Блок управления двигателем — диагностика, описание

ecu_1

В настоящем издании мы хотели бы подробнее рассказать о важнейшем узле управления двигателем: блоке управления двигателем. История блока управления двигателем берёт своё начало в 1967 году с применения системы D-джетроник. Система явилась первым крупносерийным устройством электронного впрыскивания. Блок управления того времени был размером с коробку для обуви. Он состоял примерно из 30 транзисторов и 40 диодов. После дальнейшего совершенствования системы впрыскивания — появления L-джетроник и K-джетроник — изменились также требования к системе управления. Система должна быть рассчитана на большее количество получаемых, обрабатываемых и передаваемых дальше данных. Требования возрастали, технические характеристики блоков управления также становились выше.

Собственно блок управления — печатная плата со всеми электронными деталями — размещается в металлическом или пластмассовом корпусе. Подключение сенсорных датчиков и запускающих устройств производится через многоштырьковый штепсельный разъём. Мощные детали непосредственного управления запускающими устройствами крепятся в корпусе на охлаждающих радиаторах, чтобы отводить образующееся тепло. При создании конструкции устройства принимаются во внимание также другие требования. Они касаются окружающей температуры, воздействия механических факторов и влажности. Важное значение имеет устойчивость к электромагнитным излучениям и ограничение собственных помех высокой частоты. Блок управления должен надёжно работать в диапазонах температур от -30 °С до +60 °С и колебаниях напряжения в пределах 6 — 15 вольт.

Принцип работы

ecu_2

Блок управления питается от внутреннего регулятора напряжения постоянным напряжением 5 вольт. Входные сигналы сенсорных датчиков поступают в блок управления в различной форме. Вследствие этого они проходят через предохранительные узлы и, если необходимо, то через усилители и преобразователи сигналов, а затем обрабатываются непосредственно микропроцессором. Аналоговые сигналы, например, от датчиков температуры двигателя и температуры всасываемого воздуха, датчика количества поступающего воздуха, напряжения аккумулятора, кислородного датчика и т.д., преобразуются внутри микропроцессора аналогово-цифровым преобразователем A/D в цифровые величины. Для защиты от помех сигналы от индуктивных сенсорных датчиков (например, от определителя числа оборотов и датчика опорного сигнала) подвергаются предварительной подготовке специальной схемой.

ROM/EPROM/RAM

Для того, чтобы микропроцессор мог обработать поступающий сигнал, ему необходима программа. Эта программа установлена на жёстком носителе (ROM или EPROM). Кроме того, на жёстком носителе содержатся все необходимые, относящиеся только к двигателю, количественные и графические характеристики, которые нужны для управления двигателем. Для эффективной работы оборудования, относящегося специально к данной модели автомобиля или двигателя той или иной модификации, производитель автомобилей или авторемонтная мастерская производят вариантное кодирование. Оно необходимо в том случае, если блок управления необходимо заменить, или же замене подлежат отдельные сенсорные датчики или запускающие устройства. Для сокращения числа различных модификаций блоков управления до минимального на некоторых типах блоков управления все данные заносятся на EPROM только в самом конце производственного цикла.

Наряду с ROM или EPROM необходимо также устройство записи и считывания (RAM). Его задачей является сохранение расчётных величин, настроечных величин и возможных неисправностей, возникающих в системе, чтобы позднее эту информацию можно было получить с помощью прибора для диагностики. Для этого накопителя RAM необходимо иметь непрерывное питание. Если подача напряжения питания прекратится, например, в результате отключения клемм аккумулятора, то сохранённые данные будут потеряны. В этом случае все настроечные данные необходимо определять заново. Для предотвращения утраты изменяемых данных в некоторых типах блоков управления они сохраняются не на RAM, а на EPROM.

Выдача сигнала на управление регулирующим органом производится на оконечной ступени. Оконечные ступени располагают достаточной мощностью для непосредственного подключения отдельных регулирующих органов и управляются микропроцессором. Эти оконечные ступени имеют надёжную защиту, чтобы при коротком замыкании на массу или на аккумулятор, а также в случае электрической перегрузки они не были повреждены.

Благодаря наличию собственной системы диагностики возникающие неисправности распознаются некоторыми оконечными ступенями, и в случае аварийной ситуации выход отключается. Сведения об этой неисправности сохраняются в накопителе RAM и затем могут быть считаны в авторемонтной мастерской при помощи прибора для диагностики. В некоторых приборах, чтобы обеспечить полное завершение программы, после выключения зажигания узел задержки главного реле срабатывает с запаздыванием, и тем самым обеспечивает полное завершение программы.

Основное предназначение блока управления двигателем состоит в том, чтобы согласовать готовность рабочей смеси и момент зажигания с соответствующим состоянием нагрузки на двигатель. Этой задаче служат управление углом поворота датчика, установка зажигания, впрыскивание топлива, регулирование детонационного сгорания, регулирование подачи кислорода, регулирование полезн­ой нагрузки, регулирование холостого хода и регулирование отвода выхлопных газов. В более новых системах к этим задачам добавляются также контрольные и сервисные функции, которые предназначены для контроля над всей системой и распознавания неисправностей, а также сохранения сведений о неисправностях в банке неисправностей. Кроме того, производится согласования промежутков между периодами технического обслуживания. Управляющие устройства, которые связаны в систему CAN-бус, предоставляют дополнительную информацию для других управляющих устройств (например, для устройств, управляющих приводом и ESP). Для распознавания нужных выходных сигналов вся информация, которая определяется сенсорными датчиками, сравнивается с записанными контрольными параметрами, рассчитывается и передаётся на соответствующие регулирующие и исполнительные органы.

Диагностика неисправностей

ecu_3

Возникающие неисправности могут иметь различные причины. Вполне возможно, что неисправность вызвана ошибочным входным сигналом, ошибочным выходным сигналом или неправильным исполнением сигнала. Если неисправность вызвана ошибочным входным сигналом, то причиной этого может быть сенсорный датчик или связанные с ним проводники. Если выходной сигнал неправильно исполняется, то причина этого кроется в неисправности исполнительного органа или в неисправности подводящего проводника. Если с входным сигналом всё в порядке, но ошибочный сигнал поступает из управляющего устройства, то необходимо рассматривать в качестве причины неисправность самого блока управления.

Во многих случаях определение возникшей неисправности представляется довольно трудным делом. В автомобилях, имеющих специальный разъём для подключения диагностического прибора, можно с его помощью вызвать информацию из банка неисправностей. Если нужного прибора в распоряжении нет, то можно воспользоваться возможностями, предоставляемыми различными производителями, чтобы ознакомиться с информацией банка неисправностей с помощью кода доступа. При этом безусловно необходимо руководствоваться данными производителя, которые предлагают самые различные производители приборов для тестирования. Если информация о неисправности получена из банка неисправностей, то при определённых обстоятельствах необходимо предпринять действия по дальнейшей проверке, чтобы убедиться в том, что речь не идёт о неисправной детали или повреждении соединительного кабеля или штепсельного разъёма. Необходимо обращать внимание на то, что зарегистрированная неисправность не обязательно должна быть вызвана показанным в банке неисправностей узлом или деталью, а причина кроется в неисправности совершенно другой детали. Классическим примером является показанный в банке неисправностей отказ «Кислородный датчик — слишком низкое напряжение», который вызван неисправным температурным датчиком. Вследствие неисправности температурного сенсорного датчика в блок управления поступает постоянная информация «Двигатель холодный», несмотря на то, что двигатель разогрет до рабочей температуры. Блок управления продолжает обогащать рабочую смесь всё больше, а показание кислородного датчика вследствие слишком обогащённой рабочей смеси постоянно зависло на отметке 0,1 вольт, что вполне естественно воспринимается блоком управления как неисправность. То же самое справедливо для неисправности регулирующих органов. Если в системе возникает неисправность, которая не была предусмотрена в перечне неисправностей, то с помощью специального прибора для диагностики можно получить информацию о сводных измеренных величинах. В этом случае необходимо сравнить паспортные величины и реальные величины.

Показанные реальные величины сравниваются с паспортными значениями, заложенными в прибор для диагностики, они дают возможность сделать вывод о том, какие величины являются неверными.

Для этого случая ещё один классический пример: переданные счётчиком объёмов воздуха на блок управления данные не соответствуют состоянию нагрузки двигателя, но для блока управления они по-прежнему являются правдоподобными. Однако двигатель не выдаёт своей полной мощности. Но после ознакомления с соответствующей группой измеренных характеристик и сравнения с паспортными величинами для различных состояний нагрузки установить причину неисправности не составляет труда.

Когда причину неисправности следует искать в блоке управления?

Как показывает практика работы авторемонтных мастерских, ответить на это вопрос довольно трудно. Если проверены все значения напряжения, все соединения на массу, ведущие к блоку управления, а также поступление всех сигналов и, несмотря на это, управление одним (или несколькими регулирующими органами) не происходит, то тогда можно предполагать, что неисправность кроется в блоке управления. Важно отметить, что блок управления управляет не только регулирующими органами, но также и различными реле (например, питанием от массы реле топливного насоса). Основным требованием при проведении всех работ является наличие электрических схем и паспортных величин. Они дают точную картину всех компонентов и проводников, которые связаны с блоком управления. Трудности возникают тогда, когда прибор для диагностики не может установить соединение с блоком управления. Если соединение между прибором для диагностики и блоком управления устанавливается, и правильно выбирается модель автомобиля, то этот источник неисправности можно исключить. Далее нужно проверить, все ли соединения для подачи напряжений и соединения с массой находятся в порядке, и соответствуют ли значения напряжений паспортным величинам. Если здесь не обнаруживается неисправности, то следует исходить из того, что неисправности, возникшие внутри самого блока управления, разрушили его.

Наряду с серийной диагностикой (проверка через разъём для диагностики) некоторые производители приборов для тестирования предлагают также возможность проведения параллельной диагностики. В этом случае прибор для диагностики подключается к блоку управления через специальный переходной кабель, соответствующий модели автомобиля. При параллельной диагностике проверка и сравнение всех величин и сигналов происходит путём подключения к одному единственному контакту блока управления. Такая возможность предлагается для тех автомобилей, которые ещё не оборудованы серийным разъёмом для диагностики.

ecu_4

ecu_5

Дальнейшая диагностика возможна при помощи контрольного прибора. Контрольный прибор подключается параллельно к блоку управления через переходник. Отдельные кабели, сенсоры и обеспечение электропитания проверяются контрольным прибором через штекерное гнездо вместе с осциллоскопом. Во время такого контроля очень важно, чтобы предписанные расположения выводов и заданные значения были предоставлены производителем автомобилей.

ecu_6

 

 

Проверка без прибора для диагностики или диагностического чемоданчика

Если в Вашем распоряжении нет прибора для диагностики или диагностического чемоданчика, то поиск неисправности существенно затрудняется. При наличии необходимых электрических схем и паспортных величин можно проводить измерения с помощью тестера или осциллоскопа.

Очень важно, чтобы при подключении измерительных щупов проверочного прибора ни разъёмы, ни проводники не были повреждены. Часто бывает, что щупами загибают контакты разъёмов, и они больше не обеспечивают надёжного электрического соединения. Эти «самодельные» неисправности потом бывает очень трудно обнаружить.

На какие меры предосторожности следует обратить внимание?

При проведении измерений на блоке управления будьте предельно осторожны. Случайная перемена полюсов или пики напряжений могут повредить чувствительные электронные детали блока управления. В этой связи не пользуйтесь никакими традиционными ламповыми пробниками. Используйте тестер, осциллоскоп или диодный пробник. При удалении информации из банка неисправностей соблюдайте требования инструкции производителя. В новых системах отсоединение клемм аккумулятора может привести к потере записанных данных. Может случиться так, что некоторые новые детали или системы должны быть заново отлажены или закодированы, чтобы они смогли надёжно работать, и чтобы блок управления распознал их. Эти действия необходимы также в том случае, если замене подвергся блок управления в целом или его некоторые узлы. Наладку и кодирование можно проводить только с помощью прибора для диагностики. Если поставлен новый блок управления, то необходимо следить за тем, чтобы используемые в некоторых типах блоков вставные программные накопители (EPROM) были перенесены в новый блок. Новые блоки управления, которые подходят к данному автомобилю и кодируются к нему, разрешается использовать только на этом автомобиле. Не допускается установка таких блоков с экспериментальной целью на другие автомобили. При возникновении сомнен­ий в правильности сделанных выводов существует возможность для проверки блока управления по приемлемой цене. При наличии неисправности блок управления может быть при определённых условиях отремонтирован. Имеется также возможность, при наличии неустранимого дефекта, обменять блок управления на такой же. Если неисправности нет, то блок управления можно снова поставить на место.