Блок управления двигателем (компьютер машины) традиционно расположен внутри автомобильного салона. Однако также этот компонент нередко устанавливается внутри пространства моторного отсека непосредственно на двигателе. Блочный штекер крепится к блоку управления винтами или муфтами. Так обеспечивается хороший контакт вилки с разъёмом, а также уплотнение между вилкой и розеткой. Уплотнение между вилкой и розеткой имеет большое значение для эксплуатации устройства, учитывая, что ток и напряжение, протекающие между ЭБУ и датчиками, характеризуются крайне малыми значениями. По этой причине требуются идеально чистые контакты.
СТРУКТУРА СТАТЬИ :
Среда электронного блока управления (ЭБУ) двигателем
Присутствие влаги, разной степени окисления приводят к разрыву цепей или появлению короткого замыкания между клеммами. Соответственно, размещение ЭБУ непосредственно на двигателе или в области под капотом видится нецелесообразным. Расположенные здесь ЭБУ подвергаются воздействию влаги и чаще подвержены выходу из строя.
Независимо от качества герметизации корпусов и компьютерных розеток, влага, так или иначе, но проникает внутрь корпуса автомобильного компьютера. Появление влаги способствует появлению оксидного слоя между контактами и на поверхностях паек.
Последствия отказов электронных систем автомобилей, вызванные окислением соединений, как правило, устраняются контактными антикоррозионными растворителями. Если блок управления автомобильным двигателем вышел из строя по причине наличия окислений, проблема зачастую решается перепайкой всех окисленных контактов.
Собственно среди владельцев машин эта проблема известна и характеризуется как соединение «холодной пайки». На картинке выше показан один из многих вариантов исполнения вилки ЭБУ с большим числом контактов при снятой крышке блока.
Соединительные разъёмы блока управления двигателем
Конечно же, большое количество проводников нередко в прямом смысле — способно сбить с толку неискушённых в деле электроники владельцев автомобилей. Между тем, такая конфигурация соединений лишний раз демонстрирует реальную сложность функционала ЭБУ автомобиля. Многообразие линий электропередач позволяет компьютеру собирать информацию от разных датчиков двигателя машины.
После обработки полученных данных система отправляет команды на электрические и электронные исполнительные механизмы мотора. До того момента, когда был принят закон контроля выбросов и определён стандарт по количеству загрязняющих веществ, автомобили не имели электроники и микропроцессоров.
Установленным законодательством автомобильную промышленность мира заставили внедрить более совершенные методы смешивания топлива и воздуха. Целью являлось получение правильного соотношения топливной смеси для гарантированного полного сгорания топлива.
Здесь видится важная составляющая — только после полного сгорания топливовоздушной смеси катализатор машины способен удалять без остатка вредные газовые выбросы. Управление двигателем машины отмечается главной задачей ЭБУ — современного компьютера автомобиля.
Компьютер автомобильный для управления мотором
Система ЭБУ автомобиля использует все параметры двигателя машины и на основе полученной информации предоставляет входные данные и реализует системные команды. Осуществляется сбор данных с различных датчиков двигателя. Фактически электронный блок управления машиной и двигателем в частности, контролирует всё, от температуры охлаждающей жидкости до количества кислорода выхлопа.
На основе данных, поступающих от датчиков двигателя автомобиля, бортовой компьютер выполняет миллионы вычислений за секунду. При этом осуществляется комбинация математических уравнений для произвольного угла опережения зажигания и продолжительности впрыска топлива в камеру сгорания.
Все эти действия выполняются блоком управления двигателем с целью уменьшения выбросов и достижения снижения расхода топлива. При этом одновременно реализуется задача получения максимально эффективной мощности от работы двигателя.
Современные автомобили, как правило, комплектуются ЭБУ с процессором на 32 бит в составе конструкции. Такой ЦП работает на частотах 40-100 МГц. Конечно, скорость действий процессора здесь не впечатлят по сравнению с теми же бытовыми компьютерами, где частота процессоров достигает 3 ГГц и выше.
Однако коды, обрабатываемые процессором блока управления двигателем автомобиля, занимают не более 1 МБ памяти. Но программы домашних компьютеров требуют намного больше этого значения. То есть автомобилю требуется в тысячи раз меньше памяти для выполнения процесса обработки данных.
Таким образом, если сравнить объём обрабатываемых данных в мегабайтах, получается впечатляющая картина быстродействия процессора ЭБУ автомобиля. Между тем, процессор на частоту 40 МГц – это далеко не верхний предел современных движковых компьютеров.
Модифицированные современные машины с улучшенными характеристиками двигателя имеют процессоры на частоту до 1 ГГц. Процессор устанавливается в корпус (модуль) вместе с сотнями других компонентов, из которых, собственно, и состоит модуль ЭБУ. Среди компонентов, поддерживающих работу процессора, есть аналого-цифровые преобразователи (АЦП).
Устройства АЦП считывают выходные значения датчиков, например, лямбда-зонд. Выходным значением этого датчика является аналоговое напряжение в диапазоне всего 0 — 1,1 вольта. Процессором распознаются только цифровые значения. Поэтому нужен преобразователь, чтобы преобразовывать показатель уровня напряжения в 10-битное цифровое значение.
АЦП чипа и цифровые выходы высокого уровня
Большинством конструкций современных автомобилей предполагается, что блок управления двигателем (ЭБУ) определяет:
- момент появления искры на свечах зажигания,
- открытие и закрытие форсунок,
- включение и выключение вентилятора охлаждения,
- включение и выключение топливного насоса и т.д.
Здесь определяется ситуация или значение. Например, для включения вентилятора охлаждения мотора требуется подать напряжение 12 вольт при токе 0,5 ампер для включения реле вентилятора. Или же создать ситуацию для отключения.
Задача состоит в том, чтобы получить нужный объём энергии от процессора для активации реле вентилятора. Путь реализации получается следующий: низким энергетическим потенциалом процессора активируется транзистор, который выполняет ту же функцию, что и реле.
Активированным транзистором в результате обеспечивается достаточный объём энергии, чтобы активировать реле вентилятора. В свою очередь, через реле начинает поступать достаточно энергии для запуска мотора вентилятора. Таким же образом процессор ЭБУ активирует другие исполнительные механизмы двигателя автомобиля.
Цифро-аналоговые преобразователи и корректоры сигнала
Выше упоминалось, что аналого-цифровыми преобразователями исполняется процедура преобразования аналогового сигнала в сигнал цифрового вида. Обычной здесь является процедура, когда процессор получает значения аналогового датчика. Вместе с тем определённым компонентам двигателей машин нужен цифро-аналоговый преобразователь.
Другими словами, напряжение здесь принимается в виде аналогового сигнала, а цифровые команды передаются для преобразования в напряжение. Такого типа преобразователь уже преобразовывает цифровой сигнал, полученный от процессора в сигнал аналоговый под управление электрическими компонентами мотора.
Однако требуется более точное чтение аналогового сигнала, соответственно, приходится корректировать такой сигнал перед тем, как подать окончательный показатель на процессор. Это задача корректора устройства, которое обеспечивает исправление неточностей аналоговых сигналов.
Чип связи электронного блока управления
Чип связи ЭБУ предназначен осуществлять связь с диагностическими устройствами. Диагностические устройства подчиняются установленным протоколам связи. Как правило, используются пять коммуникационных протоколов. При этом на автомобилях новых разработок доминирует протокол CAN (Controller Area Networking).
Автомобили среднего класса имеют на борту блок управления двигателем, запрограммированный на заводе изготовителе, который не допускает перепрограммирования. Между тем, на автомобилях более высокого класса бортовые компьютеры допускают перепрограммирование и обновление программного обеспечения (ПО).
Такого рода бортовые компьютеры предусматривают обновления последними или модифицированными программными решениями для конкретной модели автомобиля. Если стандартный электронный блок управления, установленный на двигателе, не перепрограммируется, на рынке представлен широкий спектр ЭБУ, которые программируются.
Естественно покупать такой модуль ЭБУ придётся непосредственно владельцу транспортного средства, который решил внести существенные изменения в двигатель. Существенные модификации, в частности, подразумевают:
- установку новой конструкции распредвала,
- внедрение турбины,
- изменение выхлопной системы,
- дополнение интеркулером и т. д.
Здесь оригинальный модуль ЭБУ явно не даст создать новую конфигурацию мотора, соответственно потребует замены новым, поддерживающим требуемые функции или допускающим перепрограммирование.
Электронный блок управления программируемый, даёт возможность:
- контролировать дозирование топлива в каждый цилиндр,
- устанавливать зависимость от положения дроссельной заслонки,
- устанавливать зависимость от датчиков педали акселератора,
- регулировать объём всасываемого воздуха.
Такие корректировки вполне допустимо произвести при помощи соответствующих программ для ноутбука или домашнего стационарного компьютера.
Блок управления двигателем программирование
Таблица значений, считанных датчиками и движение по этим значениям, делается программированием для отображения ЭБУ. Настольный домашний компьютер используется, если транспортное средство стоит в гараже. Однако программирование можно производить непосредственно в процессе вождения с помощью портативного компьютера.
На картинке выше пример современного ПО, посредством которого выполняется программирование ЭБУ двигателем. По сути, на основании данных и постоянного контроля лямбда-зонда компьютер способен регулировать:
- момент зажигания,
- ограничение максимальных оборотов,
- работу турбины,
- работу холодного двигателя,
- дозирование топлива,
- изменение впрыска топлива при низком давлении в системе.
Изменением значений при настройке ЭБУ, лямбда-зонд в любой момент контролирует топливную смесь. Тюнер определит оптимальное количество впрыскиваемого топлива при всех комбинациях оборотов двигателя и положения дроссельной заслонки. Более сложные модели электронных блоков управления дают больше возможностей настройки.
Например, допустимо ограничить мощность двигателя на первой передаче, чтобы не повредить двигатель и другие детали автомобиля. Также можно ограничить мощность турбины регулирующим клапаном, направляющим выхлопные газы двигателя, чтобы точно управлять двойными форсунками на цилиндр.
Тем самым достигается точность дозировки топлива и распыления впрыска топлива при больших оборотах двигателя. Возможно управление переменными распределительными валами или продолжительностью открытия клапанов двигателя, а также мониторинг работы мотора в моменты переключения секвентальной коробки передач.
Электронный блок управления имеет коммуникационный чип проверки точности всех данных и электронных элементов двигателя. Однако ЭБУ также имеет сигнальную лампу на приборной панели машины. Это световой сигнал о неисправности или отказе двигателя. Контрольный индикатор неисправности, помеченный подписью «Проверка двигателя».
При помощи информации: EcuDepot