Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работают электронные блоки управления автомобиля(ECU)

Как работают электронные блоки управления автомобиля(ECU).


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.

Читать еще:  Что требуется для замены масла в двигателе

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.

Что такое электронный блок управления двигателем ?

ЭБУ электронный блок управления двигателем автомобиля, его другое название — контроллер. Он принимает информацию от многочисленных датчиков, обрабатывает ее по особым алгоритмам и, отталкиваясь от полученных данных, отдает команды исполнительным устройствам системы. Электронный блок управления является составным звеном бортовой сети автомобиля, он ведет постоянный обмен данными с другими компонентами системы: антиблокировочной системой, автоматической коробкой передач, системами стабилизации и безопасности автомобиля, круиз-контролем, климат-контролем.

Обмен информацией ведется посредством CAN-шины, которая объединяет все электронные и цифровые системы современного автомобиля в одну сеть.

Благодаря такому подходу можно оптимизировать работу двигателя: расход топлива, подачу воздуха, мощность, крутящий момент и др.

Основными функциями ЭБУ являются:

управление и контроль за впрыском топлива в инжекторных двигателях

контроль за зажиганием

управление фазами газораспределения

регулировка и поддержание температуры в охлаждающей системе двигателя

контроль за положением дроссельной заслонки

анализ состава выхлопных газов; контроль за работой системы рециркуляции отработанных газов

Кроме того на контроллер поступает информация о положении и частоте вращения коленчатого вала, текущей скорости движения транспортного средства, о напряжении в бортовой сети автомобиля. Также ЭБУ оснащен системой диагностики и в случае обнаружения каких-либо неполадок или сбоев информирует о них владельца посредством кнопки Check-Engine.

Каждая ошибка имеет свой код и эти коды сохраняются на запоминающем устройстве.

При проведении диагностики специалисты подключают к контроллеру через разъем сканирующее устройство, на экран которого выводятся все коды ошибок, а также информация о состоянии двигателя.

Устройство электронного блока управления двигателем.

Контроллер представляет из себя электронную плату с микропроцессором и запоминающим устройством, заключенную в пластиковый или металлический корпус. На корпусе имеются разъемы для подключения к бортовой сети автомобиля и сканирующему устройству. ЭБУ обычно устанавливается либо в подкапотном пространстве, либо в переднем торпедо со стороны пассажира, за бардачком. В инструкции обязательно должно быть указано место расположения контроллера.

Для нормального функционирования в блоке управления применяется несколько типов памяти:

ППЗУ — программируемое постоянное запоминающие устройство — здесь содержатся основные программы и параметры работы двигателя;

ОЗУ — оперативная память, используется для обработки всего массива данных, сохранения промежуточных результатов;

ЭРПЗУ — электрически репрограммируемое запоминающее устройство — применяется для хранения различной временной информации: коды доступа и блокировки, а также считывает информацию о пробеге, времени работы двигателя, расходе топлива. Программное обеспечение ЭБУ состоит из двух модулей: функционального и контрольного.

Первый отвечает за прием данных и их обработку, отправляет импульсы на исполняющие устройства. Контрольный модуль отвечает за корректность входящих сигналов от датчиков и в случае обнаружения каких-либо расхождений с заданными параметрами проводит корректирующие воздействия, либо полностью блокирует работу двигателя.

Внести изменения в программное обеспечение ЭБУ можно только в авторизованных сервисных центрах. Необходимость в перепрограммировании может возникать при проведении чип-тюнинга двигателя для повышения его мощности и улучшения технических характеристик. Провести данную операцию можно только при наличии сертифицированного программного обеспечения. Однако, производители автомобилей очень неохотно делятся данной информацией, поскольку не в их интересах, чтобы пользователи самостоятельно изменяли настройки.

Ремонт и замена ЭБУ.

Если контроллер выходит из строя или работает некорректно, то прежде всего это отображается в провалах в работе двигателя, а иногда и в полной его блокировке. Check Engine может постоянно высвечивать ошибку, которую невозможно удалить. Основные причины выхода ЭБУ из строя это:

  • перегрузка, воздействие короткого замыкания
  • влияние внешних факторов — влага, коррозия, удары, вибрация

Кроме того любой микропроцессор перегревается, если система охлаждения выходит из строя. Ремонт, равно как и замена блока управления обойдутся не дешево. Оптимальным вариантом будет приобретение нового блока. Чтобы его подобрать, нужно знать все параметры машины. Важно также правильно произвести настройку. ЭБУ будет нормально функционировать при условии, что на него поступают сигналы от всех датчиков и поддерживается нормальный уровень напряжения в сети.

Читать еще:  Что такое лягушка в дизельном двигателе

ЭБУ электронный блок управления

ЭБУ — сокращение от термина «электронный блок управления двигателем» на английском языке звучит Powertrain Control Module, представляет собой одну из основных частей системы контроля за двигателем транспортного средства. Часто этот блок называют «мозг» системы управления двигателем. ЭБУ принимает и обрабатывает входящую информацию от большинства датчиков автомобиля и, оперируя собранными данными, обуславливает управляющее воздействие на большинство управляющих систем.


Преимущества электронного блока управления двигателем:

1. оптимизация мощности и крутящего момента двигателя;
2. оптимизация расхода горючего и состава отработанных топливных газов;
3. оптимизация остальных опций работы двигателя внутреннего сгорания.

Основной принцип работы блока управления двигателем

Приспособление сконструировано по принципу объединения программного обеспечения и аппаратной части девайса. Основным компонентом аппаратного обеспечения можно назвать микропроцессор, перерабатывающий аналоговые сигналы с датчиков автомобиля. В некоторых случаях бортовик обеспечивает аппаратное воздействие, совершаемое с помощью совместного перерабатывающего устройства.

Модули программного обеспечения блока управления:

Функциональный. Получает и обрабатывает сигналы от сенсоров, а также оказывает управляющее воздействие на отдельные устройства автомобиля.

Контролирующий. Выполняет проверку и корректирует сигналы. Большинство Электронных Блоков Управления являют собой программированное устройство, благодаря чему пользователь в любой момент может перепрограммировать девайс. Эта функция особенно актуальна для тех, кто решил заняться тюнингом двигателя: установкой турбины и гиперкулера, внесением изменений в топливную систему или установкой дополнительного оборудования для обработки дополнительных видов топлива.

Функции, которые выполняет электронный блок управления двигателем:

1. Оптимизация, корректировка и контроль за впрыском топлива;
2. Корректирование положения заслонки при любом ходу;
3. Оптимизация систем, отвечающих за зажигание, предотвращение неполадок связанных с ним;
4. Регулирование отработанных газов и управление системами сбора паров отработанного топлива;
5. Продвинутое регулирование большинства систем регулирования газов и управление их распределением;
6. Регулирование температуры жидкости для охлаждения.

Электронный блок управления двигателем подключается ко всей электронике автомобиля и работает в совокупности с ними.
Основные признаки проблем с электронным блоком управления:

Замену ЭБУ нужно производить лишь после тщательной диагностики и определения причин неисправности.

1. отсутствие сигналов, отвечающих за управление системами двигателя и исполнительными механизмами;
2. отсутствие реакции на регулирование датчиков автомобиля;
3. полное отсутствие любой связи с подключающимся диагностическим устройством;
4. физические повреждения ЭБУ.

Основные причины возникновения неисправностей в ЭБУ:

1. Вмешательство в электронные системы авто неквалифицированным работником;
2. «Прикуривание» при рабочем двигателе автомобиля;
3. Неправильное подключение полярности аккумулятора авто;
4. Снятие клеммы аккумулятора при рабочем двигателе;
5. Запуск стартера при отсоединенной силовой шине;
6. Попадание электрода на датчики или проводку при проведении сварочных работ;
7. Чрезмерная влажность, что приведет к попаданию воды в блок ЭБУ;
8. Неисправность частей системы зажигания;
9. Замыкание или частичных обрыв проводки автомобиля.

При возникновении неисправности следует незамедлительно отвезти автомобиль в сервис.

В сервисных условиях можно определить лишь основные коды внутренних неисправностей. Блок ремонту не подлежит, меняется целиком.

Произвести самостоятельный поиск неисправности можно следуя универсальному алгоритму:

1. визуальный осмотр электронного блока управления двигателем;
2. сканирование с помощью специального оборудования;
3. проверка исправности приспособления путем его замены;
4. мониторинг функций обеспечения работы бортовика;
5. полная проверка функций исполнения бортовика.

Прежде, чем произвести визуальный осмотр или замену, нужно убедиться что:

1. в бензобаке отсутствует топливо;
2. в выхлопной трубе отсутствует затычка;
3. клеммы аккумулятора надежно затянуты;
4. электропроводка авто не повреждена;
5. ключ зажигания подлинный.

Следует отметить один важный момент — когда вы меняете блок управления, то основная работа заключается в подключение к проводке через соответствующие разъемы. Подключение часто усложняется и труднодоступностью к расположению ЭБУ.

Нужно помнить, что в любом случае перед тем как подключать блок нужно отсоединить клемму от аккумулятора, иначе вероятность выхода из строя электронного блока очень высока.

А вместе с ним, последствия коснутся работы электропитания, трансмиссии, выхлопной системы и других элементов. Поскольку для правильного функционирования, электронный блок нуждается в сигналах от всех датчиков, ему требуется нормальное напряжение от аккумуляторной батареи, хорошее соединение с «массой» и возможность отправлять управляющие импульсы и сигналы всем исполнительным устройствам электронной системы.

Электронный блок управления двигателем — мозг любого автомобиля

Ни один современный автомобиль не может функционировать без ЭБУ. Электронный блок управления двигателем, по сути, является «мозгом» транспортного средства, позволяя наиболее оптимальным образом осуществлять процедуру управления двигателем. В этой статье мы подробно разберем вопрос устройства, принципа работы ЭБУ, покажем фото и видео.

Описание ЭБУ

Для начала разберемся с тем, что такое ЭБУ, где он может стоять в машине и для чего нужно это устройство. Ниже приведены фото девайса. В первую очередь рассмотрим основные функции, который выполняет этот девайс.

Плата блока управления

Функции

Электронный блок управления двигателем предназначен для приема поступающих импульсов и их обработки, а также дальнейшего перенаправления сигналов на всевозможные регуляторы и датчики. Информация, которую принимает электронная система управления двигателем, обрабатывается по определенному алгоритму. Впоследствии ЭБУ двигателя создает необходимые команды для составляющих компонентов исполнительного типа.

Читать еще:  Что такое исполнение двигателя по степени монтажа

Благодаря тому, что в транспортном средстве имеется электронный блок управления двигателем, система позволяет оптимизировать основные параметры работы мотора, а именно:

  • контролировать показатель крутящего момента;
  • оптимизировать мощность ДВС для оптимальной работы;
  • производить контроль состава отработанных газов;
  • оптимизировать расход топлива.

Эти функции являются одними из наиболее основных, но в зависимости от модели блок может быть дополнен другими функциями. Кроме того, именно блок управления двигателем позволяет осуществить диагностику большинства систем транспортного средства при выявлении поломок. Если вы заметили, что на приборной панели загорелась лампочка CHECK, это свидетельствует о том, что в работе тех или иных систем ЭБУ зафиксировал ошибку. Чтобы получить точную информацию о неисправности, необходимо произвести диагностику блока и считать полученные коды неисправностей. Контрольная лампа системы управления двигателем позволяет вовремя выявить поломку и исправить проблему.

Диагностика ЭБУ компьютером

Где находится блок управления двигателем? Устройство стоит, как видно по фото, в торпеде автомобиля. На большинстве транспортных средств его расположение именно такое, в частности, ЭБУ стоит посредине, внутри центральной консоли. Следует отметить, что вопреки распространенному мнению, электронное управление двигателем не позволяет защитить авто от угона и кражи. Чтобы защитить авто от угона, необходимо применять дополнительные меры безопасности, о которых мы расскажем позже.

Компоненты

Из каких же элементов состоит электронное устройство для управления автомобильным ДВС:

  • программное обеспечение;
  • аппаратное обеспечение.

Непосредственно само программное обеспечение состоит из нескольких модулей вычислительного типа:

  1. Контрольный. Данный компонент изначально настроен на диагностику, проверку и инспектирование исходящих импульсов. Кроме того, контрольный модуль позволяет корректировать сигнал, если это нужно. Следует отметить, что контрольный компонент программного обеспечения при необходимости сможет даже заглушить двигатель.
  2. Функциональный. Основным предназначением функционального модуля является получение импульсов, которые поступают от различных регуляторов и датчиков. После получения сигнала функциональный модуль осуществляет его обработку, в дальнейшем формируя необходимые команды для оборудования и устройств исполнительного типа.

Схема взаимодействия блока с системами

Что касается аппаратного обеспечения, то в его состав входят различные электронные компоненты — микропроцессоры, платы и т.д. Установленный в ЭБУ аналогово-цифровой преобразователь позволяет ловить аналоговые импульсы, поступающие на устройство от различных регуляторов. В дальнейшем этот преобразователь переводить сигналы в цифровой формат, на который, собственно, и ориентирован основной микропроцессор.

В том случае, если есть необходимость в обратном преобразовании сигналов, которые исходят от процессора, то элемент преобразует и их. Помимо этого, на блок поступают и другие сигналы импульсного типа, проходящие сначала через преобразователь, который переводит их формат в цифровой.

Защита ЭБУ в автомобиле от угона заключается в установке специального резервуара или сейфа, который не позволит злоумышленнику подключиться к двигателю. Взаимозаменяемость ЭБУ — это, конечно, хорошо, ведь в случае поломки устройства автовладелец всегда сможет заменить его на новое. Однако из-за этого же у преступника есть возможность отключить автомобильный блок и установить свой собственный, который позволит обойти систему от угона авто.

Лампа Check, которой управляет ЭБУ

Принцип работы

Что касается принципа работы, то схема ЭБУ позволяет осуществлять прием импульсов от регуляторов, которых в общей сложности может быть не один десяток:

  • это сигналы о расходе воздуха;
  • параметры, поступающие с кислородного датчика;
  • данные о положении и частоте вращения коленвала;
  • импульсы о неровности трассы и т.п.

Кроме того, что блок осуществляет обработку импульсов, он также отправляет их к различным приборам:

  1. На зажигание автомобиля. В зависимости от типа мотора, это может быть как одна, так и несколько катушек. Как известно, предназначение зажигания заключается в своевременной подаче искры от свечи на цилиндры ДВС.
  2. Диодный индикатор на панели приборов — этот элемент предназначен для выдачи сообщений водителю и наличии ошибок. Ошибки могут касаться не только мотора, но и ЭБУ.
  3. На форсунки мотора, позволяющие произвести впрыск горючей смеси в цилиндры агрегата. В данном случае частота изменения объема смеси может изменяться, поскольку это зависит от разных условий. Основную роль в данном случае играют характеристики форсунок, в частности, как они реагируют на изменения команд от блока, а также скорость их работы.
  4. Тестеры. Благодаря тестерам автовладелец может подключиться к блоку управления и произвести диагностику составляющих мотора (автор видео — VideoMix).

Плюсы и минусы электронного блока управления двигателем

Начнем с плюсов:

  1. Блок позволяет оптимизировать динамические параметры транспортного средства.
  2. Понижение расхода воздуха.
  3. Простота запуска двигателя.
  4. При использовании блока у водителя отпадает необходимость регулировки параметров ДВС вручную.
  5. В теории благодаря использованию ЭБУ возможно добиться повышения параметров экологической чистоты.

Что касается недостатков:

  1. Сами блоки достаточно дорогие по своей стоимости. Если устройство сломается, отремонтировать его, вероятнее всего, не получится, необходимо будет только осуществлять замену.
  2. Для диагностики состояния работы мотора и других систем авто необходимо специальное оборудование, стоимость которого довольно высокая. Кроме того, для этого необходимо обладать определенными навыками.
  3. Для правильной работы устройства цепь электропитания должна быть наиболее надежной.
  4. В автомобиль всегда нужно заправлять только качественное топливо.

Видео «Что такое ЭБУ и как произвести его замену»

Подробная инструкция по замене устройства приведена на видео (автор видео — Avto-Blogger).

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector