Что такое двигатель с эсуд

ЭСУД: что это такое в автомобиле

Одним из главных элементов современного автомобиля является ЭСУД – электронная система управления двигателем. Именно она обеспечивает работу двигателя в оптимальном режиме мощности и, потребления топлива, кроме того, на нее возложена функция управления многочисленными функциями и рабочими процессами, протекающими в автомобиле. В общем смысле ЭСУД представляет собой компьютер ДВС, в котором обрабатываются показания датчиков и в соответствии с ними подаются те или иные команды на прочие системы и агрегаты. Однако это определение слишком общее, поэтому для понимания сущности и роли данного элемента следует разобраться в тонкостях его работы.

Что такое ЭСУД в автомобиле

Данная система объединяет в себе большое количество различных компонентов:

Необходимость внедрения электронной системы управления рабочими параметрами двигателя стала очевидной в процессе оптимизации процессов зажигания и впрыска – механическая регулировка и контроль не обеспечивали достаточной точности и эффективности, в результате чего КПД использовавшихся ранее ДВС был низким. На современных же моделях широко используются электронные контрольные модули, которые отвечают не только за вышеназванные параметры, но и за многие другие: впуск топливной смеси в цилиндры, охлаждение двигателя, выпуск отработанных газов, улавливание паров бензина и т.д.

Как правило, ЭСУД объединяется в единый комплекс с другими системами автомобиля, включая блок управления КПП, рулевой электроуситель, ABS, систему активной безопасности и т.д.

Из чего состоит ЭСУД

В состав электронной системы управления двигателем входят самые разные компоненты, в совокупности обеспечивающие комплексную регулировку рабочих параметров ДВС. К основным ее элементам относятся следующие:

Как видно, электронная система управления двигателем включает в себя внушительное количество самых разных датчиков и регуляторов. При этом все поступающие с них данные анализируются в едином электронном блоке, который представляет собой полноценный микрокомпьютер.

Читайте также: Что такое CAN шина в автомобиле и для чего она нужна.

Какие задачи выполняет ЭСУД

Большое количество компонентов, входящий в состав электронной системы управления, обусловливает и широкое разнообразие выполняемых ей задач. По большому счету, она полностью управляет работой двигателя, оперативно изменяет его параметры и фиксирует его состояние. К наиболее важным функциям ЭСУД можно отнести следующие:

Все элементы ЭСУД работают в комплексе, что позволяет достигать оптимальной производительности мотора. Если в ходе диагностики выявляются какие-либо неисправности, то на экран либо приборную панель выводится соответствующее уведомление. Если обнаруженные нарушения создают угрозу двигателю и автомобилю в целом, то система управления отдает команду на его отключение. Если поломка не такая серьезная, то можно временно продолжать движение – но в любом случае нужно как можно скорее обратиться на автосервис.

Для определения действительной неисправности необходимо использовать специальное диагностическое оборудование. При подключении к соответствующему разъему оно считает информацию, расшифрует код ошибки и предоставит точные сведения о выявленной неполадке.

В этом выражается еще одна важная функция ЭСУД – сокращение затрат времени и денег на ремонтные работы. Работникам СТО будет достаточно только получить код ошибки, после чего можно сразу же приступать к устранению поломки.

Читайте также: Что такое Что такое инжектор в автомобиле и как он устроен.

Источник

Электронная система управления двигателем автомобиля или, что такое ЭСУД?

В сегодняшней статье мы рассмотрим все основные секреты электронной системы управления двигателем автомобиля. Из публикации вы узнаете, какие ключевые функции выполняют электронные механизмы управления двс, а также, за что отвечает и, чем управляет системный комплекс ЭСУД в современных моделях автомобилей.

Рекомендуем к ознакомлению публикацию: Как проверить компрессию в цилиндрах двигателя?

Для качественного функционирования автомобильного двигателя необходимо в определённый момент осуществлять поджог требуемого количества топливно-воздушной смеси. Чем более оптимально налажен данный процесс, тем лучше такие показатели, как экономичность, мощность и токсичность. Во времена, когда ещё не использовалась микроэлектроника этот вопрос решали механическим методом, при помощи распределителей зажигания, трамблеров и карбюраторов. Недавно все кардинально поменялось и теперь за работу силовой установки отвечает электронная система управления, сокращённо ЭСУД. Она включает в себя электронный блок управления (ЭБУ), датчики, отслеживающие параметры функционирования двигателя (например, лямбда-зонд, ДПКВ (датчик положения коленвала), ДМРВ (датчик массового расхода воздуха), детонационный датчик и другие), а также исполнительные устройства.

Постепенное преображение транспортного средства в “гаджет на колёсах” сыграло с некоторыми автомобилистами недобрую шутку, сделав их довольно инертными. Понятное дело, если за работу машины целиком отвечает электроника, в чем же может разобраться простой неподготовленный автолюбитель? Все стало очень просто: нажимаешь кнопку системы “Start/Stop” — запускается двигатель, нажимаешь на педаль — начинается движение. В том случае, если что-либо вышло из строя, просто берёшь смартфон и вызываешь помощь. Однако радует то, что далеко не все автомобилисты разделяют подобную позицию, поэтому и задаются вопросами, по каким же алгоритмам работает система ЭСУД в автомобиле?

ЗА ЧТО ОТВЕЧАЕТ И, ЧЕМ УПРАВЛЯЕТ СИСТЕМА ЭСУД?

Ранее, в машинах с электронным впрыском, система ЭСУД контролировала только подачу воздуха через клапан-регулятор холостого хода (РХХ) и горючего, впрыскиваемого в цилиндры мотора при помощи топливных форсунок, а также отвечала за своевременное искрообразование на свечах зажигания. Затем её функционал значительно расширился. На сегодняшний день комплекс ЭСУД отслеживает работу фазорегуляторов системы газораспределения, заслонок дросселя, электровентиляторов охлаждения, термостата, механизма рециркуляции отработавших газов, а также отвечает за продувку адсорбера и производительность турбокомпрессора.

Во многих современных автомобилях, электронная система управления двигателем (ЭСУД) также непосредственно отвечает за оптимальную работу автоматической коробки переключения передач (АКПП), механизма ESP (электронная система курсовой устойчивости), а также следит за функционированием некоторых электронных опций, которыми наделен автомобиль (справочно: данные опции могут отвечать за безопасность (подушки SRS и/или сигнализация) и комфорт в салоне).

СИСТЕМА ЭСУД И ДПКВ (ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНВАЛА)

Если в автомобиле предусмотрена система ЭСУД, следовательно, в нем имеется датчик положения коленвала, он же ДПКВ. Данный датчик является одним из наиболее важных устройств в любом современном двигателе, в функции которого входит передача сведений о частоте вращения коленчатого вала и положении поршней в определённый момент. Данные сведения датчик ДПКВ передает непосредственно электронному блоку управления (ЭБУ). При нестабильной работе данного датчика или полном выходе его из строя, силовые агрегаты большинства автомобилей могут функционировать неустойчиво, при этом водитель уведомляется включением индикатора Check Engine (“Проверьте двигатель”), который отображается на панели приборов. Правда стоит заметить тот факт, что на сегодняшний день существуют и дополнительные системы, которые в состоянии считывать необходимые данные без ДПКВ, например, при помощи датчика распредвала.

СИСТЕМА ЭСУД И ДМРВ (ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА ВОЗДУХА)

Недавно все автомобили оснащались специальным датчиком массового расхода воздуха, он же ДМРВ. Сегодня в нем практически отпала необходимость, правда не совсем. Эти датчики по-прежнему находят применение в транспортных средствах премиального сегмента, оснащенных моторами с полностью раздельными впускными трактами, например, в силовых агрегатах V-образной конструкции. В таких двигателях установлено аж два датчика массового расхода воздуха.

Справочно заметим, что на моделях бюджетного сегмента, вместо ДМРВ, используются датчики температуры и разряжения. Они устанавливаются в трубопровод впускной системы. Благодаря сведениям, получаемым с данных датчиков и учитывая величину угла открытия дросселя, система ЭСУД вычисляет требуемый расход воздуха. Таким образом, ДМРВ призван отслеживать интенсивность воздушного потока по тому, как он охлаждает чувствительный элемент, следовательно, больше воздуха в системе — лучше охлаждение двс.

СИСТЕМА ЭСУД И ТУРБОКОМПРЕССОР

Изначально, наддувные моторы оснащались простыми компрессорами с обратной связью. Как только компрессор развивал давление, которое превышало заданный лимит, при помощи пневмокамеры открывался специальный перепускной клапан и часть газов отводилась в обход турбины. Подобная система и сегодня находит применение, только за давлением следит электрический привод, непосредственно связанный с электронным блоком управления (ЭБУ). В более дорогих и технически сложных двигателях устанавливаются турбокомпрессоры с сопловыми аппаратами переменного сечения, которые комплектуются лопатками с изменяемой геометрией. Опять же отметим, что все эти компоненты находятся под полным управлением ЭБУ, который входит в состав электронной системы управления двигателем (ЭСУД).

СИСТЕМА ЭСУД И ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

На различных режимах функционирования двигателя фазы газораспределения (ГРМ) должны отличаться, чтобы оптимизировать экономические и мощностные характеристики. Для этого используется устройство поворачивающее вал относительно шестерни, которое располагается между валом фазовращателя и шестерней распредвала (справочно: фазовращатель – это деталь двигателя, которая обеспечивает поворачивание вала относительно шестерни). Приводится в работу данное устройство с помощью давления, образуемого в системе смазки силового агрегата, а управление осуществляется электромагнитным клапаном, который отвечает за подачу или перекрытие подачи смазки в фазовращатель. Самим же клапаном руководит электронный блок управления двс, он же ЭБУ, входящий в состав комплекса ЭСУД.

СИСТЕМА ЭСУД И БЕНЗОНАСОС

Если бензонасос износится или засорение его фильтра станет критичным (справочно: чрезмерное засорение определяется по обратной связи), ЭСУД определит по лямбда-зонду (кислородный датчик), что силовой агрегат не создаёт необходимого давления в топливной аппаратуре (наблюдается падение давления в системе). В то же время топливные форсунки начнут автоматически пропускать меньше горючего, отчего топливно-воздушная смесь обеднеет, но до определённого уровня. Дело в том, что именно ЭБУ не позволяет смеси обеднеть до критического уровня. А все благодаря тому, что электронный блок управления двигателем компенсирует понижение давления увеличением времени открытия форсунок. И только после того, как давление в топливной системе упадёт “до нуля”, отчего форсунки банально прекратят распылять горючее, в работу включится комплекс ЭСУД и выключит двигатель.

СИСТЕМА ЭСУД И ДАТЧИК ДЕТОНАЦИИ

Если датчик детонации получит повреждение и выйдет из строя, то это совсем не будет означать, что и сам силовой агрегат будет подвержен, какому-либо разрушению. Просто в этой ситуации ЭБУ меняет настройку (углы опережения) зажигания, делая его максимально поздним, в следствии чего, имитируется сигнал о том, что датчик поврежден и/или выведен из строя, из-за чего нарушается оптимальный режим работы двигателя. Как следствие, подобная неприятность спровоцирует изменение настроек мотора, при этом детонации в системе двс не будет. Все это приведет к тому, что экономичность пойдёт на снижение, а некоторые системы подадут сигнал о сбое, после чего на приборной панели загорится индикатор Check Engine, рекомендующий проверить состояние силовой установки.

Для справки заметим, что идеальные углы опережения в любом автомобиле достигаются только тогда, когда зажигание “движется” по границе самой детонации, при этом не нарушая ее.

Таким образом, ЭСУД — это сложный и многогранный электронный комплекс, призванный эффективно управлять ключевыми системами двигателя или говоря проще – это персональный компьютер современного силового агрегата. Электронный комплекс управления считывает данные с различных датчиков мотора и молниеносно передает четкие указания на соответствующие исполнительные системы. Система ЭСУД предназначена для того, чтобы мотор функционировал в оптимальном для него режиме, а также максимально долго сохранял паспортные показатели расхода топлива и соответствовал приемлемым нормам токсичности.

БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ! ПРОЯВЛЯЙТЕ ВЗАИМОУВАЖЕНИЕ НА ДОРОГАХ!

Источник

Электронная система управления двигателем (ЭСУД), диагностика электронной системы управления двигателем

Каждое современное транспортное средство оснащается электронной системой управления двигателем ЭСУД. Основным элементом системы является блок управления двигателем, позволяющий обеспечить оптимальную работу силового агрегата. Что это за устройство, какие функции выполняет ЭБУ, в чем заключается его принцип действия? Ответы на эти и другие вопросы касательно ЭСУД вы можете найти ниже.

Назначение систем управления двигателем

Если выразиться проще, то главным условием для лучшей работы двигателя, является точное дозирование топливовоздушной смеси, в зависимости от условий работы двигателя. То есть, в нужный момент времени при работе двигателя, необходимо подать точное количество топлива вместе с воздухом и в нужный момент воспламенить его, для получения хороших показателей мощности, топливной экономичности и норм токсичности. Этот момент, является основополагающим при совершенствовании систем управления двигателем.

В прошлом веке, автопроизводители в основном совершенствовали эти системы механическим путем. Пытались модернизировать систему зажигания, поплавковыми камерами карбюраторов регулировали подачу топлива, но все эти попытки оказались тщетны.

Единственно правильным путем оптимизации работы двигателя было создание электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Эту систему сейчас используют абсолютно на всех современных автомобилях.

ЭСУД состоит из датчиков, электронного блока управления (ЭБУ), и исполнительных механизмов. То есть ЭСУД нельзя назвать просто компьютером или как его еще называют “инжектором”, так как это в первую очередь система, в которой каждый участник выполняет свою определенную роль.

ЭСУД на разных автомобилях могут отличаться друг от друга, по типу работы датчиков, либо исполнительных механизмов. Но суть всегда остается одной, ЭБУ собирает информацию со всех датчиков о текущем состоянии работы двигателя(положение коленчатого вала, положение и скорость открытия дроссельной заслонки и т.д.), в том числе о намерениях водителя, после чего на основе своего программного обеспечения создает управляющий сигнал на исполнительные механизмы (на топливные форсунки, электробензонасос (ЭБН), регулятор холостого хода (РХХ) и т.д.).

ЭСУД что такое, расшифровка

ЭСУД – электронная система управления двигателем. Представляет собой комплект электронно-вычислительного оборудования, отвечающего за работу только двигателя или двигателя вместе с другими системами легковой машины. По сути это автомобильный бортовой компьютер.

Виды систем

ЭСУД делятся на два типа, имеющие свои преимущества и недостатки:

ВАЖНО! Общий для всех систем блок применяется чаще, поскольку это упрощает внутреннее устройство автомобиля с конструктивной точки зрения и удешевляет сборку. То есть, проще провести все провода от всех датчиков в одно место, чем устанавливать их в разные места.

С другой стороны, единый блок – менее безопасный вариант, чем «раздельные зоны ответственности» для разных систем. Его неисправность отразится на работе всех механизмов машины в то время как отдельные блоки работают независимо друг от друга. Например, тормозная система может сработать корректно при неисправности управления или двигателя.

Единый блок управления состоит из следующих элементов:

ВАЗ 2109 Снятие и установка поддона картера

Для уплотнения поддона картера используется обычный герметик, например, Loctite. Предупреждение

Не наносите слишком много герметика, будьте особо осторожным рядом с отверстиями болтов. Детали должны быть собраны вместе в течение 5 минут после нанесения герметика. После истечения этого времени герметик должен быть удален и нанесен заново. Снятие

При этом стирается электронная память, например, накопителя неисправностей двигателя или код радиоприемника. Перед отключением батареи следует прочесть указания в подразделе 7.2.

2. Поднимите автомобиль.

3. Снимите защиту днища двигателя.

4. Слейте моторное масло.

5. Снимите центральную балку.

6. Снимите приемную трубу глушителя.

7. Вывинтите болты крепления поддона картера.

8. Вбейте клин в уплотнение между блоком цилиндров и поддоном (стрелками указано расположение уплотнителей). В мастерских для этого применяется приспособление KV-10111100, которое вбивается между блоком цилиндров и поддоном картера.

Ни в коем случае не поддевайте поддон отверткой или зубилом, не разрезав предварительно уплотнение. При снятии следите, чтобы не была повреждена уплотнитльная поверхность поддона картера.

10. Снимите поддон картера.

11. Рекомендуется при снятом поддоне снять сетчатый фильтр и очистить фильтр его в холодным очистителем.

12. Проверьте сетку на повреждения, например, разрывы, при необходимости замените.

Где находится ЭСУД

В подавляющем большинстве случаев ЭСУД, точнее – ЭБУ (электронный блок управления), находится под приборной панелью. В разных моделях автомобилей он может находиться по центру или в районе руля. Как правило, добраться до него достаточно просто с помощью обычной отвертки. Такое расположение сделано для облегчения доступа. Визуально как отечественный, так и зарубежный ЭБУ представляет собой небольшой (обычно размером примерно с две ладони) плоский ящик с гнездами для проводов.

Датчик положения коленчатого вала ВАЗ-2114

Лада 2114 Z-зубило Бортжурнал Вв провода своими руками

На ВАЗ-2114 устанавливается ДПКВ магнитного типа. Датчик подходит на многие модели переднеприводных ВАЗ с инжекторным 8-клапанным или 16-клапанным двигателем: ВАЗ-2108-09, ВАЗ-2110-12, «Калина», «Приора». Широко распространенный тип датчика имеет маркировку ВАЗ-2112.

ДПКВ крепится на кронштейне масляного насоса двигателя, а зубчатый диск расположен на шкиве коленвала. Получается, что датчик находится в переднем правом углу автомобиля под капотом. К ДПКВ несложно добраться и довольно легко можно заменить даже новичку. Меняется деталь очень просто: отсоединяется штекер с проводами, отворачивается крепежный винт – все, датчик снят. Ставится он в обратном порядке. Нужно проследить, чтобы под место крепления ДПКВ не попала грязь. После установки детали проверяем зазор между датчиком и зубчатым диском – он должен быть приблизительно 1 мм, допустимо отклонение в ± 0,5 мм.

Устройство ЭСУД

Поскольку электронная система управления двигателем это, по сути, компьютер, технически она устроена примерно так же, как стандартный ПК. Система помнит базовые установки, заложенные производителем и следит за соблюдением этих параметров в процессе работы двигателя.

На техническом уровне блок состоит из:

Устройство ЭСУД

В этом разделе мы рассмотрим то, что входит в состав контроллера, как он работает и за счет чего происходит контроль над мотором и прочими элементами. Если же брать как пример электронных систем максимально простой автомобиль, те же самые первые инжекторные автомобили ВАЗ, где компьютер управляет только мотором, то здесь все остальные элементы машины чисто механические. А блок выглядит чуть больше коммутатора от бесконтактного зажигания.

Устройство контроллера

Электронная система управления двигателем включает в себя массу различных элементов, главным из которых, конечно же, является бортовой компьютер. Представляет он из себя микропроцессорное устройство имеющие специальное назначение. Внутри располагается почти то же самое, что и у обычного настольного компьютера: оперативное запоминающие устройство (ОЗУ) и программируемое постоянное устройство запоминания (ППЗУ). ОЗУ необходимо компьютеру, чтобы хранить постоянно изменяющуюся информацию, например, характер работы двигателя в определенный момент. Здесь же храниться и все ошибки, что возникают в процессе работы машины, отсюда берутся эти показания и высвечиваются на приборной панели водителя в виде специальных ламп, или же, при наличии экрана, пишется непосредственно кода ошибки. При отключении питания все, что было записано в ОЗУ стирается.

Постоянная память хранит в себе заложенную программу по управлению двигателем на все случаи жизни. Это программа представляет собой алгоритм команд для правильно работы мотора, все калибровочные настройки. Это своеобразный жесткий диск компьютера, который независимо от наличия питания хранит всю заложенную информацию в себе. К слову, неоднозначный чип-тюнинг занимается именно изменением программы машины на более комфортабельную. Так, в зависимости от пожеланий клиента может быть установлена программа, которая бы увеличивала мощность мотора, но при этом повышался бы расход. С другой стороны, посредство замены программы можно добиться повышения экономичности автомобиля, но упадет тяга. Это очень удобно: можно подкорректировать работу мотора в зависимости от насущных потребностей.

Принцип работы

В свое работе компьютер использует показания с датчиков, основываясь на них, формируется задача для всех исполнительных устройств. В их число входят такие элементы, как топливный насос, форсунки в головке блока, система зажигания и прочее. К тому же. В задачи контроллера входит и диагностика правильности работы всех систем машины. Так называемая система самодиагностики. Если же находится какая-то неисправность, то загорается соответствующая лампа на приборной панели, или же просто запоминается код ошибки.

Говоря о контроле над мотором, то здесь главной задачей является непосредственно управление впрыском топлива. Происходить это должно в точный момент и в определённой последовательности, в зависимости от порядка работы двигателя и от нагрузки на двигатель в этот момент. Среди датчиков можно обнаружить такие: датчик положения распределительного и коленчатого вала, датчик массового расхода воздуха, датчик положения педали акселератора, датчик положения дроссельной заслонки, и масса прочих. Все они вкладывают свою лепту в процесс смесеобразования и момента впрыска топлива в цилиндры. К слову, консистенция топлива также регулируется компьютером. Топливно-воздушная смесь образовывается во впускном коллекторе, и она всегда готова к впрыску. Впрыск происходит посредством форсунок. Система зажигания также контролируется блоком управления, искра подается точно в момент, когда поршень находится в верхней мертвой точке, топливо уже впрыснуто, а все клапана закрыты.

Плюсы и минусы электронного блока управления двигателем

Сначала рассмотрим достоинства:

Диагностика

Помимо автоматической проверки корректности функционирования ЭСУД, специалисты рекомендуют проводить регулярное диагностирование системы. В среднем обслуживание стоит делать каждые 15 тыс км пробега. Диагностика ЭСУД проводится с помощью специального тестера, подключаемого в специальный разъем. Иногда используется беспроводной адаптер, использующий специальный протокол.

ВАЖНО! Лучше всего, если показатели будут расшифровываться специалистом, который на основании полученных данных может сделать вывод – какой конкретно элемент ЭСУД барахлит. После предварительных выводов, проводится более точная проверка вызывающего подозрения элемента.

Перед проведением тестов с помощью сканера, надо проверить питание системы и ее отдельных фрагментов. Причиной неисправности может быть поврежденная электропроводка, короткие замыкания, коррозия, различные помехи.

Тюнинг Москвич 412

Устраняются проблемы в результате срезки пружин и установки низкопрофильной резины высокого качества.

Поставил поршневую от «Волги» с напылением. Как только поймете, что пора бы инжектор поставить на своего железного коня, то приступайте к поиску донора. С помощью штриха промажьте все, кроме делений и цифр. На спидометр поставьте 2 дополнительных маленьких светодиода, а стандартную лампочку замените одним большим светодиодом. Мы с моим другом решили приобрести авто, поскольку на тот момент были у нас мопеды, и они нам как то быстро наскучили.

А было это где то в конце апреля. Стоим с другом думаем че делать, прав то нет, и у меня созрела мысля, позвонил своему другу, ему уже 20 лет, и у него своя машина. Москвич этот уже год как не эксплуатировался, по скольку дед взял себе ниву. ну все поглядели, внешне москвич был средне, зеленым цветом, задние крылья подгнившие, днище и пороге переварины недавно.

Системы передачи данных

Современное автомобилестроение интенсивно внедряет инновационные технологии в системах управления. Общая тенденция в области автоматизации автомобилей состоит в замене традиционной централизованной системы управления распределенной системой управления путем соединения блоков управления интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов. Это вызвано ростом числа проводов связи, увеличением количества соединений, сложностью диагностирования автомобилей и снижением надежности. Увеличивающееся применение электронных систем управления автомобилей с обратной и без обратной связи требует, чтобы индивидуальные ЭБУ работали в сети друг с другом. Такие системы управления включают:

Обмен информацией между системами уменьшает общее количество необходимых датчиков и улучшает управление отдельными системами. Интерфейсы систем передачи информации, проектируемые для применения в автомобилях, могут быть подразделены на четыре категории:

Обычная передача данных в автомобиле (рис. 4) характеризуется тем, что каждый сигнал имеет свой собственный канал связи (провод). При этом с каждой дополнительной информацией возрастает также число проводов и количество контактов на блоке управления, поэтому подобный тип передачи информации оправдывает себя только в случае ограниченного объема передаваемых данных.

Рис. 4. Схема обычной передачи данных

Увеличение обмена данными между электрическими компонентами автомобиля уже достигли таких объемов, что дальнейшие попытки управления через обычные интерфейсы уже не удовлетворяют современные системы управления, поэтому стали применяться шины передачи данных.

В связи с возросшими требованиями передачи информации в автомобильных системах управления, вместо обычной электропроводки в современных автомобилях используется последовательная цифровая передача данных. Все более широкое распространение находят электронные цифровые шины данных CAN (Controller Area Network). Цифровая передача данных значительно надежнее обычной аналоговой, так как шина лучше защищена от помех, контакты надежно изолированы от внешних воздействий.

Шина данных CAN является открытой системой, к которой могут быть подключены как медные провода, так и стекловолоконные проводники. CAN-шина облегчает диагностику и ремонт вышедших из строя компонентов системы управления автомобилем. Универсальная проводка подходит и для разных комплектаций одного автомобиля — дополнительные устройства просто подключаются к нужным разъемам.

В зависимости от приоритетов и требований к скорости передачи данных шина CAN может быть одноили двухпроводной.

Если для работы систем достаточно низкой скорости передачи данных, то используются шины с одним проводом связи, если скорость передачи должна быть высокой — шины с двумя проводами связи. Второй провод используется для проверки правильности переданной модулем управления информации и для самоконтроля модуля. Данные передаются по обоим проводам одновременно. Сигнал на первом проводе представляет собой перевернутое повторение сигнала, передаваемого по второму проводу.

Все связанные через шину CAN блоки управления подключаются к ней параллельно. Один из проводов шины CAN называется верхним — CAN H (High), другой — нижним — CAN L (Low). Два невзаимозаменяемых скрученных провода (рис. 5) образуют пару (Twisted Pair).

Рис. 5. Шина CAN

Скручивание проводов производится для того, чтобы ослабить помехи электромагнитного характера, а также излучающие помехи. Скручивание позволяет также устранить излучение шины, способное создать помехи в работе других устройств.

По проводу CAN H информация передается в виде электрических сигналов напряжением от 2,5 до 3,5 В, а по проводу CAN L — от 1,5 до 2,5 В (рис. 6). Разность напряжений, равная нулю, дает уровень логического нуля, а разность напряжений 2,0 В — уровень логической единицы.

Рис. 6. Передача информации по шине CAN: а — напряжение; б — разность напряжений; А, С — логический уровень равен 0; B — логический уровень равен 1

CAN — мультимастерная шина, т.е. без центрального управляющего устройства. Все подключаемые к центральному или центральным блокам электронные блоки разных систем (или контроллеры) равноправны — любой имеет доступ к передаваемым данным и может сам их передавать.

CAN-шина относится к типу последовательных; передача данных в шине выполняется по протоколу в виде обмена сообщениями между блоками управления через очень короткие промежутки времени. Протокол состоит из последовательности бит* информации, передающихся друг за другом. Число бит в протоколе передачи данных зависит от размера поля данных.

* Бит — базовая единица измерения количества информации, равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем два равно вероятных исхода (да или нет).

Данные передаются бит за битом и в такой же последовательности принимаются. Биты составляют отдельные поля (рис. 7), из них складываются так называемые кадры — основные информационные единицы.

Начало кадра обозначает начало протокола передачи данных.

Арбитражное поле используется для обозначения приоритета протокола передачи данных. Например, если двум блокам управления требуется отправить сообщения одновременно, то первым отправляет сообщение в блок управления с более высоким приоритетом. Кроме того, арбитражное поле используется для определения содержания сообщения (например, частоты вращения коленчатого вала двигателя).

Рис. 7. Кадр передачи данных: 1 — начало кадра (1 бит); 2 — арбитражное поле (11 бит); 3 — неиспользуемое (запасное) поле (1 бит); 4 — поле управления (6 бит); 5 — поле данных (64 бита); 6 — поле обнаружения ошибок CRC (16 бит); 7 — поле сигнала приемника передатчику ACK (2 бита); 8 — конец кадра (7 бит)

В поле управления (контрольное поле) в виде кода записывается количество элементов информации в поле данных. Этим обеспечивается возможность для каждого приемника проверить, были ли получены все необходимые данные.

В поле данных передаются элементы данных, являющиеся важными для других блоков управления. Оно содержит больше всего информации: от 0 до 64 бит (от 0 до 8 байт).

Поле CRC используется для обнаружения ошибок в процессе передачи данных.

Поле ACK содержит сигнал приемника передатчику о том, что протокол данных был успешно выполнен. В случае обнаружения ошибки информация об этом немедленно поступает в передатчик и отправка сообщения повторяется.

Конец кадра предназначен для проверки передатчиком протокола данных и отправки приемнику подтверждения о его безошибочном выполнении. В случае обнаружения ошибки передача данных немедленно прекращается, а затем выполняется повторно. После этого протокол передачи данных считается выполненным.

Один кадр может включать несколько параметров, например, кадр, выдаваемый ЭБУ системы впрыска топлива, может состоять из следующих параметров:

Рис. 8. Структура послания, передаваемого через шину CAN: 1 — идентификационный код послания (11 бит); 2 — содержание послания (до 8 × 8 бит); 3 — контрольная сумма (16 бит); 4 — подтверждение приема послания (2 бит)

Некоторые кадры выдаются периодически (например, кадр системы впрыска топлива — через каждые 10 с), другие — при наступлении какого-либо события (например, кадр, генерируемый ЭБУ подушек безопасности, выдается в случае удара, при этом выключается топливный насос, происходит разблокировка замков дверей и запрещается блокировка рулевой колонки).

Обмениваемая информация состоит из отдельных посланий, которые могут быть отправлены и получены каждым из блоков управления. Каждое из посланий (рис. 8), составленное согласно протоколу, содержит данные о каком-либо физическом параметре, например, о частоте вращения коленчатого вала.

Примером идентификационного кода послания может быть: двигатель, частота вращения коленчатого вала двигателя. В этом же послании могут содержаться и другие данные (например, указания о холостом ходе, передаче крутящего момента и других режимах работы двигателя). При этом величина частоты вращения представляется в двоичной форме, т.е. как последовательность нулей и единиц или бит (рис. 9). Например, значение частоты вращения двигателя 1800 об/мин может быть представлено как двоичное число 00010101.

Рис. 9. Передача электрических сигналов по времени

Пример упрощенной передачи данных на примере угла положения дроссельной заслонки, который показывает, как строится информация, дан в табл. 1. Положение дроссельной заслонки от 0° до 102° передается с шагом 0,4° 8 битами, таким образом возможно 256 вариантов комбинаций битов.

Таблица 1. Зависимость изменения данных в шине от положения (угла) дроссельной заслонки

В современных автомобилях, как правило, применяются три вида шин, работающие с разными скоростями (рис. 10). Наиболее важные устройства и системы (антиблокировочная система тормозов, система курсовой устойчивости и др.) подключаются к скоростной магистрали с пропускной способностью 500…1000 Кб/с, практически обеспечивающей работу системы в реальном времени. Менее быстрые и важные приборы — система «Комфорт» или информационно-командная система (радио, монитор на центральной консоли, система навигации и кондиционирования) — завязаны на вторую шину со скоростью 95,2…100,0 Кб/с. Для остальных «медленных» устройств — система «Комфорт» (дверных замков, систем освещения, стеклоподъемников) — служит третья шина со скоростью 33,3…100,0 Кб/с.

Рис. 10. Система шин CAN (на примере автомобиля Polo модели 2002 г.): 1 — шина наиболее важных устройств; 2 — шина информационно-командной системы; 3 — шина системы комфорта; БУ — блок управления; ЗУ — запоминающее устройство

Вместо ключа зажигания в автомобилях, оборудованных CAN-шинами, используют электронный брелок, который взаимодействует с блоком управления двигателем через цифровую шину. Возросшие требования к скорости передачи и безопасности данных требуют применения широкополосных шин передачи данных с временным разделением (временным управлением) каналов (для сравнения: CAN представляет собой событийно-управляемую шину данных).

Шина FlexRay — это последовательная, детерминистическая и устойчивая к сбоям шина передачи данных для применения в автомобиле; скорость передачи данных составляет 10 Мб/с, что в 20 раз превышает скорость передачи по высокоскоростной шине CAN (500 Кб/с).

Важной особенностью FlexRay является также гарантированное время реакции или латентный период реагирования, т.е. время, которое требуется на прохождение сообщения от отправителя до получателя. В связи с этим говорят также о детерминистической (предопределенной, регламентированной) передаче. Это означает, что данные поступают к адресату или адресатам в строго определенный или предварительно заданный момент времени (возможно применение в режиме реального времени).

Шина FlexRay двухпроводная: плюсовой провод обозначают красным цветом, минусовой — синим. Уровень напряжения на обоих проводах колеблется (рис. 11) от минимума (2,2 В) до максимума (2,8 В) (для сравнения в высокоскоростной шине CAN 1,5…3,0 В). Уровень разностного напряжения составляет не менее 600 мВ (в высокоскоростной шине CAN 2 В).

Рис. 11. Передача информации по шине FlexRay

FlexRay работает с тремя состояниями сигнала:

Доминирующий сигнал означает, что этот уровень напряжения не может быть превышен (перезаписан) другими блоками управления.

При таких параметрах уровня напряжения время передачи 1 бит составляет 100 нс (наносекунд) (для сравнения в высокоскоростной шине 2000 нс).

Центральный блок информационно-командной системы может соединяться с процессором навигационной и других систем посредством оптического кабеля — шины типа МОSТ (Media Oriented Systems Transport). Это необходимо для защиты линии передачи данных от помех. Для передачи данных через оптический кабель следует преобразовать аналоговую информацию в серии световых импульсов, которые затем могут распространяться по стеклянным волокнам кабеля. Длина световых волн меньше длины радиоволны, поэтому они не создают электромагнитных помех и сами являются невосприимчивыми к таковым.

Вокруг любого проводника, по которому проходит электрический ток (рис. 12), возникают поля, поэтому проложенные параллельно или перекрещивающиеся проводники тока создают взаимные помехи. Помехи создаются также электромагнитными волнами, генерируемыми, например, мобильным телефоном. При использовании волоконно-оптической связи такие помехи отсутствуют.

Рис. 12. Передача тока по волоконно-оптическому (а) и металлическому (б) проводникам: 1 — цифровая информация; 2 — оптический кабель; 3 — аналоговая или цифровая информация; 4 — металлический проводник; 5 — электромагнитное поле проводника

Преимуществом современных волокно-оптических систем, кроме отсутствия помех, является также скорость передачи данных, достигающая 21,2 Мб/с, что позволяет передавать информацию в виде цифрового сигнала. Такая связь применяется при приеме аудио- и видеопередач, что требует скорости передачи данных порядка 6 Мб/с и больше, в то время как шина CAN при большом количестве жил в жгуте проводов может передавать данные со скоростью не более 1 Мб/с.

Светодиод — один из основных компонентов волокно-оптической системы (рис. 13) предназначен для преобразования сигнала по напряжению в световой сигнал. Длина волны выработанных световых сигналов около 650 нм и их видно как красный свет. Световод предназначен для отправки световых волн, вырабатываемых в передатчике одного блока управления, на приемник другого блока управления. Фотодиод предназначен для преобразования световых волн в сигналы по напряжению.

Рис. 13. Основные компоненты волокно-оптической системы: 1 — световод; 2 — фотодиод; 3 — светодиод; 4 — трансивер

Недостатком волокно-оптической системы является требование плавных изгибов; радиус изгиба световода не должен превышать 25 мм.

Шина типа MOST представляет шину последовательной передачи данных (аудио- и видеосигналов, голосовых сигналов) по оптическому кабелю (рис. 14). С точки зрения физического исполнения в случае шины MOST речь идет о кольцевой структуре (топологии) сети. Шина типа MOST может включать до 64 устройств.

Рис. 14. Шина типа MOST (на примере Touareg 2011 Volkswagen): 1 — ЭБУ в комбинации приборов; 2 — диагностический интерфейс шин данных; 3 — ЭБУ информационной электронной системы; 4 — ТВ-тюнер; 5 — DVD-чейнджер; 6 — головное устройство аудиосистемы; 7 — ЭБУ цифровой аудиосистемы

Таблица масс ЭСУД в различных автомобилях

Массой в ЭСУД обычно выступает корпус машины. Если какой-то из контактов с массой теряет надежность, электросхема нарушается, качество работы системы падает. Например, двигатель начинает произвольно менять режим работы, набирая или сбрасывая обороты без участия водителя. Чтобы справиться с такой проблемой, надо знать места заземления ЭСУД.

Фотогалерея

Несколько фото автомобильного ЭБУ.

Фото 1. Плата, установленная внутри ЭБУ

Фото 2. Поврежденный слева разъем блока

Фото 3. Схема взаимодействия ЭБУ с автомобильными системами

Источник