Каждое современное транспортное средство оснащается электронной системой управления двигателем ЭСУД. Основным элементом системы является блок управления двигателем, позволяющий обеспечить оптимальную работу силового агрегата. Что это за устройство, какие функции выполняет ЭБУ, в чем заключается его принцип действия? Ответы на эти и другие вопросы касательно ЭСУД вы можете найти ниже.
[ Скрыть]
Для начала рассмотрим описание ЭБУ двигателя автомобиля, его типовые параметры, а также расскажем, где находится девайс. Начнем с основных опций, возложенных на это устройство.
Итак, что такое ЭБУ в машине? Блок управления двигателем представляет собой устройство, использующееся для приема сигналов от контроллеров и датчиков, а также их последующей обработки и передачи команд на исполнительные механизмы. Данные, которые получает система управления мотором в машине, обрабатываются по установленному производителем алгоритму. После обработки информации электронный блок управления двигателем передает соответствующие команды на исполнительные механизмы и компоненты.
Электронная система управления двигателем дает возможность оптимизировать важные параметры для функционирования силового агрегата, в частности:
Нужно учитывать, что это далеко не все функции, которые может выполнять электронный блок управления двигателем. Это самые основные параметры, но в зависимости от модели ЭСУД, управляющий модель может выполнять и другие опции. Этот девайс также дает возможность произвести диагностику автомобиля в целом, если в работе тех или иных узлов были зафиксированы неполадки. О необходимости проведения проверки может свидетельствовать появление лампочки Чек на щитке приборов.
Контрольная лампа системы управления двигателем, которая стоит на приборке, появляется в том случае, если ЭСУД обнаружила неисправности в функционировании тех или иных узлов. Для получения более точных данных о поломках, автовладелец должен осуществить компьютерную диагностику системы и расшифровать полученные комбинации ошибок (автор видео — Павел Ксенон).
Теперь рассмотрим вопрос расположения управляющего модуля в автомобиле. В большинстве случаев, как видно по фото, девайс стоит в салоне автомобиля, за центральной консолью, посредине. Для получения доступа к устройству необходимо будет разобрать часть торпеды. Также ЭБУ может быть расположен за вещевым ящиком или приборной панелью, если же он был установлен самостоятельно, то место монтажа определяется установщиком. В некоторых моделях авто устройство находится в моторном отсеке.
Две основные составляющие любой электронной системы управления двигателем — это программное, а также аппаратное обеспечение.
Программное обеспечение, в свою очередь, включает в себя следующие вычислительные модули:
Также схема ЭБУ включает в себя и аппаратное обеспечение, которое включает в себя разные электронные элементы — микросхемы, процессор и т.д. В конструкции управляющего модуля имеется специальный аналогово-цифровой преобразователь, предназначенный для улавливания аналоговых сигналов, которые передают контроллеры и датчики. С помощью преобразовательного устройства осуществляется перевод полученных импульсов в цифровой формат, с которым в дальнейшем работает сам процессор. Также данный элемент преобразует импульсы и в обратной последовательности, если есть необходимость передачи сигнала от микропроцессора.
Отдельно следует сказать о защите модуля. В случае взлома автомобиля злоумышленник может с легкостью получить доступ к ЭБУ, вскрыв торпеду. Защита ЭБУ может быть обеспечена путем установки дополнительного сейфа либо специального резервуара, который позволит предотвратить получение преступником доступа к устройству. Здесь же нужно отметить такой момент, как взаимозаменяемость ЭБУ.
Взаимозаменяемость ЭБУ автомобиля позволяет заменить управляющий модуль в машине в случае его выхода из строя, однако это также позволит преступнику поменять установленный в авто блок на собственный. Благодаря чему злоумышленник сможет обойти противоугонную систему, именно поэтому важно позаботиться о защите модуля.
Если говорить о принципе действия, то блок управления мотором получает сигналы от различных датчиков, их количество может изменяться в зависимости от типа авто:
Обрабатывая полученные сигналы, управляющий блок передает команды на различные системы:
Сначала рассмотрим достоинства:
Основные недостатки:
Несколько фото автомобильного ЭБУ.
Фото 1. Плата, установленная внутри ЭБУ
Фото 2. Поврежденный слева разъем блока
Фото 3. Схема взаимодействия ЭБУ с автомобильными системами
В ролике ниже представлен процесс ремонта блока ЭСУД, а также основные особенности этого процесса с описанием всех нюансов (автор видео — канал Авто Практика).
ЭБУ (ECU от англ. Electronic Control Unit) – 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:
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 (ECU) 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.
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:
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.
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:
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.
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Ключевые теги: устройство автомобиля, двигатель
Что такое ECU?
Использование термина ECU может использоваться для обозначения блока управления двигателем, однако ECU также относится к электронному блоку управления, который является компонентом любой автомобильной мехатронной системы, а не только для управления двигателем.
В автомобильной промышленности термин ECU часто относится к блоку управления двигателем (ECU) или модулю управления двигателем (ECM). Если этот блок управляет как двигателем, так и трансмиссией, его часто называют модулем управления трансмиссией (PCM).
В этой статье мы обсудим ECU как блок управления двигателем.
Что делает ЭБУ?
По сути, ЭБУ двигателя управляет впрыском топлива, а в бензиновых двигателях - временем зажигания искры. Он определяет положение внутренних органов двигателя с помощью датчика положения коленчатого вала, чтобы форсунки и система зажигания активировались точно в нужное время. Хотя это звучит как что-то, что можно сделать механически (и это было в прошлом), теперь это нечто большее.
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой большой воздушный насос, работающий на топливе. Поскольку воздух всасывается, необходимо обеспечить достаточное количество топлива для создания мощности, необходимой для поддержания работы двигателя, и в то же время иметь полезное количество, оставшееся для приведения автомобиля в движение, когда это необходимо. Эта комбинация воздуха и топлива называется «смесь». Слишком много смеси, и двигатель будет работать на полную мощность, слишком мало, и двигатель не сможет привести себя или автомобиль в действие.
Важно не только количество смеси, но и ее соотношение. Слишком много топлива — слишком мало кислорода, и сгорание грязное и расточительное. Слишком мало топлива - слишком много кислорода делает сгорание медленным и слабым.
Раньше в двигателях количество и соотношение смеси регулировалось полностью механическим дозирующим устройством, называемым карбюратором, которое представляло собой не более чем набор отверстий (форсунок) фиксированного диаметра, через которые двигатель «всасывал» топливо. Поскольку требования современных автомобилей сосредоточены на топливной экономичности и снижении выбросов, необходимо более тщательно контролировать состав смеси.
Единственный способ выполнить эти строгие требования — передать управление двигателем ЭБУ, блоку управления двигателем. ECU управляет впрыском топлива, зажиганием и вспомогательными устройствами двигателя, используя записанные в цифровом виде уравнения и числовые таблицы, а не аналоговые средства.
Точное управление подачей топлива
При выборе правильного соотношения компонентов ЭБУ приходится иметь дело со многими переменными.
Для этого требуется ряд датчиков для измерения таких переменных и применения их к логике программирования ЭБУ, чтобы определить, как правильно их компенсировать.
Увеличение потребности двигателя (например, ускорение) потребует увеличения общего количества смеси. Из-за особенностей горения используемых топлив также требуется изменение соотношения этой смеси. Когда вы нажимаете педаль акселератора, заслонка дроссельной заслонки открывается, чтобы в двигатель поступало больше воздуха. Увеличение потока воздуха к двигателю измеряется датчиком массового расхода воздуха (MAF), поэтому ECU может изменять количество впрыскиваемого топлива, поддерживая соотношение смеси в определенных пределах.
Это еще не все. Для достижения наилучшего уровня мощности и безопасного сгорания ЭБУ должен изменять соотношение смеси и впрыскивать больше топлива при полностью открытой дроссельной заслонке, чем во время крейсерского режима — это называется «богатая смесь». И наоборот, стратегия заправки или неисправность, которая приводит к впрыскиванию меньшего количества топлива, чем обычно, приведет к «обедненной смеси».
В дополнение к расчету заправки топливом на основе требований водителя, температура играет значительную роль в используемых уравнениях. Поскольку бензин впрыскивается в виде жидкости, перед его возгоранием должно произойти его испарение. В горячем двигателе это легко сделать, но в холодном двигателе жидкость испаряется с меньшей вероятностью, и необходимо впрыскивать больше топлива, чтобы поддерживать соотношение смеси в правильном диапазоне для сгорания.
Воспоминание: до использования ECU эта функция управлялась «дросселем» на карбюраторе. Этот дроссель был просто заслонкой, которая ограничивала поток воздуха в карбюратор, увеличивая разрежение в форсунках, чтобы способствовать большему потоку топлива. Этот метод часто был неточным, проблематичным и требовал регулярной корректировки. Многие из них регулировались вручную водителем во время движения.
Температура воздуха так же влияет на качество горения, как и изменение атмосферного давления.
Полное сгорание
Поскольку автомобильный двигатель большую часть времени работает при частичной нагрузке, ЭБУ концентрируется на максимальной эффективности в этой области. Идеальная смесь, в которой сгорает все впрыскиваемое топливо и при этом расходуется весь кислород, называется «стехиометрической» или часто «лямбда». В стехиометрических условиях лямбда = 1,0.
Датчик кислорода в выхлопных газах (лямбда-зонд, датчик O2, кислородный датчик или HEGO) измеряет количество кислорода, оставшегося после сгорания. Это сообщает двигателю, есть ли избыток воздуха в соотношении смеси и, естественно, есть ли избыточное или недостаточное количество впрыскиваемого топлива. ЭБУ считывает это измерение и постоянно регулирует количество впрыскиваемого топлива, чтобы смесь была как можно ближе к лямбда = 1,0. Это известно как работа с «замкнутым контуром» и является основным вкладом в повышение эффективности, которое достигается за счет использования ЭБУ двигателя.
Из-за действующих в настоящее время строгих правил по выбросам в двигатель имеется множество других систем, помогающих снизить расход топлива и/или воздействие на окружающую среду. К ним относятся:
Каждая из вышеперечисленных систем так или иначе влияет на работу двигателя и, как следствие, должна находиться под полным контролем ЭБУ.
Как работает ЭБУ?
Блок ECU часто называют «мозгом» двигателя. По сути, это компьютер, система коммутации и система управления питанием в очень маленьком корпусе. Чтобы работать даже на базовом уровне, он должен включать в себя 4 различных области деятельности.
После того, как данные были собраны ЭБУ, процессор должен определить выходные характеристики, такие как ширина импульса топливной форсунки, в соответствии с указаниями программного обеспечения, хранящегося в блоке.
ЭБУ требует много внутреннего питания для правильной работы сотен внутренних компонентов. В дополнение к этому, для того, чтобы многие датчики и исполнительные устройства работали, блок управления двигателем должен подавать правильное напряжение на компоненты вокруг автомобиля. Это может быть просто постоянное напряжение 5 вольт для датчиков или более 200 вольт для цепей топливных форсунок.
Основная функция ЭБУ
Первым этапом работы ЭБУ является управление питанием. Здесь регулируются различные напряжения и осуществляется включение питания ЭБУ. Большинство ЭБУ имеют сложное управление питанием из-за множества компонентов внутри, точно регулируя 1,8 В, 2,6 В, 3,3 В, 5 В, 30 В и до 250 В от автомобильного источника питания 10-15 В. Система управления питанием также позволяет ЭБУ полностью контролировать время отключения питания, то есть не обязательно когда вы выключаете зажигание.
После подачи правильного напряжения микропроцессоры могут начать загружаться. Здесь главный микропроцессор считывает программное обеспечение из памяти и выполняет самопроверку. Затем он считывает данные с многочисленных датчиков на двигателе и преобразует их в полезную информацию. Эта информация часто передается по CANbus — внутренней компьютерной сети вашего автомобиля — другим электронным модулям.
Как только основной микропроцессор интерпретирует эту информацию, он обращается к числовым таблицам или формулам в программном обеспечении и активирует выходные данные по мере необходимости.
Пример. Если датчик положения коленчатого вала показывает, что двигатель вот-вот достигнет максимальной степени сжатия в одном из цилиндров, он активирует транзистор соответствующей катушки зажигания. Вышеупомянутая формула и таблицы в программном обеспечении вызывают задержку или ускорение активации этого транзистора в зависимости от положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, температуры воздуха, открытия EGR, соотношения смеси и предыдущих измерений, показывающих неправильное сгорание.
За работой основного процессора внутри ECU и активацией многих выходов следит микропроцессор мониторинга — по сути, второй компьютер, который следит за тем, чтобы главный компьютер все делал правильно. Если микропроцессор мониторинга не доволен каким-либо аспектом ECU, он может перезагрузить всю систему или полностью отключить ее. Использование процессора мониторинга стало обязательным с применением электронного управления дроссельной заслонкой из-за соображений безопасности в случае отказа основного микропроцессора.
Диагностика ЭБУ и периферийных устройств
Сложность реализации всего этого контроля, всех этих входов и всех этих выходов требует относительно продвинутых возможностей самодиагностики – традиционная диагностика двигателя устаревает. Входы и выходы ECU индивидуально контролируются процессором, часто десятки раз в секунду, чтобы убедиться, что они находятся в пределах допусков, установленных в программном обеспечении. Если показания датчика выходят за пределы этих допусков в течение заранее определенного периода времени, регистрируется неисправность, а код неисправности сохраняется для извлечения техническим специалистом.
Коды неисправностей
Когда код неисправности сохраняется в памяти, это обычно приводит к тому, что часть логики в программном обеспечении обходится, что снижает эффективность двигателя, хотя двигатель все еще может функционировать на базовом уровне. В некоторых случаях процедура самодиагностики обнаруживает серьезную неисправность, которая либо полностью препятствует работе двигателя, либо останавливает двигатель в целях безопасности.
При современном управлении двигателем первым этапом диагностики неисправности для технического специалиста является получение доступа к кодам неисправностей из памяти ЭБУ. Они часто хранятся в виде 5-значных буквенно-цифровых кодов, начинающихся с P, B, C или U, за которыми следуют 4 цифры. Подробную информацию об этих кодах и их описание можно найти здесь: Коды ошибок OBDII
В дополнение к этим кодам техник также может просматривать данные датчика в режиме реального времени с помощью диагностического прибора во время движения автомобиля. Это позволяет им видеть показания датчика, которые неверны, но не выходят за пределы допустимого с запасом, достаточным для того, чтобы пометить код неисправности.
Электронное управление дроссельной заслонкой
Многие люди сомневаются в необходимости электронного управления дроссельной заслонкой. Появившийся в 90-х годах, он теперь устанавливается почти на каждый двигатель, производимый сегодня, но каковы его преимущества перед традиционным кабелем?
До 80-х управление дроссельной заслонкой/акселератором осуществлялось с помощью кабеля от педали к карбюратору. Скорость холостого хода устанавливалась простой регулировкой винта, чтобы заслонка дроссельной заслонки оставалась слегка открытой, пока двигатель не работал правильно на холостом ходу. Этот простой метод требовал регулярной регулировки оборотов холостого хода и был склонен к отклонениям, когда двигатель был холодным или по мере износа различных деталей.
В 1980-х годах, с массовым внедрением ЭБУ, были введены электронные клапаны управления подачей воздуха на холостом ходу, которые решили многие из этих проблем, однако теперь ЭБУ контролировал часть воздушного потока, а все остальные компоненты остались.
Благодаря повышению эффективности работы двигателя и эффективности сборки автомобилей было введено электронное управление дроссельной заслонкой. Это ускорило производство автомобиля (отсутствие жестких тросов дроссельной заслонки, проходящих через брандмауэр), устранило необходимость в клапане управления подачей воздуха на холостом ходу и позволило ЭБУ двигателя дополнительно контролировать двигатель для улучшения функции рециркуляции отработавших газов, улучшенный контроль отключения двигателя. и улучшенный запуск.
Одним из важных преимуществ электронного управления дроссельной заслонкой является то, что ECU может регулировать угол дроссельной заслонки во время ускорения, чтобы дополнить фактический поток воздуха, проходящий через двигатель. Это улучшает скорость, с которой воздух проходит через воздухозаборник, и обеспечивает прирост крутящего момента и управляемости. Это известно как картирование крутящего момента и возможно только с электронным управлением дроссельной заслонкой.
Адаптация
Современные автомобили изготавливаются с гораздо более жесткими допусками, чем в прошлом, однако они по-прежнему подвержены производственным изменениям, механическому износу и экологическим аспектам. Таким образом, они способны адаптироваться к постепенным изменениям в работе двигателя.
Пример. Когда воздушный фильтр забивается пылью, ЭБУ может запустить двигатель, немного уменьшив количество впрыскиваемого топлива, чтобы компенсировать это. Это позволяет ему работать с максимальной эффективностью с момента запуска двигателя, а не начинать с заводских уровней и работать над оптимальной смесью в каждой поездке. Он делает это, сохраняя значения Lambda для предыдущих поездок.
Эти адаптации применяются не только к забитым воздушным фильтрам, но и ко многим системам двигателя или трансмиссии. Поскольку компоненты гидравлических систем изнашиваются, они требуют изменения времени активации соленоида для компенсации. Точно так же по мере износа двигателя его способность работать в качестве воздушного насоса немного ухудшается, и для поддержания правильной скорости холостого хода потребуется изменить угол открытия дроссельной заслонки.
Как диагностировать неисправный ЭБУ без связи:
Ужасный код ошибки P0606 — действительно ли он вызван вашим ЭБУ?
Хронология ЭБУ
1970-е годы
ЭБУ начинались с простого управления парой соленоидов на карбюраторах, чтобы сделать их работу более эффективной. Некоторые начали контролировать смесь на холостых оборотах.
1980-е годы
С введением системы впрыска топлива ECU взял на себя новую роль, полностью отвечая за управление подачей топлива и зажиганием бензиновых двигателей.
Вскоре было включено лямбда-регулирование с замкнутым контуром, и ЭБУ быстро открыл новую эру эффективности двигателя.
1990-е
ЭБУ теперь занимался безопасностью автомобиля. Он также начал появляться на дизельных двигателях, которые сыграли немалую роль в успехе турбодизельного двигателя в течение следующих нескольких десятилетий.
2000-е годы
Внедрение управления дроссельной заслонкой Drive-by-Wire, управления турбокомпрессором и многочисленными системами выхлопа под жестким контролем ЭБУ.
2010-е и далее
ЭБУ теперь имеет полный контроль над сгоранием смеси, открытием дроссельной заслонки, системой охлаждения и выхлопными системами. Он может иметь более сотни входов и выходов и является частью сети десятков других электронных блоков управления в автомобиле. Гибридные системы полагаются на связь с ЭБУ для работы, в то время как функции помощи при вождении взаимодействуют, чтобы при необходимости контролировать потребности двигателя.
В прошлом двигатели зависели от механических компонентов, чтобы поддерживать их наилучшую работу.
С развитием и развитием технологий все больше и больше производителей обращаются к использованию модулей управления и других электрических компонентов для повышения производительности и эффективности создаваемых ими двигателей.
Сегодня основным компонентом этих систем является блок управления двигателем, или сокращенно ЭБУ.
Всегда много говорят об ЭБУ, но что именно он делает?
Неужели это так важно для работы двигателя? Чтение этого вызовет у вас головную боль от всех сложных формулировок? Давайте попробуем разбить блок управления двигателем на простые термины.
Блок управления двигателем получает информацию от различных датчиков двигателя, сравнивает эту информацию с заданной производителем программой, а затем отправляет выходные данные на свечи зажигания, топливные форсунки и другие компоненты, чтобы двигатель работал максимально эффективно.
Все это происходит сотни раз в секунду, и ЭБУ постоянно отслеживает температуру воздуха, положение двигателя с помощью датчиков положения распредвала и коленчатого вала, а также содержание кислорода в выхлопе, работая над корректировкой воздушно-топливной смеси и опережения зажигания, чтобы сделать большую часть каждого цикла сгорания.
Это очень общий обзор того, что делает ЭБУ, но что на самом деле представляет собой ЭБУ?
Принцип работы ЭБУ такой же, как у вашего компьютера или ноутбука дома.
Он состоит из программного и аппаратного обеспечения, использующего микропроцессор, который может в режиме реального времени анализировать и обрабатывать информацию, поступающую от различных датчиков, и вносить любые необходимые корректировки.
Сам ECU можно модернизировать или обновить, перепрограммировав или обновив программное и аппаратное обеспечение по мере необходимости, хотя обновления программного обеспечения встречаются гораздо чаще, так как это не требует каких-либо внутренних изменений в ECU.
Итак, как вся информация, поступающая от датчиков, попадает в ЭБУ?
Здесь на помощь приходит система CANBus. CANBus расшифровывается как Controller Area Network Bus и предназначена для того, чтобы несколько модулей управления и датчиков в автомобиле могли обмениваться информацией и обмениваться информацией друг с другом на сверхскоростях.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
