза), в результате коррозии.

Блок управления – весьма дорогой узел автомобиля. Его стоимость для «народных» иномарок составляет 300 — 500 долл. Прежде чем покупать новый блок, покажите старый хорошему эксперту. Если микросхема «выгорела» или корродировала лишь частично, наверняка (с вероятностью 80%) можно восстановить работоспособность и проездить на ней еще какое-то время.

Снять ЭБУ достаточно просто, для этого нужно:

  1. Отсоедините минусовую клемму аккумулятора,
  2. Отсоедините два входящих шлейфа,
  3. Открутите болты крепления.

Если ЭБУ размещается возле печки на передней панели, предварительно понадобится ее (панель) снять.

Читайте также: Что такое ESP и как данная система работает в связке с Электронным Блоком Управления.

Видео об ЭБУ


Рассмотрим работу ЭБУ, схема которого показана на рис. 3.3. Аналоговые сигналы преобразуются в цифровые с помощью АЦП (аналого-цифрового преобразователя). Цифровые сигналы проходят через схему обработки входных сигналов, после которой так же, как и после АЦП, они поступают на вход микроЭВМ. Сигнал датчика детонации обрабатывается специальной 4-разрядной микроЭВМ и затем подается в главную (8-разрядную) микроЭВМ. На основе входных сигналов эта микроЭВМ рассчитывает для данного состояния двигателя оптимальные количества впрыскиваемого топлива, угол опережения зажигания, частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу и другие параметры. Затем управляющие сигналы, пройдя схему обработки выходных сигналов, воздействуют на форсунки, коммутатор зажигания, клапан управления частотой холостого хода и т. д.

(1) Схема обработки входных сигналов

Сигналы датчиков расхода поступающего в двигатель воздуха и температуры охлаждающей жидкости являются аналоговыми типа изображенного на рис. 3.49, а.

Сигналы включения стартера и концевых выключателей являются двухуровневыми цифровыми сигналами «Включено—Выключено» типа изображенного на рис. 3.49,б. Сигналы датчиков угла поворота коленчатого вала и скорости автомобиля относятся к цифровым. Они представляют непрерывную последовательность импульсов, показанную на рис. 3.49,в.

1) Входная обработка аналоговых сигналов

Поскольку микроЭВМ воспринимает только цифровые сигналы, аналоговые сигналы проходят обработку, превращаясь в цифровые с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Возьмем в качестве примера сигнал датчика расхода воздуха и рассмотрим, как он преобразуется в цифровой. На рис. 3.50 показана схема обработки.

Сигнал расхода воздуха в виде напряжения Vs и опорное напряжение подаются в АЦП. Сигнал расхода воздуха является основным при управлении впрыском горючего, и необходима высокая разрешающая способность и точность его измерения. Поэтому для обработки используется, например, 11-разрядный АЦП. Кроме того, продолжительность аналого-цифрового преобразования должна быть достаточно малой, чтобы успевать за быстрыми изменениями входного сигнала (порядка 4 мс). На рис. 3.51 представлена временная диаграмма аналого-цифрового преобразования.

Читайте также:  Как уничтожить американский клен с участка

2) Входная обработка цифровых сигналов

Хотя микроЭВМ и воспринимает цифровые сигналы, но их нельзя вводить в том виде, как они поступают. МикроЭВМ работает от стабилизированного источника напряжения питания +5 В, входящего в состав ЭБУ. Между тем сигналы от датчиков и переключателей, поступающие на вход ЭБУ, бывают такими, как изображены на рис. 3.52,

а именно превышающими допустимое напряжение (а); переменной полярности (б); содержащими помехи и шумы (б); содержащими пики напряжения (г) и т. д.

Эти сигналы, пройдя схему входной обработки, преобразуются в сигналы, которые могут быть введены в микроЭВМ.

(2) МикроЭВМ

Ее содержание аналогично схеме на рис. 2.39 гл. 2, но для наглядности мы приводим ее здесь повторно. Раньше центральный процессор (ЦП), оперативное (ОЗУ) и постоянное (ПЗУ) запоминающие устройства, и другие блоки входили в состав такой схемы как отдельные ИС. В последние годы в связи с ростом уровня интеграции, достигаемого на основе прогресса в полупроводниковой технологии, эта схема выполняется на одном кристалле и называется однокристальной микроЭВМ.

Однокристальная микроЭВМ по сравнению с прежней многокристальной конструкцией позволила уменьшить размеры, повысить быстродействие, надежность, снизить себестоимость системы.

Данные, используемые в комплексной системе управления двигателем, должны представляться с высокой разрешающей способностью (например, 0,01% в системе управления впрыском топлива).

Необходимо при этом, чтобы ЦП мог обрабатывать данные от 0 до 65535, для чего требуется достаточно большая разрядность — 16 бит. Однако обычно достаточно обрабатывать 8-разрядные данные (0—255). Поэтому в настоящее время по сравнению с 16-разрядными ЦП более выгодными с точки зрения соотношения себестоимость — характеристики являются 8-разрядные ЦП, способные обрабатывать и 16-разрядные данные.

Кроме того, входные и выходные сигналы, обрабатываемые в комплексной системе управления двигателем, имеют самую разнообразную форму. Это входные сигналы, изменяющие уровень при включении и выключении различных переключателей, сигналы, в которых нужно измерять промежутки между импульсами (например, от датчика угла поворота коленчатого вала), выходные сигналы впрыска и зажигания в виде импульсов и т. д.

Построить оптимальную систему для обработки этих сигналов на основе микроЭВМ общего применения, не обладающей достаточным набором функций, очень сложно. Кроме того, во многих случаях это приводит к созданию неоправданно большой системы, что оказывается невыгодным с точки зрения габаритных размеров и себестоимости. Были разработаны несколько типов специальных однокристальных 8-разрядных микроЭВМ с необходимыми входными и выходными функциями, предназначенные для применения в системах управления автомобилем. В качестве одного из таких примеров на рис. 3.54

показана блок-схема микроЭВМ, используемой в автомобилях.

(3) Программа управления

В комплексной системе управления двигателем одновременно с обработкой входных сигналов (такой, как обработка входных сигналов выключателей, аналого-цифровое преобразование сигналов датчиков, измерение периодов импульсных сигналов) проводится расчет количества впрыскиваемого топлива, угла опережения зажигания, степени открытия клапана управления частотой холостого хода, и в заданное время направляются сигналы в соответствующие исполнительные устройства. Последовательность этих действий записывается в ПЗУ микроЭВМ, откуда команды поочередно передаются и выполняются в ЦП.

На рис. 3.55 представлена укрупненная блок-схема программы управления.

В действительности выходные сигналы времени впрыска топлива и угла опережения зажигания выдаются в оптимальной временной последовательности за счет смешанной обработки. Например, если во время расчета коррекции впрыска необходимо выдать выходной сигнал об угле опережения зажигания, то, приостановив расчет коррекции впрыска, приоритет отдается программе выходной обработки сигнала зажигания, после окончания которой продолжается расчет коррекции впрыска. Такая последовательность работы и называется смешанной обработкой.

(4) Схема выходной обработки

сигналы уровня, необходимые, например, для включения и выключения лампочки (а), импульсные сигналы рассчитанной длительности с заданной периодичностью типа выходных сигналов впрыска топлива (б), последовательность определенного количества импульсов с постоянным периодом и изменяющейся фазой типа сигналов, подаваемых на шаговый двигатель клапана управления частотой холостого хода (в).

Поскольку большинство исполнительных устройств используют в качестве источника питания напряжение аккумуляторной батареи автомобиля, они не могут срабатывать непосредственно от воздействия выходных сигналов микроЭВМ, работающей от источника питания +5 В. Поэтому для приведения в действие исполнительных устройств предусмотрена схема выходной обработки, срабатывающая от выходных сигналов микроЭВМ. На рис. 3.57

показан пример схемы выходной обработки сигналов, подаваемых на форсунку системы управления впрыском топлива.

(5) Схема источника питания

Поскольку, микроЭВМ и периферийные устройства имеют напряжение питания +5 В, в ЭБУ имеется источник этого напряжения. При этом внешним источником питания является автомобильная аккумуляторная батарея.

Напряжение бортовой сети, как показано на рис. 3.58,

значительно колеблется, например при пуске двигателя. Поэтому схема конструируется так, чтобы и при этих условиях обеспечивать стабильное напряжение питания +5 В. Кроме того, для того чтобы после контроля работоспособности датчиков, исполнительных устройств и т. д. информация о выявленных повреждениях хранилась и при выключенном ключе зажигания, в память микроЭВМ поступает обычно напряжение питания +5 В. Однако, поскольку в этом случае разряд происходит постоянно, во избежание чрезмерной разрядки аккумуляторной батареи при проектировании схемы особое внимание следует уделять потребляемому ею току.

Также вам могут быть интересны эти заметки...

Adblock detector