Электронный блок управления (контроллер) ДВС

ЭБУ — устройство, принцип работы

ЭБУ — электронный блок управления двигателем автомобиля, его другое название — контроллер. Он принимает информацию от многочисленных датчиков, обрабатывает ее по особым алгоритмам и, отталкиваясь от полученных данных, отдает команды исполнительным устройствам системы.

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

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

Основными функциями ЭБУ являются:

• управление и контроль за впрыском топлива в инжекторных двигателях;
• контроль за зажиганием;
• управление фазами газораспределения;
• регулировка и поддержание температуры в охлаждающей системе двигателя;
• контроль за положением дроссельной заслонки;
• анализ состава выхлопных газов;
• контроль за работой системы рециркуляции отработанных газов.

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

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

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

Устройство электронного блока управления двигателем.

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

Для нормального функционирования в блоке управления применяется несколько типов памяти:

• ППЗУ — программируемое постоянное запоминающие устройство — здесь содержатся основные программы и параметры работы двигателя;
• ОЗУ — оперативная память, используется для обработки всего массива данных, сохранения промежуточных результатов;
• ЭРПЗУ — электрически репрограммируемое запоминающее устройство — применяется для хранения различной временной информации: коды доступа и блокировки, а также считывает информацию о пробеге, времени работы двигателя, расходе топлива.

Программное обеспечение ЭБУ состоит из двух модулей: функционального и контрольного. Первый отвечает за прием данных и их обработку, отправляет импульсы на исполняющие устройства. Контрольный модуль отвечает за корректность входящих сигналов от датчиков и в случае обнаружения каких-либо расхождений с заданными параметрами проводит корректирующие воздействия, либо полностью блокирует работу двигателя.

Внести изменения в программное обеспечение ЭБУ можно только в авторизованных сервисных центрах.

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

Ремонт и замена ЭБУ.

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

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

Кроме того любой микропроцессор перегревается, если система охлаждения выходит из строя.

Ремонт, равно как и замена блока управления обойдутся не дешево. Оптимальным вариантом будет приобретение нового блока. Чтобы его подобрать, нужно знать все параметры машины

Важно также правильно произвести настройку. ЭБУ будет нормально функционировать при условии, что на него поступают сигналы от всех датчиков и поддерживается нормальный уровень напряжения в сети

https://youtube.com/watch?v=bXcr1Us0qlc

Принципиальное назначение

ECU (англ. Electronic Control Unit) — общий термин. Он служит для обозначения блоков, управляющих:

• системами двигателя;
• режимами трансмиссионного агрегата, в том числе полного привода (при его наличии);
• подвеской;
• тормозной системой, тормозными ассистентами;
• микроклиматом.

Центральный синхронизирующий блок также входит в понятие ECU.

Бортовой компьютер, или мозги автомобиля — термин, который не раскрывает всего многообразия проделываемой электроникой работы.

Выполняемые задачи

Во время работы ЭБУ непрерывно получает информацию от различных датчиков, распознает сигналы, выдает команды с учетом результатов анализа.

Так, блок управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) собирает данные сразу по нескольким параметрам работы мотора. К ним относятся:

• частота вращения коленчатого вала;
• температура в контуре охлаждения;
• уровень вредных веществ, кислорода в выхлопных газах;
• моментальный расход топлива;
• мощность, крутящий момент.

Эта информация позволяет распознавать основные ситуации, с учетом разработанных алгоритмов давать команду на изменение работы отдельных элементов агрегата.

Основные процессы, за которые отвечает блок управления двигателем:

• Зажигание, газораспределение. С учетом режима движения, температуры двигателя требуется изменение времени наполнения рабочей камеры цилиндра, подача импульса энергии в срок. По аналогичному принципу в более совершенных конструкциях происходит отключение одного или нескольких цилиндров, остановка двигателя в режиме «старт-стоп».
• Управление топливной аппаратурой и сопутствующими устройствами. Битурбо мотор не всегда работает в режиме максимальной отдачи. Только при необходимости активируется многоступенчатый нагнетатель воздуха, топливо распыляется в рабочую камеру и частично нагнетательный трубопровод. Тонкая настройка работы двигателя доступна только с привлечением электронных механизмов.

По аналогичному принципу работают и другие системы.

Это интересно: Как снять передний бампер на Приоре 2

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.

Диагностика электронного блока управления

Диагностика ЭБУ АКПП начинается с прозвона проводов. Если они в целости и сохранности, то можно переходить на электронный анализ проблем «мозга» автомата.

Электронная диагностика заключается в подключения ноутбука с установленным специальным программным обеспечением. На экране монитора мы можем наблюдать все ошибки, которые когда-либо выявлял на АКПП и которые были устранены. Эти ошибки нужно обнулить.

Бывает так, что некоторые проблемы в узлах гидроблока, например, связанных с заменой с соленоидов, невозможно обнулить на компьютере. А машина падает в аварийный режим и не желает двигаться. Причину нужно искать в замыкании между вилками соленоида. Удаляя ее, мы устраняем проблему обездвиживания авто и выпадения коробки в «аварийку».

Читать

Ремонт и замена гидроблока АКПП своими руками

Существует еще один тип диагностики – это расширенная. Ее используют, когда обычное тестирование с помощью компьютера не помогает найти ошибку. В этом случае ЭБУ разбирается и просматривается визуально. Так как повреждение одной дорожки, если она перегорела или окислилась, компьютер не сможет вычислить.

И третий тип, когда заменяют поочередной электронные чипы, чтобы найти тот, который не работает. Но к этому методу прибегают редко. Проще купить новый блок управления и установить.

Я вам скажу, что окисление контактов датчиков и обрыв проводов встречается намного чаще, чем поломка внутри электронного блока. Поэтому прежде чем ехать на СТО проверьте ЭБУ на обрыв проводов. Если с этими элементами все нормально, то можете отправлять авто на СТО.

Управление углом опережения зажигания

Двигатель с искровым зажиганием требует искры, чтобы инициировать горение в камере сгорания. ECU может настраивать точное время зажигания искры в такте сжатия (так называемое опережение зажигания), чтобы обеспечить ему оптимальный режим работы. Если он обнаруживает, что двигатель стучит, т. е. имеет место детонация – состояние, которое потенциально разрушительно для двигателя, и определяет его как результат слишком раннего зажигания, то оно задерживается. Поскольку детонация, как правило, возникает на низких оборотах, ECU может отправить сигнал для АКПП на понижение передаточного отношения в первой попытке его прекратить.

Основные достоинства и недостатки ЭБУ

Несмотря на наличие множества преимуществ, у электронных модулей есть и недостатки.

Достоинства ЭБУ

Плюсы устройств:

• возможность оптимизации динамических параметров работы ДВС;
• снижение расхода горючего при правильной регулировке соотношения воздуха и топлива;
• простота пуска силового агрегата — модуль быстро адаптирует двигатель для работы в разных условиях, к примеру, при функционировании на холостом ходу;
• при установке ЭБУ в авто у владельца машины отпадает необходимость в ручной регулировке параметров работы ДВС;
• увеличение показателей экологичной чистоты при правильной регулировке объемов вредных веществ в отработанных газах.

Недостатки ЭБУ

Минусы электронных модулей:

• высокая цена на составляющие элементы, если возникнет необходимость проведения ремонта модуля;
• при неполадках блок часто не подлежит ремонту, его приходится менять целиком;
• необходимость в эксплуатации недешевого и сложного оборудования для проверки модуля, иногда для диагностики требуются квалифицированные мастера;
• повышенные требования параметров надежности питания бортовой сети — скачки напряжения могут привести к поломке ЭБУ;
• необходимость использования только качественного топлива при заправке машины.

Канал Avto-blogger подробно рассказал об особенностях и недостатках электронных модулей.

Как устранить ошибку

Чтобы исправить эту ошибку, нужно выполнить несколько последовательных процедур.

1. Для начала рекомендуется проверить на предмет исправности сам кислородный датчик. Для этого его следует демонтировать либо визуально на посадочном месте проверить на целостность. Сняв датчик, вы сможете изучить его более детально. Если имеются признаки повреждения, единственным решением станет замена.
2. Затем проверяется целостность проводки, соединяющей датчик кислорода с электронным блоком управления. Сделать это можно путём визуальной оценки состояния, а также с помощью мультиметра.
3. Если контакты внешне выглядят нормально, это ещё не говорит об отсутствии повреждений. Чаще всего целостность проводки нарушается в местах изгибов и контактов с другими поверхностями. Изоляция может перетереться, провод надломиться.
4. При наличии следов окислений и коррозии, контакты следует зачистить, после чего обработать специальной смазкой для контактов.
5. На следующем этапе проверяется сопротивление подогревателя кислородного датчика. На разных марках и моделях автомобилей показатели нормального сопротивления могут отличаться. Но в основном это параметры в диапазоне от 3 до 9 Ом. Такие цифры мультиметр должен показывать при температуре окружающей среды в районе 15-20 градусов Цельсия.
6. Если показатели сопротивления выше установленной нормы либо его вовсе нет, это говорит на короткое замыкание или разрыв в электрической цепи кислородного датчика. А точнее его подогревателя.

В зависимости от того, к чему привела диагностика неисправностей, устранить ошибку потребуется соответствующими методами.

Проблема решается следующими мерами:

• Устанавливается новый кислородный датчик. Конструктивные особенности первого лямбда-зонда, как и второго, не позволяют его восстановить и отремонтировать. Поэтому при обнаружении неисправностей проблема устраняется только путём замены датчика кислорода.
• Меняется разъём. Если вышел из строя разъём, в некоторых случаях его можно отремонтировать. Бывает так, что пластиковые элементы фиксатора крошатся и разрушаются. Тогда поможет только замена.
• Меняется или ремонтируется проводка. Да, с целью экономии повреждённую проводку в местах повреждения скручивают, обматывают несколькими слоями изоленты. Но это может не дать желаемый результат. Поэтому в случае повреждения штатной проводки её лучше заменить аналогичной новой.
• Устанавливается новый катализатор. Он обладает сравнительно большим сроком службы, из-за чего при грамотном уходе и обслуживании выходит из строя редко. Но если катализатор сломался, его придётся менять. Иначе избавиться от ошибки P0135 не получится.
• Ремонтируется выхлопная система. Ремонт зависит от того, какие именно неисправности возникли в системе перед кислородным датчиком.

Чаще всего рассматриваемая ошибка становится результатом поломки датчика либо короткого замыкания в цепи.

Модуль контроля двигателя

Его можно назвать одним из главных, поскольку этот электронный блок отвечает за сердце машины – ее мотор. ЭБУ получает информацию со множества датчиков, анализирует ее, основываясь на заложенных в прошивку алгоритмах, и посылает соответствующие сигналы на различные исполнительные устройства.

ЭБУ двигателя обменивается с другими элементами внутренней системы автомобиля по шине, называемойCAN (CANbus), объединяющей всю электронную начинку транспортного средства в сеть. Основные блоки, с которыми «общается» ЭБУ мотора:

• АКПП;
• антиблокировочная (ABS) система;
• стабилизирующие системы;
• тормоза;
• блок обеспечения безопасности;
• модуль курсовой устойчивости;
• круиз-контроль;
• климатическая установка.

Основные задачи ЭБУ двигателя:

• управление процессом зажигания;
• если двигатель инжекторный, то и управление системой впрыска;
• контроль за газораспределением мотора;
• слежение за датчиком дроссельной заслонки;
• поддержание целевой температуры в охлаждающей системе;
• анализ состава отработанных газов и контроль подсистемы рециркуляции таковых.

Мониторинг ошибок ЭБУ

В электронном блоке предусмотрена диагностическая система, предоставляющая визуальный отчет автовладельцу. Когда контроллером выявляется отклонение, сбой либо какая-то ошибка, то приборная панель сигнализирует об этом соответствующей световой иконкой. Чаще всего она представлена в желтом или красном цвете. Это может быть пиктограмма с обозначением «сheck-еngine» (загоревшийся чек).

У появившейся ошибки производитель может предусмотреть соответствующий персональный цифровой или буквенный код. Все такие сочетания записаны в памяти электронного блока. Для этого отведено специальное место на плате. Выявить сбои помогает подключенное спецоборудование в виде сканера. Необходимо использовать соответствующий кабель и диагностический разъем.

Происходит считывание зафиксированных параметров отклонений и соответствующая их расшифровка. При этом всю необходимую информацию система отображает на присоединенном мониторе. Изучая полученную информацию, удастся уточнить текущее состояние транспортного средства.

Устройство ЭБУ двигателя

Технически данный ЭБ состоит из платы с распаянным на ней процессором и модулем памяти. Плата ЭБУ заключена в корпус из металла или пластика. На плате имеются выведенные через корпус разъемы, связывающие ЭБУ с системами автомобиля и позволяющие подключиться диагностическим приборам. В инструкции к машине всегда приводится расположение ЭБУ: обычно это место за бардачком, подкапотное пространство, или внутри переднего торпедо.

У ЭБУ на борту есть три вида запоминающих устройств (ЗУ):

• ППЗУ – программируемая постоянная память. В ней содержится код прошивки и параметры, по которым работает силовая установка;
• ОЗУ – ЗУ оперативное, иначе «оперативная память» ЭБУ. Она энергозависима, в ней хранятся временные сведения;
• ЭРПЗУ. Электрически программируемое ЗУ хранит некоторые данные – коды блокировки, ключи доступа, сведения о расходе топлива, пробеге и периоде работы мотора.

Прошивка ЭБУ делится на контрольную часть и функциональную. Первая проверяет приходящие на блок сигналы и, если обнаружены неверные значения, корректирует их или блокирует двигатель, предотвращая поломку. Вторая принимает данные, обрабатывает их и отправляет результат от ЭБУ в виде импульсов на нужные устройства.

Схема работы ЭБУ мотора:

Иногда блок перепрограммируют. Это делают в целях чип-тюнинга, чтобы снимать больше мощности с двигателя и улучшить другие его параметры. Чип-тюнинг ЭБУ требует знания специальных протоколов доступа и наличия сертифицированного ПО. Информацию о внутреннем устройстве своих электронных блоков автоконцерны выдают публике крайне неохотно, поэтому чип-тюнинг может обойтись дорого: обладатели информации знают ей цену.

Транзисторы и Н-мост

Но чтобы поочерёдно подавать ток на каждую из фаз и менять их полярность, необходимы транзисторы. Ещё нам нужна передача больших токов, высокая скорость переключения и чёткость открытия/закрытия затворов. В данном случае удобнее управлять затворами по напряжению, а не по току. Поэтому оптимальны полевые (MOSFET) транзисторы. Чаще всего их используют в контроллерах. Очень редко можно встретить комбинированный вариант транзисторов.

Для переключения фаз со сменой их полярностей используют классическую схему Н-моста (H-Bridge) из полевых транзисторов.

Он состоит из трёх пар транзисторов. Каждая из пар подключается к соответствующей фазе обмотки двигателя и обеспечивает подачу тока со значением (+ или –). Транзисторы, отвечающие за включение фазы с положительным значением, называют верхними ключами. С отрицательным — нижними. Для каждого шага открывается пара ключей: верхний одной фазы и нижний соседней фазы. В результате ток проходит от одной фазы к другой и приводит электродвигатель в движение.

Из схемы видно, что мы не можем включить одновременно верхний и нижний ключ у одной и той же фазы: произойдёт короткое замыкание

Поэтому очень важно быстрое переключение верхних и нижних ключей, чтобы в переходных процессах не появилось замыкание. И чем качественнее и быстрее мы обеспечим переключения, тем меньше у нас будет потерь и нагрева/перегрева транзисторов H-моста

Для запуска остаётся обеспечить управление затворами ключей H-моста. Для управления H-мостом нужно:

1. Считать показания датчиков Холла.
2. Определить, в каком положении какую пару ключей включать.
3. Передать сигналы на соответствующие затворы транзисторов.

Неисправности электронного блока управления двигателем и диагностика

Хотя производители выполняют ЭБУ в виде защищенной коробки, размещая аппаратную начинку в прочном металлическом корпусе, данное устройство также может выйти из строя. Проблемы с блоком управления могут сопровождаться неустойчивой работой ДВС или невозможностью завести двигатель, отклонениями в процессах смесеобразования, нарушениями в работе трансмиссии (как правило, автоматической) и т.д.

Чтобы проверить ЭБУ, начинать следует с визуального осмотра, что позволяет вывить очевидные дефекты (например, трещины в корпусе). Однако если таковых не обнаружено, это все равно не позволяет исключить возможные повреждения микропроцессора, так как причин для выхода из  строя данного устройства достаточно много.

Среди самых простых  специалисты выделяют:

• перегрев;
• сильную коррозию и попадание влаги;
• повреждения в результате ударных нагрузок;
• короткое замыкание;

Также виновником проблем может оказаться не сам ЭБУ, а плохой контакт с датчиками, окисление в месте присоединения проводов. Отметим, что нередко к проблемам с блоком управления приводит банальная безответственность самого автовладельца.

Например, во время мойки двигателя под давлением блок не защищается должным образом от попадания влаги, машина эксплуатируется во влажную погоду со снятыми элементами (без крыльев, капота). Часто владельцы игнорируют тот факт, что крепление ЭБУ в месте установки недостаточно надежное или имеются проблемы с проводкой, что может привести к короткому замыканию и т.п.

Еще вывести из строя электронный блок  может «прикуривание» от другого автомобиля с заведенным двигателем, неквалифицированная установка в автомобиль дополнительного оборудования, проблемы в высоковольтной части системы зажигания.

Добавим, что также встречаются случаи полного выведения из строя ЭБУ после попыток непрофессионального или самостоятельного ремонта данного типа устройств, а также чип-тюнинга

Важно понимать, на некоторых моделях блок является неремонтопригодным, то есть предполагается полная замена блока.. При этом после проведения поверхностной диагностики владелец снимает ЭБУ и пытается его разобрать/отремонтировать. Затем часто выясняется, что причиной проблем все же оказывается какой-либо датчик, однако после попыток ремонта блок для дальнейшей эксплуатации уже не пригоден

Затем часто выясняется, что причиной проблем все же оказывается какой-либо датчик, однако после попыток ремонта блок для дальнейшей эксплуатации уже не пригоден

При этом после проведения поверхностной диагностики владелец снимает ЭБУ и пытается его разобрать/отремонтировать. Затем часто выясняется, что причиной проблем все же оказывается какой-либо датчик, однако после попыток ремонта блок для дальнейшей эксплуатации уже не пригоден.

По этой причине важно понимать, что сначала должна быть проведена комплексная профессиональная компьютерная диагностика. Только после этого можно принимать решение о том, что делать, менять или выполнить ремонт блока управления двигателем. Если же говорить о доступной проверке, которую может выполнить автолюбитель самостоятельно, это банальная подмена имеющегося блока на точно такой же заведомо рабочий

Например, можно под залог взять ЭБУ от такого же авто на разборке, установить такой блок и проверить работу ДВС. Если машина работает с новым блоком нормально, тогда проблема очевидна

Если же говорить о доступной проверке, которую может выполнить автолюбитель самостоятельно, это банальная подмена имеющегося блока на точно такой же заведомо рабочий. Например, можно под залог взять ЭБУ от такого же авто на разборке, установить такой блок и проверить работу ДВС. Если машина работает с новым блоком нормально, тогда проблема очевидна.

Также отметим, что не всегда удается устранить поломку только заменой контроллера. Как уже говорилось выше, часто первопричиной поломки ЭБУ является не сам блок. Простыми словами, если, например, имеется замыкание в проводке, новый блок управления быстро выйдет из строя точно так же, как и предыдущий.

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.