Шина данных двигателя и акпп

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?

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:

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:

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:

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

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.

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.

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.

Источник

Датчики АКПП — назначение и принцип работы

Первые классические АКПП управлялись чисто гидравлическими способами. Система насосов и механических клапанов перераспределяла управляющие и силовые потоки рабочей жидкости, переключая передачи в планетарных редукторах. Громоздкая, малоэффективная по расходу топлива и не очень надёжная коробка настоятельно требовала развития именно по изменению принципа управления. Логическим шагом стало внедрение электроники. Компьютер идеально подходил для этой роли, что и вызвало появление системы датчиков. Электронному мозгу для принятия решений надо иметь информацию о том, что именно происходит с автомобилем.

Какие датчики и для чего потребовались

Главная цель любой автоматической коробки – правильно выбрать момент переключения и передаточное число, необходимое в текущей ситуации. Для этого потребуется следующий набор основной информации, касающейся непосредственно агрегата АКПП:

Внутреннюю информацию поставляют встроенные сенсоры:

Дополнительная информация снимается с шины данных автомобиля. Это локальная сеть, в которой клиентами выступают все электронные узлы и блоки. Например, важными для работы АКПП будут данные от:

Как правило, обмен измерительной и управляющей информации идёт в двустороннем режиме, так трансмиссия полностью включается в общий процесс контроля над автомобилем. Это необходимо как для обеспечения безопасности движения, так и полноты адаптации коробки, что сейчас стало нормой. Поездив на конкретном экземпляре серийной машины, любой водитель заметит, как трансмиссия начинает всё лучше понимать и предсказывать его запросы.

Измерение скорости входного вала коробки

Датчик частоты вращения первичного вала используется для:

Датчик представляет собой классическую бесконтактную систему, работающую на эффекте Холла. В состав интегрального кристалла (чипа) входит непосредственно магниточувствительный элемент и электронная схема преобразования, усиления и передачи сигнала на выходной разъём. Располагается всё это внутри картера коробки, легко выдерживая температуру и наличие горячего масла в силу своей герметичной конструкции.

Задающим элементом может быть любая вращающаяся деталь на валу, у которой имеются чередующиеся выступы и впадины из ферромагнитного материала, например, шестерня, или специализированный диск с прорезями. Формирующий постоянное поле магнит связывается с датчиком либо через немагнитное пространство, либо через ферромагнитное вещество. Благодаря этому, при вращении чувствительный элемент фиксирует изменение напряжённости поля и передаёт слабый сигнал на электронный формирователь. Выход датчика обеспечивает чёткую последовательность импульсов с крутыми фронтами, хорошо пригодную для считывания блоком управления АКПП.

В электронном блоке происходит подсчёт числа импульсов за единицу времени, после чего результат заносится в ячейку оперативной памяти, откуда может быть считан по обращению процессора. Подобная ячейка с точки зрения программы считается переменной, текущее значение которой используется в расчёте по формулам алгоритма управления коробкой.

Датчик частоты вращения выходного вала

Для удержания трансмиссии под полным контролем блоку управления необходимо знать, с какой частотой вращения момент передаётся с выхода коробки. Так можно вычислить суммарное передаточное число, то есть номер включённой передачи. А оценивая соотношение трёх параметров – оборотов двигателя, первичного и вторичного валов, также и мгновенные проскальзывания в гидротрансформаторе и фрикционных муфтах.

Последнее особенно важно для управления процессом переключения без рывков, пинков и провалов выходного крутящего момента. Блок управления способен производить операции из высшей математики, то есть численно рассчитывать первую и вторую производные от скорости вращения вторичного вала. Первая несёт информацию об ускорении автомобиля, поскольку дальше момент передаётся без проскальзываний, а вторая позволяет управлять плавностью переключения, регулируя переменные моментной модели двигателя в его блоке управления и соответственно устанавливая темп замыкания фрикционных муфт в коробке. То есть именно отсюда берутся исходные данные для непосредственного формирования управляющих команд на соленоиды гидроблока АКПП.

Устройство и принцип действия здесь полностью аналогичны рассмотренному выше сенсору на эффекте Холла.

Температурный датчик

Вся коробка рассчитана на строго определённые характеристики рабочей жидкости, то есть масла типа ATF. Его вязкость, смазывающие свойства, а также лимитированные характеристики по обеспечению фрикционных свойств управляющих муфт сильно зависят от температуры. Разработчики масла стремятся минимизировать этот эффект, но полностью он не устраняется. Поэтому очень важно контролировать температуру жидкости.

Помимо изменения характеристик, масло подвержено ускоренному старению при повышенной температуре. Это недопустимо, поскольку в таком случае его свойства изменятся необратимо. Кроме того, масло в коробке выполняет функцию охлаждения всех деталей. Особенно это важно в работе гидротрансформатора и фрикционных муфт. Первый меняет свою передаточную характеристику, а вторые могут перегреваться и подгорать, после чего нормально работать уже не в состоянии. Масло сразу приобретает многим известный горелый запах.

Для охлаждения АКПП предусматриваются внешние теплообменники и радиаторы, но в тяжёлых режимах пробуксовок и этого оказывается недостаточно. Низкая температура масла тоже плохо сказывается на работе, поэтому получая информацию о недостаточном прогреве или перегреве, комплекс из блоков управления коробкой и двигателем принимает решение об ограничениях в использовании всех возможностей силового агрегата, вплоть до перехода в аварийный режим. При этом перед водителем высвечивается индикатор перегрева трансмиссии, и дальнейшее движение в обычном режиме возможно лишь после охлаждения.

Датчик температуры имеет традиционное для подобных приборов устройство в виде термочувствительного полупроводникового элемента. Его сопротивление по определённому закону зависит от температуры, что известно блоку управления, где в памяти имеется соответствующая калибровочная таблица. Непрерывно контролируя это параметр, блок принимает решение на корректировки в работе трансмиссии. А во время диагностики показания датчика могут быть прочитаны через сканер. Например, для проведения контрольных тестов трансмиссии или просто при проверке уровня масла, что тоже надо производить при определённой его температуре.

Датчик селектора управления коробкой

Достаточно прост по конструкции, чаще всего представляет собой потенциометр, движок которого связан механически с ручкой селектора. Сопротивление может быть считано блоком управления и в зависимости от его величины преобразовано программой в номер требуемого режима. Это могут быть автоматический выбор при движении вперёд, задний ход, парковка, нейтраль или дополнительные режимы по ограничению перебора передач и ручному управлению.

Конструкции селекторов могут быть разными, от простых контактных до электромагнитных. Отсюда же возможно управление функциями, непосредственно с коробкой не связанными, например, управление освещением, блокировкой стартёра или механической связью с гидравликой.

Датчики давления

Все функции коробки непосредственно выполняются гидравликой, поэтому управляющему блоку важно знать, какое давление в разных частях магистралей присутствует в текущий момент. Основное давление создаётся масляным насосом, его тоже надо контролировать, для чего имеется соответствующий электромагнитный клапан, а дальше оно распространяется по исполнительным устройствам, многие из которых также снабжены обратной связью с блоком. Поэтому датчиков давления обычно несколько.

Не всегда важна информация о численном значении давления, поэтому могут применяться как чисто измерительные (аналоговые) датчики, так и реагирующие на изменение силы на известную площадь замыкающиеся контактные пары. Такие устройства дешевле и не требуют сложного метрологического обеспечения от блока управления. Их задача состоит лишь в определении превышения заданного при изготовлении порога.

Аналоговый измерительный датчик обычно представляет собой тензорезистор, то есть элемент, изменяющий своё сопротивление в зависимости от приложенной силы.

В общую структуру системы датчиков входят и те, которые не связаны с АКПП, но их данные учитываются в её управлении. Связь возможна как по проводам, так и по общей автомобильной шине данных. Так трансмиссия всё теснее интегрируется в общий комплекс управляющей автомобилем электроники.

Источник