Контроллер системы управления двигателем схема

Во время эксплуатации автомобиля двигатель подвергается серьезным нагрузкам. Продлить срок службы мотора позволяет подбор оптимального режима работы. Найти компромисс между экономичным расходом топлива и сохранением скоростных характеристик автомобиля призвана электронная система управления двигателем или сокращенно ЭСУД. Кроме того, данная система обеспечивает высокий ресурс надежности всех агрегатов и поддерживает соответствующий уровень токсичности выхлопа.

«Мозгом» этой системы является контроллер. Во-первых, он обеспечивает функционирование всех элементов ЭСУД в безопасном режиме. Во-вторых, схема контроллера двигателя выполнена таким образом, что он прямо на ходу может менять набор переменных в программе, тем самым улучшая работу инжекторного двигателя при выбранном режиме.

Назначение и функции электронной системы управления

Электронное управление современного двигателя состоит из контроллера управления двигателем (электронный блок управления ЭБУ), датчиков, различных исполнительных и вспомогательных устройств (реле).

В функции ЭСУД входит управление исполнительными элементами (топливной системой, модулем зажигания, регулятором холостого хода, адсорбером и электробензонасосом); вывод данных на приборную панель; контроль уровня токсичности выхлопных газов; обеспечение взаимодействия с другими системами управления автомобиля, в том числе и с противоугонной (иммобилайзером).

Основная задача ЭСУД заключается в контроле над впрыском топлива и последующим смесеобразованием. Для этой цели электронный блок управления обрабатывает информацию, поступающую от семи датчиков:

датчик положения коленчатого вала;
датчик моментального расхода воздуха;
датчик температуры охлаждающей жидкости;
датчик положения дроссельной заслонки;
датчик кислорода;
датчик детонации;
датчик скорости.

Схема электронного контроллера обрабатывает поступающие данные и позволяет проводить перепрограммирование системы, улучшая эксплуатационные характеристики мотора при выбранном режиме функционирования (мощный, экономичный, режим холостого хода).

Разновидности контроллеров управления двигателем

Классификация электронных блоков управления осуществляется в зависимости от наличия набора функций, подобранных для конкретного автомобиля. Условное же деление происходит на объединенные блоки и блоки управления двигателем.

Компоненты объединенного блока подчиняются одному компьютеру. В состав такого блока входят несколько модулей:

центральный;
моторно-трансмиссионный;
контроля тормозной системы;
контроллер кузова;
контроля подвески;
синхронизационный.

У каждого вида контроллеров есть свои достоинства и недостатки. Преимущество использования объединенного блока заключается в удобстве монтажа — к компьютеру уже подходят провода со всех датчиков и элементов.

Однако возникновение неполадок в работе ЭБУ влечет за собой отказ всех управляемых им элементов. Выбор блока управления двигателем исключает такую возможность, но усложняет процесс прокладки и компоновки проводов, идущих от разных компьютеров.

Устройство и принцип работы контроллера двигателя

Главным элементом ЭСУД является контроллер (ЭБУ). Он состоит из микропроцессора, формирователей входных и выходных сигналов и источника питания, заключенных в металлический корпус. К разъемам блока управления подведен жгут проводов от всех подконтрольных устройств и электрической сети автомобиля.

Схема стандартных контроллеров двигателей обеспечивает высокую надежность системы, за счет используемых компонентов. По сути, электронный блок управления является мини-компьютером, использующим три типа памяти:

постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
электрически репрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ЭРПЗУ).

В постоянной памяти хранятся различные алгоритмы действий и калибровочные данные (набор переменных рабочей программы). Информация, находящаяся в ПЗУ, не стирается при отключении питания и поддается перепрограммированию.

В оперативной памяти временно содержатся переменные рабочие данные, а также вся информация о неисправностях. Показания с ОЗУ высвечиваются на приборной панели. Как и в случае с обычным персональным компьютером, при отключении контроллера оперативная память стирается.

ЭРПЗУ хранит временные коды-пароли иммобилайзера. Пуск двигателя осуществляется только при совпадении данных ЭРПЗУ и противоугонной системы. Таким образом, злоумышленник имеет минимум возможностей для запуска силового агрегата автомобиля.

Формирователи входных сигналов ослабляют и адаптируют поступающие сигналы для микропроцессора, а также защищают его от перенапряжения. Формирователи выходных сигналов увеличивают мощность сигналов, направленных к исполнительным устройствам и, защищают контроллер от перегрузки.

Принцип работы контроллера двигателя

В процессе эксплуатации автомобиля контроллер управляющий обычным двигателем собирает информацию с электронных датчиков, расположенных на исполнительных устройствах.

Компьютер анализирует полученные данные, обрабатывает и, в соответствии с выбранным алгоритмом действий, посылает команды электробензонасосу, топливной системе, модулю зажигания, адсорберу и регулятору холостого хода. После окончания работы контроллер завершает вычисления и проводит подготовку к следующему пуску.

Дополнительно электронный блок управления производит самодиагностику всех узлов машины. При обнаружении неполадок в работе информация о неисправности выводится на приборную панель в виде соответствующего светового индикатора. Диагностические коды неисправностей, хранящиеся в оперативной памяти, помогают при проведении ремонтных работ.

Таким образом, нетрудно догадаться, что контроллер и его схема являются достаточно сложными приборами, вмешиваться в работу которых без хороших знаний не рекомендуется. Одно дело понимать, как все устроено и функционирует, и совершенно другое заниматься самостоятельным, любительским ремонтом. Даже малейшие ошибки в столь сложной детали могут привести к серьезным перебоям в работе основного двигателя автомобиля.

Справочник

Главная часть системы впрыска — контроллер системы управления двигателем. Его иногда еще называют “мозгами”, как бы подчеркивая важность той работы, которую он выполняет. Контроллер (от английского control — “управление”) является коммуникационным и вычислительным центром системы — в зависимости от сигналов датчиков, по заранее определенным алгоритмам, он выдает управляющие воздействия на исполнительные устройства системы управления.

Конструктивно контроллер выполнен в виде металлического корпуса, внутри которого находится печатная плата с электронными компонентами. Жгут проводов от датчиков, исполнительных устройств и бортовой сети автомобиля подключается к контроллеру многополюсным штекерным разъемом. Контроллер системы управления двигателем работает в тяжелых условиях: широкий диапазон температуры окружающей среды (от —40 до +80оС); широкий диапазон влажности воздуха; высокая вибрация и т. д. Поэтому особые требования предъявляются к электронным компонентам и конструкции контроллера. Такие же высокие требования предъявляются к электромагнитной совместимости: чувствительности к внешним помехам и ограничению излучения собственных высокочастотных помех.

Если рассматривать структуру современного контроллера (см. схему), то видно, что он состоит из следующих основных частей:

процессорная часть (микроЭВМ);
формирователи входных сигналов;
формирователи выходных сигналов;
источник питания.

Процессорная часть контроллера

Это именно та часть, где происходит все самое главное в работе контроллера. Основой процессорной части является однокристальная микроЭВМ. Она называется так из-за того, что большинство компонентов микропроцессорной структуры находятся на одном кристалле микросхемы (чипе). В контроллерах СУД используются 8-, 16- или 32-разрядные микроЭВМ. Разрядность — это количество бит информации, с которыми она оперирует. Основные компоненты микроЭВМ:

— центральный процессор. Производит выборку команд и данных из памяти программ и памяти данных, производит арифметические и логические операции над данными, управляет сигналами на внутренней шине адреса и данных.

— Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). То место, где хранится программа и данные в виде констант. Программа — переведенная на язык машинных кодов микроЭВМ совокупность всех алгоритмов управления СУД. Данные — калибровочные таблиц константы, которые участвуют в процессе расчетов или выбираются как управляющие параметры. Для разных типов СУД, использующих одинаковые контроллеры, записывается своя программа или свой набор данных. Информация в ПЗУ может храниться сколь угодно долго, независимо от того, работает контроллер или хранится на складе. Для записи программы и данных используются специальные устройства, которые называются программаторами.

— Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Область памяти, где хранятся данные, которые в процессе работы изменяются. Это могут быть промежуточные результаты вычислений или значения, полученные от датчиков. В отличие от ПЗУ, информация в ОЗУ теряется после выключения питания контроллера. Чтобы сохранить данные, которые накапливаются в процессе работы контроллера и участвуют в расчетах как параметры адаптации алгоритмов к конкретному двигателю, в контроллерах существует так называемое энергонезависимое ОЗУ. Оно запитывается от отдельного источника питания, подключаемого непосредственно к аккумуляторной батарее. В режиме хранения это энергонезависимое О3У потребляет очень незначительное количество энергии, что не может привести к разряду батареи, так как ток потребления в этом случае сравним с током саморазряда. Недостатком такого типа энергонезависимого ОЗУ является то, что процесс адаптации возобновляется каждый раз после отключения питания от аккумулятора. На старых типах СУД так оно и было, и в “Руководстве по эксплуатации” существовало строгое предупреждение о недопустимости отключения. Для устранения этого недостатка в современных контроллерах СУД используют новый тип энергонезависимого ОЗУ, который для хранения информации вообще не требует никакого дополнительного источника питания.

— АЦП — аналогово-цифровой преобразователь. Однокристальная микроЭВМ не может работать с аналоговыми сигналами, поэтому в АЦП происходит дискретная выборка мгновенных значений непрерывного аналогового сигнала и преобразование их в цифровой код (обычно 8 или10 двоичных разрядов).

— Порты ввода/вывода. Служат для организации взаимодействия микроЭВМ с другими компонентами контроллера. Через них происходит считывание входных и выдача выходных сигналов и информации.

— Таймеры/счетчики — это устройства, необходимые для измерения интервалов времени или подсчета числа событий.

— Генератор тактовой частоты. Вырабатывает тактовые импульсы синхронизации работы всей системы. От точности его работы зависит точность измерения всех интервалов времени.

Формирователи входных сигналов

Сигнал от датчика — это не что иное, как преобразованное в электрический сигнал значение физической величины (например, температуры охлаждающей жидкости). В контроллере СУД этот сигнал проходит через формирователь, где происходит согласование уровней (усиление или ослабление) — преобразование до той величины, которая необходима для нормальной работы процессорной части. Кроме того, входные формирователи выполняют защитную функцию от перенапряжения. Различают формирователи дискретных, аналоговых и частотных сигналов.

Дискретные сигналы — это сигналы, значение которых во времени меняется скачкообразно. Например, сигнал включения зажигания или сигнал запроса кондиционера. Такие сигналы поступают после преобразователей напрямую в процессорную часть на входы портов ввода/вывода.

Аналоговые сигналы — это сигналы, значение которых во времени непрерывно меняется. Например, сигнал с датчика массового расхода воздуха или с датчика положения дроссельной заслонки. Эти сигналы после предварительной обработки поступают в процессорную часть на входы АЦП.

Частотные сигналы — это сигналы, частота изменения которых несет информацию об изменении физической величины, измеряемой датчиком. Например, частота сигнала с датчика положения коленвала пропорциональна скорости вращения двигателя. Для дальнейшей обработки таких сигналов важно, чтобы эти сигналы не имели импульсных помех. Во входном формирователе частотный сигнал ограничивается по амплитуде (амплитудное значение такого сигнала не несет необходимой информации) и поступает в процессорную часть на вход таймера/счетчика.

Формирователи выходных сигналов

Эти формирователи преобразуют сигналы с портов ввода/вывода процессорной части в сигналы достаточной мощности для непосредственного управления исполнительными устройствами. Выходные формирователи — это современные микросхемы (драйверы), которые, кроме основных функций, усиления по мощности, еще выполняют функции защиты выходов контроллера от замыкания на массу или на плюс батареи, а также от перегрузки. Эти драйверы называют “интеллектуальными”, так как в случае ненормальной работы, когда срабатывают защитные функции, они информируют процессор об этом. В контроллере используются различные типы формирователей выходных сигналов в зависимости от необходимой мощности.

Формирователь канала диагностики необходим для согласования уровней электрических сигналов диагностического оборудования с уровнями сигналов процессора.

Источник питания

Поскольку процессорная часть и микросхемы формирователей имеют рабочее напряжение питания +5 вольт, в контроллере предусмотрен источник питания. Он выдает стабильное напряжение при изменении напряжения в бортовой сети в широком диапазоне. Просадка напряжения до 6 вольт во время холодного пуска двигателя с не полностью заряженной батареей не приводит к отключению контроллера СУД. От внутреннего источника питания контроллера также запитываются некоторые датчики системы управления.

Статья Контроллер системы управления двигателем и Впрыск топлива и

Еще статьи по теме Впрыск топлива и история возникновения систем управления двигателем кратко. Что такое впрыск? Впрыск от английского “injection” сегодня комплексная система управления, обеспечивающая оптимальный режим работы двигателя с целью снижения токсичности отработавших газов, повышения мощности и экономичности двигателя. В системе управления двигателем можно выделить. Впрыск топлива и история

Статья Контроллер системы управления двигателем и Основные принципы

Еще статьи по теме Основные принципы работы инжекторного двигателя кратко. Такты и порядок работы Наибольшее применение автомобилестроении нашел так называемый двигатель Отто двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, котором энергия, выделяемая сгорании топлива, превращается механическую энергию поступательного движения поршня. В этом. Основные принципы работы

Статья Контроллер системы управления двигателем и Система питания

Еще статьи по теме Система питания впрыскового двигателя кратко. Топливная система Топливная система автомобилей с электронным впрыском имеет ряд особенностей по сравнению с системой карбюраторного двигателя: топливо бака подается под высоким давлением образование топливовоздушной смеси происходит во впускной трубе непосредственно перед впускным. Система питания впрыскового

Статья Контроллер системы управления двигателем и Электронная

Еще статьи по теме Электронная система зажигания кратко. Чтобы воспламенить топливовоздушную смесь, нужный момент цилиндр должна быть подана электрическая искра. Эту задачу выполняет электронная система зажигания, которая является составной частью системы управления двигателем. Электронная система зажигания имеет ряд существенных отличий от. Электронная система

Статья Контроллер системы управления двигателем и Датчики системы

Еще статьи по теме Датчики системы управления двигателем кратко. Датчики системы управления двигателем позволяют контроллеру определять, что происходит с двигателем и автомобилем целом конкретный момент времени. По сигналам датчикоконтроллер производит сложные расчеты, после чего выдает управляющие сигналы на исполнительные механизмы Датчик положения. Датчики системы управления

Статья Контроллер системы управления двигателем и Системы,

Еще статьи по теме Системы, соответствующие экологическим нормам “Евро-2” и “Евро-3” кратко. Датчик неровной дороги Датчик неровной дороги ДНД, рис. 1 является единственным датчиком системе, который не оказывает прямого влияния на процесс управления двигателем. Он выполняет чисто защитную функцию: по сигналу этого датчика контроллер может на время прерывать распознавание пропусков. Системы, соответствующие

Статья Контроллер системы управления двигателем и Контроллер

Еще статьи по теме Контроллер системы управления двигателем кратко. Главная часть системы впрыска контроллер системы управления двигателем. Его иногда еще называют “мозгами”, как бы подчеркивая важность той работы, которую он выполняет. Контроллер от английского control “управление” является коммуникационным и вычислительным центром системы зависимости. Контроллер системы

Статья Контроллер системы управления двигателем и Самодиагностика

Еще статьи по теме Самодиагностика системы управления двигателем кратко. Основная задача впрыска управление рабочим процессом двигателя. Для этого состасистемы управления входят контроллер СУД, датчики и исполнительные механизмы. По сигналам датчикоконтроллер определяет оптимальное количество топлива и момент, когда его необходимо подать цилиндр, определяет. Самодиагностика системы

Статья Контроллер системы управления двигателем и Исправное и

Еще статьи по теме Исправное и неисправное состояние системы управления двигателем кратко. Изучая работу системы управления двигателем СУД мы рассматривали исправное состояние каждого компонента, входящего состасистемы управления, а исправное состояние самого двигателя. Другими словами, идеализированную модель системы, и нам было важно разобраться с основными принципами. Исправное и неисправное

Статья Контроллер системы управления двигателем и Оборудование для

Еще статьи по теме Оборудование для диагностики впрыска кратко. Одной важнейших задач бортовой диагностики системы управления двигателем является обеспечение связи с диагностическим оборудованием. О наличии неисправности работе системы контроллер информирует водителя с помощью диагностической лампы. Далее система бортовой диагностики должна. Оборудование для диагностики

Статья Контроллер системы управления двигателем и Датчик

Еще статьи по теме Датчик кислорода кратко. Прелести автомобилизации бесспорны, как и связанные с этим глобальным явлением проблемы. В отработавших газах бензинового двигателя можно найти немало разнообразных токсичных компонентов, но верховодит традиционная триада: СО – окись углерода, угарный газ СН – несгоревшие углеводороды NOх. Датчик