Как работает эбу при получении сигналов от датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя

Опубликовано: 05.07.2024

Электронный блок управления двигателем – без этого компонента современный автомобиль попросту немыслим. Во всей системе управления силовым агрегатом ЭБУ является основным элементом.

Задача электронного блока управления двигателем

Его назначение состоит в приеме поступающей информации, которую направляют различные датчики. Эти данные обрабатываются по особому алгоритму, после чего создаются команды для составляющих исполнительного характера. Наличие в конструкции авто ЭБУ дает возможность оптимизировать главные показатели функционирования силового агрегата:

крутящий момент;
мощность;
состав отработавших газов;
расход и т.д.

А еще именно электроника осуществляет диагностику всех систем машины.

Немного истории

Появление электронного блока управления двигателем было обусловлено необходимостью подачи в цилиндры мотора топливной смеси в нужном количестве и требуемой консистенции. До создания электронного блока эти функции выполнял карбюратор, на совершенствование которого были направлены основные силы конструкторов.

Однако, появление доступных и дешевых микрочипов ознаменовало закат карбюраторной эпохи, что произошло в 70-х годах. Но первые электронные блоки были созданы итальянцами из Alfa Romeo для их модели 6C2500, что произошло в середине 50-х годов. Назывался этот блок – «Caproni-Fuscaldo».

Постепенно ЭБУ совершенствовались, «учились» охватывать показания все большего числа датчиков, управлять системой охлаждения и зажигания, становились производительнее и т. д. Современный электронный блок в состоянии создать Controller area network – единую систему управления – обмениваясь данными с другими системами авто.

Компоненты ЭБУ

Все составные части блока управлением можно поделить на 2 больших блока:

Аппаратное обеспечение.

Программное обеспечение

Оно состоит из пары модулей вычислительного характера:

контрольного – он настроен на инспектирование исходящих сигналов, а также их корректировку, если в этом есть необходимость. Причем данный модуль в состоянии даже заглушить силовой агрегат;
функционального – в его задачи входит получение сигналов, поступающих от различных датчиков, дальнейшая их обработка, а также формирование команд для приборов исполнительного характера.

Аппаратное обеспечение

Оно состоит из массы электронных элементов – микропроцессоров и других. Установленный аналогово-цифровой преобразователь ловит аналоговые сигналы, что идут от разных датчиков, и переводит их в цифровой формат, на который и ориентирован микропроцессор. Если имеется необходимость обратного преобразования (команд, поступающих от процессора), то преобразователь переводит и их. Кроме того, на ЭБУ поступают и импульсные сигналы, которые также проходят через преобразователь для изменения их формата в цифровые.

Принцип работы электронного блока

Функционирование ЭБУ заключается в приеме информации из различных датчиков, число которых на современных моделях достигает 20-ти и более:

данные о расходе воздуха;
показатели с лямбда-зонда; (его положение и частота вращения детали);
сигналы о неровности трассы и т. д.

Помимо обработки этих сигналов, ЭБУ отправляет сигналы различным устройствам:

зажигание – это может быт как одна катушка, так и сразу несколько (зависит от типа силового агрегата). Данный узел отвечает за своевременную подачу искры со свечи в цилиндры мотора.
световой индикатор – его назначение состоит в выдаче уведомлений о наличии ошибок, причем как в двигателе, так и непосредственно в блоке.
форсунки – посредством них осуществляется впрыск горючего в цилиндры. При этом частота изменения количества этого горючего постоянно меняется, ведь зависит от различных условий. В данном случае на первый план выходят характеристики форсунок (реакция их управляющих компонентов на перемены команд из ЭБУ, а также скорость их функционирования).
тестеры – оборудование диагностического назначения подключается через специальный разъем, если возникает необходимость в проверке мотора и электронного блока управления двигателем.

Плюсы и минусы электронного блока управления двигателем

Несмотря на очевидные достоинства ЭБУ, у него имеются не только сильные стороны.

Достоинства ЭБУ

оптимизация динамических показателей;
снижение расхода;
простота запуска мотора – ЭБУ оперативно адаптируется в непростых условиях функционирования (прогрев мотора зимой или режим холостого хода);
отсутствие потребности в ручной регулировке;
повышение показателей экологической чистоты.

Недостатки ЭБУ

дороговизна компонентов;
невозможность ремонта – только замена;
потребность в дорогом и сложном оборудовании для диагностики ЭБУ, а еще специально обученных техниках и электриках;
высокие требования относительно показателей надежности в электропитании;
необходимость в качественном горючем.

Признаки выхода из строя ЭБУ и причины его поломок

Как правило, поломка ЭБУ характеризуется наличием следующих признаков:

блок не реагирует на сигналы с лямбда-зонда – показания датчиков температуры, а также положения дроссельной заслонки;
отсутствуют сигналы, свидетельствующие об управлении разными компонентами исполнительного характера – клапаном холостого хода, системой зажигания, топливными форсунками, бензонасосом и т. д.
повреждения механического характера – перегоревшие проводники или микросхемы.

Видео: Ремонт электронных блоков управления

Обычно выделяют несколько наиболее распространенных случаев, что в состоянии привести к подобной неисправности:

попадание влаги на поверхность ЭБУ;
замыкание проводки вследствие ее обрыва или иного фактора;
неверная полярность во время подключения аккумулятора;
активация стартера, когда силовая шина отключена;
когда аккумулятор «прикуривается» от автомобиля, у которого запущен двигатель;
если аккумуляторная клемма снимается при работающем моторе;
в случае, когда в процессе проведения сварочных работ электрод цепляет проводку машины или ее датчики;
ремонт либо установка сигнализации неквалифицированным электриком;
поломки в системе зажигания (ее высоковольтной части) – это могут быть провода, катушки зажигания или распределитель.

При инспектировании необходимо сначала проверить возможности обеспечения, а только потом возможности исполнения. Причем для авто есть таблицы значимости каждого компонента. Причина такого ранжирования в том, что утрата только одной функции обеспечения, как правило, тянет за собой потерю сразу нескольких функций исполнения.

Как видно, электронный блок управления двигателем играет ключевую роль в процессе функционирования всей системы. Поэтому неисправности данного компонента должны быть устранены.

Так уж сложилось, что прогресс никогда не стоит на месте. И в погоне за лучшими показателями экономичности и мощности двигателей внутреннего сгорания (ДВС), автомобильным инженерам приходится придумывать новые системы, которые смогли бы оптимизировать работу двигателя до необходимых значений. Не забывая при всем при этом, укладываться в современные нормы токсичности отработавших газов.

Назначение систем управления двигателем

Если выразиться проще, то главным условием для лучшей работы двигателя, является точное дозирование топливовоздушной смеси, в зависимости от условий работы двигателя. То есть, в нужный момент времени при работе двигателя, необходимо подать точное количество топлива вместе с воздухом и в нужный момент воспламенить его, для получения хороших показателей мощности, топливной экономичности и норм токсичности. Этот момент, является основополагающим при совершенствовании систем управления двигателем.

В прошлом веке, автопроизводители в основном совершенствовали эти системы механическим путем. Пытались модернизировать систему зажигания, поплавковыми камерами карбюраторов регулировали подачу топлива, но все эти попытки оказались тщетны.

Единственно правильным путем оптимизации работы двигателя было создание электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Эту систему сейчас используют абсолютно на всех современных автомобилях.

ЭСУД состоит из датчиков, электронного блока управления (ЭБУ), и исполнительных механизмов. То есть ЭСУД нельзя назвать просто компьютером или как его еще называют “инжектором”, так как это в первую очередь система, в которой каждый участник выполняет свою определенную роль.

ЭСУД на разных автомобилях могут отличаться друг от друга, по типу работы датчиков, либо исполнительных механизмов. Но суть всегда остается одной, ЭБУ собирает информацию со всех датчиков о текущем состоянии работы двигателя(положение коленчатого вала, положение и скорость открытия дроссельной заслонки и т.д.), в том числе о намерениях водителя, после чего на основе своего программного обеспечения создает управляющий сигнал на исполнительные механизмы (на топливные форсунки, электробензонасос (ЭБН), регулятор холостого хода (РХХ) и т.д.).

Из чего состоит система управления двигателем

Рассмотрим вкратце каждый датчик:

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) – является одним из основных датчиков, ЭБУ с его помощью синхронизирует положение коленчатого вала и распределительных валов двигателя. При его неисправности автомобиль либо вообще не заводится, либо на некоторых марках автомобилей заводится, но работает в аварийном режиме и соответственно автомобиль не развивает своей полной мощности.

Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) – используется для определения положения распределительного вала, соответственно так же как и ДПКВ, участвует в синхронизации коленчатого вала и распределительного вала. Нужен для осуществления фазированного впрыска.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) - отслеживает угловое положение дроссельной заслонки и преобразует его в сигнал постоянного напряжения. Используется для стабилизации всех режимов работы двигателя, от холостого хода до полной нагрузки.

Датчик кислорода (ДК) - определяет количество кислорода в выхлопных газах, после чего ЭБУ корректирует подачу топлива пытаясь достичь стехиометрической смеси.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) - один из основных датчиков, измеряет количество воздуха которое попадает в двигатель. На основе этого параметра определяется необходимое количество топлива для соответствующего режима работы двигателя.

Датчик положения педали сцепления - его основная функция заключается в том, что он снижает рывки при переключении передач.

Датчик положения педали тормоза - используется для переключения режимов АКПП и для системы ABS.

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (ДАД либо MAP) – как правило используется либо он, либо ДМРВ. Назначение у них одинаковое, отличие в принципе работы. МАР измеряет величину разрежения во впускном коллекторе, и на основе этого ЭБУ делает выводы о расходе воздуха в двигателе.

Датчик детонации – определяет в двигателе детонацию, и смещает при необходимости угол опережения зажигания в более раннюю сторону, т.е. искра на контактах свечи зажигания появляется немного раньше во избежание детонации.

Из исполнительных механизмов стоит отметить:

Регулятор холостого хода (РХХ) – здесь название говорит само за себя, регулирует холостой ход при закрытой дроссельной заслонке.

Топливные форсунки – в момент подачи электрического сигнала от ЭБУ, подают топливо в двигатель.

Катушка зажигания – также в необходимый момент принимает электрический сигнал от ЭБУ, и подает электрический разряд высокого напряжения на свечи зажигания.

Клапан фазорегулятора – на определенных режимах работы двигателя, получает сигнал на смещение шестерни распределительного вала, для получения более высоких показателей мощности двигателя.

Электронный дроссельный узел – применяется в паре с электронной педалью акселератора , в котором присутствует электрический мотор изменяющий угол открытия дроссельной заслонки, при его наличии отсутствуют такие компоненты как РХХ и ДПДЗ, так как они встроены в данный узел.

Ну и наконец, электронный блок управления (ЭБУ) – это так называемые “мозги” системы управления двигателем, именно он определяет какое количество топлива подать в цилиндры двигателя, в определенный момент времени.

Это конечно же не полный список по всем компонентам системы управления двигателем, но наличие каждой из этих деталей является важным условием правильной работы двигателя, более подробно мы их рассмотрим в отдельных статьях.

Карбюраторные автомобили шли с конвейера без мозгов, так как все управление в них реализовано механически. С приходом инжекторных систем питания машины начали наполняться всевозможной электроникой. Обработкой информации от датчиков и генерацией управляющих сигналов занимается ЭБУ. Выход его из строя способен полностью обездвижить железного коня, поэтому к модулю управления следует относится с повышенной внимательностью.

Внешний вид электронного блока управления

Для правильного дозирования подаваемого топлива в электронный блок управления приходит информация:

частота вращения коленвала, определяемая датчиком положения;
возникновение детонации в процессе эксплуатации;
массовый расход воздуха мотором;
отклонение от номинального напряжения бортовой сети машины;
скорость авто;
температура в системе охлаждения двигателя;
какое положение занимает дроссельная заслонка;
процент кислорода в выхлопных газах;
наличие дополнительных нагрузок на двигатель, например, включение кондиционера.

Количество датчиков и соответственно объем получаемой информации зависит от модели автомобиля. В бюджетных машинах ЭБУ обладает только основными данными. Наиболее развитые электронные блоки собирают и оперируют информацией о каждом узле машины, что сказывается на динамических характеристиках и экономичности авто.

После обработки данных блок управления инжектором подает сигналы для:

открытия и закрытия форсунок;
контроля искрообразования;
выбора режима работы топливного насоса;
поддержания стабильных оборотов холостого хода;
включения и выключения вентилятора системы охлаждения;
подключения или отключения кондиционера электромагнитной муфтой;
улавливания паров бензина адсорбером;
проведения самодиагностики агрегатов.

Работа электронного блока управления предполагает оперирование большим количеством информации в режиме реального времени. Неточность в любом из каналов приведет к нестабильной работе двигателя, увеличению расхода топлива и потере динамических характеристик, поэтому все возникающие поломки в электронике требуют незамедлительного устранения.

Конструктивные особенности электронного блока управления

Для работы с информацией, поступающей в модуль, ЭБУ имеет несколько видов памяти:

Алгоритм управления двигателем в зависимости от режима эксплуатации находится в программируемом постоянном запоминающем устройстве. Здесь же хранится и основная таблица различных калибровок параметров. При отключении питания вся информация остается на месте. Для стирания или перезаписи данных используется специальное оборудование, предназначенное для чип-тюнинга;
Энергозависимая память, хранящая временные данные и обрабатываемую электронным модулем информацию, называется оперативным запоминающим устройством. В ней происходит фиксация и выработка управляющих сигналов в зависимости от изменений параметров, поступающих с датчиков;
Сохранение кодов и паролей происходит в электрически репрограммируемом запоминающем устройстве. Данный тип памяти является энергонезависимым, но в отличии от ППЗУ не требует специального оборудования для перезаписи.

Ввод информационных сигналов у качественных электронных модулей осуществляется через гальваническую развязку. Это предотвращает повреждение главных чипов блока управления в случае выхода какого-либо датчика из строя. От внутренних ошибок модуль защищен различными методами самодиагностики и коррекции сбоев, что помогает избегать ситуации, когда автомобиль остается без мозгов.

Неполадки, возникающие в модуле

Причины, почему автомобиль может остаться без мозгов, наиболее часто возникают по вине автовладельца. Так, например, попытка перезаписать программное обеспечение при проведении чип-тюнига может закончится неудачей, если автолюбитель выбрал не правильное ПО. Также причинами вызывающими поломку ЭБУ являются:

Неудачное расположение модуля управления. Например, в автомобилях ВАЗ 2113 – 2115 ЭБУ установлен рядом с радиатором печки. Помимо теплового воздействия, блок может залить охлаждающей жидкостью, после чего машина останется без мозгов;
Ухудшения контакта между клеммами и генератором или аккумулятором. Это вызывает скачки бортового напряжения автомобиля. ЭБУ защищен от перепадов напряжения, но продолжительное воздействие способно вывести блок из строя;
Возникновение ЭДС в первичной обмотке катушки ведет к пробою транзисторов электронного блока управления. Электродвижущая сила обычно возникает при плохом контакте свечей зажигания или повышенном внутреннем сопротивлении высоковольтных проводов.

Для определения неисправности необходимо прочитать лог ошибок, сохраненный в мозгах инжектора. Для этих целей существует специальный диагностический разъем. Расположение его зависит от конкретной модели автомобиля. Например, в автомобилях ВАЗ с высокой панелью диагностический разъем находится внутри центральной консоли.

Расшифровка кодов ошибок на примере ВАЗ 21074

Если мозги инжектора обнаружили неисправность в работе двигателя, то об этом будет сигнализировать загоревшаяся лампочка «check engine». Понять какая именно неисправность произошла по данному оповещению невозможно. Для более точного определения поломки требуется подключить диагностический сканер к специальному разъему. При его помощи из памяти ЭБУ считывается лог ошибки, который можно расшифровать при помощи справочников по конкретному автомобилю. Так, например, для ВАЗ 21074 наиболее часто встречаемыми ошибками являются:

Неисправность воздушного датчика;
Неоптимальный режим сгорания бензовоздушной смеси. В результате выхлопные газы имеют повышенную токсичность. Лямбда-зонд может выдать эту ошибку, например, если в выхлопе находятся пары несгоревшего бензина;
Требуется драйверная проверка модуля управления инжекторными двигателями;
Проблемы с получением информации от датчика температуры;
Состав горючей смеси не соответствует режиму работы двигателя. Причиной этого могут стать, например, загрязненные форсунки;
Неправильное определение момента возникновения детонации в работе двигателя;
Отсутствуют данные о положении дроссельной заслонки. Помимо повреждения самого считывающего элемента, возможен обрыв информационного шлейфа;
Температура мотора находится выше рабочего диапазон;
Медленный отклик сигнальной системы машины.

При выполнении считывания ошибок сканер указывает лишь на предположительное место неисправности, но не может указать причину вызвавшую поломку, поэтому после получения кода важно правильно его истолковать. При недостаточном понимании работы инжекторных двигателей и топливных систем может возникнуть ситуация, когда автовладелец, неправильно расшифровав лог ошибки, займется ремонтом исправного узла машины.

Эксплуатация автомобиля без электронного блока управления

В случае выхода из строя ЭБУ непопулярной модели найти новый модуль может стать большой проблемой. В таком случае автовладелец может пойти на радикальный шаг и сменить электронику на другую систему без мозгов. Инжектор в таком случае сменяется карбюратором, а зажиганием начинает управлять коммутатор.

Вносить столь серьезные изменения можно только в крайнем случае. Инжекторный двигатель спроектирован для работы под контролем электронного блока управления. При его отсутствии возможны провалы при разгоне, нестабильная работа и повышенный расход топлива. Убирать мозги можно только временно, например, для перегона авто.

Устранение неисправностей связанных с мозгами инжектора

При возникновении поломки ЭБУ автовладелец может захотеть поменять модуль на схожую модель. При этом важно учитывать, что каждые мозги изготавливаются под конкретную модель силовой установки, комбинацию датчиков, протяженность шлейфов. Прошивка также меняется от модели к модели, поэтому произвести просто перестановку блоков невозможно, даже если их разъемы идентичны.

При установке похожей модели без полного согласования параметров возможны негативные последствия:

двигатель перестает заводится;
автомобиль теряет былую резвость;
значительно возрастает расход топлива;
мотор нестабильно работает;
ЭБУ постоянно сигнализирует об ошибке.

Производить устранение неисправности заменой на похожий электронный блок управления категорически запрещается. Правильными методами устранения неисправностей являются:

Визуальный осмотр датчиков и проводов идущих к ним. Часто причина может скрываться в их механическом повреждении. Замена дефектного элемента на новый позволит избавится от поломки, которую выдает электронный блок управления;
Сделать перепрошивку программного обеспечения. Повышение динамических характеристик автомобиля очень часто возможно только при помощи чип-тюнинга;
Сделать перезагрузку мозгов инжектора путем снятия одной из клемм аккумулятора. Произошедший сбой в процессе эксплуатации можно сбросить отключив питание от ЭБУ. Данным методом рекомендуется пользоваться при однократном появлении ошибки. Если ситуация повторяется, то перезагружать модуль не имеет смысла.

При невозможности устранить поломку вышеуказанными способами, единственным верным решением является обращение в специализированный сервисный центр. После считывания лога ошибки сканером специалисты определят возможный круг неисправностей. После этого определяется оптимальный способ избавления дефекта.

Появление электронного блока управления значительно улучшило эксплуатационные свойства автомобиля. Произошло это благодаря возможности контроля режима работы силовой установки и корректировки параметров в режиме реального времени. В свою очередь, усложнение электроники машины привело к возникновению поломок, способных обездвижить железного коня.

Одной из важнейших деталей для впрысковой топливной системы является Датчик Температуры Охлаждающей Жидкости (ДТОЖ) для ЭБУ. Не путать с датчиком температуры для показометра на панели приборов, это два разных датчика. ДТОЖ дает инфу на ЭБУ, а второй портит только вашу нервную систему.
Ранняя версия (из двух датчиков):
ДТОЖ ЭБУ (синего цвета) VAG 025 906 041A (номер по ХансПрайсу 100 191 435, будет ELTH, он же и в оригинале)

и ДТОЖ на стрелку (черного цвета) VAG 251 919 501 (после 501 может идти буква A или D) (номер по ХансПрайсу 103 327 435, будет ELTH, он же и в оригинале)

Позже, то ли для экономии места, толи для развода нас с вами на бабки, эти два датчика объединили в один корпус (внутри которого живут эти два не связанных между собой датчика):
ДТОЖ "нового образца" VAG 357 919 501A (синяя метка/полоса) (номер по ХансПрайсу 103 568 435, будет ELTH, он же и в оригинале)

позже заменен на 6U0 919 501B (желтая полоса)

В этой детали нас интересуют только выводы №1 и №3. Это контакты ДТОЖ для ЭБУ.
/От себя скажу — моя статистика продавца запчастей говорит о том, что датчики с желтой меткой (6U0) в большинстве своем либо лажа от ВАГ, либо контрофакт. Потому как столько возвратов не было даже у кЕтайских датчиков. Не берусь судить, но факт. Но к нашим баранам ДТОЖ ЭБУ./
Итак, задача ДТОЖ проста — изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Охлаждающей жидкости, разумеется. На основании этих показаний ЭБУ будет вытаскивать-топить "трос подсоса" (менять состав топливо-воздушной смеси).
Немного поразмыслив над различными "религиями", я все таки пришел к выводу, что исправность датчика есть его свойство изменять свое сопротивление согласно таблице, а не "изменять напряжение на его контактах". Ибо когда речь идет о контроле напряжения, то речь по умолчанию идет о целой электрической цепи и напряжение на контактах ДТОЖ будет зависеть не только от его сопротивления, а и от исправности ЭБУ, сопротивления проводов/окисленных контактов и т.п. Хотя, если проводить диагностику и настройку всего узла, то соответствие падения напряжения на ДТОЖ таблице есть важный момент.
Проверка ДТОЖ.
Таблицы изменения сопротивления от температуры "валяются" на каждом углу. Самые красивые стырю и не покраснею с vwts

Ну или если кому лень водить грязным пальчиком по графику на чистом мониторе, такая вот примерная таблица (для положительных значений температуры):

Таблицы вполне достаточно, т.к. реальную температуру (хотя бы до 1го градуса) никогда не измерить, ну и прибросим небольшую погрешность прибора…
Если отдельно взятый ДТОЖ, а точнее его параметры укладываются в табличные, то смело ставим этот "гаджет" в свое место под капотом.

А вот теперь самое интересное. Изменение напряжения на ДТОЖ.
В отличии от таблиц изменения сопротивления, я так и не нашел "правильных" таблиц по изменению напряжения. Переходящая из компа в комп по инету табличка (так же не краснея спер у kladikk ) не верна!

По крайней мере у нескольких заведомо исправных машин при примерно 20С (ну мож 17-18) сопротивление ДТОЖ соответствовало примерно +/- 2,5кОм, а вот напряжение было 2,05-2,2В. Если верить самим ДТОЖ, то температура вполне соответствует реальности. А вот если поверить вольтметру, то температура должна быть 50-60. Нискладушко однако.
Кстати, подобный вопрос уже поднимался vwts но я там нихрена так и не понял, чем дело закончилось, но больно мне табличка (она укладывается в мои измерения) пондравилась.

У кого какие мысли, что бы поставить жЫрную точку в этом вопросе?

Пока мыслей нет, я занялся практикой. В надежде, что мой ДТОЖ оправдает свое благородное оригинальное происхождение. Приехал в гараж, а он у меня теплый. Поэтому пришлось ограничиться измерениями от 90 до 20ти С. Для сравнения взял данные из таблицы выше. Столбцы: R — сопротивление, U vwts — напряжение из таблицы, U замер — мое напряжение.

Не старался поймать значения сопротивлений из таблички vwts, но из приведенных цифр видно, что хотя бы в диапазоне измерений есть полное сходство с этой таблицей. Думаю и в других диапазонах расхождений не будет. Сваял из этой таблицы графики для тех, кому удобнее:

При получении сигналов от датчиков нередко одна или несколько входных величин влияют на один или несколько выходных параметров. Все эти нюансы предусматриваются программой электронного блока, и он может выбрать наиболее оптимальную команду из предлагаемого программой перечня. Таким образом, ЭБУ автомобильных систем осуществляют функции управления и регулирования для выбора наиболее рационального выходного сигнала к исполнительным устройствам.

Управление

В ЭБУ выходные параметры для исполнительных устройств рассчитываются с использованием входных величин, заданных величин, полей характеристик и алгоритмов. Само воздействие не проверяется (открытый процесс управления). Такой метод используется, например, при программном управлении работой свечей накаливания.

Регулирование

В ЭБУ фактическое значение параметра постоянно сравнивается с его заданной (оптимальной) величиной, и обеспечивается замкнутая последовательность действий (по контуру регулирования). Как только обнаруживается различие, ЭБУ корректирует работу исполнительного механизма.
Преимуществом регулирования является возможность выявления и учета вредных воздействий (помех), например, при регулировании частоты вращения коленчатого вала на режиме минимальных оборотов холостого хода.

Обработка данных

При работе системы электронный блок управления (ЭБУ) принимает сигналы датчиков (входные сигналы), оценивает их и ограничивает допустимыми уровнями напряжения. Некоторые входные сигналы в качестве диагностики проходят проверку на достоверность.
Так, например, микропроцессор ЭБУ дизельного двигателя системы Common Rail рассчитывает момент начала, и продолжительность впрыска топлива с учетом сигналов датчиков и параметров, загруженных в него полей характеристик. Рассчитанные значения преобразуются в выходные сигналы для исполнительных устройств.

Выходными сигналами управляют оконечные каскады, имеющие достаточную мощность для привода исполнительных механизмов (например, форсунок, электромагнитных клапанов высокого давления, клапана рециркуляции отработавших газов и др.).
Дополнительно через сетевой интерфейс происходит обмен сигналами с другими системами автомобиля.
Рассмотрим подробнее, как это происходит.

Датчики и исполнительные механизмы образуют периферию ЭСАУ, а ЭБУ является центром обработки данных. От датчиков на ЭБУ по кабельной разводке и разъемам передаются электрические сигналы, которые могут быть аналоговыми, цифровыми и импульсными (см. рисунок 1).

Аналоговые входные сигналы могут иметь любое (в определенных пределах) значение напряжения. Такие электрические сигналы передают большинство датчиков, где измеряемая физическая величина изменяется и фиксируется непрерывно, например, расход воздуха, давление на впуске двигателя, напряжение аккумуляторной батареи, температура охлаждающей жидкости и воздуха и др.

Импульсные входные сигналы обычно поступают от индуктивных датчиков частоты вращения и положения (например, коленчатого вала, газораспределительного вала). Такие сигналы обрабатываются в соответствующей части схемы ЭБУ, при этом мешающие импульсы (помехи) подавляются, и сами импульсные сигналы преобразуются в цифровые.

Подготовка и обработка входного сигнала

Микроконтроллер является центральным конструктивным элементом ЭБУ (рис. 1), управляет последовательностью функций. Микроконтроллер включает управляющий модуль CPU (Central Processing Unit) или микропроцессор, микрочип со встроенными входными и выходными каналами, таймер, модули ROM и RAM, серийные согласующие устройства и другие периферийные блоки.
Кварцевый тактовый генератор вырабатывает тактовые импульсы для микроконтроллера.

Память для программ и данных нужна микроконтроллеру для реализации расчетов. Программное обеспечение хранится в «памяти» – постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) в форме двоичных числовых значений, разделенных на наборы данных. Модуль CPU считывает эти величины, интерпретирует их как команды и выполняет эти команды по очереди.

ПЗУ включает модули памяти ROM, EPROM или Flash-EPROM. Кроме того, в ПЗУ хранятся специфические данные и параметры (отдельные значения, характеристики и поля характеристик), которые не могут изменяться в процессе эксплуатации автомобиля, но влияют на процесс управления и регулирования программы.

ПЗУ может быть интегрировано в микроконтроллер и при необходимости дополнительно расширено внешними модулями памяти EPROM или Flash-EPROM.

Модуль памяти ROM (Read Only Memory)

Основное ПЗУ выполняется в виде модуля памяти ROM и содержит информацию, предназначенную только для чтения, которая загружается при изготовлении модуля и после этого уже не может быть изменена.
Объем памяти модуля ROM, интегрированного в микроконтроллер, ограничен. Для сложных систем управления (ЭСАУ) требуются дополнительные модули памяти.

Рис. 1. Обработка сигналов в ЭБУ

Модуль памяти EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

Модуль памяти EPROM это стираемое и перепрограммируемое ПЗУ, хранящее информацию, которая может стираться облучением ультрафиолетовыми лучами и с помощью устройства программирования снова записывается.
Модуль памяти EPROM обычно выполняется как отдельный конструктивный элемент. Управляющий модуль CPU обращается к модулю памяти EPROM через адресную шину и шину данных.

Модуль памяти Flash-EPROM (FEPROM)

Модуль памяти Flash-EPROM обычно сокращенно называют Flash-память. Информация в этот модуль может заноситься и стираться электрически.
ЭБУ с модулями памяти Flash-EPROM может быть перепрограммирован программатором через последовательный интерфейс на станции техобслуживания без вскрытия. Если микроконтроллер дополнительно снабжен модулями ПЗУ, то в них имеются программы для программирования Flash-памяти.
Модули памяти Flash-EPROM вместе с микроконтроллером могут быть интегрированы в микрочип.
Из-за своих преимуществ Flash-EPROM вытесняет использование упрощенных модулей EPROM.

Модуль памяти RAM (Random Access Memory)

Модуль RAM является оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), с помощью которого производится чтение/запись всех текущих величин изменяющихся параметров (переменных), например, значений сигналов. Для многозадачного использования емкости одного модуля памяти RAM, интегрированного в микроконтроллер, недостаточно, поэтому требуется дополнительный модуль памяти RAM, который подключается к микроконтроллеру через адресную шину и шину данных.
Если питание ЭБУ отключается, то модуль памяти RAM теряет весь массив данных (это энергозависимая память).

Модуль памяти EEPROM (E2PROM)

Модуль памяти RAM теряет всю информацию, если отключается от источника питания. Данные, которые необходимо сохранить для последующего управления и диагностики системы (например, коды и параметры неисправностей), должны долговременно храниться в модулях, не зависимых от электропитания.

Модуль памяти EEPROM загружается информацией электрически, но в нем, в противоположность модулю памяти Flash-EPROM, информация может стираться и заполняться по отдельности в каждой ячейке памяти.
Модуль памяти EEPROM предназначен для многократного повторения циклов записи/стирания информации и применяется как энергонезависимое устройство чтения/записи.

Модуль ASIC (Application Specific Integrated Circuit)

Модули ASIC это адаптивные интегральные схемы, предназначенные для расширения технических возможностей ЭБУ по расчету данных, когда стандартных микроконтроллеров недостаточно.
Эти интегральные схемы проектируются и изготавливаются по заданию разработчиков ЭБУ. Они могут содержать дополнительный модуль памяти RAM, входные и выходные каналы, самостоятельно генерировать и передавать сигналы ШИМ.

Модуль контроля

Микроконтроллер и модуль контроля взаимно отслеживают действия друг друга путем постоянного обмена информацией в режиме «вопрос - ответ». Если распознана ошибка, то оба устройства независимо друг от друга могут перейти на работу в аварийном режиме.

Выходные сигналы исполнительным устройствам

Микроконтроллер с помощью выходных сигналов управляет выходными каскадами ЭБУ, которые генерируют сигналы достаточной мощности для непосредственного управления исполнительными устройствами, а в некоторых случаях и реле.
Каждый выходной каскад защищен от короткого замыкания и скачков напряжения, а также от разрушения вследствие электрической или тепловой перегрузки. Любой нештатный режим интегральные схемы оконечных каскадов распознают как ошибку, и передают об этом сигнал в микроконтроллер.
Коммутационные сигналы служат для включения и выключения исполнительных устройств (например, электрического вентилятора системы охлаждения двигателя).

Сигналы ШИМ

Цифровые выходные сигналы могут генерироваться как сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Эти сигналы представляют собой последовательность прямоугольных импульсов с постоянной частотой f = 1/T и переменной длительностью t (рис. 2).
С помощью ШИМ-сигнала ЭБУ управляет исполнительными устройствами, приводя их в любое рабочее положение, изменяя параметр сигнала, называемый коэффициент заполнения D = t/T .

Рис. 2. Сигнал ШИМ:
T – период сигнала; t – переменная длительность сигнала

Передача данных внутри блока управления

Периферийные системы, поддерживающие работу микроконтроллера, могут обмениваться с ним сигналами через адресную шину и шину данных. Например, микроконтроллер выдает через адресную шину адрес модуля памяти RAM, по которому должно читаться содержание памяти.

В начале развития автомобильной электроники использовались 8-битные шины из восьми проводников, по которым передавались целые значения величиной до 256.
16-битные адресные шины уже могут обращаться к 65 536 адресам.

Современные электронные системы управления нуждаются в 16- или 32-битной шине данных. Для уменьшения количества электрических выводов, шину данных и адресную шину мультиплексируют, т. е. адреса и данные передают в разное время, при этом используют одни и те же проводники.
Данные, не требующие высоких скоростей передачи (например, данные памяти неисправностей), используют последовательные интерфейсы только с одной линией передачи данных.

Обмен данными между различными ЭСУ автомобиля

В процессе работы электронные системы автомобиля, управляющие различными устройствами и механизмами, взаимодействуют между собой, обмениваясь актуальными данными. Рассмотрим, как осуществляется обмен данными между электронными блоками ЭСУ автомобиля на примере взаимодействия с ЭСУД (электронной системы управления двигателем).

Микропроцессор ЭБУ дизельного двигателя системы Common Rail определяет момент начала и продолжительность впрыска топлива с учетом сигналов датчиков, и рассчитывает текущий расход топлива.
Сигнал расхода топлива передается ЭБУ двигателя 3 (рис. 3) в виде цифрового послания в шину CAN. Особенность шины CAN в том, что при передачи каким-либо ЭБУ послания в шину, оно одновременно поступает на все остальные ЭБУ автомобиля, подключенные к этой шине.
Таким образом, послание от ЭБУ двигателя прочитывается блоком управления комбинации приборов или автономным бортовым компьютером 6, которые демонстрируют водителю данные мгновенного расхода топлива и (или) запаса хода.
В старых электронных системах управления в качестве сигнала расхода топлива использовался ШИМ-сигнал (рис. 1).

Внешняя регулировка крутящего момента обеспечивается изменением подачи топлива под влиянием работы других систем автомобиля, например, антипробуксовочной системы или управления коробкой передач. Эти системы сообщают ЭБУ двигателем об изменении крутящего момента двигателя (обычно, в сторону снижения), а вместе с ним, соответственно, и величины подачи топлива.

Управление генератором 9 (рис. 3) и его диагностика может обеспечиваться через стандартный серийный интерфейс ЭБУ двигателем.
Например, при разряженной аккумуляторной батарее ЭБУ поддерживает повышенную частоту вращения коленчатого вала на режиме минимальных оборотов холостого хода.
В некоторых современных автомобилях управление генератором реализуется чрез шину LIN (Local Interconnect Network – локальная коммутируемая сеть, которая используется для управления электромеханическими компонентами автомобиля).

Рис. 3. Возможные системы для обмена данными с блоком управления работой двигателя:
1 - Блок управления системой стабилизации движения (с ABS и др. системами); 2 - Блок управления КПП; 3 - Блок управления работой двигателя; 4 - Блок управления кондиционером; 5 - Блок управления включением свечей накаливания; 6 - Комбинация приборов с автономным бортовым компьютером; 7 - Электронное противоугонное устройство; 8 - Стартер; 9 - Генератор; 10 - Компрессор кондиционера

Управление стартером 8 (рис. 3) производится ЭБУ двигателем, который обеспечивает блокировку стартера для предотвращения его включение при работающем двигателе.
Блок управления включением свечей накаливания 5 получает от ЭБУ двигателем информацию о моменте начала и продолжительности процесса накаливания свечей, управляет этим процессом и контролирует его. Для проведения диагностики в ЭБУ двигателя сообщается о нарушениях в этом процессе.
При прогреве камер сгорания блок 5 отключает контрольную лампу предварительного прогрева на панели приборов автомобиля.

Электронное блокирование движения необходимо для предотвращения несанкционированное использование автомобиля. Двигатель может запуститься только в том случае, когда электронное противоугонное устройство 7 (рис. 3) разблокирует ЭБУ двигателем.
С помощью пульта дистанционного управления или выключателя стартера и свечей накаливания водитель посылает сигнал на противоугонное устройство, подтверждающий, что он правомочен использовать этот автомобиль.
В этом случае ЭБУ двигателем подключается к остальным системам, и становятся возможными как пуск самого двигателя, так и движение автомобиля.

Кондиционер является частью климатической установки автомобиля и необходим для обеспечения комфортных условий труда водителя при высоких температурах окружающего воздуха.
Кондиционер охлаждает воздух в салоне с помощью компрессора 10, потребляемая мощность которого может составлять до 30% мощности двигателя. При различных условиях движения автомобиля, компрессор кондиционера управляется, в т. ч. ЭБУ двигателем, который может на некоторое время его отключить при резком увеличении оборотов. Так как это отключение кратковременно, оно не произведет заметного влияния на температуру в салоне автомобиля.

Читайте также: