Взаимозаменяемость электронных блоков управления двигателями

В статье рассмотрена возможность замены электронных блоков управления (ЭБУ) двигателями на блоки от других моделей. Рассмотрение будет вестись на примере двигателей ЗМЗ и УМЗ с ЭБУ МИКАС.

Возможна ли установка в автомобиль ЭБУ, предназначенного для двигателя другой марки или модели? Теоретически, для управления двигателем автомобиля в составе электронной системы управления двигателем (ЭСУД) может быть использован любой ЭБУ, который поддерживает необходимый набор датчиков и исполнительных механизмов, а также имеющий программное обеспечение (ПО), соответствующее используемому двигателю. Если перечисленные условия выполнены, для перевода ЭСУД на другой ЭБУ понадобится установить набор датчиков и исполнительных механизмов, соответствующих этому ЭБУ, а также внести необходимые изменения в электропроводку автомобиля.

На практике трудоемкость подобных работ достаточно высока. Чаще всего операции по переводу на другой ЭБУ выполняются для спортивных (тюнингованных) автомобилей с целью обеспечения возможности более гибкой настройки ПО ЭСУД на максимальную эффективность (мощность). В этом случае достаточно большой объем работ компенсируется ростом целевых показателей, а высокие затраты (в том числе, на настройку ПО под конкретный экземпляр двигателя) не являются критическими.

Вторая ситуация, когда возникает необходимость замены ЭБУ — выполнение восстановительного ремонта, в ходе которого был установлен факт выхода ЭБУ из строя. Наиболее простой сценарий подобного ремонта — установка нового или заведомо исправного ЭБУ аналогичной модели, однако он не всегда возможен по причине того, что одна и та же модель автомобиля с одной и той же маркой/моделью двигателя может выпускаться с ЭБУ разных производителей. В ряде случаев те или иные ЭБУ могли применяться на сравнительно небольшой партии авто, что затрудняет поиск необходимых запчастей. Особенно, если речь идет о вторичном рынке. В то же время, запчасти на более массовую модификацию автомобиля могут быть доступны по сравнительно невысокой цене.

Для подобных ситуаций наиболее целесообразным является приобретение ЭБУ в комплекте с необходимой проводкой, датчиками (если используются датчики другого типа/модели), а также компонентами двигателя и органов управления. Например, если в исходной конфигурации использовалась электронная педаль акселератора, а устанавливаемый ЭБУ рассчитан на использование механического привода дросселя, то помимо самого ЭБУ и проводки понадобится заменить дроссельный узел и педаль акселератора, а также проложить связывающий их трос. Также часто может потребоваться адаптация или замена комбинации приборов. Перечисленные факторы следует учитывать даже при предварительной оценке стоимости ремонта.

Для наглядности рассмотрим ситуацию на примере автомобилей с двигателями ЗМЗ-405, ЗМЗ-406, ЗМЗ-409, УМЗ-4213, УМЗ-4216 и их модификаций, которые могли оснащаться ЭБУ „МИКАС-7», „МИКАС-10.3» и „МИКАС-11».

ЭБУ «МИКАС-7»

ЭБУ «МИКАС-7» может использоваться для управления бензиновыми двигателями как с впрыском топлива (ЗМЗ-4062.10, ЗМЗ-409.10, ЗМЗ-405.10, УМЗ-4213.10, УМЗ-420.10), так и карбюраторного типа, но с электронной системой зажигания (ЗМЗ-4063.10, ЗМЗ-4061.10). Блок управления «МИКАС-7» построен на базе 8-разрядного микроконтроллера фирмы SIEMENS и оснащен 55-контактной колодкой для подключения к проводке автомобиля. Аналогами ЭБУ «МИКАС-7» являются ЭБУ «М1.5.4 АВТРОН» (АО «РПЗ» г. Раменское /АО «ЧПЗ-ЭЛАРА» г. Чебоксары) и 30.3763 (АО «СОАТЭ» г. Старый Оскол). Вид клеммной колодки показан на рис. 1, а полная распиновка указанного блока приведена в таблице 1.

Рисунок. 1. Разъёмы ЭБУ «МИКАС- 7»

Таблица 1. Назначение контактов ЭБУ «МИКАС 7»

Приведем особенности работы ЭСУД двигателей под управлением ЭБУ «МИКАС-7» в автомобилях ГАЗ/УАЗ, соответствующих экологическому классу ЕВРО-2:

- применение двухвыводных катушек зажигания с использованием пофазного управления зажиганием для 1,4 и 2,3 цилиндров;

- применение управляемого ШИМ контроллером РХХ в виде поворотного сектора-затвора с моментным двухобмоточным электроприводом;

- применение полупроводниковых датчиков температуры с линейной зависимостью выходного напряжения от температуры контролируемой среды (жидкость/воздух);

- применение алгоритмов расчета нагрузки на двигатель и оптимального режима топливоподачи на основании показаний ДМРВ и ДПДЗ;

- фазированный впрыск топлива на основании сигнала датчика фазы;

- подключение нагревателя датчика кислорода к силовой цепи управления бензонасосом, без участия контроллера в регулировке степени нагрева;

- управление электровентилятором системы охлаждения от ЭБУ (через реле, с контакта 33 ЭБУ);

- ЭБУ в качестве источника модулированного сигнала для тахометра комбинации приборов (с контакта «43» ЭБУ);

- ЭБУ для управления муфтой кондиционером (при наличии на автомобиле соответствующего оборудования, с контакта «40» ЭБУ).

ЭБУ «МИКАС-11»

ЭБУ «МИКАС-11» выпускается в нескольких модификациях, которые могут применяться в автомобилях, оснащенных разными модификациями двигателей ЗМЗ-405, ЗМЗ-406 и ЗМЗ-409. Также данное ЭБУ совместимо с двигателями DCC 2.4L DOHC (Крайслер), а его версия с поддержкой двигателей V8 может встречаться в грузовых автомобилях семейства ГАЗон с двигателем 3M3-5131 и автобусах ПАЗ с двигателем 3M3-513. Для подключения к ЭБУ «МИКАС 11» датчиков и исполнительных механизмов используется 81-контактный разъём , назначение контактов которого приведено в таблице 2. Общий вид разъема показан на рис. 2.

В автомобилях ГАЗ/УАЗ с ЭСУД на базе ЭБУ «МИКАС-11», соответствующих экологическому классу ЕВРО-2, имеются следующие особенности:

- датчик температуры всасываемого воздуха совмещен с ДМРВ;

- используется ДТОЖ терморезистивного типа(NTC-резистор);

- для правильного функционирования алгоритмов защиты катализатора от пропусков воспламенения автомобиль должен быть снабжен датчиком неровной дороги, который устанавливается на кузов/раму автомобиля и подключается на контакт 42 ЭБУ;

- нагреватель первичного датчика кислорода (лямбда-зонда, установленного перед нейтрализатором) управляется с контакта 48 ЭБУ;

- вентиляторы системы охлаждения двигателя управляются с контактов 68, 25 ЭБУ через реле;

- для оптимизации смесеобразования и улучшения ездовых качеств задействован датчик скорости автомобиля (подключен к контакту 59 ЭБУ), он используется для вычисления текущей передачи;

- сигнал для указателя температуры охлаждающей жидкости может формировать ЭБУ (контакт 10), что позволяет отказаться от установки на двигатель дублирующего датчика температуры;

- интегрированные функции иммобилизатора позволяют реализовать функционал защиты автомобиля от угона на уровне ЭБУ.

Рисунок 2. Разъём ЭБУ «МИКАС-11»

Таблица 2. Назначение контактов ЭБУ МИКАС 11

В автомобилях ГАЗ/УАЗ с ЭСУД на базе ЭБУ «МИКАС-11», соответствующих экологическому классу ЕВРО-3, также имеются свои особенности:

- в соответствии с экологическим стандартом используется система из двух датчиков кислорода. Нагреватель второго датчика кислорода управляется с контакта 25 ЭБУ, который в автомобилях класса ЕВРО-2 может использоваться для управления дополнительным вентилятором системы охлаждения двигателя. Для автомобилей класса ЕВРО-3 не предусмотрено подключение дополнительного вентилятора системы охлаждения двигателя с управлением от ЭБУ.

Тахометр управляется импульсными сигналами с контакта 8 ЭБУ. В качестве дополнительных опций ЭБУ поддерживает подключение иммобили-затора (контакты 52, 54) и кондиционера (контакт 75).

ЭБУ «МИКАС-10.3»

ЭБУ «МИКАС-10.3» чаще всего применяется в автомобилях с двигателями УМЗ, включая «школьные» и полноприводные модификации ГАЗелей с двигателем УМЗ-4216 и внедорожники УАЗ с двигателем УМЗ-4213. Также ЭБУ «МИКАС-10.3» устанавливался в автомобилях ЗАЗ «Славута» и ЗАЗ Chance с двигателями МеМЗ объемом 1,3/1,4 л.

В части логики работы ЭСУД важным отличием является использование датчика абсолютного давления вместо ДМРВ. При выполнении расчетов состава топливовоздушной смеси и других параметров массовый расход воздуха и нагрузка на двигатель в данном ЭБУ вычисляются на основании информации от ДАД и ДПДЗ.

Датчик температуры всасываемого воздуха терморезистивного типа может быть интегрирован в ДАД. В то же время возможно использование отдельного датчика температуры, размещенного между воздушным фильтром и ресивером. Кроме того, в отличие от «МИКАС-11», в «МИКАС 10.3» нет интегрированной поддержки иммобилиза-тора и кондиционера.

Разъём для подключения ЭБУ «МИКАС-10.3» к проводке автомобиля аналогичен разъему «МИКАС-11», однако имеются следующие отличия:

- не задействован контакт 10, выход для указателя температуры охлаждающей жидкости приборной панели;

- к контакту 17 подключена «масса» ДПДЗ, ДАД, датчика неровной дороги и датчика температуры воздуха на впуске;

- контакт 25 не используется, выход нагревателя вторичного датчика кислорода подключен к контакту 28 ЭБУ;

- контакт 32 используется для подачи питания на ДПДЗ и ДАД;

- к контакту 35 подключена «масса» датчика температуры окружающего воздуха и вторичного датчика кислорода;

- к контакту 36 подключена «масса» первичного датчика кислорода;

- контакты 37, 52, 69 и 75 не используются;

- к контакту 45 подключено питание датчика фаз (при его наличии);

- контакт 28 является входом для РХХ;

- «масса» датчика фаз подключена к контакту 53 (при его наличии). Он же используется для подключения «массы» контроллера;

- сигнал с ДАД поступает на контакт 56;

- контакт 63 может использоваться как вход напряжения бортовой сети на выходе главного реле.

Сравнение распиновки разъемов ЭБУ «МИКАС 7» (ЗМЗ-405, ЗМЗ-406 и ЗМЗ-409), «МИКАС 10.3» (УМЗ-4213, УМЗ-4216), «МИКАС 11» (ЗМЗ-405, ЗМЗ-406, ЗМЗ-409, ЗМЗ 4091) приведено в таблице 3. Для удобства восприятия информация разделена на группы.

Таблица 3. Соответствие распиновки разъемов ЭБУ «МИКАС 7», «МИКАС 10.3» и «МИКАС 11»

* — опция, зависит от версии ЭБУ

Обратите внимание, в документации на разные ЭБУ контакты с аналогичными функциями могут иметь отличия в наименованиях, поэтому при ее анализе в первую очередь стоит ориентироваться на схемотехнику ЭСУД и логику ее работы. Кроме того, следует обращать внимание на значение активных уровней сигналов цепей исполнительных механизмов, уровни выходных сигналов датчиков, а также вид зависимости изменения выходного сигнала датчика при изменении контролируемой величины.

Таблица 4. Соответствие выходного сигнала ДМРВ BOSCH 0 280 212 014/BOSCH 0 280 212 022 расходу воздуха

Примечание. При включенном зажигании и незапущенном двигателе на выходе датчика должно быть напряжение 1,4+0,04 В (выходной сигнал датчика без расхода воздуха)

Таблица 5. Распиновка ДМРВ BOSCH О 280 212 014 / BOSCH О 280 212 022

Особенное внимание следует обратить на датчики абсолютного давления и массового расхода воздуха. Например, совместно с ЭБУ «МИКАС-7» применялись ДМРВ нескольких типов, они невзаимозаменяемые. Например, датчики BOSCH О 280 212 022 и BOSCH 0 280 212 014 одинакового типа (нитиевые) и оснащенные потенциометром СО, имеют отличающиеся уровни выходного сигнала при одном и том же расходе воздуха (таблица 4), в то же время их распиновка идентична (таблица 5). Российский аналог ДМРВ BOSCH 0 280 212 014 — датчик ИВКШ.407282002 (ОАО «АПЗ», г. Арзамас), аналог BOSCH 0 280 212 022-ИВКШ. 407282003 (ОАО «АПЗ», г. Арзамас).