Блок управление двигателем – Электронный блок управления двигателем в автомобиле: что это такое, принцип работы эбу и где он находится

Содержание

Электронный блок управления — как он управляет двигателем?

ЭБУ Учитывая, что «жизнедеятельность» транспортного средства напрямую зависит от корректной работы всех его составляющих систем, нет ничего удивительного в существовании некого «мозгового центра», который выполняет контроль за их состоянием и деятельностью. Таким центром является электронный блок управления (ЭБУ). Неисправности этой структурной части автомобиля, незамедлительно отображаются на работе электропитания трансмиссии, выхлопной системы и других «подконтрольных» элементах. Сейчас мы постараемся разобраться в принципе работы электронного блока управления, а также рассмотрим основные причины его поломок и способы их устранения.

1. Принцип работы и особенности электронного блока управления

В разделе автомобильной электроники, данное устройство является общим термином, объединяющим любые встроенные системы, которые, в свою очередь, управляют одним или несколькими механизмами в подсистемах машины. Виды электронных блоков управления разделяются на:

электронный блок управления двигателем (наиболее распространенный тип), центральный блок управления, объединенный моторно-трансмиссионный блок управления, блок управления тормозной системой, центральный модуль управления, главный электронный модуль, модуль управления подвеской, контролер кузова, центральный модуль синхронизации и т.д.

Иногда, все эти системы, взятые вместе, называют компьютером автомобиля, хотя с технической точки зрения это несколько блоков. Довольно часто, одна сборка может включать в себя большое количество отдельных модулей управления. Так, отдельные современные автомобили, объединяют в себе до 80 электронных блоков управления, а их встроенное программное обеспечение продолжает свое успешное развитие. В связи с этим, управление возросшим количеством сложных ЭБУ автомобиля, играет сегодня главную роль в его эффективном функционировании.

Основным видом электронных блоков управления автомобилем есть ЭБУ двигателя (его, также, часто называют просто электронным блоком). Использование данного устройства качественно оптимизирует ряд основных параметров транспортного средства: мощности, расхода топлива, крутящего момента, уровня содержания вредных веществ в выхлопных газах и т.д. Он представлен в виде некого вычислительного устройства, основная задача которого выражается в обработке информации, поступающей от входных датчиков, и передачи основанных на ней, соответствующих управляющих команд к различным системам двигателя.

С конструктивной стороны, такой блок состоит из коробки (аппаратного железа) и необходимого для работы программного обеспечения, центральной частью которого выступает процессор. Именно сюда поступают данные со всех датчиков силового агрегата, после чего они поддаются обработке и последующему анализу. К традиционной информации датчиков (такой как положение и частота вращения коленвала или расход воздуха), добавились дополнительные данные о скорости транспортного средства, уровне кислорода в выхлопных газах, неровностях дорожного покрытия, запрос на включения кондиционера и куча других сигналов, направленных на оптимизацию рабочего процесса двигателя. Количество датчиков современных автомобилей, давно перевалило за 20.

Установка программного обеспечения необходима для проведения вычислительных операций. Отличительной чертой, современных электронных блоков управления есть возможность перепрограммирования, что позволило отойти от серьезных ограничений, устанавливаемых заводской программой и открыть новые горизонты для применения тюнинга двигателя, к примеру, установки турбокомпрессора или оборудования для применения альтернативных видов топлива.

Мы не будем сейчас вдаваться в суть деятельности каждого отдельного ЭБУ, поскольку это займет очень много времени, а лучше сосредоточим свое внимание на описанном электронном блоке управления двигателя, ведь, как мы уже отмечали, именно он выступает залогом эффективного функционирования силового агрегата, а значит и всего автомобиля.

2. Причины выхода из строя ЭБУ

Любой электронный блок управления – важное оборудование, а появление в нем неисправностей может вызвать некорректную работу всего механизма. Будучи своеобразным «мозговым центром» всей системы ЭБУ, он отвечает за все процессы происходящие в ней, поэтому даже незначительное повреждение микропроцессора может стать причиной сбоев в работе трансмиссии, системы контроля за токсичностью выхлопов, системы зарядок и многих других составляющих жизнеспособности транспортного средства.

Основными признаками выхода из строя электронного блока управления считается отказ в запуске двигателя, постоянные сообщения о нарушениях его работы, которые никак не очищаются и некоторые другие симптомы.

ЭБУ В принципе, появление неисправностей в работе ЭБУ, достаточно редкое явление, которое, обычно, нельзя спрогнозировать, а что бы выявить и подтвердить поломку, производителям и ремонтным предприятиям приходится выполнять следующие проверки:

— проверку электроники и возможности перегрева;

— проверку деталей на наличие коррозии и разрушения;

— оценку качества сборки самого блока, проводить фрактографию.

Выполнение всех перечисленных условий на этапе испытания, в будущем позволит предотвратить повреждения и в разы увеличить производительность.

Причин выхода из строя данного устройства, на сегодняшний день, существует очень много и все они зависят от типа электронного блока, места его расположения и ключевых функций. Среди самых распространенных из них, выделяют отсутствие контакта с блоком зажигания, различными датчиками, контроллером работы инжектора, температурным датчиком, а также невозможность наблюдения за работой датчика АБС. Кроме того, на поломку устройства, серьезное влияние оказывают механические повреждения от вибрации и ударов или попадание влаги на микросхему (просачиваясь внутрь, вода часто вызывает замыкание и коррозию).

ЭБУ Таким образом, при появлении любой неисправности, в электронном блоке может произойти перенапряжение, что нередко, полностью выводит систему из строя. Также, специалисты многих автосервисов, среды возможных причин поломки ЭБУ выделяют значительную долю тех, которые образовались в следствии попыток автолюбителей самостоятельно отремонтировать устройство, или же доверяли это дело сомнительным профессионалам.

Отдельное внимание, хотелось бы уделить причинам поломок, возникающих в электронном блоке управления работой двигателя. К ним относят:

— «прикуривание» от автомобиля с работающим мотором;

— несоответствие полярностей при подключении аккумулятора;

— отсутствие необходимых знаний и умений при установке сигнализаций и проведении ремонтных работ по части электрики;

— снятие клеммы аккумулятора в процессе работы двигателя;

— включение стартера с отсоединенной силовой шиной;

— попадание в электронный блок управления влаги;

— замыкание или полный обрыв проводки;

— попадание электрода от сварочных работ на проводку или датчики транспортного средства;

— неполадки в высоковольтной части системы зажигания: катушках, проводах, распределителе и т.д.

Однако, о каком бы виде блока управления не шла речь, главное помнить, что он состоит из множества довольно сложных соединений, а значит попытки самостоятельного проведения ремонтных работ могут спровоцировать серьзные проблемы в деятельности данного агрегата. Что касается представителей новых моделей транспортных средств, то при появлении неисправностей в блоке управления, рекомендуется полная замена указанного устройства. Если автомобиль пребывает еще на гарантийном обслуживании, то разумным будет обратиться в дилерский центр, где и будет осуществлена замена блока.

Обратите внимание! Ремонт электронных блоков управления двигателем некоторых моделей машин вообще невозможен, даже если Вы обратитесь за помощью к самым квалифицированным профессионалам. Однако, как бы там ни было, начальным этапом решения проблемы, в первую очередь, выступает качественная диагностика, а затем, посоветовавшись со специалистами, можно решать дальнейшую судьбу вышедшего из строя ЭБУ.

3. Ремонт электронного блока управления

Ремонт электронного блока управления — довольно сложная и трудоемкая процедура, которую рекомендуется применять в исключительно редких случаях: когда произвести замену, по каким либо причинам не получается, или когда она будет слишком дорогостоящей для владельца автомобиля. Приступать к самостоятельным ремонтным действиям, специалисты и вовсе не советуют, так как существует большая вероятность повреждения электронных «мозгов», что, в свою очередь, выведет из строя все сопутствующие системы транспортного средства.

ЭБУ

Учитывая сложность устройства ЭБУ, оно не подлежит ремонту в условиях обычной станции технического обслуживания, где убедившись в наличии проблемы его просто заменят на новое. Для более существенной проверки работоспособности блока, необходимо провести специальное тестирование, с использованием особого оборудования, которое имеется в наличии лишь в специализированных сервисных центрах. Перед заменой вышедшего из строя механизма, следует выяснить и устранить причину его «смерти» и хоть эта задача может оказаться совсем непростой, зато избавит Вас от возможности скорой повторной замены.

Основная масса имеющихся в продаже блоков управления, уже была когда-то в использовании, а после выхода из строя, их просто восстановили на заводе-изготовителе, что кстати, намного выгоднее чем создание детали с нуля. Конечно, не все сломанные механизмы подлежат процедуре восстановления. Так, например, ЭБУ с «утопленника», который длительное время был покрыт водой, скорее всего никто ремонтировать не будет.

Несмотря на то, что по внешним параметрам (форма, размер, одинаковое расположение контактов) электронные блоки управления могут выглядеть совершенно одинаково, их настройки все равно будут серьезно отличаться. Это и не удивительно, ведь все они отвечают за работу двигателей автомобилей разных марок, выпущенных в разное время. Если установить неподходящую модель ЭБУ, транспортное средство может даже поехать, но никакая из его систем не будет стабильно работать. Тоесть, надо, что бы сменный электронный блок полностью соответствовал сломанному. Поэтому, при покупке ЭБУ необходимо знать марку транспортного средства, год его выпуска, объем двигателя и код, обозначенный производителем на блоке.

ЭБУ Каждый электронный блок управления имеет микросхему «PROM», в которой сохраняются все настройки систем данного автомобиля. Чаще всего, при замене ЭБУ ее просто переставляют со старого агрегата на новый, а в более современных моделях транспортных средств, вместо микросхемы используют флеш-память или EEROM – запоминающее устройство с возможностью перезаписи.

При установке блока, основным заданием есть подключение устройства к проводке машины, с использованием для этого соответствующих разъемов. Сложность в этом деле, главным образом состоит в неудобности расположения ЭБУ, из-за чего к нему трудно добраться. Однако, перед тем как браться за проводку, важно не забыть отсоединить клемму аккумулятора.

Многие электронные блоки управления, после подключения проводов, учитывая параметры транспортного средства, требуют дополнительной настройки. В каждом отдельном случае этот процесс индивидуален и должен описываться в инструкции по обслуживанию автомобиля. Выполнить процедуру перепрограммирования, называемую еще «чип-тюнингом» могут только специалисты авторизированных сервисных центров.

Прежде, чем обращаться к ним за помощью (сдавать ЭБУ в ремонт или на настройку), следует владеть некоторыми данными о своем автомобиле. В первую очередь, исходя из свидетельства регистрации или техпаспорта транспортного средства, определите его марку, модель, год выпуска, название (буквы перед номером), объем двигателя, тип трансмиссии (механическая коробка или автоматическая). Далее снимите устройство и перепишите с его этикетки название фирмы-производителя и каталожные номера. Всю эту информацию нужно будет сообщить сотрудникам сервисного центра, которые будут заниматься устранением возникшей проблемы.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Самодельный блок управления для дизельного двигателя / Habr

Автомобили уже давно обросли всякой электроникой, так обросли, что просто жуть: в дверях контроллер, в фарах контроллер, в тормозах контроллер, ну и в двигателе, как без него. Обычно, когда речь заходит о блоке управления двигателем (ECU) представляется бензиновый мотор, обвешанный датчиками, исполнительными элементами и жгутами проводов. Блок управления чутко считывает параметры датчиков, корректирует смесь и начало искрообразования. Сложно! Но энтузиасты создают свои блоки управления, пишут альтернативные прошивки чтобы выжать лишнюю «пони», обойти какую-то неисправность или просто для повышения навыков. Причем, как правило, на такой шаг авторов толкают обстоятельства, к примеру недовольство контактной системой зажигания у бензиновых моторов, легкий некомплект электрики и так далее.

Именно о таких обстоятельствах и о дизельном двигателе и пойдет речь.

Итак, постановка задачи:

Дано:

Дизельный двигатель с механическим насосом DW8, производства концерна PSA, 2000 г.в. Насос издох от времени.
Новый топливный насос, приобретенный по случаю, с электронным управлением опережения впрыска от модификации мотора DW8B (Те самые обстоятельства).
Полное отсутствие проводки под электронное управление, самого блока управления.
Желание разобраться с нехитрой электроникой насоса, поднять навык, поглубже изучить работу таких насосов.

Требуется: исправный двигатель после «сращения».

Немного теории

Раньше, когда дизельные двигатели были большие, они управлялись рядными насосами высокого давления. Всё очень просто — на каждый цилиндр плунжер, который давит топливо через форсунку. На плунжер давит кулачковый вал, который имеет изменяемую высоту подъема кулачков, так получается управление двигателем.

Потом стали делать насосы посложнее, распределенного типа. Плунжеров там один-два, топливо под давлением уже распределяется по цилиндрам специальным механизмом. Управление посложнее, но всё же механическое — рычаг газа и всё.

Полностью электронные системы впрыска сменили механические — каждая форсунка открывается по команде с блока управления, точно дозируя топливо и обеспечивая ну самый экологичный и экономичный режим работы двигателя.

Мой насос застрял где-то между механическим распределительным и электронным. По сути — распределительный насос роторного типа (производитель Lucas-Delphi), с одним единственным исполнительным элементом: клапаном опережения впрыска.
Когда я только приобретал насос, я не придал значения странному соленоиду в боку насоса, и решил «станет».

Что за опережение впрыска? Как выяснилось позже, необычайно важный параметр в работе двигателя. От него зависит и приемистость, и максимальные обороты, и расход двигателя. Аналог на бензиновых моторах — УОЗ (угол опережения зажигания).

Суть этого самого угла опережения впрыска проста: чтобы сгореть топливу в цилиндре требуется время. Чем выше обороты двигателя, тем меньше времени есть у топлива, и поэтому его надо впрыснуть в цилиндр пораньше, чтобы после прохождения поршня через ВМТ топливо уже горело и отдавало энергию маховику. На низких оборотах наоборот, впрыскивать топливо надо сразу у ВМТ, чтобы оно начало гореть не заранее, и не создавало нагрузку на идущий вверх поршень. На холодном двигателе впуск надо делать раньше, на горячем — позже. Под нагрузкой — раньше (топлива больше), без — позже. Вот такая вот наука в одном параметре.

Беглое гугление показало довольно скудный объем информации по вариантам регулирования — очевидно это удел разработчиков топливной аппаратуры, даже ремонтники не оперируют какой-то теорией. Особенно печально с абсолютными значениями углов — для разных двигателей значения немного разные, и всё покрыто мраком тайны.

Понимание начало строиться с этой диаграммы:

Ну, за исключением отсутствия абсолютных значений, ничего сложного.

Вместе с теоретическими изысканиями стоило посмотреть и механический аналог всей этой системы — благо он есть в старом насосе. Механизм опережения впрыска там выполнен очень просто, даже изящно. Поршень, толкаемый давлением топлива в корпусе насоса подперт пружиной и связан с исполнительным механизмом — кольцом опережения. При возрастании оборотов давление на поршень растет и он сдвигает впрыск в раннюю сторону. При возрастании нагрузки происходит абсолютно то же. Кроме того, жесткость пружины изменяется при нажатии на педаль газа — чем больше нажата педаль, тем слабее пружина, и тем больше угол. Осталось теперь только реализовать всё то же в виде электроники, а значит пришло время оценить, что доступно из датчиков и исполнительных механизмов.

Проще всего с последними. Их ровно одна штука, клапан опережения впрыска, два провода. Представляет из себя соленоид, который отпирает топливную магистраль, тем самым понижая давление на кольцо опережения в насосе. Полностью открытый клапан соответствует минимальному опережению, закрытый — максимальному. Регулирование производится при помощи ШИМ на частоте около 50Гц. Степень регулировки высока, этим клапаном можно вытянуть целый зуб на ремне ГРМ, диапазон около 25-30 градусов. Это из плюсов. Из минусов — одному углу соответствуют разные значения заполнения управляющего сигнала в зависимости от температуры топлива. Это автоматически исключает открытую систему регулирования, и значит, пора посмотреть на датчики.

Итак, главный параметр, который контролируется системой — текущий угол опережения зажигания. Угол подразумевает значение в градусах между чем-то и чем-то. У дизельного двигателя это два датчика: датчик положения коленчатого вала и датчик подъема иглы в форсунке первого цилиндра.

Датчики в моем двигателе выполнены индуктивными. Вот картинка, которая примерно соответствует датчику положения коленвала:

Обмотка датчика подмагничивается постоянным магнитом, либо постоянным током через катушку. Изменение расстояния от датчика до магнитомягкого препятствия вызывает изменение тока через катушку, и может быть зарегистрировано как импульс напряжения на выходе датчика. Замечательно, что таким образом можно зафиксировать как приближение метки (положительный импульс) так и отдаление (отрицательный).

Однако, на дизельных автомобилях, датчик этот выполнен немного иначе — на картинке датчик взаимодействует с зубцами на маховике, в моем случае на маховике есть два углубления напротив датчика по диаметру. Они дают два импульса на оборот маховика, что означает 4 импульса на один оборот вала топливного насоса. Эту нехитрую мудрость я познал, получив сигнал, в 4 раза превышающий по частоте расчетный. В этом подходе есть плюс: так как импульса 4, можно снимать сигнал с любой форсунки.

Датчик подъема иглы выполнен так же, но в корпусе форсунки. Топливо, под давлением подрывает иглу распылителя, одновременно наводя в катушке форсунки слабый импульс.

Итак, для минимальной работоспособности системы необходимо два датчика. В моем атомобиле был (к счастью) один — датчик положения коленвала. Форсунку с датчиком пришлось приобрести отдельно, благо, на разборке стоит она совсем ничего.

Теперь сигналы надо обработать и ввести в контроллер, очередная трудность. Трудность потому, что готовой схемотехники входных цепей что-то в интернете не видать. В угаре конструирования был собран на коленке простейший формирователь сигнала: дифференциальный усилитель на LM358 и триггер Шмидта. Коэффициент усиления был выбран наобум, и равнялся примерно 50. Какова же была радость, когда с обоих датчиков я получил вполне нормальный сигнал!

Самое время было оценить реальные параметры двигателя. Так же на коленке была собран простейший измеритель угла между двух сигналов с приемлемой точностью в 1 градус. Конструкция — микроконтроллер ATMEGA8A и семисегментный индикатор для наглядности.

Данные получились немного странными. Итак, максимальное опережение согласно моему прибору — 25 градусов, минимальное, при котором двигатель не глохнет — 8. Это не вязалось с графиком из начала статьи, где фигурируют отрицательные величины угла опережения. Пришлось сделать стробоскоп, чтобы проверить, а не брешет ли кто. Выяснилось что не брешет, просто метки на маховике сдвинуты относительно ВМТ примерно на 10 градусов.
Ох, что-то многовато «примерно» для регулировки одного параметра. Сначала график зависимости в попугаях, а потом неизвестная константа. На помощь пришла настройка двигателя «на слух», «на запах» и по реакции на педаль. Радости добавило то, что бывалые дизелисты на форумах дают прямо противоположные советы по настройке. У многих звон поршней и громкая работа двигателя — это запаздывание впрыска, а на деле как раз наоборот. Безумная, дизельная тяга «на низах» — следствие чрезмерного опережения впрыска, на деле — наоборот. Из собственного опыта были вынесены такие умозаключения:

На низких оборотах угол должен быть минимальным, границу можно обнаружить при запуске полностью холодного двигателя. Если глохнет после отключения свечей накала — слишком поздний угол, увеличиваем опережение. В моих попугаях это 8-9 градусов. При такой установке двигатель не глохнет при резком отпускании педали сцепления, тянет на холостых даже на 4-й передаче, ну в общем красота. Такой статический угол не подходит для комфортной работы по одной причине — двигатель невозможно раскрутить выше 1500 оборотов, и при этом он жутчайше греется, выкидывая солярку в выхлопную трубу.

Верхняя граница также обнаружилась экспериментально, угол около 25 градусов позволяет двигателю на высоких оборотах не просто крутиться, а еще и ускорять машину. При этом отсутствует характерный цокот поршней, запах выхлопа имеет здоровый, слегка «камазовый» запах, никакой кислятины и чёрного дыма. Это косвенно означает, что солярка сгорела полностью, при этом не при слишком высоких температурах.

Пришло время собрать всё это воедино, красиво оформить и откатать блок управления. Однако, радость была кратковременной. Сначала я выяснил, что простейший формирователь сигнала с форсунки очень сильно сбоит и даёт пачку импульсов вместо одного при повышении оборотов до 1800-2000 об/мин, совершенно не помогли в борьбе с этим ни защитные диоды, ни экранировка кабелей, ни игра с коэффициентом усиления, ни сборка типовой схемы формирователя из бензинового ECU. Поиск решения данной проблемы периодически всплывает на просторах рунета. Там же и был подсказан правильный ход мыслей — воспользоваться специализированной микросхемой.

Зовется она MAX9926, это целая линейка специализированных ИС для датчиков положения коленвала, датчиков ABS и прочих индуктивных. По отзывам — ну просто панацея, вытягивает полезный сигнал с уровня шумов и при наличии помех. Однако, ни найти её по месту жительства (даже не слышали), ни заказать из Китая (дорого и только крупные партии) я её не смог. Но есть ведь даташит с внутренней структурой, чего бы не повторить?

В результате родилась вот такая схема:

Небольшие пояснения

На микросхеме U5 собран дифференциальный усилитель с умеренным усилением. Никаких особенностей тут нет, разве что однополярное питание без резисторов сдвига, они не нужны для данного ОУ.

Интересная часть собрана на компараторе U6. По сути, это базовый компаратор-одновибратор с защелкой. Гистерезис вводится резистором R24, а резистор R23 и диод D10 задерживают задний фронт сигнала примерно на 5мс, что позволяет игнорировать все сигналы с частотой повторения выше 200 гц.

Опорный вход компаратора висит под изменяемым потенциалом, благодаря диоду D11 и резисторам R26, R27. Чем выше уровень сигнала на входе компаратора, тем выше порог его срабатывания. Это решает проблему разного уровня полезного сигнала в зависимости от частоты вращения двигателя.

Это заработало! Теперь без помех принимается сигнал и от форсунки, и от датчика коленвала. Самое время регулировать опережение впрыска. Очевидно, что для регулирования просто таки напрашивается ПИД-регулятор. Сложность, как всегда, в его настройке.

Какие-то численные методы для вычисления ПИД-коэффициентов разбиваются о полное отсутствие любых данных по реакции насоса на управление. Значит надо подбирать. Начинают все с пропорционального коэффициента, попробовав значение 1 я уже увидел работу регулятора. Время реакции такого регулятора удручает, заданный угол устанавливается примерно за 3-4 секунды и имеет склонность к колебаниям. Всё бы ничего, но в данном применении можно допустить ошибку регулирования в сторону опережения, но нельзя ни градуса в сторону запаздывания. Особенно болезненно запаздывание угла сказывается на высоких оборотах, машина вроде только ехала 100 км/ч, а вот уже тормозит двигателем как тормозами. Тогда я ввёл прямой пропорциональный коэффициент и обратный, в 4 раза больший. При уходе угла в запаздывание контроллер быстро возвращает его в безопасные величины.
П- и И- коэффициенты подбирались «на глазок» по критерию отсутствия автоколебаний.

Закон изменения угла опережения от оборотов пока забит не в таблицу, а подчиняется линейному закону, без каких-то изысков. Для проверки сойдет, а там можно и заморочиться.

Датчик педали газа в насосе выполнен в виде переменного резистора на оси рычага насоса, ползунок резистора подключен к АЦП микроконтроллера. Нажатие педали «в пол» изменяет заданный угол на 2 градуса. По ощущениям — самое то, приемистость и набор оборотов двигателем хорошие.

О железе

Так так процессы в данном регуляторе текут медленно, то и особого быстродействия не требуется. С задачей справился AVR-микроконтроллер MEGA8A на частоте всего 1МГц. Он комфортно успевает считать ПИД, обрабатывать прерывания по датчикам, отображать текущий угол на семисегментном индикаторе и выводить отладочную информацию в последовательный порт.

Устройство, сначала собранное на чем попало и висевшее на проводах у мотора, перекочевало в культурный корпус блока управления тахометром, который так кстати освободился. Освободился не просто так, а вместе с герметичным 15-и контактным разъемом, куда и была подведена «коса» мотора, а штатный тахометр теперь получает сигнал с нового формирователя.

В общем, можно и нужно подводить итоги.

Разработка определенно удалась. Пару сотен километров на новом насосе не показали разницы в поведении по сравнению со старым, механическим. Расход топлива даже немного упал, и составил приятные 7.5л на сотню в городском цикле.

Навыков было получено бессчетное множество, как по теории топливной аппаратуры, так и по программированию микроконтроллеров.

Планы на будущее

Несмотря на закон жизни «лучшее враг хорошего», блоку управления светят доработки. Во-первых, в алгоритме никак не учитываются несколько параметров, а именно: температура двигателя и количество впрыскиваемого топлива. С первым параметром всё понятно, лишь стоит подключить штатный датчик температуры ОЖ, то со вторым придется сильно менять схему контроллера. Дело в том, что нагрузку на двигатель можно отловить, анализируя отрицательный выброс на сигнале с форсунки. Он соответствует запиранию форсунки, а значит посчитав длину открытого состояния форсунки можно прикинуть как расход топлива, так и нагрузку. Только для этого текущего микроконтроллера уже мало, не хватает входов прерывания.

UPD:

В статье забыл упомянуть важное отличие дизельного двигателя от бензинового. В бензиновом моторе приготовление топливной смеси начинается с воздуха. Отсюда обязательные атрибуты любого ЭБУ для безнина: датчик давления воздуха (относительного или абсолютного), расходомер, датчик температуры. Регулировка двигателя тоже воздухом — дроссель.

На дизеле же смесь всегда обеднена, ни о каком стехиометрическом составе смеси нет и речи. В любом режиме воздуха хватает, это заложено самой конструкцией дизельного двигателя. Регулировка исключительно количеством топлива, и учитывать воздух при работе ЭБУ не нужно. Ситуация поменялась у Common Rail дизелей, там воздух считается так же как и на бензинках, хотя ошибки по количеству воздуха дизелям не критичны.

Ресурсы:

1. Жаркие дебаты на форуме по поводу угла опережения с крупицами информации
2. Аналогичные заботы владельцев бензиновых моторов, подсмотрена схемотехника
3. Программирование ПИД-регулятора
4. Графики с живой форсунки
5. Исходники на GitHub
6. Схема контроллера целиком

Как работают электронные блоки управления автомобиля(ECU). » Хабстаб

С каждым годом устройство автомобиля усложняется и сегодня автомобиль может содержать в себе более 50-ти микропроцессоров. Несмотря на то что микропроцессоры значительно усложняют понимание того как работает автомобиль, они предназначены для упрощения его эксплуатации.
Давайте рассмотрим некоторые причины появления такого количества микропроцессоров:

Необходимость сложного механизма управления, для уменьшения выбросов и соответствия стандартам экономии топлива;
Расширение диагностических возможностей;
Упрощение производства и разработки автомобиля;
Появление новых функции безопасности;
Появление новых функции комфорта;

Сложности управления двигателем.
Перед тем как вышел закон, регламентирующий количество вредных выбросов в атмосферу, можно было легко обойтись без микропроцессоров. С принятием этого закона, появилась необходимость в сложных системах управления. Эти системы регулируют качество топливовоздушной смеси, чтобы каталитический нейтрализатор максимально очищал выхлопные газы от вредных веществ.
Наиболее загруженным блоком управления автомобиля является блок управления двигателем (ECM). ECM — самый мощный компьютер на борту автомобиля, в котором применяется способ управления с обратной связью. Под обратной связью понимается следующее, когда для управления входом системы используются информация с выхода системы. Сбор информации для управления осуществляется с десятков датчиков. ECM знает все начиная от температуры воздуха и заканчивая количеством кислорода в выхлопе. На основе этих данных выполняются тысячи операций в секунду, выполняется работа с таблицами, решение длинных уравнений. Все это делается для вычисления момента зажигания и времени открытия форсунок. Современный ECM обычно содержит 32-битный процессор, работающий на частоте 40 MHz.

Компоненты ECU.
В ECU на многослойной плате вместе с микроконтроллером располагаются сотни компонентов. Давайте рассмотрим некоторые из них.
Аналого-цифровой преобразователь (ADC) — это устройство необходимо для чтения данных с некоторых датчиков в автомобиле, например, с датчика кислорода. Напряжение на выходе датчика кислорода, как правило, от 0 до 1,1V. Процессор же понимает только цифровые сигналы, а ADC преобразует аналоговое значение в 10-ти битное двоичное число, которое понимает процессор.

Драйвер — это устройство, необходимое для преобразования сигналов, цель которого управлять чем-либо.

Цифро-аналоговый преобразователь (DAC) — иногда ECM необходимо предоставить аналоговый сигнал, для запуска некоторых компонентов двигателя.

Чип связи — на этих чипах реализуются различные стандарты связи, которые используются в автомобиле. Существует несколько стандартов, но на данный момент самый распространённый стандарт связи в автомобиле — CAN (Controller-Area Networking). Этот стандарт связи позволяет передавать данные со скоростью 500 килобит в секунду (Kbps). Такая скорость необходима потому, что некоторые модули обмениваются данными сотни раз в секунду. Физически CAN шина состоит из 2-х проводов.

На многих современных автомобилях управление форсунками, свечами зажигания, включением вентилятора осуществляется цифровыми сигналами. Цифровой сигнал можно охарактеризовать следующим образом, он либо есть, в таком случае, говорят, что на выходе 1, либо его нет, тогда говорят, что на выходе 0 и не принимает промежуточных значений. Так вот, для управления вентилятором необходимо подать на реле, управляющее вентилятором, 12 вольт и обеспечить ток 0,5 ампера. Микроконтроллер не может обеспечить такой ток и напряжение, обычно он может выдать напряжение 5 вольт и ток 0,02 ампера, поэтому между реле и микроконтроллером ставят транзистор. Таким образом, обеспечивают необходимые условия для включения вентилятора.

Расширенная диагностика.
Ещё одним преимуществом CAN шины является то, что каждый модуль может связаться с центральным модулем и передать информацию об имеющихся ошибках. Центральный модуль сохраняет их и выводит эту информацию на приборную панель и на диагностическую колодку. Это облегчает поиск, так называемых, плавающих неисправностей, которые исчезают, как только автомобиль приезжает в автомобильную мастерскую. На каждый автомобиль есть документация, в которой расшифровываются коды ошибок, которые сохраняются в ECU. Иногда эти ошибки можно считать без диагностического оборудования. Например, на некоторых автомобилях, замкнув два вывода диагностической колодки и включив зажигание, начнёт мигать «Check Engine», по количеству мигании можно определить код ошибки.

Упрощение разработки и производства.
С появлением стандарта связи проектировать и производить автомобили стало значительно проще. Хорошим примером такого упрощения является приборная панель. Панель приборов собирает и отображает данные из различных частей автомобиля. Большая часть этих данных используется другими модулями авто. Например, ECM знает температуру охлаждающей жидкости и оборотов двигателя. ECM отправляет пакет, состоящий из заголовка и данных, где заголовок представляет собой число, которое идентифицирует пакет либо как скорость движения или показания температуры. Приборная панель содержит другой модуль, который разбирает пакет и обновляет показания соответствующего датчика. Большинство производителей автомобилей покупают приборную панель в собранном виде у поставщика, который разрабатывает их по спецификации. Это делает работу по проектированию приборной панели намного проще как для автопроизводителя так и для поставщика. Автопроизводитель составляет техническое задание, в котором описывает список пакетов, которые будет получать приборная панель, остальное определено спецификацией стандарта. Таким образом, не возникает вопроса какой сигнал будет соответствовать скорости 30 км/ч и как он генерируется. Коммуникационные стандарты позволяют производство некоторых компонентов автомобиля отдавать на аутсорсную разработку.

Микропроцессорные датчики.
Например, традиционный датчик давления содержит в себе устройство, которое выдаёт различное напряжение в зависимости от приложенного давления. Как правило, выходное напряжение нелинейно и очень мало, поэтому требуется его дальнейшее усиление. Некоторые производители разрабатывают интеллектуальные датчики, в которые интегрирован микропроцессор. Это позволяет считывать напряжение, калибровать его с помощью кривых температурной компенсации, усиливать и передавать давление непосредственно по коммуникационной шине. Это снижает нагрузку на модуль, который работает с этим датчиком, иначе все эти расчёты ему пришлось бы выполнять самому. Ещё одним преимуществом смарт-датчика является то, что цифровой сигнал, посылаемый по шине связи менее восприимчив к помехам чем аналоговый. Также наличие шины связи упрощает прокладку электропроводки. Давайте рассмотрим подробнее как это происходит.

Упрощённая электропроводка.
Метод, который упрощает проводку автомобиля называется мультиплексирование. В старых авто, провода от каждого переключателя надо было соединять с питанием, а количество разных переключателей росло с каждым годом. Мультиплексная система предусматривает подведение ко всем устройствам, входящим в систему, двух проводов — силовой, по которому к потребителю подводится “плюс” питающей сети, и управляющий, по которой проходит сигнал на включение или выключение, зашифрованный в двоичном коде. Сигнал формируется в мультиплексоре при нажатии соответствующего выключателя. Демультиплексор потребителя, получив сигнал, расшифровывает его и, если он соответствует коду включения этого потребителя, подключает его к питающей сети. Подобным же образом происходит отключение потребителей. Таким образом, нет необходимости запускать в дверь целую пачку проводов, чтобы отслеживать все переключатели водительской двери.

Безопасность, комфорт и удобства.
За последние десятилетия, системы безопасности, такие как ABS, SRS, ESC стали обыденными на автомобилях. Каждая из этих систем добавляет новый модуль в автомобиль, который, в свою очередь, содержит несколько микропроцессоров. В будущем количество этих модулей будет только увеличиваться. Увеличение количества модулей ведёт к увеличению потребляемой мощности, поэтому в ближайшем будущем планируют перейти от текущей системы с напряжением 14V, к системе с напряжением 42V.

Блок управления двигателем :: SYL.ru

Любое современное техническое устройство, содержащее движущиеся рабочие органы, имеет в своем составе блок управления. Непосредственными движителями (исполнительными механизмами) этих органов являются приводы, представляющие собой устройства различной природы: электрические, электромагнитные, гидравлические, пневматические и т. д. Задачей упомянутого блока является целенаправленное воздействие на них с целью изменения характеристик движения рабочих органов: их скорости, угла поворота, положения и пр.

Электронный блок управления системой автомобиля

В автотехнике этот общий термин применяется для электронных схем, отвечающих за работу систем автомобиля и конструктивно выполненных в виде отдельных блоков. При этом каждый из них может отвечать за один или несколько агрегатов. Так, в автомобилях можно встретить электронный модуль управления трансмиссией (англ. PCM). Это, как правило, комбинированное устройство, содержащее схемы контроля двигателя (англ. ECU) и (коробки) передачи (англ. TCU). Таким образом, PCM представляет собой конструктивно объединенный блок управления системами автомобиля. Но в некоторых моделях авто, например фирмы «Крайслер», обе эти схемы (ECU и TCU) конструктивно обособлены.

Встречаются также аналогичные устройства для тормозов, дверей, сидений, аккумулятора и т. д. Некоторые современные авто содержат до 80 таких схем. При этом каждую из них можно определить как отдельный, функционально (а иногда и конструктивно) обособленный электронный блок управления. С точки зрения схемотехники большинство из них представляют собой высоконадежные встраиваемые микроконтроллеры. Общей же тенденцией автомобилестроения является объединение всех таких устройств в общую электронную систему автомобиля с центральным компьютером.

Блок управления двигателем (ECU) автомобиля

В самом общем смысле это — устройство для формирования воздействий на ряд исполнительных органов, изменяющих параметры режимов работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с целью их оптимизации. Критерием оптимизации обычно выступает расход топлива. требуемый для реализации движения с заданной скоростью при имеющейся нагрузке.

ECU обеспечивает выполнение следующих действий:

• считывание значений из большого количества датчиков внутри моторного отсека,

• интерпретации данных с использованием многомерных карт производительности (так называемых справочных таблиц),

• корректирования состояния исполнительных элементов на двигателе согласно справочным таблицам.

Где находится блок управления ECU? На фото ниже показано типовое место его расположения под приборной панелью автомобиля.

Что из себя представляет микропроцессор ECU

Современный ECU может содержать 32-битный, 40-МГц микропроцессор. Это может показаться не слишком быстродействующим устройством по сравнению с процессором 500-1000 МГц, который вы, вероятно, имеете в своем ПК, но помните, что микропроцессор ECU работает с гораздо меньшим объемом памяти, составляющим в среднем ECU менее 1 мегабайта. В вашем же ПК, по крайней мере, 2 гигабайта оперативной памяти — это в 2000 раз больше.

Схема блока управления конструктивно выполнена в виде электронного модуля с чипом микропроцессора и сотнями других компонентов на многослойной печатной плате. Этот модуль закрепляется в общем корпусе вместе с блоком питания, а все электрические контакты выводятся на внешний электрический разъем. Так выглядит электронный модуль ECU (см. на фото ниже).

Другие электронные компоненты ECU

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) – это устройства для ввода в микропроцессор сигналов автомобильных датчиков, например датчика содержания кислорода. Его выходной сигнал является напряжением, непрерывно изменяющимся в диапазоне от 0 до 1,1 В. Микропроцессор понимает только цифровой код, поэтому АЦП преобразует сигнал датчика в 10-битовый двоичный код.

Выходные ключевые схемы. Блок управления двигателем зажигает свечи цилиндров, включает клапаны форсунок инжекторной системы подачи топлива, задействует вентилятор радиатора охлаждающей жидкости. Цепи управления этими устройствами подключены к выходным ключам ECU. Такой ключ либо открыт для протекания тока, либо закрыт – промежуточного состояния он не имеет. Например, выходной ключ вентилятора может коммутировать ток 0,5 А при напряжении 12 В на реле включения вентилятора. Сигнал небольшой мощности на выводе чипа микропроцессора открывает транзистор выходного ключа ECU, что позволяет включить уже электромагнитное реле вентилятора, коммутирующее ток его электродвигателя, достигающий нескольких ампер.
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Иногда ECU должен предоставить аналоговое выходное напряжение для управления некоторыми исполнительными устройствами. Поскольку микропроцессор ECU является цифровым устройством, то оно должно иметь ЦАП, преобразующий цифровой код в аналоговое напряжение.
Формирователи сигналов. Иногда входные или выходные сигналы должны быть изменены по величине перед их преобразованием. Например, АЦП может иметь диапазон входных сигналов от 0 до 6 В, а сигнал датчика — находиться в диапазоне от 0 до 1,5 В. Формирователь сигнала для АЦП умножит напряжение этого датчика, на 4, и на выходе его получится сигнал в диапазоне 0-6 В, который уже может быть прочитан и преобразован АЦП более точно.

Ниже мы раскроем содержание отдельных функций ECU.

Управление приборной панелью

Приборы на ней отображают текущее состояние различных систем авто. Эта информация поступает на индикацию после использования соответствующими блоками управления. Так, из ECU подается значение температуры охладителя двигателя и частота вращения его коленвала. Блок управления передачей (TCU) оперирует величиной скорости движения. Блок, управляющий тормозами, имеет информацию о их состоянии.

Все эти модули просто выставляют свои данные на общую для них шину передачи данных, с которой их считывает центральный микропроцессор, например в ECU. Он же периодически выставляет на ту же шину пакеты информации, состоящие из заголовков и данных. Заголовок определяет назначение данных пакета: либо на индикатор скорости, либо на индикатор температуры, а сами данные и есть величины для индикации. Приборная панель содержит другой модуль, который знает, как искать определенные пакеты — всякий раз, когда он обнаруживает их, обновляет соответствующий датчик или индикатор с новым значением.

Большинство автопроизводителей покупают приборные панели уже полностью собранными, от поставщиков, которые их разрабатывают и изготавливают.

ECU инжекторных двигателей

Система питания современных двигателей внутреннего сгорания — как бензиновых, так и дизельных – строится по принципу прямого впрыскивания топлива. Основным ее исполнительным устройством является впрыскиватель, инжектор. В отличие от карбюраторной системы, инжектор впрыскивает топливо непосредственно в цилиндры или впускной коллектор к воздушному потоку с помощью одной или нескольких механических или электрических форсунок.

Сегодня форсунками руководит микропроцессор ECU инжекторного двигателя. Принцип работы такой системы основывается на том, что решение о моменте и продолжительности открытия электромагнитных клапанов форсунок принимается на основании сигналов, поступающих от многих датчиков.

Управление соотношением «воздух-топливо»

Для инжекторного двигателя ECU определяет количество впрыскиваемого топлива на основе анализа ряда параметров. Если датчик положения дроссельной заслонки показывает, что педаль газа нажимается все дальше, то датчик массового расхода измеряет количество дополнительного воздуха, всасываемого в двигатель, а ECU рассчитывает и вводит соответствующее количество топлива в двигатель. Если датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя показывает, что последний не прогрет, то впрыск топлива будет увеличиваться, пока двигатель не прогреется. Контроль ECU топливо-воздушной смеси на карбюраторном двигателе работает аналогично, но по сигналам датчика положения поплавка карбюратора.

Управление углом опережения зажигания

Двигатель с искровым зажиганием требует искры, чтобы инициировать горение в камере сгорания. ECU может настраивать точное время зажигания искры в такте сжатия (так называемое опережение зажигания), чтобы обеспечить ему оптимальный режим работы. Если он обнаруживает, что двигатель стучит, т. е. имеет место детонация – состояние, которое потенциально разрушительно для двигателя, и определяет его как результат слишком раннего зажигания, то оно задерживается. Поскольку детонация, как правило, возникает на низких оборотах, ECU может отправить сигнал для АКПП на понижение передаточного отношения в первой попытке его прекратить.

Как управляются стекла в вашем авто

Задумывались ли вы, какой механизм поднимает и опускает окна вашего автомобиля вверх и вниз? И как должен работать блок управления стеклоподъемниками?

Механизм подъема устроен так: небольшой электродвигатель крепится к червячной передаче, после которое установлены еще несколько других зубчатых колес, чтобы достичь большого передаточного числа. За счет этого маломощный исполнительный двигатель создает достаточный крутящий момент для поднятия окна.

В современных автомобилях цепи управления двигателей стеклоподъемников всех дверей заведены в специальный электронный блок управления стеклоподъемниками. Он обычно совмещает в себе также функции управления положением зеркал и дверных замков.

В некоторых автомобилях управление всеми этими функциями плюс управление положением сидений совмещено в одном блоке, называемом «блоком контроля тела».

Вентилятор радиатора двигателя: как он управляется?

Электрический вентилятор радиатора двигателя автомобиля включается либо в замок зажигания (и тогда он работает, пока двигатель работает), либо в блок управления вентилятором с термостатическим выключателем.

Термостат не включает вентилятор до тех пор, пока охлаждающая двигатель жидкость не нагреется выше ее нормальной рабочей температуры. Отключает же его термостат, когда она снова охладится. Интервалы включения/выключения блок управления вентилятором формирует в зависимости от сигнала с датчика температуры охладителя.

Что обеспечивает тепло в салоне?

Все машины оборудованы обогревателем салона (в просторечии печкой), который предназначен для использования тепла от двигателя, вдуваемого затем в салон.

После прогрева двигателя и соответствующего подогрева охлаждающей жидкости она передается в обогреватель, представляющий собой небольшой радиатор. Когда воздух над ним прогревается от протекающей по трубкам обогревателя жидкости, он нагнетается в салон небольшим вентилятором.

Управление обогревателем регулируются либо ручным способом, при котором водитель просто включает/выключает вентилятор подачи теплого воздуха в салон, либо автоматическим управлением, в котором задействован отдельный блок управления печкой, или же система климат-контроля автомобиля под управлением центрального компьютера.

Исполнительным органом при всех способах управления остается вентилятор подачи теплого воздуха, хотя в некоторых моделях автомобилей используется и клапан управления нагревателем, который останавливает ток охлаждающей жидкости в обогреватель, когда он не используется. Обогреватели сидений используют электронагревательные элементы, а не охлаждающую жидкость двигателя для достижения эффекта нагрева.

Несколько слов о бытовой технике

Многочисленные изделия бытовой техники имеют встроенные электроприводы, приводящие в движение их рабочие органы: ножи мясорубок и чопперов, различные насадки кухонных комбайнов и миксеров, активаторы стиральных машин. Здесь же можно вспомнить и различные ручные электроинструменты. В большинстве случаев эти изделия оснащены электродвигателями постоянного тока, которые допускают простой способ регулирования их частоты вращения при помощи переменных резисторов, подвижные контакты которых выводятся на органы управления.

Исключением из этого правила являются современные стиральные машины. Они оснащаются, как правило, бесконтактными (в отличие от двигателей постоянного тока) однофазными асинхронными двигателями. Поскольку частота вращения такого двигателя определяется частотой тока в питающей электросети, то для ее изменения используется специальный электронный блок управления стиральной машины.

По сути, он представляет собой частотный электропривод. Его задачей является питание обмотки статора приводного электродвигателя током такой частоты, при котором скорость вращения двигателя (и активатора) соответствовали бы заданному режиму. Так, при полоскании белья нужна минимальная скорость вращения, а при его отжиме — максимальная.

В большинстве современных домохозяйств стиральные машины используются весьма интенсивно. Поэтому частым видом их неисправности является выход из строя какого-либо элемента управляющей схемы. После чего следует неизбежная замена блока управления.

что это такое, принцип работы ЭБУ и где он находится

Электронный блок управления — устройство, которым оборудуется каждый современный автомобиль. Его наличие обеспечивает качественный контроль за важными агрегатами и узлами машины.

Описание устройства ЭБУ

Электронный блок управления — такое устройство, которое позволяет выполнять прием и обработку данных, подающихся с разных регуляторов и датчиков автомобиля. Процедура обработки информации выполняется по конкретному алгоритму, заложенному разработчиком. После этого образуются команды исполняющего типа, передающиеся на соответствующие узлы и агрегаты.

Благодаря установке электронного блока управления в машину у потребителя есть возможность оптимизации основных показателей работы мотора машины:

крутящего момента;
основных показателей мощности;
состава отработавших газов;
расхода горючего и т. д.

Благодаря наличию электроники у потребителя есть возможность диагностики всех автомобильных агрегатов и узлов. Программный контроль обеспечивается при работе как на бензиновом, так и на дизельном моторе.

Основные функции электронного блока управления двигателем в автомобиле

Электронный модуль выполняет сбор данных со следующих устройств:

контроллера температуры двигается и воздуха, если последний установлен на машине;
контроллера уровня топлива;
регулятора подачи кислорода в цилиндры двигателя;
контроллера скорости;
датчика холостых оборотов;
информацию от датчиков систем стабилизации, АБС, антиизноса, а также других контроллеров систем безопасности;
данные от датчика положения коленчатого и регулировочного валов;
контроллера положения ДПДЗ и педали газа;
датчика мониторинга объема охладительной жидкости в системе;
датчика напряжения электросети машины;
данные из электроцепи электрического управления руля либо ГУР.

Это незначительный объем информации, которую модуль обрабатывает на постоянной основе. Чем больше электроники устанавливается в авто, тем больше список контроллеров, с которыми работает устройство. Во внедорожниках и кроссоверах блок собирает данные от систем пневматической подвески. При приеме и обработке данных электронный модуль передает команды для поддержки работы машинных систем.

По факту модуль всегда следит за работой систем:

впрыска инжекторного силового агрегата;
подачи воздуха в мотор;
зажигания;
контроля объема вредных веществ в составе отработанных газов;
управления системой газораспределения;
управления автоматической трансмиссией;
поддержки необходимого уровня температуры;
осветительных приборов как внешних, так и внутренних;
обогрева салона, а также кондиционирования;
электродвигателя системы стеклоподъемников.

Подробный обзор возможностей электронного модуля представлен каналом Мир Матизов.

Вместе с ЭБУ в машине, в зависимости от производителя, могут использоваться:

блок определения наличия кузова;
модуль синхронизации компонентов коробки передач;
блок контроля работы тормозной системы;
модуль включения узлов пассивной безопасности и т. д.

Компоненты электронного блока управления двигателем

Независимо от того, какой тип устройства установлен на авто и где находится модуль, все его составные элементы условно разделяются на два блока:

программная часть;
аппаратная составляющая.

Визуально электронный модуль представляет собой плату, установленную в пластиковый или металлический корпус для обеспечения эффективной защиты блока. Само устройство монтируется в подкапотном пространстве либо салоне машины, в районе приборной панели или напротив пассажирского кресла. Место монтажа ЭБУ обычно указывается в сервисной документации к авто. Конструктивно сама плата состоит из микропроцессорного, а также запоминающего устройства. Модуль оснащается несколькими разъемами, их обычно два.

Непосредственно на плате устройства расположено несколько модулей памяти. Есть постоянная, где хранится информация о работе базовых микропрограмм, также здесь записываются основные параметры для обеспечения эффективной работы мотора. На схеме есть модуль оперативной памяти, его наличие обеспечивает возможность быстрой обработки подающейся информации от контроллеров. Также в этой памяти кратковременно хранятся некоторые результаты диагностики и обработки. Данные из памяти запоминающего модуля можно удалять.

Схема конструкции ЭБУ

Программное обеспечение

Программная составляющая устройства включает в себя несколько модулей:

Контрольный. Предназначен для проверки и регулировки параметров отправляющихся сигналов. Программная составляющая может при необходимости остановить работу двигателя.
Функциональный. Эта часть предназначена для получения импульсных данных, которые подаются на электронный модуль от разных контроллеров и датчиков. После приема функциональная составляющая ЭБУ выполняет обработку информации и формирование команд, которые отправляются на исполнительные компоненты.

Аппаратное обеспечение

Аппаратная составляющая блока включает в себя множество электронных элементов, речь идет о микропроцессорах и других модулях. Эта часть включает в себя аналогово-цифровое преобразовательное устройство, которое ловит аналоговые импульсы. После их приема сигналы преобразуются в цифровой формат, на который ориентирован микропроцессор. Если требуется обратное преобразование импульсов, то эту функцию выполняет преобразовательное устройство. Помимо этого, на электронный модуль подаются импульсы, проходящие через преобразовательную составляющую и изменяющиеся из аналогового формата в цифровой.

Принцип действия и особенности модуля

Работа электронного модуля состоит в приеме данных от разных контроллеров, количество которых может быть около двадцати.

Кроме обработки данных, ЭБУ передает сигналы на узлы и агрегаты:

Системы зажигания. В зависимости от типа может применяться одна катушка либо несколько. Эта система предназначена для своевременной активации искры в цилиндрах силового агрегата.
Диодные индикаторы. Предназначены для выдачи информации о наличии возможных ошибок. Речь идет не только о работе мотора, но и самого модуля.
Форсунки. С их помощью выполняется впрыск топлива в цилиндры ДВС. Надо учитывать, что частота смены объема горючего регулярно меняется, поскольку все зависит от определенных условий работы. Изначально ЭБУ собирает данные о характеристиках форсунок.
Тестеры. Устройства для проверки систем и механизмов подсоединяются к электронному модулю посредством штекера. Необходимость подсоединения может появиться для проверки машинного мотора или трансмиссии с помощью компьютера либо специализированных сканеров.

Канал ДваКолеса Show рассказал о принципе действия электронного модуля.

Основные достоинства и недостатки ЭБУ

Несмотря на наличие множества преимуществ, у электронных модулей есть и недостатки.

Достоинства ЭБУ

Плюсы устройств:

возможность оптимизации динамических параметров работы ДВС;
снижение расхода горючего при правильной регулировке соотношения воздуха и топлива;
простота пуска силового агрегата — модуль быстро адаптирует двигатель для работы в разных условиях, к примеру, при функционировании на холостом ходу;
при установке ЭБУ в авто у владельца машины отпадает необходимость в ручной регулировке параметров работы ДВС;
увеличение показателей экологичной чистоты при правильной регулировке объемов вредных веществ в отработанных газах.

Недостатки ЭБУ

Минусы электронных модулей:

высокая цена на составляющие элементы, если возникнет необходимость проведения ремонта модуля;
при неполадках блок часто не подлежит ремонту, его приходится менять целиком;
необходимость в эксплуатации недешевого и сложного оборудования для проверки модуля, иногда для диагностики требуются квалифицированные мастера;
повышенные требования параметров надежности питания бортовой сети — скачки напряжения могут привести к поломке ЭБУ;
необходимость использования только качественного топлива при заправке машины.

Канал Avto-blogger подробно рассказал об особенностях и недостатках электронных модулей.

Признаки выхода из строя электронного блока управления

По статистике часто проблемы в работе электронного блока управления обусловлены ошибками в эксплуатации устройств.

Причины и симптомы неисправностей

Причины, которые могут привести к выходу из строя ЭБУ:

прикуривание двигателя машины от авто с заведенным силовым агрегатом;
ошибки, допущенные при подключении АКБ, в частности, речь идет о несоответствии полярностей клемм;
монтаж противоугонной системы неквалифицированным специалистом, который привел к ошибкам установки;
демонтаж зажимов батареи при заведенном двигателе;
активация стартерного устройства с отключенной силовой шиной;
негативное воздействие влаги на ЭБУ, если жидкость попала внутрь устройства, на саму плату;
повреждение электроцепи, к которой подключен электронный модуль, либо замыкание на участке электролинии;
случайное подключение электрода при выполнении сварочных работ на электроцепь или контроллеры, установленные на авто;
механические повреждения устройства, которые могут произойти в случае аварии;
ошибки, допущенные при перепрошивке девайса;
неисправности в работе высоковольтной составляющей системы зажигания — распределительных устройств, кабелей, катушек и т. д.

Признаки, по которым можно определить неисправность в работе блока:

электронный модуль перестал реагировать на сигналы, подающиеся от контроллеров температуры, регулятора кислорода и положения дросселя;
двигатель автомобиля перестал запускаться либо появились проблемы в его управлении;
при функционировании силового агрегата периодически происходят блокировки систем сцепления, дверных замков и т. д.;
на ЭБУ перестали подаваться сигналы от исполнительных узлов — датчиков холостых оборотов, системы зажигания, топливного насоса, системы управления форсунками и т. д.;
различные неполадки механического плана — вышедшие из строя платы электронных приборов, перегоревшие электропроводники и т. д.;
троение мотора машины;
на электронные устройства и оборудование перестало подаваться питание;
на экране бортового компьютера или приборной панели постоянно выводятся ошибки.

Канал Гараж продемонстрировал процедуру компьютерной диагностики модуля и сброса ошибок в гаражных условиях.

Устранение неполадок

Каждый модуль оборудуется системой проверки, что позволяет диагностировать степень неисправности блока в гаражных условиях. Чтобы выполнить проверку, автовладельцу надо подключиться к модулю посредством компьютера, на который заранее устанавливается диагностическое ПО. Допускается применение тестеров и сканеров для проверки. Информация, которая получается в процессе диагностики, должна быть сравнена с нормированными параметрами.

Все причины появления неполадок в ЭБУ делятся на два типа — неисправности в функционировании прошивки либо нерабочие проводники.

Восстановить работу ПО можно с помощью перепрошивки модуля, выполнить эту задачу смогут только мастера с опытом работы. Проверка электрических показаний может быть сделана в гаражных условиях посредством использования мультиметра. Чтобы найти пробой в электроцепи, автовладельцу надо разобраться со схемой работы ЭБУ, она будет разной в зависимости от модели установленного модуля.

После определения места установки проводников, кабеля питания и резисторных элементов выполняется прозвон электроцепи. Проверке подлежит участок, где были выявлены ошибки показаний ЭБУ. Если проверка не дала результатов, осуществляется прозвон всех электроцепей на схеме прибора. Некоторые потребители после обнаружения ошибки отключают клемму аккумулятора, полагая, что это позволит удалить код ошибки из памяти.

Избавиться от неполадки в ЭБУ нельзя методом отключения АКБ, так из памяти устройства удалится только код ошибки, сама неисправность останется.

Ремонт электронного модуля выполняется посредством проведения следующих действий:

Выявление места повреждения в функционировании модуля.
Повторное измерение параметров сопротивления.
Поиск точки крепления электропроводника.
Подключение кабеля с нужным сопротивлением параллельным образом посредством паяльника. Старый провод можно не отключать.

Если это не помогло избавиться от ошибок в работе модуля, надо обратиться за помощью к мастерам. Качество проведения ремонта блока влияет на его ресурс эксплуатации, а также безопасность машины в целом.

Видео «Ремонт электронного модуля своими руками»

Канал АВТО РЕЗ наглядно показал процедуру выполнения ремонта модуля управления ДВС в гаражных условиях.

Где расположен блок управления двигателем в автомобиле

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) выполнят целый ряд важнейших функций, полностью контролируя работу ДВС на разных режимах. Указанный блок управления фактически является основой ЭСУД, так как устройство получает данные от различных датчиков, после чего происходит обработка полученной информации по заданным алгоритмам.

Затем блок посылает соответствующие команды на разные исполнительные устройства. Такая схема позволяет добиться значительной оптимизации многих процессов, которые протекают в двигателе, а также заставить мотор работать в рамках строго заданных параметров. В результате удается снизить расход топлива, повысить мощность мотора, обеспечить полноту сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах, уменьшить токсичность отработавших газов и т.п.

Сразу отметим, что так называемые «мозги» двигателя на современных автомобилях изготавливают таким образом, что ряд параметров, которые зашиты в их память, можно программно менять. Далее мы поговорим о том, где стоит блок управления двигателем на разных авто, а также рассмотрим основные функции и особенности электронного контроллера.

Читайте в этой статье

Где находится блок управления двигателем

Начнем с того, что на сегодняшний день среди автопроизводителей не существует какого-либо стандарта, который четко определяет место установки блока управления двигателем. Другими словами, на разных автомобилях данное устройство может располагаться в различных местах.

В зависимости от особенностей конструкции того или иного ТС, предпочтений инженеров и т.п., ЭБУ может находиться в салоне автомобиля, выноситься в подкапотное пространство и так далее. Другими словами, для моделей различных производителей место установки электронного блока индивидуально.

Например, в некоторых авто блок располагается в салоне под торпедо, причем может быть зафиксирован как в области центральной консоли или под панелью приборов, так и под бардачком. В ряде случаев нужно поднять ковровое покрытие в ногах переднего пассажира, после чего можно увидеть защитную металлическую пластину, которая прикрывает ЭБУ.

Также на многих ТС контроллер находится прямо в моторном отсеке. В некоторых случаях отмечено его расположение ближе к лобовому стеклу, слева или справа, возле «стаканов» передних стоек и т.д. Как правило, элемент крепится в самых верхних точках. Это необходимо для минимального попадания влаги на электронное устройство.

Однако такое место установки практикуется не на всех машинах. Существует большое количество моделей, на которых область расположения ЭБУ выбрана откровенно неудачно (например, ближе к радиаторной решетке для лучшего охлаждения или рядом с каналами для слива дождевой воды).

В последнем случае проблема заключается в том, что когда канал забивается грязью и листьями, вода начинает попадать на электронный блок, что вызывает его усиленную коррозию и т.д. Также добавим, что среди разных вариантов установки еще встречаются такие места, как ниша левого или правого брызговика. Обычно чтобы добраться до блока управления, в этом случае нужно предварительно снимать подкрылки.

С учетом вышесказанного становится вполне очевидно, что если блок не установлен на видном месте под капотом, без надлежащего опыта и знаний быстро обнаружить устройство может быть весьма затруднительно. По этой причине рекомендуется отдельно изучить руководство по эксплуатации и ремонту конкретного ТС, чтобы избежать сложностей и ошибок.

Дело в том, что на практике неопытные автолюбители часто путают ЭБУ двигателем с другими блоками управления, которые находятся в составе общей электронной системы автомобиля (блоки ABS, блоки AIRBAG и т.п.).

При этом отдельное изучение мануала или профессиональная консультация помогут быстро определить, где расположен блок управления двигателем на том или ином автомобиле, а также добраться до «мозгов» машины без риска что-либо случайно отключить, замкнуть или сломать.

Для чего нужен ЭБУ в автомобиле: какие функции выполняет электронный контроллер

Итак, разобравшись с возможными местами установки блока управления двигателем, давайте рассмотрим само устройство. Блок управления можно смело сравнить с компьютером, так как элемент имеет аппаратную платформу и программное обеспечение.

Что касается «железа», ЭБУ имеет микропроцессор, а также преобразователи сигналов, которые нужны для преобразования аналогового сигнала в цифровой и обратно. Главной задачей блока является прием и обработка сигналов, которые поступают от датчиков, после чего контроллер формирует «команды» для исполнительных устройств, тем самым поддерживая и при необходимости корректируя работу множества систем.

Если рассматривать программное обеспечение, не вдаваясь в подробности можно сказать, что это записанные в память блока управления оптимальные параметры работы мотора и его систем. После запуска ДВС на ЭБУ происходит передача сигналов от многочисленных датчиков, после чего в блоке осуществляется сопоставление данных с заранее прописанными параметрами в памяти.

Когда определяется отклонение от нормы, для коррекции блок формирует управляющие сигналы, которые передаются на исполнительные устройства. В случае, если откорректировать работу той или иной системы двигателя не удается (то есть данные от датчика все равно не соответствуют прописанным в памяти блока допустимым «нормам»), тогда блок управления фиксирует ошибку.

На панели приборов в подобной ситуации загорается «чек», сигнализируя водителю о неисправности. Также в ряде случаев ЭБУ переводит двигатель в аварийный режим, не позволяя мотору завестись или развить мощность и т.д.

Также отметим, что современные блоки управления двигателем поддерживают постоянную связь и обмен данными с другими системами посредством специальной CAN-шины. С учетом того, что разные системы также имеют собственные блоки-контроллеры, данное решение фактически позволило создать единую систему электронного управления автомобиля.

Что в итоге

Как видно, использование электронных блоков позволяет контролировать работу всех систем современного автомобиля. Если говорить о двигателе, снизилась токсичность выхлопа, уменьшился расход горючего, выросла мощность и т.д.

Также силовой агрегат получил возможность легкого и стабильного запуска без дополнительных действий со стороны водителя даже в условиях низких температур, чего не скажешь о простых моторах с карбюратором. Еще одним плюсом можно считать возможность производить самодиагностику и компьютерную диагностику двигателя, а также при необходимости считывать ошибки, записанные в память блока управления после возникновения неисправностей или сбоев.

Что касается недостатков, электронные системы и блоки управления более уязвимы, так как боятся попадания влаги и перегревов. Также на них негативно влияют значительные перепады напряжения в бортовой сети, короткие замыкания в результате повреждения изоляции проводов и т.д.

Если говорить о ремонте, обычно требуется специальное оборудование и профильные навыки, то есть зачастую самостоятельно устранить поломку или сбой ЭБУ в условиях гаража не получится.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое чип-тюнинг двигателя и топливные карты. Из этой статьи вы узнаете о коррекции топливных карт во время тюнинга (перепрошивки) электронного блока управления двигателем для повышения мощности, крутящего момента и приемистости ДВС, а также в целях экономии горючего.

Напоследок хотелось бы отметить, что блоки управления двигателем выполнены таким образом, что имеется возможность изменять их программное обеспечение. Другими словами, контроллер можно перепрошить.

Такая процедура называется чип-тюнинг, а сама перепрошивка блока управления двигателем позволяет дополнительно увеличить мощность двигателя, снизить потребление топлива на разных режимах, откорректировать работу целого ряда систем после тюнинга мотора и т.д.

Как заменить блок управления двигателем автомобиля

Как известно, современный инжекторный двигатель полностью управляется при помощи развитой ЭСУД. Система включает в себя блоки-контроллеры, датчики и исполнительные электронно-механические устройства. При этом для разных двигателей используются различные блоки управления.

Хотя указанные блоки представляют собой достаточно надежные устройства, исключать их поломки нельзя. К проблемам, которые напрямую связаны с ЭБУ, может привести короткое замыкание, механическое повреждение блока, попадание влаги внутрь контроллера и т.д. Так или иначе, некорректная работа блока управления не позволит нормально работать ДВС.

Еще отметим, что нередко замена штатного блока управления двигателем необходима и в том случае, если двигатель тюнингуется и форсируется. При этом необходимо также делать чиповку ЭБУ, однако не все блоки позволяют это сделать.

В подобной ситуации «мозги» меняются на подходящий аналог, после чего происходит перепрошивка блока управления двигателем. В этой статье мы поговорим о том, как заменить ЭБУ двигателем своими руками.

Читайте в этой статье

Основные функции блока управления ДВС

Начнем с того, что в случае выхода из строя блока управления данное устройство необходимо менять, так как ремонт зачастую нецелесообразен. С учетом высокой стоимости устройства зачастую практикуется замена на подержанный блок управления, реже приобретается новый ЭБУ.

При этом для замены следует особое внимание уделить подбору управляющего модуля. Блок управления должен быть не только подходящим по модели, но и соответствовать тому или иному типу двигателя. Другими словами, чаще всего ЭБУ подходит только от аналогичной модели автомобиля с точно таким же ДВС.

Блок управления двигателем является электронным устройством, на которое поступает информация от датчиков, установленных в различных системах авто. Контроллер, подобно компьютеру, обрабатывает полученную информацию, затем подает сигналы на исполнительные механизмы, поддерживая оптимальный режим работы ДВС с учетом постоянно изменяющихся условий.

Электронный блок осуществляет контроль за работой системы зажигания, впрыска топлива, оценивает состав отработавших газов и т.д. В каждой модели автомобиля бортовой компьютер индивидуальный под конкретный тип ТС.

Почему контроллер нужно менять и как заменить ЭБУ двигателем

Как уже было сказано выше, необходимость замены блока управления двигателем может возникнуть по разным причинам. В большинстве случаев сбои в блоке управления не позволяют нормально эксплуатировать авто, в результате требуется замена ЭБУ.

С учетом того, что блок управления двигателем представляет собой электронное устройство, отмечена его высокая чувствительность к перепадам напряжения в бортовой сети и замыканиям. Также не допускается попадание влаги в корпус ЭБУ. Еще блок может выйти из строя по причине повышенных вибраций, ударов и т.д.

Кстати, среди наиболее частых причин выхода из строя бортового компьютера все же является перепад напряжения, то есть замыкание в электроцепях автомобиля. Еще добавим, что в случае очевидных проблем с АКБ или генератором, когда напряжения попросту недостаточно, ЭБУ также может начать работать со сбоями.

Сразу отметим, что перед тем, как менять электронный блок управления, следует провести детальную диагностику автомобиля. Полная компьютерная диагностика машины, прежде всего, позволит точно убедиться, что проблема связана именно с блоком, а не с каким-либо другим элементом.

Также в рамках диагностики очень важно определить саму причину, которая привела к выходу контроллера из строя. Обратите внимание, если причину не обнаружить, тогда замена блока управления мотором может повторно обернуться поломкой недавно установленного устройства.

Важно понимать, что сбои в работе двигателя часто бывают связаны не с самим ЭБУ. Выход из строя датчиков ЭСУД, некорректная работа исполнительных устройств, поломки самого силового агрегата и другие причины не позволяют блоку обеспечить стабильную работу силовой установки.

Что касается самого блока, на начальном этапе проверяется напряжение на ЭБУ. Затем к блоку подключается диагностическое оборудование, тестируется работоспособность, проводится тестирование входных и выходных сигналов. Только проведенные в комплексе тесты позволяют сделать вывод о том, что блок управления неработоспособен и нуждается в замене.

Замена электронного блока управления ДВС

Теперь перейдем к самой замене. Следует учесть, что замена блока управления двигателем может оказаться сложной задачей в случае отсутствия необходимых навыков. Как правило, сначала ЭБУ нужно обнаружить. Другими словами, следует знать, где стоит блок управления двигателем на автомобиле в зависимости от марки и модели ТС.

Дело в том, что производители не всегда устанавливают ЭБУ в легкодоступном месте. Причин для этого много, начиная от защиты блока управления от вибраций, влаги и перепадов температур и заканчивая защитой от угона.

Во втором случае главной задачей является затруднение доступа к устройству, чтобы угонщик не имел легкой возможности подмены блока, обхода иммобилайзера и т.п. Вполне очевидно, что ЭБУ может стоять как в подкапотном пространстве, так и в салоне. Чтобы найти контроллер, может понадобиться частичная разборка салона, снятие навесного оборудования с двигателя и т.д.

Итак, после того, как блок найден, перед его снятием нужно отсоединить клеммы с АКБ, выждать несколько минут, затем можно приступать к отключению фишек-колодок с проводами от блока управления. Обычно колодки крепятся к разъемам при помощи специальных защелок. После снятия электронного контроллера производится установка нового или заведомо рабочего устройства.

После этого нужно проверить работоспособность ЭБУ, а уже затем собирать салон в обратном порядке. В случае если снималось навесное оборудование с двигателя, сначала нужно все детали и элементы установить обратно, а уже затем проверять работоспособность нового блока.

Также во время проверки желательно подключить к диагностическому разъему соответствующее оборудование. Это позволит убедиться в том, что двигатель и другие системы работают в штатном режиме с новым ЭБУ.

Кстати, на многих автомобилях блок нуждается в адаптации. На практике, особенно если речь идет об автомобиле с солидным пробегом, это означает «самоподстройку» контроллера с учетом износа ДВС, снижения производительности бензонасоса, форсунок и т.д. Получается, на оптимальные показатели работы двигатель после замены ЭБУ выйдет не сразу, а спустя некоторое время после начала эксплуатации автомобиля.

Советы и рекомендации

Хотя электронные блоки многих производителей официально являются неремонтопригодными, специалисты нередко вполне успешно восстанавливают данные устройства. Это значит, что возможность ремонта ЭБУ также не следует полностью исключать. Если блок очень дорогой или редкий, тогда возможность ремонта ЭБУ может оказаться выходом из сложившейся ситуации.

Также отметим, что после замены ЭБУ может потребоваться выполнить его перепрошивку (чиповку), что означает узкую подстройку работы блока под конкретный двигатель. Чип-тюнинг также актуален в случаях, когда на автомобиле установлено ГБО.

В случае, когда все работы выполнены правильно, дополнительная настройка ЭБУ позволяет улучшить отдельные технические характеристики мотора на конкретном авто. Как правило, двигатель начинает лучше «тянуть» на низких оборотах, исчезают провалы при резком нажатии на педаль газа, мотор работает более эластично на разных режимах и т.п.

Однако не следует забывать и о минусах чип-тюнинга. Если установлена программа неизвестного производителя, специалисты не «обкатали» прошивку на ходу и т.д., тогда ресурс двигателя может заметно сократиться, возникают проблемы со смесеобразованием, могут начать плавать обороты, двигатель «тупит», пропадает отзывчивость на нажатие педали акселератора, под нагрузками ДВС глохнет и т.д.

По указанным выше причинам выполнять прошивку блока управления двигателем должны только квалифицированные специалисты при помощи специального оборудования. Важно, чтобы программное обеспечение (прошивка) оказалось проверенным и качественным, после чего также производятся обязательные подстройки прямо на ходу (так называемая обкатка прошивки ЭБУ в режиме онлайн).