Что такое и для чего нужен ЭБУ в автомобиле?

Блок управления двигателем – краеугольный камень современной системы питания ДВС. Именно внутри ECU (Engine Control Module) обрабатываются сигналы датчиковой аппаратуры и генерируются команды для исполнительных механизмов. Момент искрообразования, время открытия форсунок, работа клапана продувки адсорбера, ЕГР и других элементов зависят от корректной работы ЭБУ. Рассмотрим, как работает электронная система управления двигателем (ЭСУД), устройство, принцип работы ее основных компонентов, а также их распространенные неисправности.

Как устроен ECU?

1. Микропроцессор – сердце любого блока управления (БУ). Принцип работы блока управления двигателем построен на обработке процессором цифровых сигналов и выборе алгоритма управления исполнительными устройствами.
2. Порты входных сигналов с датчиков.
3. Аналогово-цифровой преобразователь. Микропроцессор не может обрабатывать аналоговые сигналы, поэтому предназначение АЦП в перекодировании их в цифровой вид. Аналогично трансформируются импульсные сигналы с индуктивных датчиков частоты вращения.
4. Задающие каскады. В задающих каскадах управляющие импульсы с микропроцессора трансформируются в силовые сигналы, с помощью которых ЭБУ управляет исполнительными устройствами. Примером задающего каскада можно считать работу силовых ключей, отвечающих за подачу напряжения на первичную обмотку катушек зажигания.
5. Блок текущего контроля. Отслеживает нарушение функций электронных компонентов внутри блока, аномалии в показаниях датчиков, а также нарушение протекания тока в сигнальных и силовых цепях. Благодаря самодиагностике становится возможной диагностика ЭБУ, чтение кодов неисправности, просмотр фактических параметров.
6. Блок связи с другими электронными блоками внутри автомобиля и диагностическим интерфейсом. Многие данные с блока управления двигателем применяются в работе блока управления АКПП, системы ABS, ESP, ASR и т.п. В современных авто для общения между блоками используют шины данных разных уровней.

Конструкция ЭБУ невозможна без блока питания, который при необходимости подстраивает питание бортовой сети автомобиля под особенности работы элементов внутри блока. В цепи питания присутствуют и защитные компоненты, предохраняющие ECU от скачков напряжения, переполюсовки.

Виды входных и выходных сигналов

ECU обрабатывает всего несколько типов входных сигналов:

• цифровой сигнал (имеет всего два уровня – «высокий» и «низкий»). Еще такой сигнал называется логическим, так как он имеет всего два значения – истина или ложь (true/false), логический 0 либо логическая 1;
• импульсный сигнал — кратковременное изменение физической величины. К примеру, по количеству импульсов с датчика АБС блок управления рассчитывает скорость вращения каждого из колес;
• аналоговый сигнал – описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений. В автомобиле к таким сигналам относится измерение напряжения.

Именно по падению напряжения на выводах потенциометрического датчика положения электронной педали газа ЭБУ оценивает мощность, которую хочет получить водитель от двигателя.

Задающие каскады, использующиеся для управления исполнительными механизмами, могут формировать переключающий сигнал и сигнал с широтно-импульсной модуляцией. ШИМ-сигнал характеризируется скважностью импульсов – соотношением периода импульсов к их длительности. Скважность выражается в процентах, которые показывают соотношение периода подачи напряжения к периоду обесточенного состояния. К примеру, если скважность сигнала управления регулятором холостого хода (РХХ) составляет 50%, то шток регулятора будет выдвинут на половину хода.

Тогда как широтно-импульсная модуляция позволяет гибко управлять исполнительным устройством, переключающий сигнал имеет только два состояния – включено или выключено. Таким сигналом будет включение вентилятора, муфты кондиционера и т.п.

Устройство микропроцессора

Работа микропроцессора строится вокруг 3 компонентов:

1. Оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ/RAM). Оперативная память необходима для хранения изменяющихся данных, получаемых с датчиковой аппаратуры. Эти данные используются микропроцессором в вычислениях и хранятся только во время работы двигателя/времени включенного зажигания. К таким данным относится, к примеру, сигнал с датчика детонации, показания лямбда-зонда, на основании которых формируется кратковременная коррекция.
2. Постоянно-запоминающее устройство (ПЗУ или EEPROM) – перезаписываемая память, в которой хранится программа обработки данных и управления элементами ECU, а также важные переменные, которые нельзя потерять при отключении питания.
3. Постоянная память (ПМ или EEPROM) — хранят шифр распознавания ключа иммобилайзера, конфигурация комплектации автомобиля, коды неисправности и т.п.

На некоторых автомобилях коды неисправности двигателя хранятся в ОЗУ, поэтому при снятии клеммы они удаляются. В более современных вариантах конструкции ЭСУД для удаления кодов из EEPROM требуется специальное диагностическое оборудование.

Межсетевой интерфейс

Многие электронные системы современного автомобиля оснащены отдельными цифровыми блоками управления. Подразумеваются не только такие важные системы как ABS, ESP, Airbag, ASR, но и компоненты, обеспечивающие комфорт и удобство при пользовании автомобилем. Речь о стеклоподъемниках, системе централизованного отпирания/запирания дверей, мультимедиа и т.п.

Для синхронизации работы отдельных блоков управления была придумана шина последовательной передачи данных. Она осуществляется по протоколу в виде обмена сообщениями между цифровыми блоками через очень короткие промежутки времени. Такой протокол можно сравнить с телефонной конференцией, где у каждого абонента есть уровень приоритетности для вещания. К примеру, исправность системы ABS важнее для безопасной эксплуатации автомобиля, нежели плавность переключения передач в АКПП, а поэтому сообщения от блока АБС будут иметь более высокую степень приоритетности.

В современных автомобилях могут совместно работать сразу несколько обособленных шин данных:

• шина силового агрегата (ЭБУ двигателя, АКПП, АБС и т.п.);
• CAN-шина системы «Комфорт» (стеклоподъемники, замки дверей);
• CAN-шина информационно-командной системы (мультимедиа, навигация, комбинация приборов).

К привычной уже CAN-шине все чаще внедряются новые виды межсетевого интерфейса: однопроводная шина Lin, оптоволоконная шина MOST, беспроводная шина Bluetooth.

Видео: Система управления двигателем: обзор ЭБУ.

Неисправности ЭБУ

• коррозия места пайки, короткое замыкание между выводами элементов на плате по причине попадания внутрь влаги. Контроллер ЭБУ помещен в герметичный корпус, который должен препятствовать прониканию воды внутрь блока. Указанные выше неисправности чаще всего возникают после вскрытия блока для осмотра/ремонта, так как восстановить заводскую герметичность довольно сложно. Чаще всего блок управления двигателем находится в подкапотном пространстве – далеко не самой благоприятной среде для контроллеров. Реже производитель размещает ECU под жабо стеклоочистителей, за подкрылками или в салоне;
• нарушение работы компонентов ЭБУ из-за попадания внутрь масла, антифриза. Из-за капиллярного эффекта нередки случаи, когда моторное масло или трансмиссионная жидкость проникает внутрь блока, стекая или даже поднимаясь по проводам вверх к разъему;

На некоторых автомобилях неудачное месторасположение блока управления предопределяет причину его поломки. К примеру, ECU на автомобилях Лада Калина установлен под радиатором печки. Поэтому в случае протекания последнего антифриз попадает внутрь блока и выводит его из строя.

• трещины пайки элементов печатной платы. Возникают вследствие постоянных перепадов температуры, вибраций. Некоторые производители устанавливают ECU на двигатель, что усугубляет влияние негативных факторов и становится главной причиной поломки ЭБУ двигателя;

Пожалуй, наиболее ярким примером такой конструктивной недоработки могут послужить двигатели X16XER, X18XER от Opel. Расположение ECU на двигателе приводит к отламыванию перемычек между пинами разъема и выводами печатной платы. Нередко ЭБУ на авто с такими моторами выходят из строя на пробегах до 150-200 тыс.км.

• перегорание элементов на плате вследствие короткого замыкания, неправильного подключения АКБ, перенапряжения в бортовой сети;
• окисление пинов в контактном разъеме, загибание контактов после неаккуратной установки разъема ECU.

Диагностика и ремонт

Ремонт ECU требует как минимум базовых знаний схемотехники и хороших навыков пайки. Конечно, и без глубоких знаний вы увидите окислы, трещины на пайке, перегоревшую дорожку или вздутый конденсатор. Если блок не подлежит восстановлению, на корпусе всегда нанесена маркировка ЭБУ, которая поможет подобрать вам контроллер для замены.

Что такое ЭБУ, где он располагается в автомобиле и какие функции выполняет

Современные автомобили всё больше напоминают сплошное переплетение из проводов, датчиков и всевозможных компьютеров. Машина переполнена электроникой. Можно бесконечно долго спорить на тему того, плохо это или всё же хорошо.

Здесь куда важнее разобраться с устройством, которое фактически руководит и контролирует работу всей электронной начинки автотранспортного средства. И тут речь идёт об электронном блоке управления, либо просто ЭБУ.

Про эту аббревиатуру не слышал разве что самый ленивый человек, который совершенно не интересуется автомобилями и никогда не вникал в суть их устройства, но таких найдутся единицы. Большинство знает об этом блоке. Если быть точнее, то о его существовании. Но при этом мало представляют себе суть ЭБУ, его функции, возможности и даже расположение в конструкции автомобиля.

Что контролирует

Для всех расшифровка стала уже вполне понятной и известной. Понять смысл устройства стало куда проще даже после этого шага. Теперь вы знаете, что это за аббревиатура и как расшифровывается рассматриваемый нами ЭБУ. Довольно часто используется только аббревиатура в технической документации, поскольку автомобилистам нет смысла каждый раз напоминать её значение. ЭБУ можно называть коротко с помощью аббревиатуры, использовать полное понятие электронного блока управления, либо просто контроллер. Суть от этого никак не изменится. Куда важнее узнать, что же такое этот ЭБУ и где он находится в автомобиле.

Фактически блок является мозгами современного автомобиля, без которого мы бы получили груду металла со всевозможными датчиками, проводами и электронными устройствами, никак не связанными друг с другом.

ЭБУ практически постоянно находится в режиме работы, поскольку на него поступает огромный объём информации от всевозможных датчиков. Эти данные блок обрабатывает, используя предусмотренные в его программе алгоритмы, после чего отправляет командные сигналы на так называемые исполнительные устройства. Блок заставляет в соответствующем режиме работать насосы, системы зажигания, форсунки и многое другое.

В итоге получается так, что блок выступает в качестве руководителя для всех предусмотренных в автотранспортном средстве электронных процессов. А это от элементарной работы фар до управления системами безопасности.

Есть достаточно обширный перечень датчиков, с которых информация сначала идёт на наш ЭБУ, а затем, проходя обработку, сам блок отправляет команды на исполнительные устройства, в зависимости от результатов анализа полученных сведений.

Среди основных датчиков, которые зависят от контроллера, можно выделить несколько. Они отвечают за:

• температуру мотора;
• холостой ход;
• подачу горючего;
• подачу кислорода;
• температуру окружающей среды;
• антиблокировочную систему;
• систему стабилизации;
• антизанос;
• скорость;
• текущее положение заслонки дросселя;
• уровень нажатия педали акселератора;
• коленвал; ;
• уровень ОЖ;
• уровень тормозной жидкости;
• напряжение в бортовой сети;
• гидроусилитель;
• электроусилитель руля;
• кондиционер;
• отопление и пр.

Но тут перечислен только базовый набор, который есть практически на каждом современном автотранспортном средстве. На более продвинутых машинах в богатой комплектации список значительно увеличивается.

Обработав полученную информацию, контроллер или мозг автомобиля отправляет команды различным исполнительным узлам, системам и механизмам. Это позволяет внести изменения в работу:

• дроссельной заслонки;
• системы подачи воздуха;
• зажигания;
• фаз газораспределения;
• системы кондиционирования;
• выхлопной системы;
• освещения;
• стеклоподъёмников;
• подогрева;
• АКПП и пр.

Но и тут речь идёт исключительно о минимальном наборе, характерном для базовой комплектации недорогой иномарки. Увеличьте комплектацию или купите более современных и продвинутый автомобиль с большим количеством электроники, и ЭБУ будет посылать команды целому ряду дополнительных систем, механизмов и устройств.

Для многих это удивительно, что один небольшой блок выполняет столь сложную работу. Причём делает это постоянно, без перерывов, одновременно обрабатывая огромный объём информации.

Из-за широких функций и возможностей некоторые полагают, что ЭБУ должен выглядеть как компьютер, ноутбук или планшет, обладать внушительными размерами. Исключением можно назвать лишь отсутствие экрана. Но в действительности все поражаются ещё больше, видя реальный форм-фактор этого управляющего блока.

Как выглядит

Фактически вы уже знаете, что такое ЭБУ в любой современной машине. Это контрольно-командный центр всего автотранспортного средства. Вся используемая электроника завязана на одном блоке. Она обязана отчитываться перед ЭБУ ежесекундно и порой даже чаще. При этом сам контроллер, анализируя полученные данные, может корректировать работу систем и всей машины, передавая необходимые командные сигналы к исполнительным устройствам.

Теперь стоит взглянуть на блок просто как на составляющий элемент автомобиля. Это небольшое устройство, которое заключено в специальный корпус. В качестве материала для корпуса используется пластик или металл, чаще всего алюминий из-за его неподверженности коррозии.

Корпус устанавливается в разных местах, в зависимости от конкретной марки и модели. При этом от расположения зависит сам материал корпуса ЭБУ. Если инженеры решили установить его в салоне, тогда применяется пластик и прочный полимер, поскольку угрозы быстрого износа и повреждения нет. Когда ЭБУ располагают в подкапотном пространстве, тут лучше применять металл.

Внутри этого корпуса располагается плата. Она и есть тот самый контроллер или управляющий блок. Наружу выходят разъёмы в количестве 2 штук. Адаптированы эти разъёмы под шины типа CAN. Через них происходит соединение со всеми проводами от датчиков и устройств в авто.

Дополнительно на большинстве ЭБУ есть разъём для подключения диагностического оборудования. С его помощью чистятся мозги блока, меняется программное обеспечение, восстанавливаются базовые настройки, удаляются ошибки и пр.

Активная работа блока приводит к его активному нагреву. Чтобы отвести тепло, инженеры предусмотрели наличие специальных оребрений. Это похоже на радиатор охлаждения процессоров, которые применяются в компьютерах и ноутбуках.

Сняв с автомобиля этот блок управления, вы увидите перед собой коробочку компактных размеров. Примерные параметры составляют 30х30 мм при толщине не более 70 мм. Хотя блоки бывают разными, в зависимости от года выпуска, конкретного автомобиля и автопроизводителя.

Внутренняя начинка

С коробкой разобрались. Теперь ведь интересно заглянуть внутрь. Под оболочкой, выполняющей роль кожуха и защиты, скрывается плата внушительных размеров. Во многом напоминает те платы, которые вмонтированы в системный блок обычного персонального компьютера.

Вдаваться в подробности устройства платы ЭБУ не имеет смысла. Тут важно знать, что она включает в себя 2 ключевых узла. Это память и программное обеспечение.

Причём память здесь есть 3 типов:

• Постоянно запоминающее программируемое устройство или просто ППЗУ. Она служит для закладки различных программ и функций для работы силового агрегата;
• Оперативное запоминающее устройство, либо же сокращённо ОЗУ. Этот отдел памяти блока необходим для осуществления работы с промежуточной информацией. Фактически здесь данные обрабатываются в режиме реального времени;
• Последней частью памяти является ЭРПЗУ. Также запоминающее устройство, которое называют электронным репрограммируемым. Хранит временную информацию в виде кодов доступа, блокировки, пробега, расхода топлива и пр.

Следующим разделом платы блока управления выступает программное обеспечение. Его делят на 2 типа:

• Наиболее важным считается функциональное ПО. Сюда приходит различная информация со всевозможных датчиков. ПО анализирует данные и отправляет затем команды на исполнение;
• Другим типом памяти выступают модули или контрольные микросхемы. Нужно для контроля полученной информации и проверки на предмет ошибок. При их обнаружении ПО старается устранить ошибки. Если это сделать не удаётся, тогда водитель видит их в виде буквенно-цифровых обозначений. Самым известным можно считать Check или Check Engine. В некоторых случаях, если ошибка критическая, ПО блокирует возможность пуска ДВС.

Также о программном обеспечении в составе платы ЭБУ хорошо известно поклонникам чип-тюнинга. Сюда вносятся изменения, переписываются программы, задаются новые алгоритмы.

Расположение

Справедливо будет узнать, где именно в автомобиле находится ЭБУ. В действительности блок располагается в разных местах. Всё зависит от конкретного автомобиля и порой даже года выпуска.

Есть 2 основных места, куда автопроизводители в процессе сборки транспортного средства устанавливают управляющий блок.

1. Салон. Поскольку салон является достаточно вместительным пространством, искать следует исходя из руководства к вашему автомобилю. В случае с машинами производства АвтоВАЗ выбирают место под панелью около печного радиатора. У некоторых блок располагается под задним диваном. Это наиболее актуально в последнее время для иномарок премиум класса. Есть редкие случаи, когда блок ставят в багажный отсек.
2. Подкапотное пространство. Вообще инженеры давно пришли к выводу, что располагать блок под капотом не очень правильное решение. Это обусловлено постоянным воздействием грязи, воды, влаги, осадков, высоких температур. Всё это негативно влияет на блок, даже если он заключён в прочный и надёжный корпус. Искать ЭБУ следует в районе аккумуляторной батареи, около блока с предохранителями.

На практике отыскать управляющий блок даже на автомобиле, который вы только приобрели и не успели разобраться с его устройством, не сложно.

Автопроизводители никогда не размещают блоки под панелями, которые тяжело снять или для доступа требуется разбирать половину салона. Обычно это одна скрытая панель, удерживающаяся на фиксаторах или на 1-2 саморезах. В подкапотном пространстве найти ЭБУ ещё проще. Визуально ищите коробочку, от которой отходит пара шлейфов.

Опытные автомобилисты и специалисты в области диагностики автомобилей настоятельно не рекомендуют любителям пытаться разбирать и чинить блок. Это сложное устройство, что вы уже наверняка поняли. Потому и крайне дорогостоящее даже на автомобилях бюджетного класса. Если возникают проблемы, лучшим решением будет обращение в проверенный автосервис.

Неисправности

Часто автолюбители интересуются, как можно проверить свой ЭБУ на работоспособность. Для этого не нужно разбирать весь блок и пытаться что-то там открутить. Следует ориентироваться на косвенные признаки.

Есть несколько признаков неисправности ЭБУ, которые проявляются в виде следующих симптомов:

• двигатель не запускается вообще;
• все или часть систем блокируются;
• мотор работает с погрешностями;
• плавают обороты;
• проваливаются обороты мотора;
• вылезают ошибки.

Любая неисправность в ЭБУ является крайне неприятной, поскольку блок считается надёжным и долговечным элементом. Плюс очень дорогим. Никто не хочет столкнуться с необходимостью его замены. Симптомы поломок появляются лишь в результате неправильной эксплуатации, механических повреждений или некорректной заливки программного обеспечения, что часто случается с любителями чип-тюнинга.

Причины самой поломки предельно банальные. Это короткое замыкание, попадание на плату влаги и воды, перегрузка, перегрев, физические воздействия, влияние коррозийных процессов.

Серьёзное повреждение или перегорание платы практически не оставляет шансов на восстановление работоспособности старого управляющего блока. Потому приходится покупать новый. И тут возникает главная проблема в виде высокой стоимости. Если у вас бюджетный автомобиль в простой комплектации, в среднем за блок придётся отдать не менее 300-500 долларов.

Не стоит сразу же спешить выкидывать свой ЭБУ. Для начала попробуйте разобрать блок и посмотреть, что произошло внутри. Бывает так, что ошибки вылезают из-за проблем лишь с одной небольшой микросхемой, коррозия задела некоторые участки, нарушились контакты. Подобные неисправности устраняются с вероятностью 80%. После такого ремонта ЭБУ может прослужить ещё много лет. Но лучше отдать в ремонт хорошему специалисту, а не пытаться что-то сделать самому, не имея надлежащего опыта, знаний и умений.

ЭБУ является важнейшим и неотъемлемым составляющим компонентом любого современного автомобиля. И чем больше электроники используется в машине, тем выше значимость блока управления. Но тем и выше его ответственность. Потому производители крайне ответственно подходят к вопросу его создания, чтобы предотвратить возможные сбои, минимизировать неисправности и не допустить появления ошибок. Невероятно сложное устройство, внешность которого порой не даёт поверить в это.

Источник https://topmekhanik.ru/blok-upravleniya-dvigatelem/

Источник https://drivertip.ru/osnovy/ebu-v-avtomobile-gde-on-nahoditsya.html

Источник

Источник