Состав и особенности конструкции ЭСУД «Hyundai ECFI»

Автомобили Accent/Pony/Excel 1994-2000 г.г. выпуска с двигателем G4K (1,5 л, 12- или 16-клапан-ные (12V — SOHC и 16V — DOHC)) оборудованы электронной системой управления двигателем (ЭСУД) «Hyundai ECFI». Это — объединенная система управления типа Motronic с обратной связью на циркониевом датчике кислорода.

Автоматическое регулирование осуществляется по трем параметрам:

—    по качеству топливной смеси, обеспечивая диапазон регулирования коэффициента избытка воздуха в пределах 0,97<Х<1,03;

—    по количеству оборотов холостого хода (ХХ), обеспечивая количество оборотов ХХ 800±100 об/мин во всех режимах работы двигателя;

—    по детонации, обеспечивая с помощью датчика детонации (KS) и соответствующей управляющей программы блока управления впрыском (ЕСМ) изменение угла опережения зажигания до прекращения детонации. Это позволяет адаптировать систему к качеству залитого бензина и к состоянию электромеханических параметров двигателя.

ЭСУД «Hyundai ECFI» имеет средства самодиагностики, которые обеспечивают формирование, сохранение и чтение-стирание диагностических кодов ошибок.

Рис. 1. Принципиальная схема ЭСУД «Hyundai ECFI» 12V

Рис. 2. Принципиальная схема ЭСУД «Hyundai ECFI» 16V

Экологические системы «Hyundai ECFI», включающие EVAP и систему нейтрализации выпускных газов, обеспечивают состав выхлопных газов, соответствующий нормам токсичности «Евро 2»:

—    содержание СО на холостом ходу (ХХ) — не более 0,5% (на 2500…2800 об/мин — не более 0,3%);

—    содержание СО2 на ХХ — не более 14,5-16%;

—    содержание CH — не более 100 ppm;

—    содержание О2 — около 0,10,5%.

Принципиальные схемы ЭСУД «Hyundai ECFI» для 12- и 16-кла-панных двигателей приведены на рис. 1 и 2 соответственно.

В схемах электрооборудования автомобилей Hyundai принята следующая маркировка электропроводки: bl-blue — синий, gn-green — зеленый, rs-pink — розовый, ws-white — белый, x-braided cable — экранированный кабель, br-brown — коричневый, gr-grey — серый, rt-red — красный, hbl-liht blue — голубой, y-high tension — высоковольтный (свечной) провод, el-cream — кремовый, nf-neutral — бесцветный, sw-black — черный, hgn-light green — светло-зеленый, ge-yellow — желтый, og-orange — оранжевый, vi-violet — фиолетовый, rbr-maroon — бордовый.

На рис. 3 и 4 показано расположение элементов системы впрыска на кузове автомобилей Hyundai Accent/Pony/Excel для 12- и 16-кла-панных двигателей соответственно.

Рис. 5. Монтажные блоки Hyundai Accent/Pony/Excel Фрагмент 5а: 5 — диагностический разъем (DLC), 6 — ЕСМ, 7 — главное реле ЭСУД (К46), 8 — топливный насос, 9 — монтажный блок №1, 10 — монтажный блок № 2, 11 — монтажный блок в моторном отсеке, 9 -ТСМ.

Фрагмент 5б: F4 — плавкая вставка защиты цепей АКБ, 5 — плавкая вставка защиты цепей генератора, F6 — плавкая вставка защиты цепей системы зажигания, F9 — плавкая вставка защиты цепей системы впрыска.

Фрагмент 5в: F3 — предохранитель защиты цепей ЕСМ, F4 — предохранитель защиты цепей ТСМ.

Фрагмент 5г: 1 — реле топливного насоса (К20), 3 — реле стартера.

Таблица 1. Данные для проверки ECM Hyndai ECFI

Рис. 6. Контрольные осциллограммы ECM Hyundai ECFI

На рис. 5 показано расположение компонентов системы впрыска, а также реле и предохранителей электрических цепей системы впрыска в монтажных блоках.

Проверка параметров блока управления впрыском «Hyundai ECFI»

В табл. 1 приведен порядок проверки блока управления впрыском «Hyundai ECFI».

Данные в таблице объединены в группы, для обеспечения «системы» в проверке блока управления. Последовательность проверки функций ЕСМ следующая:

—    функции обеспечения ECM (электропитание, иммобилайзер, синхронизация, датчики);

—    исполнительные функции(управление реле, зажиганием, форсунками, ХХ, лямбда-регулированием и дополнительными устройствами).

На рис. 6 представлены контрольные осциллограммы ECM «Hyundai ECFI».

Самодиагностика ЭСУД «Hyndai ECFI»

ЭСУД «Hyundai ECFI» имеет средства самодиагностики, соответствующие протоколу OBD II, а также обеспечивает поддержку протокола диагностики производителя. Также обеспечивается проверка формируемых сигналов на соответствие реальному диапазону и логическую достоверность. Если программа диагностики обнаруживает какое-то несоответствие (сигнал датчика не вписывается в реальный диапазон или противоречит сигналу с другого датчика, отсутствует электропитание и т.п.), в память ошибок записывается один или несколько соответствующих кодов неисправностей, а на приборной панели включается индикация ошибки ЭСУД. Помимо этого контролируется состояние диагностического оборудования.

Рис. 7. Самодиагностика Hyundai ECFI

Считывание кодов ошибок может быть проведено как с помощью специального диагностического оборудования, так и вручную* в следующей последовательности:

—    при отключенном зажигании собирают диагностическую схему (см. рис. 7а, 7б);

—    включают зажигание и на 2,5.7 секунд замыкают контакт 15 разъема DLC на «землю», по вспышкам индикатора «MIL» считывают код DTC;

—    индикация каждого DTC включает две группы вспышек, в каждой из которых от 1 до 9 вспышек «MIL» (см. рис. 7в — пример отображения кода DTC «12»);

—    длинная вспышка в коде DTC обозначает «десятки» (см.рис. 7в-А), а короткая — «единицы» (см. рис.7в-С);

— короткие паузы между вспышками «MIL» разделяют цифры одного кода DTC (см. рис. 7б-В), длинные паузы разделяют разные DTC (см. рис. 76-D).

Очистка памяти ЕСМ, хранящей диагностическую информацию, также может быть выполнена как с помощью специального диагностического оборудования HYUNDAI, так и вручную в следующей последовательности:

— при отключенном зажигании отключают «земляную» шину АКБ (следует помнить, что отключение АКБ очистит энергозависимую память «электронной начинки» автомобиля — магнитолы, часов и т.п.);

—    выдерживает паузу 15.20 с;

—    подключают АКБ.

Таблица 2. Диагностические коды ошибок ЭСУД Hyundai ECFI

В табл. 2 приведены основные коды ошибок, актуальные для ЭСУД «Hyundai ECFI» (причем, однородные ошибки объединены в группы).

Проверка компонентов ЭСУД Hyundai ECFI

Начинать диагностику следует после следующих подготовительных операций и измерений:

—    двигатель прогревают до рабочей температуры (около 80°С);

—    система зажигания должна быть исправна;

—    устанавливают новый воздушный фильтр;

—    рукоятку АТ переводят в позицию «Р» или «N»;

—    все дополнительное оборудование (включая кондиционер) отключают;

—    во время диагностики вентилятор радиатора системы охлаждения работать не должен;

—    в моделях с гидроусилителем руля рулевое колесо устанавливают в положение прямолинейного движения.

Обороты ХХ должны быть в пределах 800±100 об/мин, их величина автоматически поддерживается ЭСУД.

Состав отработанных газов должен соответствовать следующим значениям:

•    СО на ХХ — не более 0,5% (на

2500-3500 об/мин — не более

0,3%);

•    CH — не более 100 ppm;

•    О2 — около 0,1…0,5%.

Если параметры ХХ и состав выхлопных газов не соответствуют штатным значениям, проверяют герметичность впускной и выпускной систем, а также проводят тесты электронных компонентов системы впрыска.

При выполнении диагностических процедур следует соблюдать следующие правила:

—    все коммутации разъемов и измерительных приборов выполняют только при отключенном зажигании;

—    для защиты катализатора и λ-зонда перед «прокруткой» двигателя стартером отключают разъемы форсунок на время проверки.

Проверка топливной системы

Проверка давления топлива

Выполняют проверку в следующей последовательности:

—    подключают во входной топливопровод манометр (см. рис.8а);

—    запускают двигатель и на ХХ проверяют давление топлива;

—    с отключенной вакуумной трубкой регулятора давления топлива (регулятор не работает) показание маномера должно быть около 3,0 кг/см2;

—    с подключенной вакуумной трубкой регулятора давления топлива (регулятор работает) его величина должна составлять около 2,5 кг/см2.

Возможной причиной неправильного давления топлива могут быть негерметичность топливопровода, неисправность топливного насоса или регулятора давления.

Проверка топливного насоса

Подают напряжение 12 В на контакт Х63 сервисного разъема (см. рис. 8б), топливный насос должен включиться. Если же он не работает — проверяют монтажные соединения в зоне топливоприемника (разъем насоса в лючке под задним сиденьем).

Проверка форсунок впрыска

Проверку выполняют в следующей последовательности:

Рис. 8. Топливная система

—    отключают форсунки от жгута и измеряют сопротивление обмоток, его величина должна быть около 13…16 Ом. Если есть отклонения, форсунки заменяют (см. рис. 8в);

—    включают зажигание и измеряют напряжение (должно быть около 12 В) на разъемах жгута форсунок «1 — земля» (см.

рис. 8г). Если напряжение равно нулю, проверяют предохранители F, F5, реле K46 и соответствующие соединения;

—    подключают между контактами «1 и 2» разъема форсунки LED-ин-дикатор (операцию проводить для каждой форсунки) см. рис. 8д. Затем коротко прокручивают двигатель стартером — индикатор должен вспыхивать. Если этого не происходит, проверяют предохранители F, F5, реле K46, соответствующие соединения и, при необходимости, — ЕСМ;

—    подключают форсунки к жгуту, запускают двигатель и на ХХ осциллографом проверяют управляющий сигнал (см. осц. 7 на рис.6).

Впускная система

Датчик положения дроссельной заслонки ТР

Выполняют проверку датчика ТР в следующей последовательности:

— отключают разъем датчика ТР и проверяют сопротивление между соответствующими контактами датчика в различных положениях дроссельной заслонки (см. табл. 3 и рис. 9а). При перемещении дроссельной заслонки сопротивление должно изменяться плавно без провалов, если этого не происходит — заменяют датчик ТР;

Таблица 3. Проверка датчика ТР

—    включают зажигание и проверяют наличие напряжения 5 В на контакте 3 разъема жгута датчика (см. рис. 9б), если питания нет — проверяют предохранители F, F5, реле K46, соответствующие соединения и, при необходимости, — ЕСМ;

—    проверяют выходной сигнал датчика ТР при полном открытии дросселя.

Датчик массового расхода воздуха МАF

Датчик MAF позволяет измерить объем поступающего на впуск воздуха. Его проверяют в следующей последовательности:

—    отсоединяют разъем датчика MAF и при включенном зажигании проверяют наличие «земли» на контакте 1 и 12 В — на контакте 3 разъема жгута (см. рис. 9в). Если питания нет, проверяют предохранители F, F5, реле K46, соответствующие соединения и, при необходимости, — ЕСМ;

—    подключают разъем к датчику MAF и запускают двигатель, на ХХ на контакте 4 должно быть около 0,7.1,1 В, а при увеличении оборотов до максимальных — напряжение должно возрасти до 4,8 В (см. рис. 9в).

—    проверяют выходной сигнал датчика MAF на работающем двигателе при полном открытии дросселя (см. осц. 10 на рис. 6).

Датчик температуры входного воздуха IAT

Датчик IAT позволяет точно измерить температуру поступающего на впуск воздуха. Датчик проверяют в следующей последовательности:

—    отсоединяют разъем датчика IAT и при включенном зажигании проверяют наличие напряжения

5 В на контакте 1 разъема жгута (см. рис. 9г). Если напряжение равно нулю, проверяют предохранители F, F5, реле K46, соответствующие соединения и ЕСМ;

—    подключают разъем к датчику IAT, запускают двигатель и проверяют изменение напряжения на контактах по мере нагрева двигателя (см. табл. 4 и рис. 9д). При несоответствии данных, приведенных в таблице, датчик заменяют.

Регулятор холостого хода IAC

Таблица 4. Проверка датчика IAT

Клапан IAC управляется частотно-модулированным сигналом ЕСМ. Порядок проверки клапана следующий:

—    отключают разъем от датчика IAC и измеряют сопротивление обмоток клапана (см. рис. 9д, контакты разъема IAC 1-2, 2-3), его величина должна быть в пределах 10,5.14 Ом;

—    включают зажигание и проверяют наличие напряжения 12 В на контакте 2 разъема жгута датчика, если питания нет, проверяют предохранители F, F5, реле K46, соответствующие соединения и ЕСМ;

—    проверяют выходной сигнал клапана IAC на работающем на ХХ двигателе (см. осц. 5 на рис. 6).

Проверка элементов системы зажигания

Конструкция системы зажигания ЭСУД «Hyundai ECFI» имеет два варианта исполнения.

—    для двигателей SOHC используется схема с общим модулем зажигания и встроенными в его корпус катушками, усилителем;

—    для двигателей DOHC используется схема с отдельными на каждый цилиндр модулями зажигания.

Свечи зажигания

В табл. 5 приведены типы свечей зажигания, рекомендованные для двигателя G4K.

Таблица 5. Типы свечей зажигания для двигателя G4K

Свечи зажигания можно проверить следующим способом:

—    для защиты катализатора и λ-зонда отключают разъемы форсунок на время проверки;

—    извлекают свечу из двигателя и подключают к одному из высоковольтных проводов распределителя зажигания, обеспечив необходимый для защиты модуля зажигания (около 6 мм) зазор между корпусом свечи и бортовой «землей» (см. рис. 10а);

—    коротко прокручивают двигатель стартером и визуально убеждаются в высоком качестве сформированной искры (голубая и «толстая»);

Рис. 9. Впускная система

Рис. 10. Система зажигания

— повторяют операцию со всеми свечами зажигания.

Практика эксплуатации HYUNDAI, показывает, что ресурс свечей составляет около 10.15 тысяч километров пробега и зависит от качества используемого топлива. Признаком отказа свечей являются пропуски зажигания и, как следствие, — провалы, потеря мощности в режиме полной нагрузки

Момент и порядок зажигания

ЕСМ рассчитывает угол оптимального опережения зажигания в зависимости от показаний датчиков двигателя и автоматически регулирует его при возникновении детонации. В аварийном режиме система устанавливает постоянный угол опережения около 10 градусов до ВМТ.

Порядок зажигания — стандартный для 4-цилиндрового двигателя: 1-3-4-2. Маркировка цилиндров показана на рис. 10в.

Величина нормального (контролируемого ЭСУД) значения угла опережения зажигания (УОЗ) составляет 9±5°/800 rpm, проверяется с помощью стробоскопа и «в ручную» не регулируется (см. рис. 10а).

Катушка зажигания

Для двигателей SOHC порядок проверки катушки следующий:

—    отключают 3-контактный разъем жгута от модуля зажигания;

—    включают зажигание и проверяют наличие напряжения 12 В на контакте 3 разъема жгута (см. рис. 10г). Если питания нет — проверяют замок зажигания и монтажные соединения;

—    выключают зажигание и измеряют сопротивление первичных обмоток катушек зажигания между контактами 1-3 и 2-3 разъема модуля зажигания(см. рис. 10д) — оно должно составлять 0,5±0,05 Ом;

—    измеряют сопротивление вторичных обмоток катушек между контактами 1-4 и 2-3 высоковольтных выходов модуля зажигания (см. рис. 10е) — оно должно быть в пределах 10300.13900 Ом.

Для двигателей DOHC порядок проверки следующий:

—    отключают 2-контактные разъемы жгута от каждого из 4-х модулей зажигания;

—    включают зажигание и проверяют наличие напряжения 12 В на контактах 1 разъемов жгута (см. рис. 10ж). Если питания нет — проверяют замок зажигания и монтажные соединения;

—    выключают зажигание и измеряют сопротивление первичных обмоток катушек модулей зажигания на контактах 1-2 разъема модуля разъем жгута от модуля зажигания;

—    включают зажигание и проверяют наличие напряжения 12 В на контакте 3 разъема жгута (см. рис. 10г). Если питания нет — проверяют замок зажигания и монтажные соединения;

—    выключают зажигание и измеряют сопротивление первичных обмоток катушек зажигания между контактами 1-3 и 2-3 разъема модуля зажигания(см. рис. 10д) — оно должно составлять 0,5±0,05 Ом;

—    измеряют сопротивление вторичных обмоток катушек между контактами 1-4 и 2-3 высоковольтных выходов модуля зажигания (см. рис. 10е) — оно должно быть в пределах 10300.13900 Ом.

Для двигателей DOHC порядок проверки следующий:

—    отключают 2-контактные разъемы жгута от каждого из 4-х модулей зажигания;

—    включают зажигание и проверяют наличие напряжения 12 В на контактах 1 разъемов жгута (см. рис. 10ж). Если питания нет — проверяют замок зажигания и монтажные соединения;

—    выключают зажигание и измеряют сопротивление первичных обмоток катушек модулей зажигания на контактах 1-2 разъема модуля
зажигания (см. рис. 10з) — оно должно быть равно 0,5±0,05 Ом;

—    измеряют сопротивление вторичных обмоток катушек между контактами 1 и НТ* модулей зажигания (см. рис. 10и) — оно должно быть в пределах 10300.13900 Ом;

—    повторяют операции для каждого модуля зажигания;

—    проверяют управляющий сигнал системы зажигания на работающем на ХХ двигателе (осц. 6 на рис. 6).

Проверка датчиков

Датчик температуры охлаждающей жидкости ECT

—    извлекают датчик ECT из системы охлаждения двигателя;

—    изменяют температуру датчика (например, нагревая его в горячей воде) и проверяют его сопротивление (см. рис. 11а и табл. 6).

Рис. 11. Проверка датчиков двигателя

Датчик положения коленвала СКР

Датчик СКР — электромагнитного типа, он проверяется в следующем порядке:

—    отключают 3-контактный разъем от распределителя и проверяют наличие «земли» на контакте 1 разъема жгута (см. рис. 11б);

—    измеряют сопротивление обмотки датчика — его величина должна быть в пределах 486.594 Ом;

—    подключают разъем распределителя на место. В режиме ХХ с помощью осциллографа проверяют выходной сигнал датчика СКР на контакте 3, его амплитуда должна быть не менее 5.6 В (см. осц. 2 на рис. 6).

* НТ — (high tension) — высоковольтный вывод катушки зажигания.

Таблица 6. Проверка датчика ECT

Датчик положения распредвала CMP

Датчик CMP синхронизирует момент впрыска топлива с положением распредвала. Собственно, это датчик Холла. Его проверяют в следующем порядке:

—    отсоединяют разъем датчика CMP и, при включенном зажигании, проверяют наличие «земли» — на контакте 1 и 12 В — на контакте 3 разъема жгута (см. рис. 11в). Если питания нет, проверяют предохранители F, F5, реле K46, соответствующие соединения и ЕСМ;

—    подключают разъем к датчику CMP, запускают двигатель, сигнал на контакте 2 (рис. 11г), должен соответствовать осц. 1 (рис. 6).

Датчик детонации KS

Датчик KS — пьезоэлектрического типа, он генерирует при вибрации переменное напряжение. Амплитуда и частота сигнала зависят от уровня детонации в двигателе, что позволяет ЕСМ соответствующим образом корректировать угол опережения зажигания для гашения возникшей детонации. Работоспособность датчика KS можно проверить следующим образом:

—    отсоединяют разъем датчика KS и проверяют наличие «земли» на контакте 1 разъема жгута, измеряют внутреннее сопротивление датчика — его величина должна быть бесконечно большой (см. рис. 11д);

—    подключают датчик KS к разъему жгута и на работающем двигателе вызывают детонацию резким открытием дроссельной заслонки;

—    правильно работающий датчик KS формирует сигнал синусоидальной формы длительностью 4.6 мс и амплитудой 2,5.3 В. Сигнал с датчика можно проконтролировать на контакте 2 разъема (см. осц. 8 на рис. 6).

Датчик скорости VSS

Конструктивно — это датчик Холла, его проверяют следующим образом:

—    обеспечивают доступ к контактам разъема ЕСМ;

—    освобождают ведущие колеса трансмиссии, запускают двигатель и включают любую передачу;

—    с помощью осциллографа или LED-индикатора проверяют выходной сигнал датчика скорости на контакте 11 разъема ЕСМ (рис. 11е). Напряжение на контакте должно меняться от 0 до 12 В (см. осц. 9 на рис. 6).

Система контроля выпуска

λ-зонд с подогревом

λ зонд — это циркониевый датчик кислорода с подогревом. Напряжение на выходе датчика изменяется скачком (при X>1 его величина менее 0,1 В, а при X<1 — около 0,95 В). Выбранный в системе «Hyundai ECFI» диапазон регулировки 0,97<X<1,03 позволяет оптимально регулировать качество топливной смеси во всех режимах работы двигателя.

Проверка датчика проводится в следующем порядке:

—    двигатель прогревают до рабочей температуры (температура масла около 80°С);

—    отключают разъем λ-зонда и при включенном зажигании проверяют наличие 12 В (на контакте 3) и «земли» — на контактах 2 и 4 разъема жгута (см. рис. 12а). Если питания нет, проверяют предохранители F, F5, реле К20, K46, соответствующие соединения и ЕСМ;

—    измеряют сопротивление обмотки нагревателя между контактами 3 и 4 разъема λ-зонда, его величина должна быть в пределах 7.40 Ом;

—    запускают двигатель и удерживают его на повышенных (около 2500 prm) оборотах 2 минуты, делают 2-3 перегазовки и оставляют работать на ХХ;

—    напряжение на контактах 1 и 2 разъема λ-зонда должно меняться в пределах 0.0,8 В (осц. 4 на рис. 6), критическим считается длительность переключения уровня сигнала более 300 мс, если время переключения больше — датчик надо заменить.

Клапан вентиляции топливного бака EVAP

Клапан EVAP обеспечивает доступ паров бензина во впускной коллектор. Управление клапаном связано с процессом лямбда-регулирования (клапан включается только при необходимости обогащения топливной смеси), поэтому отказ λ-зонда может привести к исключению клапана EVAP из алгоритма работы ЭСУД. Этот момент необходимо учитывать при диагностике клапана EVAP

Порядок проверки клапана следующий:

—    отключают разъем клапана EVAP и при включенном зажигании проверяют наличие 12 В на контакте 2 разъема жгута клапана (см. рис. 12б). Если питания нет — проверяют предохранители F, F5, реле K46 и соответствующие соединения;

Рис. 12. Система контроля выпуска

—    отключают разъем клапана EVAP и проверяют сопротивление его обмотки (см. рис. 12в), его величина должна быть около 26 Ом;

—    используя внешний источник постоянного тока (12 В), проверяют срабатывание клапана EVAP. При подключении питания — клапан открывается, а при отключении — закрывается (для контроля состояния клапана его можно продувать);

—    восстанавливают соединение клапана EVAP, а затем на работающем на ХХ двигателе проверяют управляющий сигнал (осц. 3 на рис. 6).

Проверка функции обеспечения ЭСУД

Перед проверкой необходимо осмотреть разъемы и соединения ECM, реле и монтажных блоков на предмет обрывов, отслоений токо-ведущих дорожек, вспученных или треснувших электронных компонентов, окислов белого, сине-зеленого или коричневого цвета. При необходимости устраняют перечисленные проблемы. Проверку функций обеспечения проводят в следующей последовательности:

—    извлекают главное реле питания ЭСУД (К46) из разъема, собирают диагностическую схему (см. рис. 13а) и проверяют его срабатывание (контакты 1 и 5 должны замкнуться при подключении питания к контактам 2 и 4);

—    проверяют наличие напряжения 12 В (должно быть при подключенной АКБ) на контактах 4 и 5 колодки главного реле питания ЭСУД (см. рис. 13б). Если питания нет, проверяют предохранитель F, замок зажигания и соответствующие соединения;

Рис. 13. Система обеспечения ЭСУД

—    извлекают реле К20 топливного насоса из разъема, собирают диагностическую схему (см. рис. 13в) и проверяют его срабатывание (контакты 2 и 4 должны замкнуться при подаче питания на контакты 1 и 3);

—    проверяют напряжение на контактах 1 и 4 колодки реле насоса, на контакте 4 всегда должно быть 12 В, а на контакте 1 — 12 В при включении зажигания (см. рис. 13г). Если питания нет, проверяют предохранители F, F5, реле K46 и соответствующие соединения.

В заключение, обеспечивают доступ к контактам разъема ЕСМ (реле К20 и К46 должны стоять на месте) и проверяют подачу питания:

—    наличие постоянной «земли» на контактах разъема ЕСМ 1, 6, 10, 18, 33 (см. рис. 13д);

—    проверяют питание на контактах разъема ЕСМ 2 (всегда 12 В), 20, 30 (12 В при включенном зажигании). Если питания нет, проверяют предохранители, реле К46, замок зажигания и соответствующие соединения (см. рис. 13д).

Автомобиль DAEWOO MATIZ выпускается в нескольких модификациях с объемом двигателя 0,8 и 1,0 литров с механической и автоматической коробкой передач, с кондиционером или без него.

Автомобиль комплектуется трехцилиндровым (0,8 л) или четырехцилиндровым (1,0 л) четырехтактным двигателем с водяным охлаждением. В этой статье рассматривается система управления трехцилиндрового двигателя объемом 0,8 л.

В состав системы управления автомобиля DAEWOO MATIZ входят различные датчики и исполнительные механизмы, которые управляются бортовым электронным блоком управления (ЭБУ).

Рассмотрим принцип работы электронного блока управления.

Принцип работы ЭБУ

ЭБУ контролирует сигналы датчиков, установленных на двигателе и других узлах автомобиля. После анализа сигналов с помощью программного обеспечения, хранящегося в ПЗУ, ЭБУ управляет зажиганием и форсунками, обеспечивая впрыск под давлением во впускной коллектор топлива и его сгорание.

Кроме того, ЭБУ обеспечивает выполнение программы внутренней самодиагностики, коды неисправностей отображаются на индикаторе, размещенном на приборной панели.

Рис. 1. ЭБУ

Электронный блок управления установлен с левой стороны под панелью управления.

Общий вид ЭБУ на автомобиле показан на рис. 1, а номера контактов и их назначение приведены в табл. 1.

После включения зажигания ЭБУ включает реле топливного насоса. Топливный насос создает определенное давление в топливной системе. Одновременно ЭБУ контролирует температуру охлаждающей жидкости двигателя и положение дроссельной заслонки.

ЭБУ выполняет расчет количества воздуха по отношению к топливу для обеспечения нормального пуска двигателя.

После запуска двигателя ЭБУ постоянно контролирует температуру двигателя и, в зависимости от этого параметра, производит расчет количества топлива, подаваемого на рампу форсунок, а также устанавливает требуемую величину холостого хода.

После пуска двигателя происходит разогрев датчика кислорода в выпускном коллекторе до рабочей температуры. Система в это время работает в режиме «Открытого контура». В этом режиме игнорируется сигнал от датчика кислорода. ЭБУ вычисляет соотношение «воздух/топливо» по сигналам от датчиков температуры охлаждающей жидкости и давления во впускном коллекторе. После прогрева двигателя и датчика кислорода (более 300 °С и выше) ЭБУ переключает систему в режим «Закрытого контура». В режиме холостого хода система также работает в режиме «Закрытого контура», при этом постоянно используется сигнал датчика кислорода для поддержания соотношения «воздух/топливо» 14,7/1.

На рис. 2 показана упрощенная схема системы зажигания, а на рис. 3 показан фрагмент принципиальной схемы электрооборудования автомобиля DAEWOO MATIZ.

Система зажигания мало чем отличается от других систем, устанавливаемых на автомобилях с инжекторным двигателем. Но у этой системы зажигания есть некоторые особенности.

Сигналы верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра и угла поворота коленчатого вала формируются оптическим датчиком, который расположен в распределителе зажигания.

Датчик реализован с помощью светодиодов и фотодиодов, разделенных диском. На диске имеются 54 отверстия для считывания угла поворота шкива коленчатого вала.

Рис. 2. Упрощенная схема системы зажигания

Таблица 1. Назначение контактов ЭБУ

 Таблица 3. Предохранители, расположенные в блоке моторного отсека

Таблица 4. Предохранители, расположенные в салоне автомобиля

Общие сведения

«Sony CDX-A250X» — бюджетный аппарат, выпускающийся с начала 2006 года. Он имеет новую платформу — 24-битный процессор и более мощный, по сравнению с предыдущими моделями, встроенный усилитель мощности звуковой частоты, не требующий установки внешнего усилителя. О предназначении устройства в первую очередь для бюджетного рынка говорит отсутствие шины для подключения CD-чейнджера, линейного выхода для фронтальных каналов, линейного входа на задней панели.В Россию официально поставляется на продажу восточно-европейская модель А250ЕЕ с расширенным диапазоном УКВ, чтением русских тегов и нерегулируемой подсветкой зеленого цвета жидкокристаллического (ЖК) дисплея. Экранное меню у этой модели не поддерживает русского языка, зато имеет RDS, что не слишком актуально для скромного по размерам 13-символьного дисплея, которого хватает только на отображение текущего времени трека или просмотра частоты радиостанции.Основные параметры и функции автомагнитол представлены в табл. 1.Модельный ряд «CDX-A250E/EA/EE/CH/AEP/UK» предназначен для продажи в разных странах, поэтому параметры установленных в эти модели тюнеров (диапазон и шаг настройки) отличаются. Они приведены в табл

Функциональная схема автомагнитолы

По функциональному назначению магнитола состоит из следующих блоков:

Таблица 1. Основные параметры и функции автомагнитолы Sony CDX-A250Х

Таблица 2. Технические характеристики тюнеров автомагнитолы Sony CDX-A250X

Порядок разборки магнитолы
Для выявления неисправностей и ремонта необходимо разобрать аппарат. Приведем последовательность этих операций:

1.    Отделяют блок передней панели 4 от корпуса магнитолы (рис. 7). Для этого выкручивают два винта 1 и отсоединяют четыре защелки 2 и 3.

2.    Извлекают CD-механизм 7 из корпуса магнитолы (рис. 8). Это можно сделать после снятия двух винтов 1 и 2 и кабеля J-2502-076-1, соединяющего через разъемы CNP301 (4) и CN2 (3) основную плату и блок CD-механизма. От блока CD-механизма также необходимо отделить держащийся на двух винтах 5 кронштейн 7.

3.    Извлекают основную плату 3 из корпуса магнитолы (рис. 9), закрепленную на пяти винтах 1 и 2.

4.    Снимают аппаратный блок Chassis (T) Sub Assy (6) с блока CD-механизма (рис. 10). Он крепится на четырех болтах (1 и 2) и двух защелках (3 и 4).

5.    Извлекают узел роликового манипулятора 5, входящий в состав блока CD-механизма (рис. 11). Соединение узла с блоком осуществляется двумя пружинками (1 и 2). После извлечения пружин необходимо снять шайбу 3 и шестерню 4.

6.    Снимают аппаратный узел Chassis (OP) Assy (11) оптической части блока CD-механизма (рис. 12). Для этого последовательно отсоединяют коннектор лазерного съемника CN1 (1) от платы блока CD-механиз-ма, удаляют пайку в шести точках (2), отцепляют натянутую пружину 3, снимают шайбу 4 и шестерню 5.

В указанных направлениях поворачивают и снимают рычаг 6, а затем отсоединяют ползунок 7. Заканчивают разборку съемом амортизаторов 9 и 10.

7.    Извлекают узел лазерного съемника 7 из состава аппаратного узла оптической части (рис. 13): последовательно отсоединяют натянутую пружинку 1 и зажимной патрон 2. После этого откручивают винт 3, освобождают рамку 4, отсоединяют защелку 5 и извлекают шпиндель 6 и лазерный съемник.

8.    Снимают блок привода салазок 2, который посредством винта 1 прикреплен к аппаратному узлу оптической части (рис. 14).

9.    Снимают блок привода механизма загрузки 15. Это можно сделать после выполнения следующих действий (рис. 15): распаивают точки фиксации согласно обозначению 1 на рис. 15, снимают шайбу 2 и шестерню 3, отжимают в указанном направлении и снимают рычаг 4, отсоединяют ползунок 5, откручивают винт 6 и снимают удерживаемую им створку 7. Затем откручивают шуруп 8, снимают уголок 9 и шестерню 10. Последовательно откручивают четыре шурупа 11-14 и снимают блок привода механизма загрузки.

10. Снимают плату сервопривода 6 с аппаратного узла оптической части (рис. 16): распаивают в одиннадцати отмеченных на картинке местах (1 и 2), отсоединяют коннектор лазерного съемника CN1 (3) от платы привода, выкручивают винт 4 и снимают защелку 5.

Осциллограммы сигналов в контрольных точках блоков CD-плеера и основной платы

На рис.17 показаны ос-циллог-раммы и параметры сигналов в контрольных точках блоков CD-плеера и основной платы.

Представлены следующие контрольные точки двух основных блоков автомагнитолы.

Для блока CD-плеера и приводов диска (см. контрольные точки на рис. 4):

1.    Временная диаграмма сигнала FE (выв. 5 IC2);

2.    Временная диаграмма сигнала TE (выв. 6 IC2);

3.    Сигнал генератора 16,9344 МГц (выв. 23 IC2);

4.    Временная диаграмма сигнала RF (выв. 81 IC2);

5.    Временная диаграмма сигнала FN при воспроизведении CD (выв. 94, 95 IC2);

6.    Временная диаграмма сигнала FP при воспроизведении CD (выв. 96, 97 IC2);

7.    Сигнал генератора 12 МГц (выв. 81 IC1).

Для блока основной платы и тюнера (см. контрольные точки на рис. 5):

1.    Сигнал генератора 8,664 МГц (выв. 9 IC51);

2.    Сигнал генератора 32,768 кГц (выв. 80 ІС501);

3.    Сигнал генератора 18,432 МГц (выв. 82 ІС501).

Описание выводов основных микросхем магнитолы

Назначение выводов микросхем контроллера управления CD-плеером IC3 и системного контроллера IC501 магнитолы приведены в табл. 3-4.

Возможные неисправности магнитолы и порядок их устранения

Магнитола не включается

В этом случае проверяют элементы и узлы в следующей последовательности:

— наличие питающего напряжения +12…14 В на контакте 16 разъема CN601;

—    исправность предохранителя FU601 (10А);

—    фильтр питания (L601, C601, C602);

—    защитный диод D601 (N5404TU);

—    наличие питающего напряжения 14,3 В на выв. 6, 20 и 35 IC750;

—    исправность транзисторов Q582 (SC3052EF, база — 0 В, коллектор — 3,3 В), Q581 (T1N441C, база — 6,7 В, коллектор — 0 В), Q580 (T1N141C, база — 0 В, коллектор — 6,7 В) и диодов D580 (UDZW-TE17-7.58), D581 (UDZW-TE17-188);

—    наличие напряжений на выв. 30, 31, 33, 34 IC750;

—    наличие напряжения питания передней панели 9,1 В на контактах 14 разъемов CN701 и CN901;

—    исправность ключа выбора источника воспроизведения S903;

—    работоспособность кварцевых генераторов 32,768 кГц и 18,432 МГц системного микроконтроллера IC501 (выв. 79, 80 и 82, 83 соответственно);

—    наличие сигналов обмена системного микроконтроллера со съемной панелью и опроса клавиатуры: выв. 7, 68 и 40, 41 IC501.

Отсутствует подсветка панели или LCD-дисплея (магнитола работает)

Проверяют:

—    на разъемах съемной панели CN701 и основной платы CN901 — наличие напряжения питания 9,1 В на выв. 14;

—    наличие импульсов обмена системного микроконтроллера со съемной панелью — см. выв. 7, 68 IC501;

—    исправность ламп подсветки — светодиодов подсветки клавиатуры (LED901-904, 906-909, 941-946, 951, 952, LSW910-918) и дисплея (LED931, 932);

—    транзисторы управления подсветкой Q931(DTC114TKA, база — 5 В, коллектор — 5 В, эмиттер — 0 В), Q 932 (DTC1143ZKA, база — 5 В, коллектор — 0 В);

—    наличие импульса подсветки на микроконтроллере драйвера LCD-дисплея — выв. 1 IC901;

—    наличие управляющих драйвером импульсов на выв. 62-64IC901;

—    наличие импульсов обмена системного микроконтроллера с микроконтроллером драйвера LCD-дисплея — см. выв. 27-29 IC501.

Отсутствует подсветка панели или ЖК дисплея (магнитола работает)

Проверяют узлы в следующей последовательности:

—    исправность дисплея LCD901;

—    наличие сигналов данных на микроконтроллере драйвера ЖК дисплея на выв. 5-55, 60 IC901;

—    наличие импульсов обмена системного микроконтроллера с микроконтроллером драйвера LCD-дисплея на выв. 27-29IC501;

—    наличие импульсов управления драйвером на выв. 62-64IC901.
Таблица 3. Назначение выводов контроллера управления CD-плеером IC3 (MB9048BPFV-G-177E1)

Таблица 4. Назначение выводов системного контроллера IC501 (MB90487APF-G-191E1)

Таблица 4. Окончание

Нет звука в режиме воспроизведения CD (индикация воспроизведения есть)

Проверяют узлы в следующей последовательности:

—    исправность оптического съемника Pick-Up и механизмов привода диска. Для этого проверяют сигналы на выв. 94-97 (см. осц. сигналов FN и FP), выв. 91, 92, 98, 100 IC2, выв. 9-18 IC1, а также транзистор Q212 (SB1197K-T-146-R, база — 1,9 В, коллектор — 1,9 В, эмиттер — 2,6 В);

—    исправность контроллера управления фокусировкой, трекингом, загрузкой, приводами каретки и шпиндельного вала IC1. Проверяют наличие импульсов обмена между IC1 и микроконтроллером IC2 на выв. 4, 7, 22, 23, 25, 26;

—    исправность цифрового сиг-нального процессора IC2. Проверяют цепь формирования сигнала при воспроизведении диска на выв. 2, 3, 6, 7, 27, 30, 81-83, 88, 89 микросхемы. Проверяют работоспособность кварцевого генератора 16,9344 МГц (выв. 23, 24 IC2). Проверяют наличие импульсов обмена с системным микроконтроллером плеера IC3 и двухстороннюю шину обмена (выв. 36-43, 48, 51, 58);

—    исправность системного микроконтроллера плеера IC3. Проверяют наличие импульсов обмена с IC2 и двухстороннюю шину обмена на выв. 7, 8, 10-15, 27, 30, 37. Проверяют исправность кварцевого генератора 12 МГц (выв. 80, 81 IC2), а также наличие импульсов обмена IC2 с системным микроконтроллером магнитолы IC501 на выв. 25, 26, 50, 51, 56-58, 63, 64 IC2;

—    исправность электронного регулятора громкости IC401. Проверяют наличие импульсов на входах (выв. 8, 9) и на выходах (выв. 17, 18, 22-25) и управляющих сигналов на выв. 30, 31 IC401;

—    исправность усилителя звуковой частоты IC750. Проверяют наличие входных (выв. 11, 12, 14, 15) и выходных (выв. 3, 5, 7, 9, 17, 19, 21, 23) сигналов, управляющих сигналов от системного микроконтроллера IC501 (выв. 2, 4, 16, 22, 25). Также необходимо проверять исправность диодов D751-758 (10EDB40);

—    исправность системного микроконтроллера IC501. Проверяют работоспособность кварцевых генераторов 32,768 кГц и 18,432 МГц (выв. 79, 80, 82, 83 IC501). Проверяют наличие импульсов на выв. 5, 8, 26, 33, 34, 58- 60, 87 IC501 и исправность диода D512 (BAT54CL);

—    наличие контактов в разъемах CN601, J330;

—    цепь формирования сигнала MUTE: выв. 21 IC1, выв. 6, 60, 66 IC3, выв. 9, 86, 93 IC501, выв. 29 IC401. Проверяют исправность диодов D511 (MC2838), D479 (1SS355W) и транзисторов Q431, Q441, Q451, Q461, Q471, Q481 (RT6N140C, база — -0,1 В, эмиттер — 0 В), Q478 (RT1N441C, база — 0 В, коллектор — 14 В),

Q479 (RT1P141C, база — 14 В, коллектор—0,1 В,

эмиттер — 14,1 В).

Нет звука в режиме тюнера (индикация приема есть)

Проверяют узлы в следующей последовательности:

—    исправность антенного разъема J1;

—    исправность блока тюнера TU1 — наличие импульсов на выходах 3, 4, управляющих сигналов от системного микроконтроллера IC501 на выв. 6, 7, 13, 14, 16, 17, напряжений питания блока на входах 10 — 8,3 В, 11 — 5 В, 15 — 3,3 В;

—    исправность системного микроконтроллера IC501. Проверяют работоспособность кварцевых генераторов 32,768 кГц и 18,432 МГц (выв. 79, 80, 82, 83 IC501), а также наличие импульсов на выв. 5, 8, 12, 2426, 33, 34, 39 IC501;

—    исправность электронного регулятора громкости IC401. Проверяют наличие импульсов на входах (выв. 6, 7) и на выходах (выв. 17, 18, 22-25), а также наличие управляющих сигналов на выв. 30, 31 IC401;
—    исправность усилителя звуковой частоты IC750. Проверяют наличие входных (выв. 11, 12, 14, 15) и выходных (выв. 3, 5, 7, 9, 17, 19, 21, 23) сигналов, управляющих сигналов от системного микроконтроллера IC501 (выв. 2, 4, 16, 22, 25). Также необходимо проверять исправность диодов D751-758 (1OEDB40);

—    исправность разъемов CN601 и J330;

—    цепь формирования сигнала MUTE: выв. 9, 86 IC501, выв. 29 IC401. Проверяют исправность диодов D511 (MC2838), D479 (1SS355W) и транзисторов Q431, Q441, Q451, Q461, Q471, Q481

(RT6N140C, база—0,1 В, эмиттер

— 0 В), Q478 (RT1N441C, база —

0 В, коллектор — 14 В), Q479 (RT1P141C, база — 14 В, коллектор

—0,1 В, эмиттер — 14,1 В).

Нет звука в режиме воспроизведения с внешнего носителя через Mini Jack (индикация режима есть)

Проверяют узлы в следующей последовательности:

—    исправность разъема J901;

—    исправность буферной микросхемы IC901 и диода D903;

—    исправность системного микроконтроллера IC501 (см. выше);

—    исправность электронного регулятора громкости: наличие импульсов на входах (выв. 3, 5) и выходах (выв. 17, 18, 22-25) микросхемы, а также управляющих сигналов на выв. 30, 31;

—    исправность микросхемы усилителя IC750 (см. выше). Также необходимо проверить исправность диодов D751-758 (10EDB40);

—    исправность разъемов CN601 и J330;

— цепь формирования сигнала Mute: выв. 9, 86 IC501, выв. 29 IC401. Проверяют исправность диодов D511 (MC2838), D479 (1SS355W) и транзисторов Q431, Q441, Q451, Q461, Q471, Q481 (RT6N140C, база — -0,1 В, эмиттер — 0 В), Q478 (RT1N441C, база — 0 В, коллектор — 14 В), Q479 (RT1P141C, база — 14 В, коллектор —0,1 В, эмиттер — 14,1 В).

Генератор является основным элементом системы энергоснабжения автомобиля. Его можно назвать «сердцем» электрооборудования. Генераторы имеют разную конструкцию и характеристики, но большинство современных автомобильных генераторов состоят из следующих компонентов:

• Выпрямительный блок. Служит для преобразования переменного тока в постоянный.

• Ротор генератора. Представляет собой вал с обмоткой генератора и двумя токосъемными кольцами.

• Статор. Состоит из трех обмоток, которые соединены между собой одним из концов катушки, а вторые, свободные концы подключаются к диодному мосту (выпрямительному блоку).

• Подшипники, шкив и корпус являются не электрическими элементами, но их состояние влияет на качество вращения ротора, а значит и на всю работу генератора в целом. И не стоит забывать про ремень. Ведь если заказать замену ремня генератора при очередном техническом обслуживании вам не придется пытаться обмануть свой автомобиль и пытаться поехать без этой недорогой, но важной запчасти.

Диагностировать генератор можно и не снимая с автомобиля. Но такая проверка будет поверхностной. Более глубокую диагностику можно выполнить лишь на специальном стенде, который может изменять обороты вращения, токовую нагрузку и многое другое. Всё же начинать рекомендуется именно с неё, в первую очередь обратив внимание на состояние ремня генератора и натяжного ролика. Если потребуется замена ремня генератора, то лучше обратиться к профессионалам, потому что cовсем непросто сделать это самому правильно без соответствующего оборудования.

После того как проверили состояние привода можно приступить измерениям, которые позволят определить состояние диодного моста и обмотки возбуждения. Для этой процедуры понадобится мультиметр с функцией проверки сопротивления. А еще придется снять с генератора встроенный регулятор напряжения, чтобы проверить мультиметром, что якорная обмотка цела. Для этого нужно щупы мультиметра подключить к контактным кольцам и измерить сопротивление. Если хоть какие-то показания есть, – это говорит о том, что обмотка цела. Далее, необходимо измерить сопротивление между «плюсовым» выводом генератора и «массой». После измерения, поменять щупы местами. В первом случае, показания прибора будут равны «единице», что значит – бесконечно большое сопротивление, а во втором случае будут показания в пределах 1400 Ом (в зависимости от модели диодного моста).

На современных автомобилях, а особенно на иномарках, без специального инструмента невозможно снять генератор или даже заменить ремень. Скорее всего, цена на такой инструмент будет заметно выше, чем стоимость замены ремня генератора. На большинстве автомобилей, чтобы снять генератор в первую очередь нужно ослабить натяжной ролик. Но даже на отечественной призоре, сделать будет проблематично без специального ключа.

Надо сказать, что на первый взгляд такая процедура как замена ремня привода генератора легко выполнима, но не стоит спешить с выводами. Прежде чем приступить, обязательно нужно изучить технологическую карту операции. И строго следовать этой пошаговой инструкции. Например, если на таком, казалось бы знакомо автомобиле как ВАЗ 2110 начать снимать генератор вместе с кронштейном на котором он установлен, то установить его обратно будет тяжело. Под тяжестью блока двигателя сместится соосность отверстий. Поэтому, лучше не экспериментировать.

Из практики автосервисов известно, что причиной около 15-ти % неисправностей связанных с исчезновением зарядки АКБ, являются проблемы с приводом ремня генератора. И не стоит также забывать, что этот ремень приводит в движение еще и вал насоса гидроусилителя руля, и привод газораспределительного механизма. Периодичность его замены зависит от каждой конкретной модели автомобиля и производителя запчастей, но рекомендуется это делать при каждом ТО-2.

Казалось бы мелочь, всего лишь ремень. Но даже обычная капля моторного масла, попавшая на его рабочую поверхность может доставить немало хлопот владельцу автомобиля, пока не выяснится в чем дело. Правильная установка момента натяжения такого ремня влияет на такие факторы как:

• величина ресурса подшипников привода и натяжного ролика в случае если натяжение слишком велико.

• бесперебойность работы генератора. Если натяжение слабое, то генератор может попросту не выйти на расчетные номинальные обороты из-за проскальзывания ремня. Многие опытные водители замечали такой сбой в работе генератора, когда после запуска двигателя на холостых оборотах зарядки нет, но стоит «дать газу» все приходит в норму. Это доказывает, что современные генераторы достаточны требовательны к условиям эксплуатации и даже износ ремня привода может оставить АКБ автомобиля без зарядки.

За последние десять лет антиблокировочная система тормозов ABS (Antilock Brake System) получила широкое распространение у автопроизводителей всего мира.

Преимущество данной системы давно уже доказано сохранением многих человеческих жизней на дорогах.

Назначение ABS сформулировать можно очень просто — данная система препятствует блокировке колес при торможении и сохраняет уверенную устойчивость автомобиля на дороге.

Суть работы ABS состоит в том, чтобы ограничивать тормозное усилие на колеса до величины, не превышающей силу трения покоя между колесом и дорожным полотном, предотвращая таким образом срыв колеса в скольжение. Тем не менее, тормозное усилие должно быть максимально возможным, чтобы обеспечивать эффективное замедление.

Рис. 1. Схема размещения узлов ABS на легковом автомобиле

На рис. 1 показана общая схема ABS легкового автомобиля.

В состав антиблокировочной системы тормозов входят следующие узлы:

— датчики скорости либо ускорения (замедления), установленные на ступицах колес автомобиля;

— управляющие клапаны, которые являются элементами гидромодулятора давления, установленные в магистрали тормозной системы;

— блок управления, получающий сигналы от датчиков и управляющий работой клапанов.

Датчики определения угловой скорости колеса — электромагнитного типа (ДСК). Они установлены на неподвижной части ступицы передней и задней подвесок и закреплены с помощью фланца.

На подвижной части ступиц всех колес автомобиля закреплены зубчатые венцы.

При вращении зубчатого венца зубцы изменяют магнитное поле датчика, при этом формируются импульсы, частота которых прямо пропорциональна угловой скорости вращения колеса.

На рис. 2 показаны осциллограммы сигналов с датчиков на разных скоростях вращения колеса автомобиля.

Рис. 2. Осциллограммы сигналов с датчиков ABS

Сигналы от датчиков подаются непосредственно на электронный блок управления, где он по количеству и частоте следования импульсов определяет скорость вращения того или иного колеса в момент торможения автомобиля.

Основным узлом антиблокировочной системы тормозов является гидромодулятор со встроенным электронным блоком управления, который после определения угловой скорости колес включает/выключает электромагнитные клапаны (ЭМК), тем самым управляет давлением в тормозных цилиндрах, исключая блокировку колес и сохраняет управляемость автомобиля на сложном участке дороги.

Гидромодулятор в своем составе имеет два основных электромагнитных клапана, которые управляются электронным блоком управления. Первый клапан перекрывает доступ тормозной жидкости в магистраль, идущей от главного цилиндра, а второй при избыточном давлении открывает поступление тормозной жидкости в резервную емкость гидроаккумулятора.

В современных автомобилях гидромодулятор может иметь в своем составе более двух клапанов, которые обеспечивают работу тормозных цилиндров колес передней и задней подвесок.

Рис. 3. Место установки гидромодулятора на автомобиль ВАЗ KALINA

Также в состав гидромодулятора входит возвратный насос и электродвигатель возвратного насоса, который при снижении давления излишнюю тормозную жидкость перекачивает в емкость главного тормозного цилиндра.

На рис. 3 показано расположение гидромодулятора на автомобиле LADA KALINA, а на рис. 4 — на УАЗ ПАТРИОТ.

Рис. 4. Место установки гидромодулятора на автомобиль УАЗ ПАТРИОТ

На рис. 5 показана принципиальная схема ABS автомобилей LADA KALINA, LADA PRIORA, а на рис. 6 семейства модельного ряда Ssang Yong.

Блок управления гидромодулятора представляет собой электронную схему под управлением центрального микропроцессора. В составе схемы имеется микросхема энергонезависимой памяти, которая хранит коды неисправностей, параметры общего паспорта работы гидромодулятора и всей системы.

По мере развития электроники и все большего внедрения ее в область автомобилестроения совершенствовалось и электрооборудование современного автомобиля.

Система ABS также претерпела большие изменения. Наряду с ней появились новые системы безопасности, которые работают совместно. Можно выделить следующие системы:

ASR (Anti-Slip Control) — антипробуксовочная система, обеспечивающая предотвращение пробуксовывания ведущих колес, например на льду или гравии, путем воздействия на тормозную систему и работу двигателя;

EBD (Electronic Brake Distribution) — электронная система распределения тормозных сил. Она предотвращает так называемое переторможение задних колес прежде чем начнет работать ABS;

ESP (Electronic Stability Programm) — электронная система предотвращения пробуксовывания с устранением разворота (заноса) при торможении автомобиля.

На устройстве и работе наиболее сложной системы ESP остановимся более подробно.

Рис. 5. Принципиальная схема системы ABS автомобиля LADA KALINA и LADA PRIORA

Система ESP обеспечивает антипробуксовывание и устранение разворота автомобиля.

Во время проведения водителем маневра по уклонению от внезапно возникшего препятствия, датчики (сенсоры) фиксируют нестабильное состояние транспортного средства. Электронная система ESP производит моментальный расчет для дальнейшего принятия мер по выходу из данной ситуации.

В состав системы ESP входят следующие компоненты:

— электронный блок управления;

— главный тормозной цилиндр с датчиком тормозного давления;

— датчики (сенсоры) угла поворота рулевого колеса, поперечного ускорения, системы рыскания, дополнительные датчики задних и передних колес.

— выключатель работы системы ESP;

— контрольная лампа работы ASR/ESP, расположенная на приборном щитке.

Датчик угла поворота рулевого колеса установлен непосредственно на рулевом валу рядом с рулевым колесом. Он представляет собой фотодатчик, который срабатывает при перекрывании светового потока во время вращения руля программной шайбой, на которой имеются прорези с определенными размерами.

Датчик поперечного ускорения состоит из постоянного магнита, закрепленного на пружинной пластине и датчика Холла. На автомобиле он устанавливается, как правило, под водительским сиденьем.

Датчик тормозного давления содержит пьезоэлектрический элемент, на который оказывает давление тормозная жидкость.

Система ABS — это устройство с большим потреблением тока от бортовой сети автомобиля (до 40 А), что требует особого внимания к состоянию контактов в силовых цепях электропроводки, исправности аккумулятора и генератора.

Частые неисправности, связанные с работой системы ABS, могут возникнуть, например, из-за не вовремя проведенного ТО или по причине неквалифицированного ремонта элементов подвески или электрооборудования автомобиля. Рассмотрим наиболее распространенные неисправности системы ABS, их диагностику и устранение.

Следует отметить, что при появлении какой-либо неисправности на щитке приборов автомобиля загорается лампа с надписью «ABS».

После этого движение на автомобиле возможно, только необходимо учесть, что в это время тормозная система автомобиля работает в обычном режиме.

Рис. 6. Принципиальная схема системы ABS автомобилей Ssang Yong

До поездки на СТО (кроме автомобилей, находящихся на гарантийном обслуживании) можно произвести некоторые работы по поиску и устранению неисправности.

В начале следует проверить защитные предохранители электронной схемы системы ABS, работу генератора автомобиля (при снижении напряжения до 10,5 В система ABS автоматически отключается).

Следующим этапом проверки являются датчики скорости колес. Причиной неисправности может быть банальная грязь, находящаяся в зубчатом венце и увеличение или уменьшение воздушного зазора между датчиком и зубчатым венцом (зазоры датчиков передних колес — 0,2…1,5 мм, задних — 0,5…2,0 мм, в зависимости от модели автомобиля).

Устранить данные неисправности можно с помощью щетки и продувки сжатым воздухом.

Особенно следует обратить внимание на нестабильную работу системы ABS. Она может проявляться в виде частичного отказа или замедленной реакции, что опасно для водителя, особенно в экстренной ситуации.

Источником данной неисправности могут быть завышенные люфты подшипников ступиц колес, разные по размеру шины на автомобиле и их износ и т.д.

В таблице приведены коды неисправностей системы ABS автомобилей LADA KALINA и LADA PRIORA.

Коды неисправностей системы ABS автомобилей LADA KALINA и LADA PRIORA

Устройство и принцип работы

С 1 января 2008 года весь российский автопром полностью перешел на производство автомобилей, соответствующих экологическим стандартам «Евро-3». Это потребовало от разработчиков модернизации системы управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и, в частности, разработки новой системы управления дроссельным патрубком. В результате всем привычная педаль газа (акселератор), которая была связана механическим приводом с дроссельным патрубком, заменена на датчик определения положения педали газа, который размещен непосредственно в педали акселератора. А сигнал с датчика поступает и обрабатывается электронным дроссельным модулем.

В статье затронуты вопросы по работе электронного привода акселератора современных автомобилей. В качестве примера приведен электронный привод дроссельной заслонки автомобилей AUDI.

В этом материале так же будет рассмотрена электронная система управления дроссельным патрубком двигателей «ЗМЗ 40524/ 40904», выполненных под нормы ЕВРО-3 , которыми комплектуются автомобили Горьковского и Ульяновского автозаводов.

Для решения данной задачи был применен современный электронный блок управления (ЭБУ) отечественного производства «МИКАС 11ЕТ» или импортный аналог фирмы BOSCH.

Модуль управления дроссельного патрубка для норм токсичности «Евро-3»

На рис. 1 показана блок-схема управления работой модуля дроссельного патрубка для систем управления двигателем «Евро-3».

Рис. 1. Блок-схема управления работой модуля дроссельного патрубка для систем управления двигателем «Евро-3»

В нем используется резистивный датчик педали акселератора, который состоит из двух потенциометров, механически связанных с педалью газа.

Общий вид конструкции электронного акселератора, установленного на автомобиле УАЗ — 3163 «Патриот», показан на рис. 2, а фрагмент принципиальной электрической схемы подключения модулей электронного акселератора и дроссельного патрубка к ЭБУ — на рис. 3.

Рис. 2. Внешний вид электронного акселератора НАЗ-3163 «Патриот»

Рис. 3. Фрагмент схемы подключения модулей электронного акселератора и дроссельного патрубка к ЭБУ

В данных автомобилях используются дроссельные патрубки фирм BOSCH/SIEMENS с диаметром проходного канала 60 мм.

При запуске двигателя ЭБУ считывает и обрабатывает сигналы от датчиков, установленных на двигателе и других узлах автомобиля.

При этом реализуется управление дроссельной заслонкой, которая регулирует подачу воздушной смеси в цилиндры ДВС во всех его режимах.

Из конструкции дроссельного патрубка исключен канал регулятора холостого хода, так во время работы ДВС на холостом ходу ЭБУ выставляет приоткрытое положение дроссельной заслонки, обеспечивая тем самым необходимый расход воздуха в данном режиме. Также система управления обеспечивает работу автомобиля при включении дополнительных нагрузок — гидроусилителя руля, системы АBS, кондиционера и т.д.

Модуль дроссельного патрубка конструктивно состоит из корпуса, выполненного из композитного материала, заслонки, связанной механически с помощью 2-ступенчатого редуктора с возвратной пружиной и электродвигателя. В состав модуля так же входит датчик положения дроссельной заслонки магниторезистивного типа.

На рис. 4 показана конструкция дроссельного патрубка, а на рис. 5 — расположение модуля на автомобиле УАЗ «Патриот».

Рис. 4. Конструкция дроссельного патрубка автомобиля УАЗ «Патриот»

Рис. 5. Рассположение модуля дроссельного патрубка на автомобиле УАЗ «Патриот»

В отличие дроссельного патрубка с механическим приводом, в конструкции модуля дроссельного патрубка отсутствуют штуцеры подвода и отвода охлаждающей жидкости. Данное решение связано с отсутствием «прилипания» дроссельной заслонки с корпусом патрубка в условиях низких температур.

Исправность системы управления патрубком дроссельной заслонки индицирует лампа, расположенная на щитке приборов.

Так, при нормальной работе всех систем автомобиля, оснащенного ЭБУ «МИКАС 11ЕТ» или его аналога, индикаторная лампа включается после включения замка зажигания. После того, как система самодиагностики не обнаружила неисправностей, лампа через некоторое время гаснет. Во время возникновения неисправности лампа горит постоянно.

В таблице приведены коды ошибок, вызванные неисправностями рассматриваемой системы при движении автомобиля на прогретом двигателе.

Коды ошибок системы самодиагностики при неисправностях системы управления патрубком дроссельной заслонки

Модуль управления дроссельного патрубка для норм токсичности «Евро-4»

Внешне конструкция электронного дроссельного патрубка для норм токсичности «Евро-4» ничем не отличается от конструкции модуля для «Евро-3». Изменения претерпели электронная часть, кроме того, приводной электродвигатель постоянного тока заменен на шаговый двигатель. Также датчик положения педали газа резистивного типа заменен на датчик индуктивного типа.

Конструкция этого датчика состоит из печатной платы, на которой расположены обмотки возбуждения электронного модуля управления и ротора. Ротор датчика выполнен в виде короткозамкнутого штампованного контура из нержавеющей стали, закрепленного на подвижной части.

На рис. 6 показано устройство датчика, построенного на основе индуктивного измерения углового положения, а на рис. 7 — конструкция педали акселератора и датчика положения.

Рис. 6. Устройство индуктивного датчика

Рис. 7. Конструкция педали акселератора и датчика положения

Применение в конструкции дроссельного патрубка шагового двигателя позволило оптимизировать управление ДВС за счет более точного контроля дроссельной заслонкой на разных режимах, тем самым реализовано значительное снижение количества вредных выбросов в выхлопных газах, а также обеспечивается экономия топлива.

Конструкция шагового двигателя во многом схожа с устройством шагового двигателя регулятора холостого хода (РХХ), описанного в [3].

В состав дроссельного патрубка, входит микропроцессорная система управления и считывания сигналов с датчиков.

Обмен информацией между микропроцессорными модулями дроссельного патрубка, педали акселератора, ЭБУ и другими электронными системами автомобиля происходит посредством CAN-шины [4].

На рис. 8 показана структурная схема электронного патрубка дроссельной заслонки для норм токсичности «Евро-4».

Рис. 8. Структурная схема электронного патрубка дроссельной заслонки («Евро-4»)

Необходимо отметить, что в модернизированном модуле применена система автоматической защиты от нагрузки на ДВС во время переключения скорости (механическая КПП) — синхронизации работы двигателя и АКПП. В данном режиме ЭБУ выполняет оптимальный расчет положения дроссельной заслонки.

Кроме того, ведутся разработки по объединению в одном корпусе дроссельного патрубка нескольких датчиков (абсолютного давления и температуры воздуха), которые подключены к одному микроконтроллеру управления и связаны через CAN-шину с центральным ЭБУ Тем самым, разрабатывается концепция работы интегрированного узла дроссельного патрубка ЭСУД.

Развитие прогресса в автомобилестроении неуклонно ведет к повышению требований к управлению, возрастает объем функций, на совершенно новый уровень переходит информационная составляющая о работе и поведении автомобиля. В связи с этим бортовая электроника наращивает свое присутствие в современном автомобиле. По статистике, количество блоков управления в нем за последние 15 лет увеличилоь более чем в пять раз, и эта тенденция сохраняется. Потребителю хочется иметь полный контроль над любимым авто и над дорогой. Последние модели могут обойтись в сложной ситуации без водителя и принять решение согласно заложенной программе. Такие вопросы, как парковка или проезд по размытому участку сельской дороги машина может решить самостоятельно, без участия человека. С каждым годом все реальнее и ближе введение элементов автопилотирования, применяемых в авиации.

Увеличившееся число электронных модулей вынудило, в свою очередь, находить и внедрять новые технологии передачи данных между отдельными блоками управления. В вычислительной технике они уже давно существовали, поэтому оставалось только перенести опыт их использования и стандартизировать применительно к автомобилю. Сначала произошло внедрение шины данных CAN. У ведущих проиводителей это случилось в середине 90-х годов. Однако пропускной способности и скорости этой технологии хватило примерно лет на 10, после чего встал вопрос о дальнейшем развитии системы передачи информации. Особенно заметны проблемы стали после повсеместного применения инормационно-развлекательного контента. Вместе с ним пришли и технологии, применяемые в кабельном телевидении и в современных системах связи, включая диагностику и сервис.

В итоге к завоевавшей уважение и известной шине CAN на сегодня добавились:

— шина LIN (однопроводная шина);

— шина MOST (оптоволоконная шина) (рис. 1);

— беспроводная шина Bluetooth™.

Рис. 1. Оптоволоконная шина MOST в современном автомобиле

В этой статье мы рассмотрим алгоритм работы однопроводной шины LIN. Local Interconnect означает, что все блоки управления данной сети находятся в пределах одного условно ограниченного модуля (к примеру: багажника, крыши, мотора вентилятора и др.).

Она может обозначаться еще и как «локальная подсистема». Обмен данными между отдельными системами шин LIN одного автомобиля осуществляется через соответствующий блок управления по шине данных CAN. Говоря о шине LIN, необходимо понимать, что речь идет об однопроводной шине. Площадь поперечного сечения провода составляет 0,35 мм². Экранирование кабеля не является обязательным условием. Цвет изоляции может быть различным, в автомобилях «Ауди» он фиолетовый. Алгоритм работы шины LIN интуитивно понятен и от того прост для освоения. Он позволяет осуществлять обмен данными между одним блоком управления LIN, его называют Master, и подчиненными блоками Slave.

Блок управления LIN Master

Напомним, что блоки управления LIN Master сопряжены с шиной данных CAN и выполняют мастер-функции управления определенной шиной LIN.

Приведем основные функции блока LIN Master:

— контролирует передачу данных в шине LIN и скорость обмена;

— отправляет посылки-телеграммы в шину LIN. В его ПО заложен цикл, какому подчиненному блоку, когда, как часто и какие посылки-телеграммы отправлять;

— выполняет функцию сопряжения подчиненных блоков шины LIN с шиной данных CAN, так как является единственным блоком управления отдельной шины LIN, подключенным к шине данных CAN (рис. 2);

Рис. 2. Применение шины LIN в современном автомобиле

— обеспечивает процесс диагностики подключенных блоков управления LIN Slave (рис. 3).

Рис. 3. Блоки управления LIN Slave

Блоки управления LIN Slave

Подключенные или подчиненные блоки управления LIN Slave в рамках отдельной системы шины данных LIN выполняют функции контроля и управления работой отдельных устройств, например, мотора вентилятора, привода люка в крыше, а также датчиков и исполнительных механизмов (датчик уклона, ручного тормоза, сирена противоугонной сигнализации и т.д.). Датчики измеряют или контролируют какие-либо величины и передают сигнал в аналоговом виде. Блок управления LIN Slave анализирует и преобразовывает принятые параметры в цифровую форму. Затем эти величины передаются по шине LIN в виде цифрового сигнала.

Блок управления LIN Master опрашивает исполнительные устройства (посылает телеграмму), получает информацию о состоянии, что позволяет провести сравнительный анализ между фактическим и расчетным состоянием и влиять на работу исполнительных механизмов через блоки управления LIN Slave. Каждый блок LIN Slave обладает электронными или электромеханическими функциями и имеет свой адрес. Адрес передается в заголовке посылки-телеграммы и его опознает блок, за которым закреплен этот адрес, иными словами происходит идентификация обращения.

Технически интерфейс LIN реализуется просто и надежно. Сопряжение блоков LIN Slave с управляющим блоком LIN (Master) осуществляется по однопроводной линии с помощью одноконтактного разъема, одного на всех.

Рассмотрим алгоритм передачи данных.

Скорость шины LIN примерно в 5 раз меньше скорости шины CAN и составляет до 20 кбит/сек. Реализовано это для того, чтобы не перегружать шину CAN. Цифровые сигналы, как это давно уже принято в вычислительной и связной технике, передаются высоким и низким уровнями сигналов. Размах сигналов зависит от уровня напряжения питания. В автомобиле используется бортовое напряжение 12 В (14,4 В при работе генератора). Отсюда и уровни сигналов шин — от 0 до 12 В.

Если по шине LIN не происходит передача телеграмм или передается «рецессивный» бит, то уровень сигнала будет около 12 В, если будет передан «доминантный» бит, то передатчик замыкает на «массу» и уровень будет близок к нулю (рис. 4) Последовательность доминантных и рецессивных битов и составляет телеграмму, с помощью которой блок управления LIN Master обменивается с блоками LIN Slave. В различных модификациях приемопередатчиков (трансиверов) внешний вид рецессивных и доминантных уровней может иметь отличия.

Рис. 4. Осциллограмма сигналов шины LIN

Чтобы устранить влияние различных факторов на качество работы шины LIN, при передаче возможны отклонения от заданных уровней (0 и 12 В) не более чем на 2 В (рис. 5).

Рис. 5. Диапазон напряжений при передаче

Уровень приема еще более защищен и сигналы принимаются амплитудой с отклонением до 40% от заданных (рис. 6).

Рис. 6. Диапазон напряжений при приеме

Опишем непосредственно «телеграммы», с помощью которых происходит общение блоков по шине LIN.

Блок управления LIN Master посылает телеграмму блоку LIN Slave и в заголовке передается код операции — что именно надо сделать. Например, необходимо переслать показания датчиков, измеряющих скорость вращения вентилятора, т.е. переслать информацию о величине скорости, которую данные датчики измеряют. Это первый вид телеграммы — опросный.

В ответ блок LIN Slave пересылает телеграмму с измеренными величинами. Это второй вид телеграммы — ответный.

Блок управления LIN Master анализирует показания датчиков, пересланные от блока LIN Slave, и посылает телеграмму с указаниями изменить скорость вращения. Это третий вид телеграммы — управляющий.

По такому алгоритму и происходит обмен между блоками, сопряженными шиной LIN.

Реализация этого алгоритма начинается с того, что блок LIN Master с определенным циклом обращается к блокам LIN Slave, посылая заголовок телеграммы (рис. 7). Цикл обращения установлен программным обеспечением и может изменяться в зависимости от ситуации, режимов работы автомобиля и других факторов.

Рис. 7. Осциллограмма заголовка телеграммы

Обращение относится ко всему возможному оборудованию, если каких-либо устройств нет на шине LIN, а это зависит от количества опций, которое оплачено владельцем, то обмен с отсутствующими блоками не состоится. Иными словами, на свой запрос к некоторым возможным блокам LIN Slave останется без ответа, ибо эти блоки просто отсутствуют в данной модификации. Это обстоятельство не влияет на работу. Если данные блоки будут поставлены, алгоритм работы с ними восстановится, напомним, что их может быть до 16-ти на каждый блок управления LIN Master.

Теперь подробнее о самой реализации взаимодействия.

Как было сказано ранее, блок управления LIN Master посылает с разной периодичностью, зашитой в программном обеспечении, опросные телеграммы. Каждая телеграмма содержит заголовок (Header) и собственно текст, состоящий из переданных данных.

Заголовок состоит из четырех частей (рис. 7):

— пауза в синхронизации;

— окончание синхронизации;

— поле синхронизации;

— поле идентификатора.

Опишем каждую из них.

Пауза в синхронизации (synch break)

Представляет собой не менее 13-ти битов, пересылаемых доминантным уровнем, что в вычислительной технике расценивается как передача не менее 13-ти «нулей». Блоки LIN Slave имеют возможность настроиться на прием телеграммы, ибо в тексте самой телеграммы не может быть подобной информации и столь долгая передача только доминантного уровня подсказывает блокам, что после этого поля последуют другие.

Окончание синхронизации (synch delimiter)

Эта часть передается рецессивным уровнем (около 12 В), что соответствует передаче «единицы» и сообщает блокам LIN Slave о том, что пауза закончилась и необходимо приготовиться к синхронизации.

Поле синхронизации (synch field)

Эта часть заголовка служит для непосредственной настройки блоков LIN Slave на работу с блоком управления LIN Master. Поле состоит из последовательности доминантных и рецессивных битов, то есть последовательности «нулей» и «единиц». Таким образом синхронизируется частота, на которой блоки LIN Slave должны работать по шине LIN, принять поле идентификатора и последующие за ним данные.

Поле идентификатора

Это поле состоит из восьми бит. В первых 6-ти битах передаются адрес блока LIN Slave для его опознавания (идентификации) и количество полей для передачи данных, отведенных для ответа (от 0 до 8). Два оставшихся бита предназначены для передачи контрольной суммы. Контрольная сумма вычисляется согласно определенному алгоритму и необходима для того, чтобы избежать ошибок в передаче. При совпадении контрольной суммы оборудование считает что информация передана корректно.

Получая информацию о количестве полей для передачи данных (Datafields), блок LIN Slave передает данные о состоянии сопряженных с ним датчиков, например, о скорости вращения вентилятора. Каждое поле — это 10 бит информации, из них первый бит — доминирующий стартовый, далее передается байт (8 бит) информации и заканчивается поле стоповым рецессивным битом (рис. 8). Стартовый и стоповый биты служат для синхронизации при передаче данных.

Рис. 8. Осциллограмма ответа

В свою очередь, блок управления LIN Master принимает информацию, в нашем примере — это скорость вращения вентилятора. Если скорость вращения удовлетворяет ситуации и не требуется ее коррекция, то блок управления LIN Master через некоторое время (определяется ПО) снова пошлет запрос в виде телеграммы для контроля за работой данного блока LIN Slave.

Если необходимо изменить скорость вращения вентилятора, то блок управления LIN Master посылает телеграмму с нужной скоростью вращения, и блок LIN Slave, получив указание, изменяет скорость вентилятора (рис. 9).

Рис. 9. Регулировка скорости вращения вентилятора

Напомним, что опрос блоков LIN Slave осуществляется с частотой, заложенной в программном обеспечении, но при изменении ситуации эта частота может меняться. Факторов к изменению частоты обращения к блокам LIN Slave тем больше, чем лучше ПО и чем современнее бортовое оборудование автомобиля.

Комплектация современного автомобиля может быть разной, и если блок управления LIN Master имеющий полное ПО, посылает запрос несуществующему блоку LIN Slave, то заголовки телеграмм возвращаются к LIN Master без ответа (рис. 10). Это не мешает алгоритму работу шины LIN и при установке соответствующего блока LIN Slave незамедлительно начинается его опрос и контроль работы со стороны блока управления LIN Master.

Рис. 10. Осциллограммы с заголовками телеграмм без ответов

Алгоритм работы шины LIN постоянно находится под контролем блока управления LIN Master и потому защищен от несанкционированного внешнего доступа (от блоков, размещенных за наружной обшивкой автомобиля), что и позволяет размещать блоки LIN Slave, которые работают только на выполнение команд от LIN Master и не требуют передачи данных на внешних деталях машины. Вмешательство извне затруднено, поэтому, к примеру, блок управления открытием гаражных ворот может располагаться в переднем бампере.

Диагностика шины LIN и всех блоков, сопряженных с этой линией, осуществляется через диагностический разъем. При тестировании происходит имитация обмена между блоками, анализируются ответы от блоков LIN Slave и задающие команды от LIN Master.

В последние годы светодиоды начали интенсивно применяться на автомобилях вместо традиционных ламп накаливания. Это объясняется большей надежностью, быстродействием и световой отдачей светодиодов.

Светодиоды используются не только в освещении автомобилей, но и для создания комфортных условий для работы на станциях тех. обслуживания. Светодиодное освещение, а также «умное» вентиляционное оборудование компании Breezart позволяет владельцам автосервисов получать экономию электроэнергию до 50-ти процентов. Приточная вентиляция компании breezart обладает функцией автоматического регулирования потока воздуха двухзональной системы. Это позволяет создать одинаковый микроклимат в помещениях с различными условиями и обладающие разными размерами. Все автоматические вентиляционные системы имеют в комплекте сенсорный пульт управления, который имеет понятный интерфейс и не вызывает сложности в подключении и монтаже. Кроме того систему вентиляции Breezart можно подключить к локальной сети и контролировать микроклимат помещений, что называется, «не вставая с кресла». Энергосберегающие технологии позволяют быть на шаг впереди конкурентов и не остаются незамеченными среди клиентов, добавляя престиж и доверие.

Серийно производятся светодиодные лампы на основе нескольких маломощных светодиодов со встроенным стабилизатором тока для применения в габаритных огнях, сигналах торможения, указателях поворота, для освещения салона, багажника, номерного знака и т.д. (см. [1]). В табл. 1 приведены характеристики нескольких светодиодных ламп в сравнении с лампами накаливания для напряжения бортовой сети автомобиля 12 В [2].

Таблица 1. Сравнительные характеристики автомобильных ламп

На рис. 1 показаны светодиодные автомобильные лампы, заменяющие штатную лампу А12-21-3.

Рис. 1. Автомобильные светодиодные лампы

В этих светодиодных приборах применены группы относительно маломощных светодиодов. Например, в лампе W5W-15s35 установлены светодиоды SMD3528 (Южная Корея) белого света с рабочим током 30 мА и прямым напряжением 3,4…3,8 В. В лампе PY21W-27s50 использованы 27 сборок SMD5050 по 3 светодиода в каждой [3]. Параметры светодиодов аналогичны SMD3528.

Световые потоки, создаваемые лампами накаливания, определены по электрической мощности и световой отдаче 15 лм/Вт (см. [2]). Из данных табл. 1 следует, что светодиодные лампы PY21W-27s50 и 13426 создают меньший световой поток по сравнению с аналогичными лампами накаливания и будут светить хуже со штатными отражателем и рассеивателем,чем А12-21-3.

Прерыватели указателей поворота и аварийной сигнализации, предназначенные для работы с лампами накаливания, такие как 493.3747, 6422.3747, ТВВ-53, ТВ-64, 111953227D, 491.3747, выполнены на базе специализированных микросхем типа U2043B, КР1055ГП3, УР1101ХП23, УР1101ХП27, МС33193 и т.д. На рис. 2 приведена схема прерывателя указателей поворота на базе микросхемы U2043B [4]. На схеме HL1-HL4 — лампы указателей поворота мощностью 21 Вт, а HL5 и HL6 — лампы боковых повторителей указателей поворота, HL7 — контрольная лампа (последние три лампы мощностью 5 Вт).

Рис. 2. Типовая схема прерывателя указателей поворота

Когда переключатель П находится в нейтральном положении, компаратор К2 не позволяет включиться генератору, тем самым экономится относительно небольшой рабочий ресурс электромеханического реле.

При установке переключателя П в одно из рабочих положений на компаратор К2 поступает напряжение с делителя, образованного лампами, внешним резистором R2 и внутренним резистором микросхемы номиналом 3,8 кОм. Когда лампы исправны, это напряжение ниже 5 В, поэтому включается генератор U2043B. Его рабочая частота (частота миганий ламп указателей поворотов) определяется внешней времязадающей цепью R1C1. При перегорании одной из ламп мощностью 21 Вт напряжение с шунта R3 становится менее порогового значения 81 мВ на компараторе К1, и рабочая частота генератора удваивается, сигнализируя о неисправности ламп.

Светодиодные лампы, установленные на место обычных, детектируются схемой прерывателя в качестве нагрузки, т.е. компаратор К2 срабатывает правильно. Но светодиодные лампы потребляют меньший ток по сравнению со штатными лампами, поэтому при их применении указатели поворотов будут мигать в два раза чаще.

Для решения этой проблемы можно шунтировать светодиодные лампы внешними резисторами (рис. 3).

Рис. 3. Подключение внешнего резистора

Это не лучшее решение, так как резистор греется и уменьшает КПД светодиодной лампы, сводя на нет ее эффективность. Разумнее увеличить сопротивление проволочного шунта R3 примерно в два раза. Оптимальное решение — применить серийно выпускаемый прерыватель указателей поворотов и аварийной сигнализации для светодиодных ламп, например, типов 71.3777-001, 711.3777-001, 712.3777-001, 71.3777-004, 711.3777-004 и т.д. (выпускает ЗАО «Энергомаш»).

Промышленность уже освоила выпуск мощных светодиодов. Теперь есть возможность использовать в автомобильных световых приборах точечные источники света, а не группы маломощных светодиодов, как, например, в лампе PY21W-27s50. В табл. 2 приведены характеристики некоторых мощных светодиодов фирмы LedEngin [5].

Таблица 2. Характеристики мощных светодиодов

Ситуация быстро меняется и на рынке уже появились светодиоды мощностью 100 Вт, например, HPR40E-19K100BW с рабочим током 2,8 А, прямым напряжением 35 В и световым потоком 6500 лм.

В мощных светодиодах, начиная от 10 Вт, используются матрицы последовательно соединенных диодов, например, в LZC-00CW40 применены две цепочки по шесть диодов каждая (всего двенадцать последовательно включенных светодиодов). Мощные светодиоды (рис. 4) при эксплуатации для охлаждения помещаются на теплопроводящее основание и радиатор. При установках их на автомобили используется и принудительная вентиляция.

Рис. 4. Светодиод LZC-00CW40

На рис. 5 приведена вольт-амперная характеристика для мощных светодиодов [6]. Дифференциальное сопротивление du/di уменьшается с 0,75 Ом (при токе 0,35 А) до величины 0,2 Ом (при токе 1,5 А). При питании светодиода с такой вольт-амперной характеристикой от источника напряжения даже его небольшое увеличение приведет к недопустимому росту тока, поэтому светодиоды питаются от стабилизаторов тока. Для обеспечения высокого КПД источник питания светодиода, называемый также драйвером, должен быть импульсным. Какая именно схема для реализации драйвера должна быть применена, зависит от соотношения прямого напряжения на светодиоде U₀ и напряжения бортовой сети автомобиля U_nm.

Рис. 5. Вольт-амперная характеристика мощных светодиодов LZ

Электронная промышленность производит широкую номенклатуру специализированных интегральных микросхем драйверов для электропитания светодиодов. На сайтах известных производителей National Semiconductors, International Rectifier, Zetex Semiconductors и т.д. необходимую информацию можно найти в технических характеристиках драйверов светодиодов (Datasheet) и рекомендациях по применению (Annotation note) (см. [7]).

Допустим, необходимо заменить лампу А24-21-3 в фонаре заднего хода светодиодной с мощным точечным светодиодом. Лампа создает световой поток около 300 лм, ее можно заменить светодиодом типа LZ4-00WW10 (табл. 2).

В данном случае U_пит > U₀, поэтому требуется импульсный источник питания понижающего типа (Buck), подойдет, например, драйвер LM3404 производства National Semiconductors [8] со входным напряжением 6…42 В и выходным током до 1,2 А.

Типовая схема включения драйвера LM3404 приведена на рис. 6, а назначение его выводов — в табл. 3.

Таблица 3. Назначение выводов микросхемы LM3404

Рис. 6. Типовая схема включения драйвера LM3404

Микросхема LM3404 реализует гистерезисный способ управления импульсным стабилизатором. Силовой ключ микросхемы подключает светодиод VD2 через дроссель L1 к источнику питания Vin на время t_on, определяемое сопротивлением резистора R_on. Затем светодиод отключается от Vin на время t_off, пока напряжение с датчика тока на входе Cs не будет менее 200 мВ (на время не менее чем на 300 нс). Если ток через светодиод превысит 1,5 А, силовой ключ отключается на время 75 циклов установившегося режима. Затем система запускается вновь и рабочий цикл повторяется.

В установившемся режиме в системе происходят колебания на стабильной частоте, устанавливаемой компромиссно подбором величины t_on. На низкой частоте шире диапазон регулируемых напряжений, выше КПД. На высокой частоте меньше габариты и стоимость источника, но больше электромагнитное излучение.

Производители светодиодов допускают пульсацию рабочего тока до 5-20%. Реализация источника питания с большей пульсацией приведет к уменьшению габаритов фильтра. Расчет драйвера по методике из [6] на частоте 400 кГц определяет сопротивление R_on = 270 кОм, индуктивность дросселя 100 мкГн, сопротивление шунта 0,28 Ом.

Если светодиод должен заменить лампу в фаре головного освещения, например АКГ12-60+55, создаваемый им световой поток должен быть не менее 1650 лм в режиме дальнего света [2]. В этом случае подойдет светодиод типа LZC-00CW40 (табл. 2) или его аналоги. Рабочее напряжение светодиода превышает напряжение в бортовой сети автомобиля, т.е. U_пит < U₀, следовательно, необходимо применить импульсный стабилизатор повышающего типа (Boost). На рис. 7 представлена упрощенная реализация такого стабилизатора на основе драйвера LM3421 [9].

Рис. 7. Упрощенная схема подключения мощного светодиода к драйверу повышающего типа на базе LM3421

Когда регулирующий транзистор VT1 открыт, ток от источника питания протекает через дроссель L, запасая в нем энергию. Диод VD2 при этом отсекает (блокирует) нагрузку и не позволяет конденсатору C_f разрядиться через открытый транзистор. Ток в нагрузку в этот промежуток времени поступает только от конденсатора C_f. В следующий момент, когда регулирующий транзистор закрыт, ЭДС самоиндукции дросселя L суммируется со входным напряжением и энергия дросселя отдается в нагрузку. При этом выходное напряжение оказывается больше входного напряжения питания на величину, определяемую индуктивностью дросселя L и скважностью работы регулирующего транзистора.

Допустим, необходимо заменить лампу А12-21-3 в фонаре заднего хода светодиодной с мощным точечным светодиодом LZ4-00WW10 (табл. 1, 2). В данном случае рабочее напряжение светодиода U₀ попадает в зону изменения напряжения бортовой сети автомобиля (8…15 В), поэтому требуется комбинированный преобразователь типа Buck-Boost. На рис. 8 представлена упрощенная реализация такого стабилизатора на основе драйвера LM3421.

Рис. 8. Упрощенная схема подключения мощного светодиода к драйверу комбинированного типа на базе LM3421

Схема аналогична представленной на рис. 7, но катод светодиода минусовый вывод конденсатора фильтра теперь подключены к плюсовой шине бортовой сети. ЭДС самоиндукции дросселя L более не суммируется со входным напряжением. Энергия дросселя отдается в нагрузку, при этом выходное напряжение оказывается больше или меньше входного напряжения питания. Параметры стабилизатора определяются индуктивностью дросселя L и скважностью работы регулирующего транзистора.

Когда светодиодными лампами на автомобиле заменяют лампы накаливания, их включают в ту же электрическую цепь и ими управляют по шине питания (two wire dimming). Имеются драйверы для светодиодов, например LM3406 [10], специально приспособленные для управления по цепи питания. Схема включения такого драйвера приведена на рис. 9.

Рис. 9. Драйвер LM3406 с диммингом по цепи питания

Эта схема аналогична представленной на рис. 6. При отключении питания диод VD3 блокирует разряд входного конденсатора Cin по цепи питания, низкий уровень напряжения на входе Vins блокирует работу силового транзистора микросхемы, цепи управления остаются работоспособны. При подаче питания микросхема запускается быстрее, чем из холодного состояния.

При работе в стоп-сигнале светодиодная лампа включается не регулярно, драйвер запускается из холодного состояния. Для экспериментального определения времени выхода на рабочий режим светодиодной лампы при холодном включении нужно быстродействующее регистрирующее устройство, записывающее напряжение на входе драйвера и рабочий ток светодиода с шунта. Подойдет например, компактная плата сбора данных Personal Daq/3000 lOtech Inc, размещаемая вне корпуса компьютера, с частотой дискретизации до 1 МГц, использующая шину USB, с простым программным обеспечением.

Графики (см. рис. 10) тока и входного напряжения при холодном включении драйвера MBI6651 со светодиодом мощностью 10 Вт приведены в [11]. От момента подачи напряжения Vin на вход драйвера до выхода тока светодиода lout на рабочий режим проходит 280 мкс.

Рис. 10. Кривые тока и напряжения при холодном включении мощного светодиода

Для сравнения автор проводил аналогичный эксперимент с лампой накаливания А12-21-3 (рис. 11). Лампа начинает светиться, когда нить накала разогревается, ее сопротивление увеличивается и стабилизируется через 200 мс.

Рис. 11. График тока при включении лампы стоп-сигнала А12-21-3

При движении по автостраде со скоростью 100 км/час за счет повышения быстродействия светодиодной лампы водитель получает дополнительные 5-6 метров для экстренного торможения или маневра.