Что такое блок управления двигателем определение

Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Общие сведения о блоках управления

Время карбюраторов, трамблеров и классических дизелей безвозвратно уходит в прошлое с наступлением эпохи компьютеров. «Безмозглые» системы, обеспечивающие работу агрегатов, систем и прочих элементов конструкции автомобиля, интенсивно сдаются под власть электроники, способной отдавать точные и быстрые команды в зависимости от текущих потребностей машины, диктуемых внешними, внутренними и дорожными условиями эксплуатации, а также волей водителя.

Пристальное внимание электронного «мозга» уделяется многим устройствам и системам автомобиля, входящим в состав двигателя, шасси и кузова – системы питания, зажигания, охлаждения, рулевое управление, тормоза, подвеска, системы обеспечения комфорта и безопасности и т.д. и т. п. Современные системы цифровой обработки данных значительно расширяют возможности управления всеми этими системами и механизмами автомобиля.

Каковы же принципы электронного управления элементами конструкции автомобиля при помощи компьютера? Давайте попробуем заглянуть в «мозг» автомобиля, чтобы понять, как он управляет сложными процессами и механизмами этого популярного транспортного средства.

Работа электронного блока управления (ЭБУ) автомобиля ничем особым не отличается от работы бытового персонального компьютера.
Ядром автомобильного ЭБУ (как и любого компьютера) является микропроцессор, размещенный на компактной печатной плате, изготовленной по сверхточной микроэлектронной технологии.
В постоянной памяти блока управления (ЭБУ) размещена специальная программа управления, выполнение которой обеспечивает микроконтроллер.

Все необходимые для работы устройств и систем параметры контролируются одновременно, и это позволяет оптимально ими управлять.
Блок управления принимает и обрабатывает сигналы многочисленных датчиков, информирующих о текущем состоянии различных систем и устройств автомобиля, и при помощи набора наиболее оптимальных действий, заложенных в программу, вырабатывает управляющие сигналы для исполнительных механизмов.

Требования к электронному блоку управления

К ЭБУ предъявляются достаточно жесткие технические требования, поскольку он подвергается высоким механическим и температурным нагрузкам, а также может работать в условиях повышенной влажности и агрессивных сред.
Блок управления должен безотказно функционировать при:

• недостаточном или чрезмерном заряде аккумуляторной батареи (в достаточно широком интервале напряжений бортовой сети);
• экстремальных температурах окружающей среды и резких перепадах температуры;
• воздействии агрессивных эксплуатационных материалов (масло, топливо и др.);
• повышенной влажности окружающей среды;
• механических нагрузках (например, вибрации от двигателя).

ЭБУ должен работать при пуске двигателя от недостаточно заряженной аккумуляторной батареи (например, при холодном пуске) и при высоком напряжении заряда (колебаний напряжения бортовой сети).
При проектировании ЭБУ предъявляются высокие требования к электромагнитной совместимости с другими приборами автомобильного электрооборудования и к уровню излучения высокочастотных помех.

Электронный блок управления должен работать достаточно быстро.
В режиме реального времени системы автомобиля требуют моментального отклика управления, поэтому реакция регулирования ЭБУ должна гарантированно осуществляться одновременно с физическим процессом, точнее, в пределах определенного промежутка времени, т. е. своевременно. Эти качества ЭБУ зависят от комплектации компьютера и его производительности.

Размеры и вес любого элемента конструкции автомобиля существенно влияют на его компоновку, динамические и эксплуатационные качества, а также стоимость. ЭБУ выполняются по возможности малогабаритными и легкими.
С этой целью применяют следующие технические и технологические решения (рис. 1):

• Многослойность. Проводящие слои толщиной 0,035…0,07 мм располагаются друг над другом с соответствующей изоляцией.
• Конструктивные элементы SMD. Мелкие поверхностные элементы (Surface Mounted Devices) припаиваются или приклеиваются непосредственно к печатной плате, либо на малогабаритную подложку.
• ASIC. Специально спроектированные интегральные модули объединяют в себе множество функций, которые описаны в следующих статьях.

Как и любой элемент конструкции автомобиля, электронный блок управления должен обладать достаточной надежностью в эксплуатации. Высокую надежность придают необходимые дополнительные (в большинстве случаев параллельно протекающие) вычислительные процессы и интегрированная диагностика неисправностей управляемых элементов и систем.

Рис. 1. Электронный блок управления (ЭБУ)

Электронные блоки управления должны надежно работать в температурном диапазоне от —40 °С до + 60. 125 °С (в зависимости от области применения), а также выдерживать значительные колебания температуры при работе узлов автомобиля на разных нагрузочных режимах.
На некоторых участках печатной платы микроконтроллера температура может значительно повышаться из-за нагрева электронных элементов.

Электромагнитные источники помех (например, какой-либо электромеханический исполнительный механизм) или излучатели (например, мобильный телефон) не должны мешать работе ЭБУ, так же как и сам блок управления не должен оказывать влияние на работу другой электроники.

ЭБУ прикрепляемые к узлам автомобиля, подверженным вибрации должны выдерживать высокие ускорения (например, ЭБУ прикрепленный к двигателю выдерживает вибрацию до 30 g, к ТНВД – до 100 g).

Не менее важное требование к автомобильным блокам управления — стойкость к агрессивным средам. В зависимости от места крепления корпус ЭБУ и его начинка должны противостоять повышенной влажности, агрессивным жидкостям (например, маслу) и солевому туману.

Устройство ЭБУ

Печатная плата с электронными элементами (см. рис. 1) размещается в металлическом корпусе 2. Датчики, исполнительные механизмы и кабели подачи напряжения соединяются с ЭБУ через разъем 1. Оконечные каскады большой мощности, обеспечивающие непосредственное управление исполнительными механизмами расположены с учетом эффективного теплоотвода в корпус.

В некоторых автомобилях ЭБУ может устанавливаться на двигатель так, чтобы тепло от корпуса через встроенную радиаторную пластину передавалось топливу, омывающему блок управления. Но обычно применяется термически защищенная версия ЭБУ, которая может устанавливаться в любом месте кузова.

Большее число электронных компонентов выполнено по технологии поверхностного монтажа конструктивных элементов – SMD (Surface Mounted Devices), благодаря чему конструкции ЭБУ легкие и компактные. Лишь некоторые мощные конструктивные элементы крепятся при помощи разъемных соединений.

Рис. 2. Устройство блока управления дизелем (система Common Rail):
1 — Датчик атмосферного давления; 2 — Импульсный источник питании со стабилизацией напряжения; 3 — Оконечный каскад малой мощности; 4 — Многоштырьковый разъем; 5 — Микросхема управления шиной последовательного интерфейса CAN и общие входные и выходные схемы (располагаются на нижней стороне платы, на фото не видны); 6 — Оконечный каскад большой мощности; 7 — Микросхема управления оконечным каскадом (ASIC); 8 — Бустер-накопитель напряжения; 9 — Микропроцессор

Поставленные задачи перед ЭБУ

Производители автомобилей возлагают на блок управления следующие задачи:

• управление зажиганием;
• контроль позиции дроссельной заслонки;
• мониторинг и корректировка фазами газораспределения;
• управление и осуществление контрольных функций над фазами впрыска топлива;
• мониторинг термосостояния силовой установки и его охлаждающей системы;
• контроль системы выхлопных газов.

В «мозги» передается информация от датчиков с коленвала о частоте его вращения. При этом в расчет берется текущий скоростной режим авто, значение напряжения всей контрольной сети и пр.

Блок управления двигателем (ECU) автомобиля

В самом общем смысле это — устройство для формирования воздействий на ряд исполнительных органов, изменяющих параметры режимов работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с целью их оптимизации. Критерием оптимизации обычно выступает расход топлива. требуемый для реализации движения с заданной скоростью при имеющейся нагрузке.

ECU обеспечивает выполнение следующих действий:

• считывание значений из большого количества датчиков внутри моторного отсека,

• интерпретации данных с использованием многомерных карт производительности (так называемых справочных таблиц),

• корректирования состояния исполнительных элементов на двигателе согласно справочным таблицам.

Где находится блок управления ECU? На фото ниже показано типовое место его расположения под приборной панелью автомобиля.

Ремонт блоков управления двигателем – как справиться самостоятельно?

Электронная система управления дизельным двигателем устанавливается практически на всех современных моторах этого типа с различными системами впрыска топлива. Такое электронное управление предназначается, в основном, для регулирования и оптимизации их работы. Таким образом, обеспечивается эффективное функционирование всей топливной системы, турбонаддува, впускной и выпускной системы, а также систем охлаждения и рециркуляции отработанных газов.

Все электронное управление дизельным мотором состоит из главного блока, входных датчиков, а также исполнительных устройств систем двигателя. Нередко многие автолюбители могут столкнуться с необходимостью решения такого вопроса, как ремонт электронного блока управления двигателем. Актуальной считается возможность проведения такого ремонта самостоятельно.

С самого начала важно точно выяснить название блока, в том случае, когда отсутствуют необходимые выходные параметры. В основном, используется устройство ECU, в переводе «блок электронного управления». С его помощью осуществляется работа в соответствии с входными сигналами датчиков, которые создают выходные сигналы, управляющие исполнительными устройствами.

Где находится?

Я уже немного затронул про расположение этого блока. НО сейчас хочется немного повторить. Основных расположений всего два:

• Салон автомобиля. Это может быть как под панелью, например в наших ВАЗ он располагается в районе радиатора печки. Также под задним сидением, на многих иномарках бизнес – класса находится именно там. Я также где-то читал в интернете, что может быть и в багажнике автомобиля.
• Под капотом. НЕ самое лучшее место, потому как грязь, снег, вода и прочие прелести. Обычно располагается рядом с аккумулятором (как у меня), или рядом с блоком предохранителей. Как правило, такие блоки ЭБУ хорошо герметизированы.

Так что найти его не так то и сложно. Даже обычный водитель сможет разобрать часть панели приборов (как правило, она не так сложно снимается), либо заглянуть под капот своего авто. Если увидите коробочку, из которой идут два шлейфа проводов – это и есть ЭБУ. Вот только лезть в него я вам не советую – если ничего не понимаете, лучше довериться профессионалам.

Описание ЭБУ

Для начала рассмотрим описание ЭБУ двигателя автомобиля, его типовые параметры, а также расскажем, где находится девайс. Начнем с основных опций, возложенных на это устройство.

Функционал

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:

• наладить наиболее оптимальный расход горючего,
• контролировать состав и соотношение вредных веществ в выхлопных газах,
• произвести контроль за показателями крутящего момента,
• обеспечить наиболее оптимальную мощность силового агрегата,
• произвести регулировку положения заслонки дросселя,
• контролировать работу системы зажигания,
• отрегулировать работу системы рециркуляции выхлопных газов,
• произвести управления фазами газораспределительного механизма,
• произвести регулировку температуры антифриза при необходимости.

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.

Компоненты

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:

1. Контрольный модуль, изначально предназначенный для проверки транспортного средства и инспектирования исходящих сигналов. Благодаря этому модулю, если нужно, осуществляется корректировка импульсов. Помимо этого, контрольный модуль позволяет даже заглушить мотор, если в этом есть необходимость (к примеру, при перегреве или других неполадках).
2. Не менее важный модуль функциональный. Он используется для получения сигналов, передающихся на блок управления автомобиля от контроллеров и датчиков. Когда модуль получает сигнал, он его обрабатывает, а затем формирует определенные команды, которые впоследствии посылаются на исполнительные элементы (автор видео Павел Ксенон).

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.

Принцип работы

Если говорить о принципе действия, то блок управления мотором получает сигналы от различных датчиков, их количество может изменяться в зависимости от типа авто:

• импульсы от лямбда-зонда,
• сигналы о расходе воздуха, поступающие от ДМРВ,
• о температуре работы двигателя,
• о положении коленвала, а также о частоте его работы:
• о неровной дороге,
• о скорости авто и т.д.

Обрабатывая полученные сигналы, управляющий блок передает команды на различные системы:

1. Зажигания машины. Как известно, транспортное средство, в зависимости от того, какой двигатель на него установлен, может быть оснащено одной или несколькими катушками. В соответствии с полученным сигналом система зажигания определяет оптимальный режим для подачи искры, что необходимо для возгорания топливовоздушной смеси.
2. На приборную панель. Лампа Чек, как сказано выше, является связующим звеном между блоком и водителем. Ее появление на приборке может быть обусловлено обнаружением ЭСУД неполадок в работе тех или иных узлов. В некоторых случаях сообщения об ошибке свидетельствуют о неисправности тех или иных датчиков.
3. На форсунки силового агрегата, с помощью которых осуществляется наиболее оптимальный впрыск топливовоздушной смеси в цилиндры ДВС. Нужно учитывать, что частота изменения объема смеси может быть разной.
4. На устройства для тестирования ЭСУД (автор видео Павел Ксенон).

Признаки неисправностей и причины выхода из строя

На выход электронного блока из строя обычно указывают: остановка двигателя во время движения, невозможность пуска и постоянные сообщения Check-Engine (проверь мотор), которые не поддаются удалению.

Наиболее распространенные причины отказа контроллера:

• попадание влаги внутрь корпуса или на разъемы;
• перегрев устройства (неудачное расположение блока);
• ошибочное подключение аккумуляторной батареи;
• «прикуривание» от другого автомобиля с работающим двигателем;
• снятие клеммы с аккумулятора во время работы мотора;
• включение главного пускового реле при отключенном силовом кабеле;
• замыкание электропроводки;
• касание электродом проводов или датчиков во время сварочных работ;
• неисправности высоковольтной части системы зажигания (катушки зажигания, распределитель, провода);
• неквалифицированный ремонт или установка сигнализации.

Предупреждение! У некоторых моделей автомашин отремонтировать электронный блок невозможно, даже если обратиться к самым квалифицированным специалистам. Несмотря на это, первоочередным этапом устранения проблемы является диагностика, а уже затем мастер предложит возможные варианты по ремонту или замене неисправного контроллера.

Электронные системы управления двигателем сегодня полностью вытеснили прежние механические устройства, требующие ухода и обслуживания. Применение ЭБУ двигателя обеспечивает более устойчивую работу ДВС, улучшает его технические и эксплуатационные характеристики, что позволяет снизить стоимость пробега.