Блок управления двигателя (ЭБУД): где находится, как работает

На чтение 9 мин Просмотров 6.2к. Опубликовано
Обновлено

В прошлом двигатели управлялись только механическими и пневматическими устройствами. С развитием технологий все больше производителей стали использовать электронные блоки управления для повышения производительности и эффективности создаваемых двигателей.

Сегодня основным компонентом этих систем является электронный блок управления двигателем, сокращенно ЭБУД или просто ЭБУ. Так же его называют Powertrain Control Module (PCM). ЭБУД является одним из блоков управления в современном автомобиле.

Из этой статьи вы узнаете: что такое электронный блок управления двигателя, где он находится, из чего состоит, по какому принципу работает, какие использует датчики при этом, какие функции выполняет.

Содержание

Где находится ЭБУ двигателя?

ЭБУД может находиться под капотом в правой или левой задней части моторного отсека. На распространенных в России иномарках — обычно слева возле аккумулятора.

На ВАЗах блок управления двигателя обычно расположен в салоне, под приборной панелью. Он может быть под рулем или под магнитолой.

Из чего состоит ЭБУ двигателя

Блок управления двигателя состоит:

  1. ПЗУ — постоянное запоминающее устройство, оно же ROM —  read-only memory, постоянное запоминающее устройство. Здесь хранится прошивка и данные калибровочных таблиц. Прошивка представляет собой алгоритм управления.
  2. 8-битное микропроцессорное ОЗУ — оперативное запоминающее устройство, оно же RAM — random access memory, память с произвольным доступом. Здесь хранятся данные, которые в процессе работы изменяются. Это могут быть промежуточные результаты вычислений или значения, полученные от датчиков. В отличие от ПЗУ, информация в ОЗУ стирается после выключения питания контроллера.
  3. Формирователи входных сигналов. В них происходит согласование уровней входных сигналов (усиление или ослабление). Бывают формирователи аналоговых, дискретных, частотных сигналов.
  4. Формирователи выходных сигналов (драйверы). Усиливают сигнал с процессора для управления исполнительными механизмами.
  5. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, Analog-to-digital converter — ADC). Преобразует аналоговые сигналы в цифровые.
  6. Процессор. Производит арифметические и логические операции, управляет сигналами на исполнительные механизмы и датчики.
  7. Источник питания. Преобразует и стабилизирует напряжение с аккумулятора в +5 вольт. От него также запитаны некоторые датчики.
  8. Интерфейс ввода/вывода (input/output, I/O). Через порты ввода/вывода происходит считывание входных и отправка выходных сигналов и информации.

Принцип работы ЭБУ двигателя

ЭБУ получает информацию от различных датчиков на двигателе, сравнивает эту информацию с заранее заданной программой, прошитой производителем, а затем отправляет выходные сигналы на свечи зажигания, топливные форсунки и другие узлы, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью.

Все это происходит сотни раз в секунду. ЭБУД постоянно отслеживает температуру воздуха, положение двигателя с помощью датчиков положения распредвала и коленвала, а также содержание кислорода в выхлопных газах, одновременно работая над регулировкой топливной-воздушной смеси и опережения зажигания, чтобы получить максимальную отдачу в каждом цикле сгорания.

Принцип работы ЭБУ такой же, как у вашего домашнего компьютера или ноутбука.

Он состоит из программной и аппаратной части. В блоке управления есть микропроцессор, который может в реальном времени анализировать и обрабатывать информацию, поступающую от различных датчиков, и вносить любые необходимые корректировки.

По мере необходимости программное обеспечение ЭБУ может быть обновлено путем перепрограммирования. Это не требует каких-либо внутренних изменений в контроллере.

Какие датчики использует ЭБУД

Для полноценного управления двигателем ЭБУ требуется много входных данных. Эта информация поступает от множества датчиков. Вот основные из них.

  • ДАД (Датчик Абсолютного Давления) или MAP сенсор (Manifold Absolute Pressure).
  • Датчик температуры всасываемого воздуха — IAT.
  • ДМРВ (Датчик Массового Расхода Воздуха) или MAF сенсор (Mass Air Flow).
  • ДПКВ (Датчик Положения Коленвала) или CKP (Crankshaft position sensor).
  • ДПРВ (Датчик Положения Распредвала) или CMP (camshaft position sensor).
  • ДТОЖ (Датчик Температуры Охлаждающей Жидкости).
  • ДК (датчик кислорода).
  • ДПДЗ (Датчик Положения Дроссельной Заслонки) или TP (throttle position).
  • ДС (Датчик Скорости) или VSS (Vehicle Speed Sensor).
  • ДД (Датчик детонации).
  • Положение педали акселератора — APP.
  • Датчик хладагента.

Здесь на помощь приходит шина CANBus. CANBus — это сокращение от Controller Area Network Bus, и она разработана, чтобы позволить нескольким модулям управления и датчикам в автомобиле связываться и обмениваться информацией друг с другом на суперскоростях.

Такая информация, как частота вращения колес и положение дроссельной заслонки, требуется нескольким блокам управления для обеспечения правильной работы автомобиля, а система CANBus позволяет быстро обмениваться этой информацией.

Эта система используется всеми производителями, поскольку она требуется для бортовой диагностики (OBD2) и является обязательным требованием с конца 90-х годов.

OBD-II позволяет подключить диагностический прибор к автомобилю и считать коды неисправностей, хранящиеся в блоках управления. Ошибки можно сканировать обычным смартфоном со специальной программой и блютуз или wi-fi адаптером.

Функции ЭБУ двигателя

ЭБУ управляет работой двигателя через исполнительные механизмы (форсунки, реле, насосы, катушки зажигания и т. п.). Управление строится в соответствии с внутренним ПО и показаниями датчиков. Работа ДВС должна соответствовать требованиям к мощности и экологичности. Вот некоторые из основных задач ЭБУ.

Контроль соотношения воздух-топливо

В большинстве современных двигателей для подачи топлива в цилиндры используется один из видов впрыска. ЭБУ определяет количество впрыскиваемого топлива на основе показаний ряда датчиков.

Датчики кислорода сообщают, работает ли двигатель на богатой или бедной смеси по сравнению с идеальными условиями (известными как стехиометрические).

Богатая смесь — слишком много топлива или слишком мало кислорода, бедная — слишком много кислорода или слишком мало топлива. Стехиометрическая смесь — идеальное соотношение воздух ⁄ топливо по массе 14,7:1.

Датчик положения дроссельной заслонки сообщает ЭБУ, насколько открыта дроссельная заслонка при нажатии на акселератор (педаль газа). Датчик массового расхода воздуха измеряет количество воздуха, поступающего в двигатель через дроссельную заслонку.

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя измеряет, прогрет двигатель или нет. Если двигатель еще холодный, будет произведен впрыск дополнительного топлива.

Управление холостым ходом

Большинство систем управления двигателем имеют встроенный блок управления холостым ходом. Обороты двигателя контролируются датчиком положения коленчатого вала, который играет основную роль в функциях синхронизации двигателя для впрыска топлива, искрообразования и фаз газораспределения.

Обороты холостого хода регулируются с помощью дроссельной заслонки или регулятора холостого хода (РХХ). Эффективное управление частотой вращения холостого хода должно учитывать нагрузку двигателя на холостом ходу.

Полнофункциональная система управления дроссельной заслонкой может использоваться для управления оборотами холостого хода, обеспечения функций круиз-контроля и ограничения максимальной скорости.

Управление фазами газораспределения

Некоторые двигатели имеют регулируемые фазы газораспределения (VVT). В этом случае ЭБУД управляет рабочими параметрами ГРМ (газораспределительного механизма). Это осуществляется с учетом режима работы двигателя. Система VVT определяет моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, длительность времени открытия клапана и высоту его подъема.

Использование изменяемых фаз газораспределения позволяет добиться повышения мощности мотора, моментной характеристики, обеспечить экономию топлива и снизить выбросы.

Электронное управление клапанами

Существуют двигатели без распределительного вала, с полным электронным управлением открытием, закрытием впускных и выпускных клапанов. Они могут запускаться без стартера. Такой двигатель обеспечивает повышение эффективности и уменьшение вредных выбросов.

Первый серийный двигатель этого типа был установлен в 2009 г. итальянским автопроизводителем Fiat в Alfa Romeo MiTo. В их двигателях Multiair используется электронное управление клапанами, что значительно улучшает крутящий момент и мощность, снижая при этом расход топлива на 15%.

В основном, клапаны открываются гидравлическими актуаторами, которые управляются блоком управления двигателя. Клапаны могут открываться несколько раз за такт впуска в зависимости от нагрузки двигателя. Затем ЭБУ решает, сколько топлива следует впрыснуть для оптимального сгорания.

В условиях постоянной нагрузки клапан открывается, топливо впрыскивается и клапан закрывается. При резком открытии дросселя клапан открывается на этом такте впуска и впрыскивается большее количество топлива. Это обеспечивает немедленное ускорение.

Для следующего такта ЭБУ рассчитывает нагрузку на двигатель при новых, более высоких оборотах и ​​решает, как открыть клапан: рано или поздно, полностью или наполовину. Всегда достигается оптимальное время и степень открытия, а сгорание происходит максимально правильно. Это, конечно, невозможно с обычным распределительным валом, который открывает клапан на весь период впуска и всегда полностью.

Отслеживание ошибок OBD-II

Сложность реализации контроля входов и выходов требует относительно продвинутых возможностей самодиагностики, традиционная диагностика двигателя устаревает.

Входы и выходы ЭБУ двигателя индивидуально контролируются процессором, часто десятки раз в секунду, чтобы гарантировать, что они находятся в пределах допусков, установленных в программном обеспечении.

Если показания датчика выходят за пределы допуска в течение заданного времени, регистрируется неисправность и её код сохраняется для последующего считывания.

Когда код неисправности сохраняется в памяти, это обычно приводит к обходу некоторой логики в программном обеспечении, что снижает эффективность двигателя, хотя он все еще может работать на базовом уровне.

В некоторых случаях процедура самодиагностики обнаруживает серьезную неисправность, которая либо принципиально препятствует запуску двигателя, либо выключает двигатель в целях безопасности.

Коды неисправностей хранятся в виде 5-значных буквенно-цифровых кодов, начинающихся с P, B, C или U, за которыми следуют 4 цифры. Подробности этих кодов и их описания можно найти здесь: Коды неисправностей и ошибок OBD2.

В дополнение к этим кодам с помощью диагностического прибора возможно просматривать данные датчиков в реальном времени. Это позволяет видеть показания датчика, которые неверны, но не выходят за допустимые пределы с достаточным запасом, чтобы вызвать ошибку.

Адаптация

Современные автомобили строятся с гораздо более жесткими допусками, чем те, что были в прошлом, однако они по-прежнему подвержены производственным изменениям, механическому износу и изменению экологичности. Таким образом, они должны адаптироваться к постепенным изменениям в работе двигателя.

Пример. Поскольку воздушный фильтр забивается пылью, ЭБУ запускает двигатель, немного уменьшив количество впрыскиваемого топлива для компенсации. Это позволяет ему сразу работать с максимальной эффективностью, а не запускаться на заводском уровне и работать над оптимальной смесью в каждой поездке. Это достигается за счет сохранения значений ДК за предыдущие поездки.

Такие адаптации применимы не только к засоренным воздушным фильтрам, но и ко многим системам двигателя или трансмиссии. Поскольку компоненты в гидравлических системах изнашиваются, для компенсации им требуется изменение времени срабатывания соленоидов.

Точно так же, когда двигатель изнашивается, компрессия ухудшается, и необходимо изменять угол открытия дроссельной заслонки, чтобы поддерживать правильную скорость холостого хода.

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ)

Самой главной частью современных инжекторных двигателей является электронный блок управления (или, как принято его называть — ЭБУ). Он принимает большое количество информации с различных датчиков, мгновенно обрабатывает ее и принимает решение об изменении каких-либо процессов впрыска топлива. Таким образом, обеспечивается большое влияние на работу двигателя внутреннего сгорания. Постараемся разобраться, как он работает, какие могут возникнуть неисправности и как их устранить?

Принцип работы ЭБУ

В процессе работы, ЭБУ влияет на такие параметры, как расход топлива, мощность двигателя, крутящий момент, химический состав отработавших газов и т д. Конструкция блока представляет собой две главные составляющие: приемник информации и микропроцессор, который обеспечивает ее обработку.

Вся информация, которую датчики получают от различных устройств и механизмов преобразуется в цифровые сигналы. Эти сигналы поступают в специальные вычислительные модули, которые преобразуют полученные данные и направляют их в органы управления специальных исполнительных устройств. Таким образом, блок управления получает информацию о процессах в двигателе и принимает наиболее рациональное решение по распределению баланса минимального расхода и максимальной мощности.

ЭБУ поддается перепрограммированию, что делает его особым полем для тюнинга. При внесении конструктивных изменений в двигатель, блок перепрограммируется и настраивается для работы с новыми параметрами.

Неисправности ЭБУ и их диагностика

Как вы поняли, блок управления влияет на все процессы, происходящие в двигателе и работа последнего без него невозможна. Многие автолюбители могут столкнуться с различными неисправностями блока, которые нарушают работу двигателя в целом.

Все неисправности, чаще всего, связаны с отсутствием питания в какой-либо части схемы. При этом, прекращается обмен информацией между ее частями, о чем свидетельствуют специальные показания на панели приборов (не загорается лампа «Чек»). Другие неисправности связаны со сбоями в системе, которые изменили некоторые параметры работы блока управления. Таким образом, расчета нарушаются, и двигатель работает неправильно. Об этом можно узнать с помощью специального кода ошибок.

Диагностика неисправностей выполняется при помощи специальных устройств, которые проверяют работу всей системы и дают нужную информацию об обнаруженных неисправностях. Если в работе блока обнаружена определенная неисправность, то он на экране вывода выдает соответствующий код, по которому водитель принимает решение о дальнейшем ремонте блока.

Причинами неисправностей ЭБУ могут являться только два фактора – это истекший срок службы проводника или проблемы программного обеспечения.

К сожалению, от второго фактора никто не застрахован, так как сбои в системе вполне возможное явление. Избавиться от них можно, только если установить самую надежную прошивку, которую не придется заново перепрограммировать.

Видео — Прошивка электронного блока управления (ЭБУ) автомобиля

Ремонт электронного блока управления

Ремонт блока может выполняться различными способами. Все зависит от типа процессора, установленного на инжектор и рода неисправности. В первую очередь, по коду ошибки расшифровывается полученная информация. Если неисправность касается какого-либо датчика, то в этом случае, датчик просто заменяется новым.

Те неисправности, которые касаются сбоя системы, чаще всего, устраняются перепрограммированием программного обеспечения. Для этого центральный процессор подключается к специальному компьютеру, который выполняет установку новых данных и параметров. Чтобы выполнять такую процедуру, необходимо иметь соответствующие знания и умения.

Часто, многие неисправности связаны с отсутствием питания в какой-либо части схемы. В этом случае, по коду ошибки находится соответствующий провод и проверяется при помощи мульти метра. В процессе проверки, проверяются сопротивление проводника, ток и напряжение. При обнаружении пробоя, проводник необходимо заменить.

На этом ремонт ЭБУ завершен. Желаем вам удачи на дорогах!

Что такое блок управления двигателем и как он работает?

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 ECU.

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 контролирует температуру воздуха, положение двигателя с помощью датчиков положения распределительного и коленчатого валов, а также содержание кислорода в выхлопных газах, работая над регулировкой воздушно-топливной смеси и опережение 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 взаимодействовать и обмениваться информацией друг с другом на суперскоростях.

Posted inДвигатель