Программирование блоков управления подвижных объектов

А.Л. Береснев, М.А. Береснев, А.В. Быстрицкий

ПРОГРАММИРОВАНИЕ БЛОКОВ 

УПРАВЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ 

ОБЪЕКТОВ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования 
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

А.Л. Береснев, М.А. Береснев, А.В. Быстрицкий

ПРОГРАММИРОВАНИЕ БЛОКОВ 

УПРАВЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ 

ОБЪЕКТОВ

Учебное пособие

Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2016

УДК 629.113 (075.8)
ББК 39.33-04я73

Б485

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Южного федерального университета

Рецензенты:

доктор технических наук, зав. кафедрой систем автоматического 

проектирования ИТА ЮФУ Финаев В.И.;

кандидат технических наук, заведующий отделом №4 

ЗАО «ОКБ «РИТМ» Черчаго А.Я.

Береснев, А.Л. 

Программирование блоков управления подвижных объектов : учебное 

пособие / Береснев А.Л, Береснев М.А., Быстрицкий А.В. ; Южный 
федеральный университет.
–
Таганрог
: Издательство Южного 

федерального университета, 2016. – 86 с.

ISBN 978-5-9275-2169-2

В пособии рассмотрено устройство электронных систем подвижных 

объектов. Главный акцент сделан на блоках управления ходовыми двигателями 
и их программировании. На примере автомобилей приведены описания 
актуальных контроллеров, их функциональные особенности, способы чтения и 
записи микропрограмм. Даны основные сведения о программных и аппаратных 
средствах для работы с различными контроллерами. Главы содержат тестовые 
вопросы для самоконтроля.

Пособие предназначено для магистрантов направления 13.04.02 –

Электроэнергетика и электротехника.

Работа поддержана Министерством образования и науки РФ, НИР 

№114041540005 по государственному заданию высшим учебным заведениям и 
научным организациям в сфере научной деятельности.

УДК 629.113 (075.8)

ББК 39.33-04я73

ISBN 978-5-9275-2169-2

© Южный федеральный университет, 2016
© Береснев А.Л., Береснев М.А., Быстрицкий А.В., 2016

Б485

ВВЕДЕНИЕ

Работа двигателя –
это извечный компромисс между многими 

параметрами, 
нормами, 
потребностями 
и 
возможностями. 
Основными 

критериями для разработчиков ПО для контроллеров автомобильных систем 

впрыска сегодня является экономичность, ресурс двигателя и токсичность 

выхлопа. Ожесточающиеся с каждым годом нормы по уровню токсичности 

выхлопа двигателей заставляют разработчиков переводить ДВС на работу с 

более обеднёнными смесями и устанавливать каталитические нейтрализаторы 

вредных выбросов в выхлопных газах и жесткую систему контроля за уровнем 

вредных выбросов в атмосферу [1]. В отечественных системах уже применяется 

одно (euro II) и двухуровневые (euro III) системы контроля.

Со 
стороны 
потребителя 
требования 
к 
автомобилю 
тоже 

взаимоисключающие. Хочется высокой мощности, большого и равномерного 

крутящего момента, надёжности и огромного ресурса – при всём этом 

желательно заправлять автомобиль самым дешевым топливом и иметь 

минимальный его расход. Однако бесплатных чудес на свете не бывает –

улучшение одних параметров всегда ухудшает другие.

В электронный блок управления впрыском и зажиганием заложена 

программа (алгоритм) его работы. Программа работы микропроцессора 

хранится в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и представляет собой 

собственно программу обработки данных («софт» или ПО) и одно, двух и 

трехмерные таблицы с данными (калибровки). Калибровки для различных 

режимов работы двигателя (пуск, экономичный, мощностной, ХХ, переходной) 

различны и применяются в зависимости от режима, в котором работает 

двигатель. Блок управления, получая сигналы от различных датчиков, 

управляет работой исполнительных устройств для обеспечения оптимальной 

(по мнению разработчиков) работы силового агрегата. Необходимые параметры 

для управления исполнительными устройствами вычисляются в соответствии с 

полученными данными и коэффициентами коррекции, заложенными в ПЗУ. 

Изменяя данные ПЗУ (калибровки) мы можем влиять на работу практически 

любого исполнительного устройства, работа которого управляется ЭБУ. Для 

получения других мощностных характеристик можно изменить установку угла 

опережения зажигания, величину времени впрыска, отключить или изменить 

режим работы систем, контролирующих токсичность выхлопных газов. Кроме 

того, можно изменить обороты холостого хода, максимально разрешённые 

обороты двигателя и массу других параметров. Велика ли роль данных 

изменений в получении от двигателя максимальной мощности? Нет – её 

прирост может составлять 5-8 % (исключение составляют задушенные 

экологическими нормами 
двигатели с турбонаддувом, где без особых 

затруднений можно получить прибавку в 20 % и даже более). Так есть ли во 

всём этом смысл? Каждый сам решает делать или нет, но тот кто хоть раз 

проехал на машине с грамотно перепрограммированной системой впрыска, 

решает этот вопрос для себя однозначно – да! Дело в том, что мало кто ездит на 

режиме максимальной мощности – намного более важные параметры для 

повседневной езды это крутящий момент и эластичность двигателя. Все это 

дает простой чип-тюнинг – самый бюджетный и доступный вариант доработки 

автомобиля.
Изменением программы управления впрыском можно хоть 

изменить поведение автомобиля, сделать его отличающимся от серийного, –

более послушным, «приемистым», экономичным и удобным в управлении. 

Практически во всех тюнинговых версиях прошивок улучшены режимы 

холостого хода, холодного пуска, снижена температура работы вентилятора 

системы охлаждения, устранены выявленные ошибки –
порой грубые, 

хронически присутствующие в серийных версиях ПО. Для нестандартных 

двигателей с увеличенным объемом, с измененным впуском и выпуском чип
тюнинг просто необходим как воздух. Индивидуальная для каждого двигателя 

программа управления позволяет максимально использовать потенциал 

форсированного мотора. Частным случаем чип-тюнинга является перезапись 

старого заводского ПО на более современное.

История отечественных ЭБУ системы впрыска – это, прежде всего, 

становление и смена поколений контроллеров управления двигателями. В 

целом это западная идеология, но с российскими особенностями. Главная

особенность – это отечественные двигатели и их системы с родовыми 

дефектами. Стоит также сделать существенную поправку на бензин и масло, 

качество которых в России реально не дотягивает до норм Евро.

Достигнутый 
к 
концу 
1980-х 
гг. 
мировой 
уровень 
развития 

микропроцессорной 
техники и датчиковой 
аппаратуры 
уже 
позволял 

реализовать задачи электронного управления двигателем в условиях массового 

автомобильного производства.

В России существует и развивается две частично пересекающиеся между 

собой ветви инжекторных автомобилей – «ВАЗ» и «ГАЗ-УАЗ». «ВАЗ», как 

законодатель российской моды, заключил договор о сотрудничестве с фирмой

«GM» (США). Где-то в 1990-92 гг. началось серийное производство 

автомобилей с контроллерами «ITMS-6F» (моновпрыск или центральный 

впрыск) или «ISFI-2S»(распределенный впрыск), и компонентами «GM». 

Параллельно «ВАЗ» при непосредственном участии Самарской инженерной 

академии и ООО «НПП ЭЛКАР» провел разработку аналога «Январь-4» и 

«Январь-4.1», а также ряда электронных компонентов-аналогов системы, 

которые производились непосредственно в России. Они в основе своей были 

хуже импортных, но в разы дешевле. Из-за дороговизны не прижилась 

американская веточка на нашей почве. И тогда «ВАЗ» нашел другого партнера: 

германская фирма «BOSCH» – это и по сей день главенствующая идеология 

построения инжекторных систем ветви «ВАЗ».

Подробнее остановимся контроллерах автомобилей ВАЗ.

1. Контроллеры с ROM-памятью

Контроллеры фирмы GM. Впервые на российских авто появились ЭСУД 

(Электронные системы управления двигателем) разработки General Motors (GM

рис.
1.1). Они были двух типов: центрального (для полноприводных 

автомобилей ВАЗ 21214 и "классики" – 21073, 21044) и распределенного 

(переднеприводные ВАЗ) впрыска топлива [2].

Рис. 1.1. Контроллеры GM

Обе 
системы 
имеют 
в 
комплектации 
датчик 
кислорода 
и 

катализатор. Первоначально системы были спроектированы и откалиброваны 

производителем (GM) для норм токсичности США-83, которые впоследствии 

были перестроены для удовлетворения требований токсичности Евро-2. 

Позднее появилась версия для норм России (только для 16-ти клапанного

двигателя ВАЗ-2112).
В качестве ПЗУ в данных блоках используются 

микросхемы с УФ стиранием, емкостью 32 Кб, "упакованные" в специальный 

фирменный переходник GM. Доступ к ПЗУ производится без полной разборки 

блока, через специальное окошко, закрытое крышкой. Двигатель в аварийном 

режиме может быть заведен без ПЗУ.

Контроллер Январь 4. Вторым серийным семейством ЭСУД на 

отечественных авто стали системы Январь-4
(рисунок 1.2), которые 

разрабатывались как функциональный аналог блоков управления GM (с 

возможностью использовать при производстве тот же состав датчиков и 

исполнительных механизмов) и предназначались для их замены. Поэтому при 

разработке были сохранены габаритные и присоединительные размеры, а также 

распиновка
разъемов. Естественно, блоки ISFI-2S и Январь-4
являются 

взаимозаменяемыми, но полностью отличаются схемотехникой и алгоритмами 

работы. "Январь-4" предназначен для норм России, из состава были исключены 

датчик кислорода, катализатор и адсорбер и введен потенциометр регулировки 

СО. Семейство включает в себя блоки управления "Январь-4" (была выпущена 

очень небольшая партия) и "Январь-4.1"
для 8-ми (2111) и 16-ти (2112) 

клапанных двигателей.

Рис. 1.2. Контроллер Январь 4

Контроллер Bosch 1.5.4. Следующим шагом была разработка совместно с 

"Bosch" ЭСУД на базе системы Motronic
M1.5.4, которая могла бы 

производиться в России. Были применены другие датчики расхода воздуха 

(ДМРВ) и резонансный датчик детонации (разработки и производства

"Bosch").
ПО и калибровки для этих ЭСУД были впервые полностью 

разработаны на АвтоВАЗ. В ПО этих ЭБУ существует серьезный недостаток –

данные АЦП не отображаются в диагностическом протоколе из-за неверно 

указанного порта.

Для норм токсичности Евро-2 появляются новые модификации блока 

M1.5.4 (имеет неофициальный индекс "N", для создания искусственного 

отличия) 2111-1411020-60 и 2112-1411020-40, удовлетворяющие этим нормам и 

имеющие в своем составе датчик кислорода, каталитический нейтрализатор и 

адсорбер.

Также для норм России был разработан ЭСУД для 8-кл. двигателя (2111
1411020-70), являющийся модификацией самого первого ЭСУД 2111-1411020. 

Все модификации, кроме самой первой, используют широкополосный датчик 

детонации. Этот блок начал производиться в новом конструктивном 

исполнении 
–
облегченный 
негерметичный 
штампованный 
корпус 
с 

выдавленной надписью "MOTRONIC". Впоследствии и ЭБУ 2112-1411020-40 

тоже стали выпускаться в данном конструктивном исполнении. 

1.1. Программирование контроллеров с ROM-памятью

В описанных выше контроллерах программа функционирования ЭБУ 

хранится в ROM-памяти.  В контролерах GM и Январь 4/4.1 используется 

микросхема памяти М27С256
в контроллерах BOSCH М27С512
с уф 

стиранием. Основной недостаток – невозможность переписывать содержимое 

микросхемы,
не извлекая ее из контроллера.
Допустимо использовать 

практически все современные ПЗУ серий 27, со временем доступа 120-150 нс.

Крайне 
желательно 
использовать 
микросхемы 
с 
расширенным 

(индустриальным) 
температурным 
диапазоном. 
Можно
просто 
стереть 

заводскую прошивку и записать заново. Для программирования таких (c ROM 

памятью) контроллеров идеально подходит микросхема W27C512. Микросхема 

с предыдущей прошивкой просто извлекается из ЭБУ и вместо нее 

устанавливается записанная нужной программой микросхема.

Программирование микросхемы W27C512. Для записи прошивки в 

микросхему 
необходимо 
использовать 
программатор 
микросхем 

поддерживающий работу с микросхемой памяти W27С512. Рассмотрим 

программирование данной микросхемы на примере работы программатора 

MiniPro TL866CS (рис. 1.3). 

Рис. 1.3. Программатор MiniPro TL866CS

Порядок программирования микросхемы.