Автоэлектрика <На пальцах> Книга 2

Сергей Гранин

Автоэлектрика <На пальцах> Книга 2

Глава 1

Автоэлектрика <На пальцах> Книга 2.

«Умная электроника, цифровые шины и системы безопасности»

Книга 2. УМНАЯЭЛЕКТРОНИКА, ЦИФРОВЫЕ ШИНЫ И СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

РАЗДЕЛ 1.КОМПЬЮТЕРНЫЕ «МОЗГИ» И СХЕМЫ ПИТАНИЯ

Глава 1. АнатомияЭБУ. Как процессор стабилизирует 5 Вольт для датчиков и управляет исполнителямичерез транзисторные ключи.

В первом томе нашей книги мы работали с простой и понятной электрикой. Нажали кнопку — зажглась фара. Ток бежал по меди, подчинялся жесткому Закону Ома, и управлять им можно было обычным контрольным шилом с лампочкой.

Но если бы современный автомобиль управлялся только кнопками и реле, под капотом лежали бы тонны проводов, а сама машина не смогла бы проехать и километра без дикого токсичного выхлопа и огромного расхода топлива. Чтобы мотор работал ровно, выдавал максимум мощности и вписывался в экологические нормы, ему нужен диспетчер. Быстрый, точный и хладнокровный.

Этим диспетчером является ЭБУ — Электронный Блок Управления (на автомобильном сленге — «мозги», «компьютер» или ECU / ECM).

[ФОТО: Внешний вид закрытого алюминиевого блока ЭБУ двигателя с массивными пластиковыми разъемами]

Многие начинающие электрики относятся к ЭБУ как к священному Граалю: если машина не заводится, а сканер выдает непонятную ошибку, они сразу выносят приговор: «Сгорели мозги, надо менять». На практике же сам блок управления выходит из строя крайне редко — он надежно защищен металлическим корпусом и залит специальным лаком. В 95% случаев проблема кроется снаружи: в сгнившем проводе питания, окислившемся разъеме или коротком замыкании в датчике, который просто «вешает» компьютер.

Чтобы не делать глупых и дорогих ошибок за счет собственного кармана, давайте вскроем этот алюминиевый корпус и разберем, как ЭБУ устроен внутри.

Что прячется под алюминиевой крышкой?

Если открутить защитные винты и снять крышку ЭБУ, перед нами предстанет зеленая печатная плата, усыпанная сотнями микроскопических деталей. Для автоэлектрика вся эта сложная радиоэлектронная схема делится на три основные зоны:

1. Процессор и память («Центр управления»).

2. Источник питания и стабилизатор напряжения (Стабилизатор 5V).

3. Выходные каскады управления (Транзисторные ключи)

Давайте разберем, как эти зоны взаимодействуют с машиной у капота.

Главная тайна ЭБУ: Почему датчики работают на 5 Вольтах?

В первом томе мы выучили железное правило: напряжение бортовой сети автомобиля колеблется от 12.6 Вольт на заглушенном моторе до 14.5 Вольт на заведенном.

А теперь представьте: вы едете по трассе, генератор выдает 14.2 Вольта. Вдруг вы включаете мощный обогрев заднего стекла, вентилятор печки на максимум и дальний свет фар. Напряжение в бортовой сети на долю секунды резко проседает, например, до 13.2 Вольт, пока генератор не подстроится под нагрузку.

Если бы датчик температуры двигателя питался напрямую от этих прыгающих 12–14 Вольт, то при каждом включении фар его показания на экране компьютера искажались бы. Блок ЭБУ думал бы, что мотор то остыл, то перегрелся, и начал бы судорожно менять порцию впрыска топлива. Машина бы дергалась и тупила.

Чтобы защитить датчики от дорожной нестабильности, инженеры внедрили внутрь ЭБУ специальную деталь — микросхему-стабилизатор напряжения (регулятор питания).

Как это работает: Какое бы безумие ни происходило снаружи в сети автомобиля (напряжение скачет от 11 до 15 Вольт), стабилизатор внутри «мозгов» берет этот грязный плюс, срезает все излишки и выдает на датчики идеально ровные, чистые и непоколебимые 5.0 Вольт.

Это напряжение в автоэлектрике называется опорным напряжением (Reference Voltage). Именно его вы будете постоянно измерять мультиметром на фишках датчиков положения дроссельной заслонки, давления кондиционера или педали газа.

Гаражный лайфхак при диагностике: Если у вас на машине одновременно «умерли» 3-4 абсолютно разных датчика (например, машина выдает ошибки по датчику давления, датчику фаз и положению дросселя), не спешите покупать новые запчасти. Скорее всего, один из этих датчиков замкнул внутри себя (свой пятивольтовый плюс на свой же минус). Стабилизатор внутри ЭБУ ушел в защиту от короткого замыкания и полностью обесточил эту пятивольтовую линию для всех остальных соседей.

Что делать? Снимите фишки со всех этих датчиков, включите зажигание и замерьте мультиметром опорное напряжение. Если появились заветные 5 Вольт — начинайте поочередно надевать фишки обратно. На каком датчике напряжение снова рухнет в ноль — тот и отправляется в мусорное ведро.

Как ЭБУ командует исполнителями: Транзисторные ключи

Блок управления не просто собирает информацию, он обязан действовать: вовремя открывать форсунки, давать импульс на катушки зажигания и включать реле вентилятора радиатора.

Процессор внутри ЭБУ — существо нежное и слаботочное. Он работает на микроамперах. Если подключить топливную форсунку, которой нужен ток около 1-2 Ампер, напрямую к ножкам процессора, тот мгновенно испустит дух и сгорит от перегрузки.

Чтобы управлять мощными силовыми деталями, процессор использует посредников — транзисторы (транзисторные ключи).

Вспомните Главу 6 из первого тома, где мы разбирали обычное механическое реле. Реле брало маленький ток на катушку и замыкало мощные контакты. Транзистор внутри ЭБУ — это то же самое реле, только полностью электронное, без единой подвижной детали. Ему не нужны магниты и пружины, поэтому он может замыкаться и размыкаться миллионы раз в секунду с абсолютной точностью.

Как транзистор управляет деталями? В подавляющем большинстве случаев в современном автомобиле применяется управление по МИНУСУ (мы подробно разбирали его коварство в первой книги). К форсунке или катушке зажигания плюс 12 Вольт от предохранителя приходит сразу при включении зажигания и сидит там постоянно. А второй провод уходит внутрь блока ЭБУ прямо на ножку транзисторного ключа. Когда процессору нужно открыть форсунку, он подает микросигнал на транзистор, тот мгновенно открывается и соединяет провод форсунки с массой кузова. Цепь замкнулась — пошел впрыск топлива!

СХЕМА: Цепь управления форсункой. Плюс 12В от АКБ через предохранитель идет на первый контакт форсунки. Второй контакт форсунки идет проводом в ЭБУ, где упирается в транзисторный ключ, соединенный с массой.

· Две главные поломки транзисторных ключей:

1. Обрыв (Ключ «сгорел» и не открывается). Процессор дает команду, но транзистор оборван внутри. Минус на исполнитель не выходит. Симптом: полностью отказывает один цилиндр (нет искры на одной катушке или не брызгает одна форсунка). Проводка цела, плюс есть, а управляющего импульса от «мозгов» нет.

2. Пробой (Ключ замкнул накоротко). Это самая опасная ситуация. Транзистор буквально «сплавился» внутри от перегрева или короткого замыкания в проводке. Теперь он наглухо соединен с массой всегда. Симптом: как только вы включаете зажигание, форсунка открывается настежь и начинает непрерывно заливать цилиндр бензином, либо катушка зажигания начинает бешено греться, плавиться и вздуваться прямо на двигателе, потому что ток через неё течет без остановки.

Выводы Главы 1 для работы у капота:

· ЭБУ выдает датчикам стабильные 5 Вольт. Если датчик не работает, первым делом проверяйте мультиметром наличие этого чистого опорного питания на его разъеме.

· Управление всегда идет по минусу. Не ищите импульсный плюс от компьютера на форсунках или катушках — там всегда висит постоянный силовой плюс от бортовой сети. ЭБУ подает сверхбыстрые минусовые щелчки.

· Короткое замыкание в проводке убивает ЭБУ. Если плюсовой провод от форсунки перетрется и замкнет на массу, сгорит предохранитель. Но если управляющий провод (который идет от форсунки к ЭБУ) замкнет на силовой плюс 12В, то при первой же попытке транзистора открыться через него пойдет дикий ток, и транзисторный ключ внутри «мозгов» просто взорвется.

Глава 2

Глава 2. Линиижизни ЭБУ. Постоянный плюс, зажигание и Главное реле (ГР)

Каждый диагност рано или поздно сталкивается с классической гаражной ситуацией: к вам на трос притаскивают машину, которая не заводится. Вы достаёте диагностический сканер, втыкаете его в разъем OBD2, включаете зажигание, нажимаете кнопку «Подключение», а на экране компьютера всплывает жирная надпись: «Ошибка связи. ЭБУ двигателя не отвечает».

«Нет связи с блоком управления двигателем (No communication with ECU)»] И при это чек на панели не загарается.

Начинающие мастера в этот момент совершают фатальную ошибку — они сразу бегут заказывать новые «мозги». Но запомните железное правило профессионала: если компьютер машины молчит, это не значит, что он умер. Это значит, что у него пропала «линия жизни».

Чтобы процессор ЭБУ проснулся, вышел на связь со сканером и начал управлять впрыском, на его разъемы должны одновременно прийти три независимых электрических сигнала:

1. Постоянный плюс питания (+12V от АКБ).

2. Плюс после включения зажигания (+12V от замка).

3. Силовой плюс от Главного реле (ГР).

Если потеряется хотя бы один из этих сигналов, ЭБУ превратится в бесполезную алюминиевую коробку. Давайте разберем схему питания «мозгов» по косточкам, научимся читать её карту и составим четкий алгоритм проверки.

Принципиальная схема питания ЭБУ

Ниже представлена классическая логическая схема, по которой запитаны 90% автомобилей в мире (от старых инжекторных ВАЗов до свежих иномарок). Посмотрите, как изящно инженеры разделили потоки энергии:

Разбор трех сигналов: Зачем ЭБУ столько проводов?

Давайте разберем каждый провод на этой схеме, чтобы вы понимали, что именно вы ищете мультиметром у капота.

1. Постоянный плюс (Клемма 30)

Этот провод идет от аккумулятора напрямую через небольшой предохранитель (обычно на 5–7.5 Ампер). Напряжение на этом пине разъема ЭБУ есть всегда, даже если машина заперта на сигнализации, а ключи лежат у вас в кармане.

Зачем нужен: Этот плюс питает оперативную память блока. В ней ЭБУ хранит настройки адаптации коробки и мотора под ваш стиль езды, а также коды ошибок, которые считал во время движения. Если этот провод сгниет, машина заведется, но ЭБУ при каждом выключении зажигания будет «забывать» все свои настройки и стирать ошибки. Мотор будет постоянно лихорадить на холостых оборотах первые 10-15 минут после каждого пуска.

2. Плюс зажигания (Клемма 15)

На этом проводе напряжение появляется только тогда, когда вы вставляете ключ в замок и поворачиваете его в положение «ON» (Зажигание включено).

Зачем нужен: Это логический сигнал для процессора: «Хозяин в машине, пора просыпаться!». Получив этот плюс, процессор мгновенно запускает внутренние программы и начинает опрашивать датчики. Ток по этому проводу течет ничтожный — буквально доли Ампера, поэтому провод всегда тонкий.

3. Плюс Главного реле (Клемма 87)

Это самый главный силовой канал питания. Процессор проснулся от сигнала замка зажигания, но включать мощные потребители (бензонасос, форсунки, катушки зажигания, подогревы датчиков) он пока не может — его внутренние схемы сгорят от таких токов.

Зачем нужен: ЭБУ выдает со своей специальной ножки управляющий минус на катушку Главного реле (ГР). Реле с щелчком замыкается, и мощный силовой ток от аккумулятора через толстый предохранитель устремляется в разъем ЭБУ, параллельно запитывая все форсунки и катушки на двигателе.

В разъем ЭБУ, помимо плюсов, в обязательном порядке приходят минусовые провода (массы), без которых блок управления работать не будет в принципе. Если эти контакты отгниют или покроются ржавчиной, «мозги» автомобиля физически не смогут включиться, процессор не запустит свои программы и сканер покажет полную ошибку связи.

При этом внутри ЭБУ массы жестко разделены на плате:

· Силовые массы — через них блок «сливает» на кузов огромные токи от катушек зажигания и форсунок.

· Сигнальные массы — это чистый, изолированный от помех минус, который необходим процессору для точного расчета показаний датчиков.

1. Текстовое обозначение (Аббревиатуры)

На схемах сам блок реле или подпись рядом с ним чаще всего обозначается так:

· MAIN Relay (или M-REL) — самое частое обозначение (Главное реле).

· EFI Relay / EGI Relay — реле электронной системы впрыска топлива (Electronic Fuel Injection).

· ECU Relay / ECM Relay — реле блока управления двигателем.

· ASD Relay (Auto Shut Down) — встречается на американских автомобилях (Chrysler, Jeep, Dodge).

· DME Relay — на автомобилях BMW.

· K40 (или другие буквенно-цифровые индексы, например, K1, K5) — на схемах Mercedes-Benz и некоторых других европейцев, где элементы кодируются символами, а расшифровка дается в спецификации к схеме.

Алгоритм поиска «пропавших мозгов»: Шаг за шагом

Если сканер не видит ЭБУ, мы откладываем его в сторону, берем схему именно на этот автомобиль, мультиметр и комбинированную контрольку.

Шаг 1. Проверяем предохранители

Открываем монтажные блоки (под капотом и в салоне). Ищем все предохранители с маркировками: ECU, ECM, EMS, FI, MAIN, INJ. Проверяем их силовой контролькой. Если все целы — идем дальше.

Шаг 2. Проверяем массы ЭБУ

ЭБУ крепится к кузову через пластиковые уплотнители, поэтому металлический корпус «мозгов» — это не минус! Минус приходит внутрь блока по отдельным проводам разъема.

Как проверить: Переключаем мультиметр в режим «Прозвонки». Один щуп — на чистый металл кузова, вторым щупом аккуратно тыкаем в провода массы на разъеме ЭБУ (по схеме это обычно черные или коричневые провода). Прибор должен уверенно пищать. Если молчит — ищите отгнивший болт заземления под ковролином салона или на блоке двигателя.

Шаг 3. Ищем Клемму 30 (Постоянный плюс)

Не снимая разъем с ЭБУ (чтобы цепь была под нагрузкой), с обратной стороны фишки подлезаем тонкой иглой комбинированной контрольки к пину постоянного питания.

Результат: Светодиод горит красным, мультиметр показывает 12.6V. Отлично, линия жива.

Шаг 4. Проверяем Клемму 15 (Зажигание)

Включаем зажигание ключом. Тыкаем контролькой в пин сигнала зажигания на ЭБУ.

Результат: Если плюс не пришел — проблема в контактной группе замка зажигания или сигнализации, которая заблокировала этот провод. ЭБУ просто «спит» и не знает, что вы хотите завести мотор.

Шаг 5. Диагностика Главного реле (ГР)

Если постоянный плюс и сигнал зажигания на ЭБУ пришли, но блок всё равно не выходит на связь — проверяем, включилось ли Главное реле.

Как проверить: Положите палец на корпус ГР и попросите помощника включить зажигание. Вы должны почувствовать отчетливый физический щелчок.

Если щелчка нет: Мультиметром проверяем катушку реле. Плюс от замка зажигания на неё приходит, а вот управляющий минус от ЭБУ отсутствует. Значит, процессор заблокирован (например, штатным иммобилайзером, который «потерял» чип в ключе).

Если реле щелкает, но связи нет: Снимаем реле и смотрим на его ножки. Очень часто в подкапотный блок попадает влага, и силовые контакты внутри реле просто обгорают или покрываются «зеленью». Реле щелкает, но ток через сгоревшие контакты на ЭБУ не проходит.

Выводы Главы 2 для работы у капота:

Никогда не приговаривайте ЭБУ, не проверив его питание и массы. В большинстве случаев «мозги» молчат из-за копеечного сгоревшего предохранителя или окислившейся скрутки под крылом.

Главное реле — ключевой узел. Оно кормит не только сам компьютер, но и всю исполнительную систему двигателя. Сгнило ГР — машина превращается в недвижимость.

Глава 3

РАЗДЕЛ 2. ДАТЧИКИ ИИСПОЛНИТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ

Глава 3.Единственный выживший: Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

В современном двигателе стоят десятки датчиков. Если отключить датчик расхода воздуха, детонации или температуры — мотор будет троить, жрать бензин, зажжёт Check Engine, но продолжит работать.

Но есть один-единственный датчик, без которого ни одна инжекторная машина не сдвинется с места. Это ДПКВ — Датчик положения коленчатого вала. Если он ломается или перетирается его провод, ЭБУ мгновенно «слепнет». Компьютер перестаёт понимать, крутится ли мотор вообще, в какой позиции находятся поршни и когда нужно подавать искру и топливо. Блок полностью блокирует запуск.

В автомобильном мире существует два основных типа ДПКВ: индукционный (магнитный) и электронный (на эффекте Холла). У них абсолютно разная физика работы, и проверять их нужно совершенно по-разному.

В автомобильном мире существует два основных типа ДПКВ: индукционный (магнитный)