Мізки двигуна – електронний блок управління

243

Головна частина системи уприскування — електронний блок управління двигуном (ЕБУ. Він є обчислювальним центром — в залежності від сигналів датчиків, за певними алгоритмами, видає керуючі впливи на виконавчі пристрої системи управління.

Контролер виконаний у вигляді металевого корпусу, всередині якого знаходиться друкована плата з електронними компонентами. Джгут проводів від датчиків, виконавчих пристроїв і бортової мережі автомобіля підключається до блоку управління багатополюсним штекерним роз’ємом.

Блок управління двигуном складається з:

  • процесорна частина (мікроеом);
  • формувачі вхідних і вихідних сигналів;
  • джерело живлення.

Процесорна частина ЕБУ

Тут відбувається все найголовніше в роботі “мізків” двигуна. Основою процесорної частини є однокристальна мікроеом. Вона називається так через те, що більшість компонентів мікропроцесорної структури знаходяться на одному кристалі мікросхеми (чіпі). У контролерах СУД використовуються 8-, 16 – або 32-розрядні мікроеом. Розрядність — це кількість біт інформації, з якими вона оперує. Основні компоненти мікроеом:


— центральний процесор. Виробляє вибірку команд і даних з пам’яті програм і пам’яті даних, виконує арифметичні і логічні операції над даними, що управляє сигналами на внутрішній шині адреси і даних.

— Постійне запам’ятовуючий пристрій (ПЗУ). Те місце, де зберігається програма і дані у вигляді констант. Програма перекладена на мову машинних кодів мікроеом сукупність всіх алгоритмів керування СУД. Дані — калібрувальні таблиці константи, які беруть участь у процесі розрахунків або вибираються як керуючі параметри. Для різних типів СУД, використовують однакові контролери, записується своя програма або набір даних.

Інформація в ПЗП може зберігатися як завгодно довго, незалежно від того, працює контролер або зберігається на складі. Для запису програми і даних використовуються спеціальні пристрої, які називаються програматорами.
— Оперативне запам’ятовуючий пристрій (ОЗП). Область пам’яті, де зберігаються дані, які в процесі роботи змінюються. Це можуть бути проміжні результати обчислень або значення, отримані від датчиків. На відміну від ПЗУ, інформація в ОЗП втрачається після вимикання живлення контролера.

Щоб зберегти дані, які накопичуються в процесі роботи контролера і беруть участь у розрахунках як параметри адаптації алгоритмів до конкретного двигуна, в контролерах існує так зване незалежне ОЗП. Воно живиться від окремого джерела живлення, що підключається безпосередньо до акумуляторної батареї. У режимі зберігання це енергонезалежне ОЗП споживає дуже незначна кількість енергії, що не може привести до розряду батареї, так як струм споживання в цьому випадку можна порівняти з струмом саморозряду.

Недоліком такого типу енергонезалежного ОЗП є те, що процес адаптації поновлюється кожного разу після відключення живлення від акумулятора. Для усунення цього недоліку в сучасних контролерах СУД використовують новий тип енергонезалежного ОЗП, який для зберігання інформації взагалі не потребує ніякого додаткового джерела живлення.

— АЦП — аналогово-цифровий перетворювач. Однокристальна мікроеом не може працювати з аналоговими сигналами, тому в АЦП відбувається дискретна вибірка миттєвих значень безперервного аналогового сигналу і перетворення їх у цифровий код.

— Порти вводу/виводу. Служать для організації взаємодії мікроеом з іншими компонентами контролера. Через них відбувається зчитування вхідних і видача вихідних сигналів та інформації.

— Таймери/лічильники — це пристрої, необхідні для виміру інтервалів часу або підрахунку кількості подій.

— Генератор тактової частоти. Виробляє тактові імпульси синхронізації роботи всієї системи. Від точності його роботи залежить точність вимірювання всіх інтервалів часу.

Формувачі вхідних сигналів

Сигнал від датчика — це не що інше, як перетворене в електричний сигнал значення фізичної величини (наприклад, температури охолоджуючої рідини). У контролері СУД цей сигнал проходить через формувач, де відбувається узгодження рівнів (посилення або ослаблення) — перетворення до тієї величини, яка необхідна для нормальної роботи процесорної частини. Крім того, вхідні формувачі виконують захисну функцію від перенапруги. Розрізняють формувачі дискретних, аналогових і частотних сигналів.

Дискретні сигнали — це сигнали, значення яких у часі змінюється стрибкоподібно. Наприклад, сигнал включення запалювання або сигнал запиту кондиціонера. Такі сигнали надходять після перетворювачів безпосередньо в процесорну частину на входи портів введення/виводу.

Аналогові сигнали — це сигнали, значення яких у часі безперервно змінюється. Наприклад, сигнал з датчика масового витрати повітря або з датчика положення дросельної заслінки. Ці сигнали після попередньої обробки надходять в процесорну частину на входи АЦП.

Частотні сигнали — це сигнали, частота зміни яких несе інформацію про зміну фізичної величини, що вимірюється датчиком. Наприклад, частота сигналу з датчика положення колінвала пропорційна швидкості обертання двигуна. Для подальшої обробки таких сигналів важливо, щоб ці сигнали не мали імпульсних перешкод. У вхідному формувачі частотний сигнал обмежується по амплітуді (амплітудне значення такого сигналу не несе необхідної інформації) і надходить у процесорну частину на вхід таймера/лічильника.

Формування вихідних сигналів

Ці формувачі перетворять сигнали з портів вводу/виводу процесорної частини сигнали достатньої потужності для безпосереднього управління виконавчими пристроями.

Вихідні формувачі — це сучасні мікросхеми (драйвери), які, крім основних функцій, посилення по потужності, ще виконують функції захисту виходів контролера від замикання на масу або на плюс батареї, а також від перевантаження. Ці драйвери називають “інтелектуальними”, так як у випадку поганої роботи, коли спрацьовують захисні функції, вони інформують процесор про це. У контролері використовуються різні типи вихідних формувачів сигналів в залежності від необхідної потужності.

Формувач каналу діагностики необхідний для узгодження рівнів електричних сигналів діагностичного обладнання з рівнями сигналів процесора.

Джерело живлення ЕБУ

Оскільки процесорна частина і мікросхеми формувачів мають робоче напруга живлення +5 вольт, в електронному блоці управління передбачений джерело живлення. Він видає стабільну напругу при зміні напруги в бортовій мережі в широкому діапазоні. Просадка напруги до 6 вольт під час пуску холодного двигуна з не повністю зарядженою батареєю не призводить до відключення контролера СУД.