Процесс чип-тюнинга заключается в смене программы управления двигателем в электронном блоке управления(ЭБУ). А что такое ЭБУ, как он устроен и за что отвечает - мы рассмотрим в этой статье.

С 80-х годов для повышения экологичности и экономичности (и ни для чего другого) вместо карбюратора установили систему впрыска и на форсунку повесили "мозги" - электронный блок управления (ЭБУ), или electronic control unit (ECU). Управлял он впрыском, углом опережения зажигания и подачей воздуха. С тех пор прошло достаточно много времени, и на сегодняшний день в автомобиле легко может находиться около 80 блоков управления самыми разными узлами - от подогрева сидений до системы автоматической парковки.

Устройство ЭБУ

Электронный блок управления - это герметично закрытая металлическая (в редких случаях - с пластиковой крышкой) коробка в которую идет пара толстых кабелей. В самом блоке, наиболее важными элементами является микроконтроллер и EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory - энергонезависимая память с возможностью перепрограммирования)

Микроконтроллер отвечает за обработку сигналов от датчиков по программе, содержащейся в EPROM. В памяти блока находятся так называемые Калибровки - таблицы со значениями по конкретному узлу "что показывает датчик"->"что нужно передать(открыть/закрыть/ увеличить/уменьшить)". Как пример - "Если датчик детонации показывает такое-то значение - изменить угол опережения зажигания на такую-то величину".

Програма в EPROM отвечает за использование калибровок и за их обновление. Многие величины не могут быть заложены в память и всегда выдавать эталонный результат - тот же УОЗ будет разным при разном зазоре электрода на свече, поэтому значения постоянно обновляются. Это назвается самообучение блока.

Виды ЭБУ автомобиля

В зависимости от предназначения блоки управления имеют разделение по видам.

ECM (Engine Control Module) - модуль, отвечающий за работу двигателя. Ранее его называли ECU - Engine Control Unit, и EMS (Engine management system).

Формирование топливной смеси, время впрыска, зажигание, контроль скорости вращения валов - это его область ответственности. И да, чип-тюнинг мотора затрагивает именно его. Изменения вносятся в значения калибровок и в управляющую программу EPROM, благодаря чему получается исправить некоторые ошибки и недочеты производителя, увеличить мощность и крутящий момент (в основном за счет более точной топливной корректировки из-за исключения работы с 92-м октаном), отключить некоторые экологические функции. Основные датчики, работающие на этот блок - датчик массового расхода воздуха(ДМРВ), датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) и датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) и еще несколько десятков датчиков напрямую или косвенно влияющие на работу двигателя. Например, датчик неровной дороги помогает отличить электронному мозгу детонацию двигателя от вибрации при езде по колдобинам.

EBCM (Electronic Brake control module) - электронный блок контроля тормозной системы. Система ABS - Anti-block system управляется именно им. На входе в этот блок подаются значения нажатия педали тормоза, скорость автомобиля, скорость вращения каждого колеса и положение ключа зажигания. Кстати, на большинстве автомобилей именно эта система используется для анализа накачанности колес. По скорости вращения колеса можно определить его радиус, сравнить с эталонным и в случае значительного отклонения от нормы - зажечь лампочку на приборке.

PCM (Powertrain control module) - модуль управления силовой установкой, или передачи крутящего момента на колеса. Отвечает за коробку передач, круиз-контроль, режим овердрайва (переключение на повышенную передачу для повышения экономичности при езде по трассе) и выполняет другие функции по обеспечению корректной работы этого узла.

VCM (Vehicle control module) - модуль контроля автомобиля. Отвечает за безопасность - EPS, ACC, ESC и подушки безопасности. Расположен, как правило в середине салона, подальше от источников опасности.

BCM (Body control module) - управление сиденьями, стеклоочистителями, стеклоподъемниками, люками в крыше и самими крышами (у кабриолетов)

Самый интересный для чип-тюнинга блок - управления двигателем. Хотя и блок управления коробкой (PCM) тоже вызывает множество вопросов и пожеланий...хотя на самом деле всего один - можно ли сделать так, чтобы автомат перестал "тупить" и не в ущерб надёжности? В большинстве случаев - нельзя. В редких случаях - можно.

Электронный мозг имеет свои органы восприятия - датчики. Ориентируясь на их показания он принимает решения. Некоторые используют эту возможность для обмана электромозга в своих целях - например, включив в цепь между ЭБУ и датчиком "хитрый" приборчик можно добиться от ЭБУ нужной реакции. Такой подход был весьма оправдан на раннем этапе использования ЭБУ, когда программы были простыми. Подать неверный сигнал, например, с второй лямбды о том, что "катализатор по-прежнему на месте, а вовсе даже не удалён" было простым и дешевым решением. Но сейчас блоки стали гораздо умнее, программы на много порядков усложнились и теперь одновременно анализируется несколько десятков показаний датчиков, строятся тренды и проверяются отклонения. Обмануть мозги внося исправленные данные в один единственный датчик уже невозможно.

Основные датчики ЭБУ

Всевозможных датчиков, передающих информацию в электромозг автомобиля очень и очень много. Обо всех рассказывать долго, да и в рамках нашей общеобразовательной статьи не нужно. Но о самых главных - мы расскажем.

MAT Sensor (Manifold Air temperature) - датчик температуры воздуха впускного коллектора.

CTS Sensor (Coolant Temperature Sensor) - датчик температуры охлаждающей жидкости

CPS Sensor (Camshaft/Crankshaft Position) датчик положения распредвала или коленвала.

KS (Knock Sensor) - датчик детонации

TPS (Throttle Position Sensor) - ДПДЗ - датчик положения дроссельной заслонки

VSS (Vehicle Speed Sensor) - датчик скорости.

MAP Sensor (Manifold Absolute Pressure) - ДАД - датчик абсолютного давления.

MAF Sensor (Mass Air Flow) - ДМРВ - датчик массового расхода воздуха.

Современный автомобиль - это не просто четыре колеса и двигатель. Это смартфон на колесах. Работу всех систем современного авто контролирует огромное количество различных датчиков. Эту информацию затем анализирует специальный компьютер и прочая электронная начинка. Чем дороже автомобиль, тем больше в нем самых разных электронных опций. Всем этим «оркестром» управляет одна небольшая коробка - это ЭБУ. Что это такое? Это электронный блок управления. О нем мы сегодня и поговорим.

ЭБУ в современном автомобиле

Первым делом стоит начать с терминов. ЭБУ - это «мозги» автомобиля или электронный блок управления. Многие его знают как контроллер. Это действительно мозг машины. Без этого блока все остальные элементы и механизмы превращаются просто в безжизненный хлам, огромное количество пластика, проводов и микропроцессоров.

Электронный блок получает данные от датчиков. Затем информацию обрабатывает по специальным алгоритмам. Далее он посылает специальные команды на исполнительные устройства. ЭБУ есть даже в моделях от АвтоВАЗа. Есть там и датчики - например, кислородный, температуры ОЖ, скорости. Что уж говорить про современные иномарки.

Вот это и есть электронный блок управления ЭБУ. Простыми словами, это умный прибор, что держит на контроле все процессы, которые каждую секунду проходят в автомобилях. В секунду обрабатывается до тысячи разных сигналов.

Что контролирует контроллер?

Можно перечислить несколько основных датчиков, с которых собирается информация. Это температура двигателя, окружающей среды, лямбда-зонд, уровень топлива и холостого хода. Также во многих автомобилях имеются датчики ABS, износа тормозных колодок и прочие сенсоры, отвечающие за безопасность.

Отдельные элементы контролируют скорость движения, положение электронное педали газа. Есть датчик положения коленчатого вала. Также ЭБУ контролирует работу охлаждающей системы, климат-контроля. Блок следит за правильностью работы тормозной системы.

Естественно, это далеко не весь перечень датчиков. Это некий стандартный набор, который встречается на любом более-менее современном авто. Примерно такой набор функций имеет ЭБУ ВАЗ-2170. Мы поговорили о датчиках, но нужно сказать и о исполнительных устройствах.

Это регулятор положения дроссельной заслонки, инжектор, система зажигания. Также ЭБУ управляет фазами распределения, температурой горения смеси и умеет ее поддерживать. Блок анализирует состав выхлопных газов. Он регулирует работу освещения, управляет стеклоподъемниками, всеми подогревами, действием роботизированных и автоматических КПП.

Это лишь минимум того, что умеет среднестатистический ЭБУ. Что это такое, мы уже знаем, поэтому пойдем дальше - будет интересно. На машинах классом повыше имеется куда больше всяких датчиков и устройств.

На самом деле ЭБУ - это небольшой по размерам блок, который удерживает под неусыпным контролем работу всего автомобиля. Каждая система контролируется этим компьютером. Далекие от автомобильного мира люди и начинающие водители думают, что ЭБУ по внешнему виду приставляет собой ноутбук (ведь компьютер же?). Но это совсем не так. Блок управления изготавливается в немного другом форм-факторе.

Как выглядит ЭБУ и что собой представляет?

Блок управления изготавливают в самых разных корпусах. Зачастую это пластиковые или алюминиевые основания. К примеру, ЭБУ ВАЗ-2172 изготовлен в пластиковом корпусе. На большинстве иномарок корпус металлический. Материал по большей части зависит от места расположения блока. Так, если на моделях от АвтоВАЗ блок установлен в салоне, то он из пластика. Если бы его устанавливали под капотом, сделали бы из металла.

Но корпус - это далеко не весь ЭБУ. Внутри корпуса находится электронная плата. Это и есть ЭБУ. Что это такое, мы уже примерно знаем. Из платы наружу выведены два разъема - это так называемая CAN-шина. К данным разъемам подсоединены провода от всех датчиков и исполнительных устройств. Нужно заметить, что некоторые блоки также оснащаются разъемом для обновления встроенного ПО, а также диагностическим OBD-II выводом. Как и любой компьютер, этот тоже иногда «глючит». Также сбои случаются в датчиках. В помощью диагностического разъема можно считать коды ошибок ЭБУ ВАЗ и тогда будет легче ремонтировать автомобиль. Больше не нужно искать поломки вручную.

Микросхемы ЭБУ подвержены достаточно сильному нагреву. Поэтому корпуса их имеют ребра. Последние выполняют функцию радиаторов, отводя лишнее тепло. Если взять и посмотреть на демонтированный блок, то по внешнему виду блок - это небольшая коробка размером 15 на 10 см, толщина ее составляет не более сантиметра.

ЭБУ изнутри

Если блок вскрыть, то можно увидеть достаточно большую плату. Неопытные автовладельцы, да и вообще неопытные пользователи компьютера смогут спутать ее с материнской платой компьютера. Не будем разбираться в устройстве ее досконально, а пройдемся вскользь об основных узлах.

Остановимся на памяти ЭБУ. Что это такое? Существует несколько типов памяти. ППЗУ - это программируемая постоянная, куда разработчики заложили нужные алгоритмы для работы двигателя и других систем. ОЗУ - оперативная память, которая необходимо для работы с промежуточной информацией. Она обрабатывается в реальном времени. ЭРПЗУ - это электронная, перепрограммируемая память. Используется для запоминания временных данных.

Программное обеспечение

Функциональное ПО является наиболее важным. Ведь именно за счет него читается и анализируется информация с датчиков, а также отправляются команды на исполнительные устройства.

Модули ведут контроль полученных данных на предмет ошибок, если такие удалось обнаружить. ПО старается исправить ошибки, если это возможно. Если исправить ошибку нельзя, то на дисплее бортового компьютера выводится Check Engine и т. п. Не нужно помнить все ошибки ЭБУ. Расшифровка их разная для всех видов автомобилей. Например, на "Ладе Приоре" код Р0353 говорит об обрыве цепи катушки зажигания 3-го цилиндра.

Где расположено ЭБУ?

В салоне блок можно обнаружить под панелью. В моделях от АвтоВАЗ он находится около радиатора отопителя. На иномарках бизнес-уровня ЭБУ можно найти под задним сидением. Некоторые производители стараются установить контроллер в багажнике. Расположить ЭБУ под капотом - это не самое лучшее решение.

Ведь там на блок воздействует дождь, снег и другие факторы. Зачастую в подкапотном пространстве устройство это можно отыскать возле аккумулятора или под предохранительным блоком. Найти несложно - даже обыкновенный автовладелец без особых навыков сможет найти его. Нужно просто немного разобрать приборную панель или же найти блок под капотом. Внешне это коробка, от которой отходят два жгута проводов. Но вот осуществлять ремонт ЭБУ самостоятельно без специальных знаний не стоит. Лучше доверить эту работу профессионалам.

Демонтаж

Снять блок управления очень просто. Достаточно открутить удерживающие болты и отсоединить шлейфы. Естественно, перед этими работами следует снять минусовую клемму с АКБ. На некоторых моделях автомобилей необходим разбор приборной панели. Зачастую блок находится со стороны печки или же под бардачком.

Выяснить, работает ли блок, очень просто. В половине случаев автомобиль просто не получится запустить. Также возможно, что заблокируются все системы, откроются все замки и тому подобное. В остальных случаях могут проявляться сбои в работе двигателя. Так, на некоторых машинах могут плавать обороты, возникают провалы. Двигатель может вообще не запускаться. Горят ошибки, которые не получается убрать при помощи ПО. Нужно отметить, что ЭБУ - это достаточно надежный узел. Поэтому если специально его не «топить», блок будет работать долго и исправно.

Как случаются поломки, если блок надежен? Все просто - достаточно короткого замыкания или попадания на плату влаги. Также ЭБУ не любит физических воздействий и коррозии.

Ремонт, замена

Выполнять ремонт ЭБУ или заменить, сказать сложно. Иногда контроллер сгорает полностью, да так, что ремонту уже не поддается. Необходимо устанавливать новый блок. А это не так уж и дешево - средняя цена составляет от 15 до 40 тысяч рублей.

Но если ошибку можно устранить при помощи замены одной или двух микросхем, то ремонт целесообразен. Если коррозией съело дорожку на плате, это тоже можно восстановить.

Заключение

Теперь начинающие водители знают, что такое ЭБУ в автомобиле, где находится блок и для чего он нужен. Это полезная информация, которая поможет всем автовладельцам. Сейчас в продаже есть специальные диагностические устройства, с помощью которых можно самостоятельно определять поломку авто.

Современные цифровые технологии позволяют применять широкий ряд управляющих функций в автомобиле. Много параметров, влияющих на его работу, могут приниматься во внимание одновременно, так что управление различными системами может осуществляться с максимальной эффективностью. Электронный блок управления (ЭБУ) получает электрические сигналы от датчиков или от генераторов в ожидаемом интервале значений, оценивает их и затем проводит вычисление пусковых сигналов для исполнительных устройств (приводов). Программа управления хранится в специальной памяти, а за реализацию этой программы отвечает микропроцессор.

Рис.57 Электронный блок управления. 1 - разъем, 2 - задающие каскады малой мощности, 3 - импульсный источник питания (SMPS), 4 - CAN интерфейс (интерфейс шины передачи данных), 5 - блок памяти микропроцессора, 6 - задающие каскады большой мощности, 7 - входные и выходные контуры.

Эксплуатационные условия

К ЭБУ предъявляются очень высокие требования по отношению к следующим факторам:

• температуре окружающей среды (во время нормальной работы должны находиться в пределах -40 - +85°С для коммерческих автомобилей и -40 - +70°С для легковых автомобилей);
• к воздействию со стороны таких материалов, как масло и топливо и т.п;
• к воздействию к влажности окружающей среды;
• обладать механической прочностью, например, при наличии вибраций при работе двигателя.

Одновременно очень высокие требования касаются электромагнитной совместимости и защиты от высокочастотных помех.

Устройство и конструкция

ЭБУ (рис. 57) размещается в металлическом корпусе и соединяется с датчиками, исполнительными устройствами и источником питания через многоштырьковый разъем (1). Компоненты электронной системы для непосредственного управления исполнительными устройствами располагаются в корпусе ЭБУ таким образом, чтобы обеспечить хорошее рассеяние тепла в окружающую среду.

Если ЭБУ устанавливается непосредственно на двигателе, то отвод тепла осуществляется через встроенный в корпус ЭБУ охладитель, в котором постоянно течет топливо (только для коммерческих автомобилей). Большинство компонентов ЭБУ выполняется по технологии SMD (Surface-Mounted Device - платы с поверхностным монтажом). Обычная проводка используется только в некоторых элементах питания и в разъемах, так что здесь могут быть применены компактные конструкции небольшой массы.

Рис.58 Обработка сигналов в электронном блоке управления ЭБУ. Н - высокий уровень L - низкий уровень. FEPROM - программируемая память (постоянное запоминающие устройство), EEPROM - постоянная память, RAM - оперативная память, А/D-АЦП, CAN - шина передачи данных.

Обработка данных

Входные сигналы

Наряду с периферийными исполнительными устройствами, датчики представляют интерфейс между автомобилем и ЭБУ, который является блоком обработки данных.

ЭБУ получает электрические сигналы от датчиков по проводке автомобиля и через разъемы. Эти сигналы могут быть следующих типов:

Рис.59 Сигналы широтно-импульсной модуляции. а - постоянный период, b - длительность сигнала.

Формирование сигналов

Для ограничения напряжения входных сигналов до максимально допустимого значения в ЭБУ используются защитные цепи. Путем применения устройств фильтрации наложенные сигналы помех в большинстве случаев отделяются от полезных сигналов, которые, в случае необходимости, затем усиливаются до допустимого уровня входного сигнала ЭБУ.

Формирование сигналов в датчиках может быть полным или частичным, в зависимости от уровня их интегрированности.

Обработка сигналов

ЭБУ является управляющим центром системы, являющимся ответственным за последовательность функциональных операций. Управляющие функции с учетом и без учета обратной связи выполняются в микропроцессоре. Входные сигналы, формируемые датчиками, генераторами с ожидаемыми значениями параметров и интерфейсами других систем, служат как входные координаты. Они подвергаются дальнейшей проверке на достоверность в компьютере. Выходные сигналы рассчитываются с использованием программ, характеристик и программируемых матриц. Микропроцессор синхронизируется кварцевым генератором.

Рис.60 Схема расчета подачи топлива в электронном блоке управления.
Ключ “зажигания” в положении А (пуск),
Ключ “зажигания” в положении В (режимы движения).

• Программируемая (перезаписываемая память). Для своей работы микропроцессору требуется программа, которая хранится в программируемой памяти (постоянное запоминающие устройство - ROM, или EPROM/ FEPROM).

Эта память также содержит также специальные данные (индивидуальные данные, характеристические и программируемые матрицы). Это фиксированные данные, которые не могут быть изменены во время управления автомобилем.

Множество вариантов, которые требуют различной записи данных, делают необходимым ограничение числа типов ЭБУ для изготовителей автомобилей. Вся область программируемой памяти (Flash EPROPM, или FEPROM) может быть запрограммирована (программа и специальные данные модели), когда автомобиль сходит с конвейера (EoL- End of Line programming - программирование на линии конвейера). Можно также сохранять в памяти число вариантов данных (то есть для разных стран), которые затем выбираются EoL-программированием.

• Оперативная память. Оперативная память (RAM) требуется для хранения таких изменяющихся данных, как численные значения сигналов. Для правильной работы оперативная память требует постоянного электрического питания. При выключении зажигания или выключателя пуска ЭБУ выключается и, следовательно, теряет всю память (так называемая “испаряющаяся” память). Адаптирующие значения величин, то есть тех, которые “обучаются” системой во время работы и которые касаются работы двигателя рабочих режимов, в этом случае должны быть снова “обучены” после нового включения ЭБУ.

Данные, которые не должны быть потеряны (например, коды иммобилайзера и данные кодов неисправности) должны постоянно храниться в постоянной памяти (EEPROM). В этом случае данные в постоянной памяти не теряются даже в случае отсоединения аккумуляторной батареи.

• Специализированная интегральная схема (ASIC). Увеличивающаяся сложность функций ЭБУ означает, что вычислительные возможности микропроцессоров оказываются недостаточными. Решением является использование модулей со специализированными интегральными схемами (ASIC - Application- Specific integrated Circuit) - потенциалом развития ЭБУ и, поскольку они оснащаются повышенной оперативной памятью (extra RAM) и усовершенствованными входными и выходными блоками, то могут генерировать и передавать сигналы широтноимпульсной модуляции.
• Блок текущего контроля. ЭБУ оснащается следящим контуром, который встроен в специализированную интегральную схему (ASIC). Микропроцессор и блок текущего контроля следят друг за другом и, как только обнаруживается неисправность, любой из них может выключить подачу топлива независимо от другого.

Выходные сигналы

Используя свои выходные сигналы, микропроцессор запускает задающие каскады. Выходные сигналы обычно являются достаточно мощными, чтобы непосредственно управлять исполнительными устройствами или реле. Задающие каскады защищены от короткого замыкания на массу или аккумуляторную батарею, а также от разрушения от электрической перегрузки. Такие нарушения в работе, вместе с обрывами цепи или неисправностями датчиков, определяются контроллером задающих каскадов, и эта информация передается в микропроцессор.

Переключающие сигналы

Эти сигналы используются для включения и выключения исполнительных устройств, например, электровентилятора системы охлаждения двигателя.

Сигналы широтно-импульсной модуляции (PWM signals)

Выходные цифровые сигналы могут быть в форме сигналов широтно-импульсной модуляции. Это прямоугольные сигналы с постоянным периодом, но переменные по времени (рис. 59), которые могут быть использованы для пуска электромагнитных приводов, например, клапана системы рециркуляции ОГ.

Передача данных внутри ЭБУ

Для обеспечения нормальной работы микропроцессора периферийные компоненты должны иметь возможность обмениваться с ним данными. Это имеет место при использовании адресной шины или шины передачи данных, через которую микропроцессор выдает, например, адрес оперативной памяти (RAM), которая должна быть в данный момент доступна. Шина передачи данных используется затем для передачи соответствующих данных. Предшествующим автомобильным системам удовлетворяла 8-битовая топология с шиной передачи данных, включавшей в себя восемь линий, которые все вместе могли передавать 256 данных одновременно. 16-битовая адресная шина, которая обычно использовалась в таких системах, могла передавать данные в 65536 адресов.
Современные, более сложные системы, требуют для шины передачи данных 16 бит или даже 32 бит. Для того, чтобы сохранить компоненты систем в действии, для адресных шин (шин передачи данных) может быть использована мультиплексная (многократная) передача. То есть данные и адреса отправляются по тем же самым линиям передачи, но смещаются один от другого во времени.

Встроенная диагностика

• Текущий контроль датчиков. Для того чтобы удостовериться в наличии нормального напряжения питания и в том, что выходной сигнал датчика находится в допустимых пределах (например, для температурного датчика это диапазон между -40 и +150”С), работа датчиков отслеживается встроенными диагностическими устройствами.

Сигналы наиболее важных датчиков, насколько это возможно, дублируются. Это означает, что в случае нарушения работы может быть использован другой подобный сигнал, или может быть выполнено два-три выбора.

• Определение неисправностей. Это возможно осуществлять в пределах специальной области слежения за работой датчиков. В случае систем с программами обратной связи (например, контроль давления), возможно также диагностировать отклонение отданного диапазона регулирования.
  Путь прохождения сигнала может считаться неправильным, если неисправность присутствует больше заданного периода времени. Если однажды этот период был превышен, то неисправность сохраняется в памяти ЭБУ вместе с параметрами условий, при которых она случилась (например, температура охлаждающей жидкости, частота вращения коленчатого вала двигателя и др.).

Для многих неисправностей возможна повторная проверка датчика, если путь прохождения данного сигнала будет определен при отслеживании как не имеющий неисправности в рассматриваемом периоде времени.

• Реакция в случае наличия неисправности. Если выходной сигнал датчика выходит за допустимые пределы, то происходит переключение на значение сигнала по умолчанию. Эта процедура используется применительно к следующим входным сигналам: напряжению аккумуляторной батареи; температуре охлаждающей жидкости, воздуха на впуске, моторного масла; давлению наддува; атмосферному давлению и расходу воздуха на впуске.

В случае нарушения важных для движения функций осуществляется переключение на заменяющие функции, которые позволяют водителю доехать, например, до автосервиса. Если один из потенциометров в модуле положения педали акселератора оказывается неисправным, то для расчетов могут использоваться сигналы второго потенциометра, при условии их правдоподобности, или работа двигателя может быть переключена на режим постоянной малой частоты вращения.

Принцип работы системы электронного управления

ЭБУ оценивает сигналы, полученные от внешних датчиков, и ставит ограничения по допустимому уровню напряжения.

Используя эти входные данные и хранящиеся в памяти программируемые матрицы, микропроцессор рассчитывает продолжительность и угол опережения (момент начала) впрыска и преобразует эти данные в сигналы для характеристик как функции времени, которые затем адаптируются к движению поршней. Учитывая высокие динамические нагрузки двигателя и большую частоту вращения, требуются высокие вычислительные возможности микропроцессора, чтобы соответствовать требованиям по точности вычислений. Выходные сигналы используются для запуска задающих каскадов, которые передают соответствующую мощность для всех исполнительных устройств (например, электромагнитных клапанов), включая приводы для таких функций двигателя, как рециркуляция ОГ и перепуск газов мимо турбины турбокомпрессора, а также для дополнительных функций, как реле свечей накаливания и кондиционер. Задающие каскады защищаются от разрушения и повреждений из-за короткого замыкания и электрической перегрузки. Сигналы о таких нарушениях в работе, как обрыв электрической цепи, передаются обратно в микропроцессор.

Диагностические функции задающих каскадов электромагнитных клапанов также определяют сигнальный код неисправности. Кроме того, определенное число выходных сигналов посылается другим системам автомобиля через интерфейс. ЭБУ также отслеживает работу всей системы топливоподачи в пределах рамок концепции безопасности.

Управление рабочими режимами

Для обеспечения оптимального процесса сгорания в двигателе, ЭБУ должен осуществлять соответствующий расчет величины подачи топлива для каждого рабочего режима. Блок-схема расчета величины подачи топлива показана на рис. 60.

Пусковая подача топлива

Пусковая подача топлива рассчитывается как функция температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения коленчатого вала двигателя. ЭБУ выдает выходной сигнал на пусковую подачу от момента включения “зажигания” (положение “А” на рис. 60) и свечей накаливания, и до момента, когда достигается минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя. Водитель не может оказывать влияния на величину пусковой подачи.

Управление движением автомобиля

Во время движения автомобиля количество впрыскиваемого топлива (величина подачи) рассчитывается как функция положения педали акселератора (датчик положения педали акселератора) и частоты вращения коленчатого вала двигателя (выключатель “зажигания” в положении “В” на рис. 60) с использованием многопараметровой характеристики управления автомобилем. Такое управление обеспечивает оптимальное соответствие действий водителя и выбора мощности двигателя.

Регулирование минимальной частоты вращения холостого хода

На минимальном режиме холостого хода расход топлива обусловлен главным образом механическим КПД двигателя и частотой вращения.
В современном плотном движении транспорта с частыми остановками основная доля расхода топлива приходится на минимальные режимы холостого хода. Это, следовательно, означает, что с одной стороны минимальная частота вращения холостого хода должна поддерживаться как можно более низкой, а с другой стороны, независимо от нагрузки (включенный кондиционер, положение селектора автоматической коробки передач, маневрирование при работе усилителя рулевого управления и др.), она никогда не должна уменьшаться ниже определенного минимума, когда двигатель начинает работать с рывками или даже останавливаться.

Для того чтобы установить необходимую частоту вращения, контроллер минимальном частоты вращения холостого хода изменяет подачу топлива до тех пор, пока измеренное ее значение не станет равным требуемому. Величина требуемой частоты вращения и характеристики управления определяются положением селектора (в автоматической коробке передач) и температурой охлаждающей жидкости двигателя (по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости).

Кроме учета влияния момента сопротивления от приложения внешней нагрузки внешней, следует также принимать во внимание моменты внутреннего трения, которые должны компенсироваться системой управления минимальной частоты вращения холостого хода. Эти изменения минимально, но постоянно осуществляются в течение всего срока эксплуатации автомобиля.

Регулирование плавности работы двигателя

Из-за наличия допусков при изготовлении и в зависимости от износа двигателя имеются различия в величине крутящих моментов, создаваемых отдельными цилиндрами. Это особенно проявляется на минимальном режиме холостого хода, когда приводит к неравномерной, с рывками, работе двигателя. Система управления плавностью работы двигателя отслеживает изменения в его работе в каждый момент времени, когда происходит вспышка в цилиндрах, и сравнивает работу цилиндров друг с другом. Затем происходит регулирование количества впрыскиваемого топлива в каждый цилиндр в зависимости от измеренной разницы в частоте вращения между отдельными цилиндрами, в результате чего вклад каждого цилиндра в создание крутящего момента двигателя оказывается одинаковым.

Управление скоростью автомобиля (система Cruise Control)

Контроллер системы поддержания скорости автомобиля (Cruise Control) позволяет обеспечить управление автомобилем с заданной постоянной скоростью движения.

Он поддерживает скорость автомобиля в соответствии со значением выбранным водителем с помощью переключателя, находящегося на приборной панели.

В процессе регулирования количество впрыскиваемого топлива увеличивается или уменьшается до тех пор, пока действительная скорость не станет равной установленной. Процесс регулирования автоматически прекращается, как только водитель нажмет на педаль сцепления или тормоза. Если водитель нажимает на педаль акселератора, то ускорение автомобиля возможно только до установленной системой “Cruise Control” скорости. Как только педаль акселератора отпускается, контроллер снова начинает регулировать скорость в соответствии с предыдущей установкой. Если система "Cruise Control” была отключена, то водителю достаточно нажать кнопку включения, чтобы снова выбрать установленную ранее скорость.

Возможна также ступенчатая установка желаемой скорости с использованием переключателя “круиз-контроля”.

Управление режимом ограничения подачи топлива

Имеется ряд причин, по которым нежелательно, чтобы всегда впрыскивалось максимальное количество топлива.

Такими причинами могут быть:

• высокая эмиссия вредных веществ с ОГ;
• высокая эмиссия сажевых частиц из-за избыточной подачи топлива;
• механическая перегрузка при максимальном моменте или при большом превышении частоты вращения;
• термическая перегрузка как результат повышенной температуры охлаждающей жидкости, масла или отработавших газов турбокомпрессора.

Ограничение количества впрыскиваемого топлива формируется по ряду входных параметров, например, по массовому расходу воздуха, частоте вращения и температуре охлаждающей жидкости.

Рис. 61 Активное демпфирование колебаний. 1 - резкое нажатие на педаль акселератора, 2 - характеристика частоты вращения без активного демпфирования колебаний, 3 - характеристика частоты вращения с активным демпфированием колебаний.

Демпфирование колебаний частоты вращения

При резком нажатии или отпускании педали акселератора происходит быстрое изменение количества впрыскиваемого топлива и, как результат, быстрое изменение крутящего момента двигателя. Такие резкие изменения нагрузки двигателя приводят к образованию “упругих” вибраций и, как следствие, к колебаниям частоты вращения коленчатого вала двигателя (рис. 61).

Демпфирование колебаний снижает такие периодические колебания частоты вращения путем соответствующего изменения количества впрыскиваемого топлива с такой же частотой, что и частота колебаний частоты вращения, то есть меньшее количество топлива впрыскивается в момент увеличения частоты вращения, и большее при ее уменьшении.

Высотная компенсация

Атмосферное давление влияет на регулирование давления наддува и является ограничителем крутящего момента двигателя. При использовании датчика атмосферного давления его величина может быть измерена ЭБУ, так что при работе на большой высоте цикловая подача топлива может быть уменьшена и, соответственно, снижена дымность ОГ двигателя.

Отключение цилиндров

Вместо того чтобы впрыскивать очень маленькие дозы топлива для уменьшения крутящего момента на высоких частотах вращения холостого хода и на малых нагрузках, может быть применен метод отключения части цилиндров. Например, может быть отключена половина форсунок (топливные системы с насос-форсунками, индивидуальными ТНВД и Common Rail), при этом оставшиеся в работе форсунки будут подавать большее количество топлива с большей точностью дозирования подачи.

В процессах включения и выключения цилиндров алгоритмы специальной программы обеспечивают плавность перехода режимов, в результате чего колебания крутящего момента не возникают.

Остановка двигателя

Работа дизеля основана на принципе самовоспламенения. Это означает, что остановка двигателя возможна только при прекращении подачи топлива.

Остановка двигателей с электронной системой управления осуществляется по сигналу ЭБУ “цикловая подача - ноль” (Не подается пусковой сигнал на электромагнитные клапаны управления подачей). Имеется также некоторое число резервных способов остановки двигателя. Топливным системам с насос-форсунками и индивидуальными ТНВД свойственна высокая безопасность. Другими словами, непреднамеренный впрыск может произойти только один раз. Следовательно, остановка дизеля имеет место при выключении электромагнитных клапанов управления подачей топлива.

Обмен информацией

Связь между ЭБУ двигателя и другими ЭБУ автомобиля осуществляется через контроллер сети - систему шин передачи данных CAN. Эта система служит для передачи желаемых и установочных значений параметров, эксплуатационных данных и информации о состоянии систем, что требуется для определения ошибок и эффективного управления (см. раздел “Передача данных другим системам”).

Внешнее влияние на величину цикловой подачи топлива

Внешнее влияние на величину цикловой подачи оказывают ЭБУ других систем (например, ABS, TCS), которые информируют ЭБУ двигателя о том, нужно ли изменять величину крутящего момента двигателя (и, следовательно, величину подачи), и если так, то насколько.

Электронный иммэбилайзер

Одной из мер защиты от угона автомобиля является ЭБУ иммобилайзера, который может быть установлен для предотвращения несанкционированного пуска двигателя.

При этом водитель может использовать сигнал дистанционного управления, чтобы сообщить ЭБУ, что он намеревается использовать автомобиль. ЭБУ иммобилайзера сообщает затем ЭБУ двигателя, что запрет на подачу топлива может быть снят, и двигатель может запускаться.

Кондиционер

При высокой температуре окружающей среды кондиционер охлаждает воздух в салоне автомобиля до желаемого уровня посредством использования компрессора холодильной установки.

В зависимости от типа двигателя и особенностей режимов движения мощность, затрачиваемая на привод компрессора, может достигать 30% от мощности двигателя.

Система электронного управления двигателя быстро выключает компрессор, как только водитель резко нажимает на педаль акселератора (другими словами, резко увеличивает крутящий момент двигателя).Это позволяет получить полную мощность двигателя для обеспечения разгона автомобиля и практически не влияет на температуру в салоне автомобиля.

Блок управления свечей накаливания

ЭБУ двигателя обеспечивает блок управления свечей накаливания информацией о необходимости включения нагрева свечей и длительности периода нагрева. Блок управления свечей накаливания следит за процессом нагрева и передает в ЭБУ двигателя информацию о любых неисправностях с целью диагностики.

Рис. 62 Последовательность пусковых сигналов в электромагнитных клапанах высокого давления топлива. 1 - фаза пускового тока (тока страгивания), 2 - определение угла опережения впрыска (момента начала впрыска), 3 - фаза удерживания тока, 4 - резкий сброс питания.

Электромагнитные клапаны высокого давления в топливных системах с насос-форсунками и индивидуальными ТНВД: Пусковые сигналы

Пусковые сигналы на электромагнитные клапаны высокого давления накладывают жесткие требования на задающие каскады
Необходимость соблюдения малых допусков и повторяемости цикловых подач с высокой точностью требует, чтобы текущие импульсы характеристики тока имели крутые передний и задний фронты.

При формировании пусковых сигналов используется текущий контроль, в котором процесс формирования разделяется на фазу увеличения (подъема) тока страгивания и фазу его удерживания. Между этими двумя фазами на короткий период времени подается постоянное напряжение для того, чтобы определить момент закрытия электромагнитного клапана. Текущий контроль должен быть таким точным, чтобы ТНВД или форсунка всегда обеспечивали повторяемость процесса впрыска топлива на каждом рабочем режиме. Текущий контроль также является ответственным за снижение потерь энергии в ЭБУ и электромагнитных клапанах. Для того чтобы обеспечить заданное и быстрое открытие электромагнитного клапана в конце процесса впрыска, энергия, хранящаяся в клапане, мгновенно сбрасывается путем подачи высокого напряжения на его выводы.

За расчет индивидуальных пусковых фаз отвечает микропроцессор. Этот процесс осуществляется с помощью так называемой логической матрицы, характеризующейся высокими вычислительными возможностями, которые выполняют это требование путем генерирования двух цифровых пусковых сигналов в режиме реального времени - “MODE” сигнал и “ON” сигнал. В свою очередь, эти пусковые сигналы заставляют задающие каскады генерировать необходимую последовательность текущего пускового процесса (рис. 62).

Управление периодом начала впрыска топлива (углом опережения впрыска)

Начало впрыска топлива определяется как момент времени (угол п.к.в.), в который электромагнитный клапан высокого давления закрывается, и начинается увеличение давления в камере высокого давления ТНВД. Как только давление превысит величину давления начала подъема иглы форсунки, последняя открывается, и начинается процесс впрыска топлива. Расчет действительной подачи топлива при впрыске осуществляется в периоде между началом подачи и снятием пускового сигнала с электромагнитного клапана. Этот период называется продолжительностью впрыска топлива.

Угол опережения впрыска топлива, то есть момент начала впрыска, оказывает существенное влияние на мощность двигателя, расход топлива, эмиссию вредных веществ с ОГ и шум. Установочное значение угла опережения впрыска, являющееся функцией частоты вращения коленчатого вала двигателя и величины подачи топлива, хранится в многопараметровых характеристиках в ЭБУ. Его величина может быть скорректирована в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя.

По причине наличия технологических допусков и изменений в работе электромагнитных клапанов высокого давления топлива в течение срока их службы, могут иметь место небольшие различия в моментах включения электромагнитных клапанов данного двигателя. Это приводит к различиям в моментах начала впрыска топлива в индивидуальных ТНВД разных цилиндров.

Для соответствия требованиям норм по эмиссии вредных веществ с ОГ и для достижения хороших результатов по плавности работы двигателя необходимо компенсировать указанные нарушения посредством соответствующего алгоритма управления.

Рассматривая прямую корреляцию между геометрическим началом подачи и началом впрыска топлива, описанными выше, для обеспечения точного регулирования величины угла опережения впрыска достаточно учитывать точные данные о начале геометрической подачи.

Для точного определения момента начала геометрической подачи топлива используется электронный расчет силы тока, проходящего через обмотку электромагнитного клапана, и в этом случае использование дополнительного датчика (например, датчика подъема иглы форсунки) не требуется. Пусковой сигнал на электромагнитный клапан высокого давления формируется постоянным напряжением вблизи момента времени, когда клапан должен закрываться. Магнитная индукция, возникающая при закрытии электромагнитного клапана, придает характеристике тока в обмотке клапана индивидуальное значение. Она оценивается ЭБУ, и отклонения от ожидаемого установочного значения момента закрытия для каждого электромагнитного клапана сохраняются в памяти, чтобы быть использованными как данные для компенсации при последующем процессе впрыска топлива.

Передача данных другим системам

Обзор систем

Современные системы электронного управления автомобилей включают следующие функции:

• электронное управление двигателем и собственно ТНВД;
• электронное управление переключением передач в трансмиссии;
• антиблокировочную систему тормозов (ABS);
• противобуксовочную систему (TCS);
• электронную систему курсовой устойчи-вости (ESP);
• систему управления тормозным момен¬том (MSR);
• электронные иммобилайзеры (EWS);
• бортовые компьютеры и т.д.

Использование указанных функций делает необходимым обеспечение связи между индивидуальными ЭБУ посредством работы в сети. Обмен информацией между различными системами управления уменьшает общее количество датчиков, активизируя в то же время использование потенциальных возможностей, присущих индивидуальным системам. Интерфейсы систем связи, которые были специально разработаны для применения в автомобилях, могут быть подразделены на две категории: обычные интерфейсы; последовательные интерфейсы, то есть CAN (Controller Area Network).

Рис. 63 Схема обычной передачи данных. 1 - блок управления коробкой передач, 2 - комбинация приборка, 3 - блок управления двигателем, 4 - блок управления системами ABS/ESP.

Обычная передача данных

В обычных автомобильных системах передачи данных для каждого сигнала предоставлен один канал связи (рис. 63). Двоичные сигналы могут быть переданы только как один из двух возможных - “1” или “0” (высокий или низкий уровень, соответственно). Примером здесь может быть компрессор автомобильного кондиционера, который либо включен (On), либо выключен (Off).

Для передачи постоянно меняющихся данных, таких как сигналы датчика положения педали акселератора, могут быть применены двоичные сигналы “ON/OFF”.

Все увеличивающийся поток данных между различными электронными бортовыми системами означает, что обычные интерфейсы не могут больше обеспечивать удовлетворительные характеристики передачи данных, Сложность электрической проводки и размеры соответствующих разъемов уже сегодня являются очень сложными для контроля, в то время как требования для обмена данными между ЭБУ все повышаются.

В некоторых моделях автомобилей каждый ЭБУ соединяется в сети с числом различных компонентов до 30 - предоставление каналов, которое практически невозможно обеспечить с обычной проводкой за допустимую цену.

Последовательная передача данных (CAN)

Проблемы, связанные с обменом данными при использовании многочисленных проводов и обычных интерфейсов, могут быть решены путем применения шин передачи данных. CAN есть система с шинами передачи данных, специально спроектированная для применения в автомобилях. Данные транслируются в виде последовательной передачи, то есть элементы информации передаются один за другим по одной линии (одному каналу связи). ЭБУ могут получать и передавать данные при условии, что они оснащены последовательным интерфейсом CAN.

Области применения

Имеются четыре представленные ниже основные области применения системы CAN в автомобиле.

• Мультиплексная передача. Мультиплексная (многократная) передача данных удобна для использования с программами, осуществляющими управление в замкнутых или в разомкнутых цепях в системах бортовой электроники, включая системы комфорта и удобства, такие как климат-контроль, центральный замок и регулировка сидений.

Скорость передачи данных обычно находится в пределах от 10 кбит/с до 125 кбит/с (низкоскоростная CAN).

• Программы мобильной связи. В области мобильной связи во взаимосвязи с центральным дисплеем и элементами управления работают такие компоненты, как система навигации, телефон и аудиоустановки.

Здесь целью является стандартизация операционных последовательностей, насколько это возможно, и концентрации информации о состоянии систем в данный момент времени так, чтобы свести к минимуму возможность ошибок водителя.

Скорость передачи данных до 125 кбит/с. В этой области прямая трансляция аудио- и видеоданных невозможна.

• Диагностические программы. В диагностических целях система CAN используется в уже существующей сети для диагностики подсоединенных к ней ЭБУ. Существующая сегодня общая форма диагностики, использующая линию “К” (ISO 9141) в дальнейшем окажется недостаточной.

Скорость передачи данных планируется равной 500 кбит/с.

• Применение систем в режиме реального времени. Применение систем в режиме реального времени необходимо для управления движением автомобиля.

Такие электрические системы, как системы управления двигателем, управления переключением передач и электронная система курсовой устойчивости (ESP) работают друг с другом в сети.

Скорость передачи данных в пределах от 125 кбит/с до 1 Мбит/с (высокоскоростная шина CAN) требуется для того, чтобы гарантировать быстродействие в режиме реального времени.

Рис. 64 Схема топологии линейной шины. 1 - блок управления коробкой передач, 2 - комбинация приборов, 3 - блок управления двигателем, 4 - блок управления системами ABS/ESP.

Работа ЭБУ в сети

Стратегия работы в сети предусматривает, что такие электронные системы, как электронное управление двигателем, антиблокировочная система тормозов (ABS), противобуксовочная система (TCS), электронная система курсовой устойчивости (ESP), электронное управление переключением передач в автоматической трансмиссии и др. соединяются одна с другой через интерфейс CAN.

Внутри линейной шинной топологии ЭБУ считаются равными “партнерами” (рис. 64). Преимущества этой структуры, известной как принцип ‘Multi-Master”, заключаются в том, что неисправность одного приписанного к ней блока не оказывает влияния на другие. Возможность общей неисправности является, таким образом, существенно более низкой, чем в других логических структурах, как например, в замкнутых цепях или иерархических структурах, в которых неисправность одной системы или центрального ЭБУ вызывает неисправность всей структурной системы.

Типичные скорости передачи данных находятся в пределах от 125 кбит/с до 1 Мбит/с. Скорости должны быть такими высокими, для того чтобы гарантировать заданные характеристики в режиме реального времени. Это означает, например, что данные о нагрузке двигателя от его ЭБУ поступают в ЭБУ коробкой передач в течение нескольких миллисекунд.

Рис. 65 Адресация и фильтрация сообщений.

Ассоциативная адресация данных

Система данных CAN не обращается к каждому терминалу индивидуально, а вместо этого назначает каждое “сообщение” фиксированным “идентификатором” длиной в 11 бит (стандартный формат для легковых автомобилей) или 29 бит (удлиненный формат для коммерческих автомобилей). Таким образом, в идентификаторе заключено содержание сообщения (например, частота вращения коленчатого вала двигателя).

Несколько сигналов могут быть включены в одно сообщение, как, например, число переключающих позиций.

Каждая станция (ЭБУ) обрабатывает только те сообщения, идентификация которых хранится в их собственном перечне, которые должны быть приняты (фильтрация сообщений, рис. 65).

Все другие сообщения просто игнорируются. Эта операция может выполняться специальным модулем CAN (Full-CAN), так что на микропроцессор ложится меньшая нагрузка. Основные модули CAN читают все сообщения, и затем микропроцессор делает выборку соответствующего запоминающего устройства.

С системой ассоциативной адресации данных один сигнал может быть послан нескольким блокам. Данный передатчик должен просто послать свой сигнал прямо в сеть шины передачи данных через ЭБУ, так что сигнал оказывается доступным всем получателям. Кроме этого, поскольку к существующей системе CAN в будущем могут быть добавлены другие блоки, то может быть задействовано множество вариантов оборудования. Если ЭБУ требует дополнительную информацию, которой располагает шина передачи данных, то все, что требуется, это просто вызвать ее.

Назначение приоритетов

Идентификатор не только показывает содержание данных, но также определяет приоритет сообщения. Сигналы, подверженные быстрым изменениям (например, частота вращения), очевидно, должны быть приняты без задержки и без потери данных. В результате эти быстро меняющиеся сигналы имеют более высокий приоритетный рейтинг, чем сигналы, темп изменения которых является относительно низким (например, температура охлаждающей жидкости двигателя). Кроме того, сообщения сортируются в соответствии с их “важностью” (например, функции, касающиеся безопасности работы, относятся к особо “важным”). В шине передачи данных никогда не находятся два или более сообщения одинакового приоритета.

Шина арбитража

Каждый блок может начинать передачу самых приоритетных сообщений, как только шина оказывается незанятой. Если несколько блоков начинают передачу данных одновременно, то возникающий конфликт доступа к шине разрешается путем предоставления первого доступа сообщению с самым высоким приоритетом, без какой-либо формы задержки и без потерь бит данных (неразрушаемый протокол). Это имеет место при использовании “рецессивных” (логические 1) и “доминантных” (логические 0) бит - посредством доминантных бит “переписываются” рецессивные биты. Передатчики с сообщениями низкого приоритета автоматически становятся приемниками и повторяют попытку передачи их сообщения, как только шина передачи данных становится снова свободной. Для того чтобы все сообщения имели возможность войти в шину, скорость передачи данных в шине должна соответствовать числу блоков, работающих с этой шиной. Для тех сигналов, которые постоянно пульсируют (например, частота вращения коленчатого вала двигателя), определяется время цикла.

Рис. 66 Формат сообщения.

Формат сообщений

Для передачи в шину генерируется кадр данных с максимальной длиной 130 бит (стандартный формат) или 150 бит (расширенный формат). Это позволяет свести к минимуму время ожидания следующей - возможно, исключительно срочной - передачи данных. Кадры данных включают в себя семь последовательных зон (полей) (рис. 66).

“Начало кадра” определяет начало передачи данных и синхронизирует все системы;

“Поле арбитража” объединяет идентификатор сообщения и дополнительный управляющий бит. Во время передачи этого поля передающее устройство сопровождает передачу каждого бита для проверки того, что в данный момент не происходит передачи другими блоками сообщения более высокого приоритета. Управляющий бит решает, как классифицировать данное сообщение - как “информационный кадр данных” или как “отдаленный сигнал”.

“Поле управления” содержит в себе код, указывающий на количество битов в кадре данных. Это позволяет приемнику сигнала определить, что все биты информации были получены.

“Поле данных” имеет информационное содержание между 0 и 8-ю битами. Сообщение длиной данных “0” может быть использовано для синхронизации распределенных процессов.

“Поле CRC (Cyclic Redundancy Check - цик-лическая проверка избыточности)” содержит в себе контрольное слово для определения возможных помех при передаче данных.

“Область подтверждения приема” содержит в себе сигнал подтверждения приема, при котором все приемные устройства показывают прием неповрежденных сигналов, независимо оттого, были они обработаны или нет.

“Конец кадра” указывает на окончание приема сообщения.

Встроенные средства диагностики

Система CAN с шиной передачи данных снабжена определенным количеством контрольных функций для выявления ошибок. Эти функции включают в себя проверочный сигнал в “информационном кадре”, а также функцию слежения, при котором каждое передающее устройство снова получает свой собственный сигнал и, таким образом, может определить любые отклонения от него.

Если система определяет наличие ошибки, то она посылает так называемый “признак ошибки’, который останавливает идущую передачу данных. Это предотвращает возможное получение неправильных данных другими блокам.

В случае повреждения блока управления может так случиться, что все передаваемые данные, включая не содержащие ошибок, будут помечены “признаком ошибки”. Для предотвращения этого система CAN включает в себя специальную функцию, которая может различать перемежающуюся или постоянную ошибки или помехи и, следовательно, локализовать повреждения в блоках. Данный процесс основывается на статистическом анализе условий возникновения ошибок.

Стандартизация

Международная организация по стандартизации (ISO) и SAE установила стандарты для системы передачи данных CAN в применении к автомобильной технике:

• ISO 11519-2 - для низкоскоростной передачи информации - скорость до 125 кбит/с;
• ISO 11898 и SAE J22584 (легковые автомобили) и SAE J1939 (грузовики и автобусы) -для высокоскоростной передачи информации - скорость больше 125 кбит/с.

Стандарты ISO на CAN-диагностику (ISO 15756 - проект) находятся в процессе подготовки.

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 , 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 , 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 , 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.

Читайте также

Датчик температуры двигателя (ДТОЖ): особенности работы, устройство, место установки датчика. Неисправности, связанные с датчиком температуры ДВС, проверка.

Назначение, устройство и принцип работы датчика положения коленчатого вала (датчика синхронизации). Как проверить и установить датчик коленвала.

Электронный блок управления двигателем по праву считается одной из важнейших деталей автомобиля. Данное устройство не зря называют “мозгами” авто, ведь оно целиком и полностью отвечает за стабильность работы практически всех систем транспортного средства.

1

С каждым годом на мировом рынке появляется все больше автомобилей, надежность и долговечность которых напрямую зависит от электронных систем. Абсолютно все производители пытаются оснастить машины последними моделями ЭБУ. Наряду с этим, механических составляющих в авто становится все меньше.

Как бы там ни было, применение электроники в автомобилестроении полностью оправданно. Производители блоков управления двигателями уделяют много внимания качеству материалов и сборке своей продукции. Именно поэтому “мозги” авто выходят из строя крайне редко. Но, как говорится, ничто не вечно. И даже качественный ЭБУ рано или поздно выйдет из строя.

В широких кругах специалистов уже давно составлен список наиболее распространенных причин, из-за которых ломается ЭБУ. К ним относятся:

• повреждения, полученные механическим путем. Блок управления двигателем повреждается от ударов и сильных вибраций, которые способствуют появлению микротрещин в его схемах и корпусе;
• резкие скачки температур, в результате которых перегревается сам блок управления двигателем;
• коррозия;
• разгерметизация и попадание влаги в корпус ЭБУ;
• вмешательство в работу блока людей, не имеющих нужных для этого навыков;
• так называемое “прикуривание” от машины с работающим мотором;
• перестановка клемм при подключении аккумулятора;
• включение стартера без подключенной силовой шины.

Все вышеуказанные факторы по-разному влияют на эффективность работы блока управления двигателем. Некоторые из них причиняют незначительный вред “мозгам” авто, а что-то способно мгновенно сломать блок. К счастью, способ предотвратить окончательную поломку блока все же есть – диагностика ЭБУ, которую стоит выполнять минимум раз в год . Только так можно сэкономить на дорогостоящем ремонте детали или ее полной замене.

2

Многие водители считают, что заниматься проверкой работы блока управления двигателем должны только профессионалы. На самом деле, практически каждые “мозги” еще на заводе оснащаются встроенной системой самодиагностики. С ее помощью выявить какие-либо неисправности своими руками не составит труда даже неопытному водителю.

Блок управления двигателем представляет собой мини-компьютер, который должен выполнять специализированные задачи в реальном времени. Последние можно разделить на 3 категории:

1. обработка сигналов, поступающих от датчиков;
2. расчет воздействий для управления системами автомобиля;
3. регулировка работы исполнительных механизмов.

Чтобы начать проверку состояния блока управления двигателем, нам понадобится подключиться к нему. Сделать это можно с помощью специального тестера или ноутбука. На последнем заранее должна быть установлена программа, предназначенная для чтения диагностических данных. Современные авто оснащаются различными моделями ЭБУ. Мы же рассмотрим выполнение диагностики блока управления двигателем на примере модели Bosch M 7.9.7 . Именно такие “мозги” устанавливаются на последних моделях автомобилей ВАЗ и многих иномарках.

Диагностику своими руками мы будем проводить с помощью бесплатной программы KWP-D . Помимо утилиты, нам понадобится адаптер, поддерживающий протокол KWP2000 . Начинаем диагностику с подключения адаптера. Один его конец вставляем в порт ЭБУ, а второй – в ноутбук. После этого включаем зажигание автомобиля и запускаем программу. На дисплее ноутбука должно появиться сообщение о том, что операция по проверке наличия ошибок в работе ЭБУ успешно началась. После этого мы увидим таблицу с наиболее важными параметрами работы машины.

Необходимо обратить внимание на раздел DTC, в котором находятся все ошибки, выдаваемые двигателем. Если такие есть, то переходим в раздел “Коды”, где увидим расшифровку всех имеющихся сбоев. Если ошибок вы не обнаружили, значит, двигатель в идеальном состоянии.

Не стоит игнорировать и другие разделы таблицы. Информация в них не менее важная. Так, параметр UACC отвечает за состояние аккумулятора. Нормальные показатели для этого раздела находятся в пределах 14–14,5 В. Если напряжение вашего аккумулятора меньше – стоит тщательно проверить электрические цепи. Другой важный параметр – THR, который отвечает за положение дроссельной заслонки. При нормальной работе на холостом ходу будет показывать 0 %. В противном случае стоит обратиться к специалисту.

Еще один важный показатель, который интересует всех водителей – это параметр QT, который отвечает за . На холостом ходу в разделе должны находиться цифры 0,6–0,9 л/час. Для более точной диагностики понадобится проверить напряжение в свечах зажигания автомобиля. Проверяя все эти показатели, водители очень часто игнорируют состояние коленвала при вращении, за который отвечает раздел LUMS_W. Если цифры в нем больше 4 об/с – это признак неравномерного воспламенения в цилиндрах. Также стоит проверить высоковольтные провода и свечи.

3

Диагностика и ремонт ЭБУ – дело отнюдь не сложное. Однако, как и в каждом деле, стоит всегда быть подготовленным. В случае с проверкой “мозгов” нам будет достаточно приобрести недорогие приборы. Они помогут выполнить всю работу самостоятельно. Первое, что необходимо иметь каждому водителю – это осциллограф. Данное устройство дает нужную информацию о работе всех систем автомобиля.

Полученные данные выводятся в численном или графическом виде. С помощью осциллографа мы можем сравнить имеющиеся цифры со стандартными показателями. Стоимость прибора – в районе 2–5 тыс. рублей. Еще одно важное устройство – это мотор-тестер. Он предназначен специально для определения показателей электронных систем двигателя. С его помощью можно получить информацию о падении оборотов при выключении цилиндров и разряжении в коллекторе впуска. Цена прибора колеблется в пределах 3 тыс. рублей.