Контроллер системы управления двигателем, на ВАЗ
Главой частью в системе впрыска можно назвать контроллер системы управления двигателем, на ВАЗ его еще часто называют «мозгами», тем самым, подчеркивая важность работ, которые он выполняет. Слово «контроллер» с английского языка переводится как – управление. Контроллер – это вычислительный и коммуникационный центр системы, в зависимости от тех сигналов, которые передают датчики, по заложенным внутри него схемам, он выдает необходимые команды к действию на исполнительные устройства в системе управления.
Выглядит контроллер как железный корпус, внутри которого располагается печатная плата с внедренными в нее электронными компонентами. Провода от датчиков, установленных на бортовой сети и исполнительных устройствах автомобиля многополюсным штекерным разъемом подключаются к контроллеру. Хочется сказать, что контроллеры системы управления двигателями на ВАЗ работают в не простых условиях: влажность воздуха в широком диапазоне; широкий диапазон температуры «за бортом» (от —45 до +75 о С); высокая вибрация и тому подобные. Исходя из этого, основными требованиями, которые предъявляется к конструкции контроллера и электронным компонентам является его практичность и долговечность. Подобные требования сформировались и к электромагнитной совместимости: ограничение излучения высокочастотных помех и чувствительность к внешним помехам.
Если начать рассматривать структуру контроллера, то можно будет заметить, что она состоит из следующих компонентов:
Источник питания
Так как микросхемы формирователей и процессорная часть имеют рабочее напряжение питания +6 вольт, в коллекторе для обеспечения его нормальной работы предусмотрен свой источник питания. Выдаваемое им напряжение стабильно, даже если напряжение в бортовой сети начитает работать с перебоями. Посадка напряжения до 7 вольт, в то время когда осуществляется холодный пуск двигателя и при почти разряженной батареи это не приведет к отключению контроллера СУД. Хочется отметить, что от источника питания находящегося внутри контроллера, запитываются и другие датчики СУД.
Формирователи входных сигналов
Любой сигнал, издаваемый от датчика это электрический сигнал, который несет в себе значение физической величины (к примеру, температуры двигателя). В контроллере СУД данный сигнал проходит через формирователь, в котором происходит согласование уровней (ослабление или усиление) – преобразование величин, которые необходимы для функциональной работы процессорной части. Помимо всего прочего входные формирователи защищают устройство от перепада напряжения.
Формирователи выходных сигналов
Данные формирователи, пропускают через себя сигналы с портов вывода/ввода процессорной части в сигналы нужной мощности для управления исполнительными механизмами СУД. Выходные формирователи – это своего рода драйверы (современные микросхемы), которые помимо усиления мощности выполняют функции защиты выходов от замыкания на «плюс батареи» или «на массу», а также от перегрузки. Подобные драйверы получили название «интеллектуальных», потому как в случае ненормальной работы, когда срабатывают защитные механизмы, она информируют об этом СУД. В контроллерах устанавливаются различные типы формирователей выходных сигналов, все зависит от мощности.
Формирователь диагностики нужен для согласования всех уровней электрических сигналов оборудования диагностики с уровнями сигналов от процессора.
Процессорная часть контроллера
Это та часть, где происходят все главные процессы в работе контроллера на автомобиле ВАЗ. Основная составляющая процессорной части – это однокристальная микроЭВМ. Которая получила свое название из-за того, что большинство составляющих микропроцессорной структуры располагаются на одном чипе (кристалле микросхемы). В контроллерах СУД зачастую пользуются 8-, 16- или 32-разрядными микроЭВМ. Разрядность это количество информационных бит, которыми она сможет оперировать.
Основными компонентами микроЭВМ являются:
Что такое электронный блок управления двигателем?
ЭБУ (ECU от англ. Electronic Control Unit) – электронный блок управления двигателем автомобиля, его другое название – контроллер. Он принимает информацию от многочисленных датчиков, обрабатывает ее по особым алгоритмам и, отталкиваясь от полученных данных, отдает команды исполнительным устройствам системы.
Электронный блок управления является составным звеном бортовой сети автомобиля, он ведет постоянный обмен данными с другими компонентами системы: антиблокировочной системой, автоматической коробкой передач, системами стабилизации и безопасности автомобиля, круиз-контролем, климат-контролем.
Обмен информацией ведется посредством CAN-шины, которая объединяет все электронные и цифровые системы современного автомобиля в одну сеть.
Благодаря такому подходу можно оптимизировать работу двигателя: расход топлива, подачу воздуха, мощность, крутящий момент и др.
Каждая ошибка имеет свой код и эти коды сохраняются на запоминающем устройстве.
При проведении диагностики специалисты подключают к контроллеру через разъем сканирующее устройство, на экран которого выводятся все коды ошибок, а также информация о состоянии двигателя.
Устройство электронного блока управления двигателем.
Контроллер представляет из себя электронную плату с микропроцессором и запоминающим устройством, заключенную в пластиковый или металлический корпус. На корпусе имеются разъемы для подключения к бортовой сети автомобиля и сканирующему устройству. ЭБУ обычно устанавливается либо в подкапотном пространстве, либо в переднем торпедо со стороны пассажира, за бардачком. В инструкции обязательно должно быть указано место расположения контроллера.
Внести изменения в программное обеспечение ЭБУ можно только в авторизованных сервисных центрах.
Ремонт и замена ЭБУ.
Ремонт, равно как и замена блока управления обойдутся не дешево. Оптимальным вариантом будет приобретение нового блока. Чтобы его подобрать, нужно знать все параметры машины. Важно также правильно произвести настройку. ЭБУ будет нормально функционировать при условии, что на него поступают сигналы от всех датчиков и поддерживается нормальный уровень напряжения в сети.
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Что такое Буст контроллер и в чем заключается его работа?
• Буст контроллер (от англ. boost — повышение) — прибор для управления наддувом на турбированном автомобиле. Основное достоинство, что можно установить требуемое давление наддува, и с такой же вернутся к штатному. Он управляет байпасным (защитным) клапаном во впускном коллекторе и служит для кратковременного повышения давления нагнетаемого воздуха. Буст контроллер «зажимает» байпасный клапан и не дает ему стравить излишки воздуха из впускного коллектора. Это позволяет увеличить мощность и крутящий момент при высоких оборотах двигателя.
• Буст контроллеры бывают двух типов: механические и электронные.
В основном современные бустконтроллеры являются электронными, причём в них нередко реализованы весьма сложные алгоритмы управления, учитывающие частоту вращения вала и нагрузку ДВС (двигателя внутреннего сгорания), а также привычки конкретного водителя, благодаря чему такие бустконтроллеры способны заставить турбокомпрессор создавать максимальное давление в кратчайшие сроки.
• Мощность увеличивается ненамного, а нагрузка на детали двигателя возрастает очень сильно. Поэтому установка буст контроллера имеет смысл только если участвовать в соревнованиях. Именно поэтому ставить буст контроллер на стоковый движок не целесообразно, т.к. двигатель не выдержит. Нужна существенная его доработка + замена всех прокладок.
• При повседневной эксплуатации буст контроллер практически бездействует, т.к. давление воздуха, выдаваемое турбиной, ниже порога срабатывания стандартного клапана.
Контроллер в автомобиль
Пару лет назад появилась идея сделать контроллер в автомобиль, который мог бы повторить функции автосигнализации и обладать некоторым расширенным функционалом, в частности функционал уровня «комфорт». Вчера ко мне пришла идея включать MUTE на аудиосистеме, когда включаешь заднюю передачу, и отключать MUTE, когда возвращаешь передачу в исходное положение. В ранних записях я писал, что установил себе ресивер JVC с поддержкой внешнего управления, а также соорудил адаптер для мультируля Prius, чтобы управлять этим ресивером. Многие ресиверы поддерживают функцию внешнего управления и чаще всего для этого достаточно выхода с открытым коллектором и малым током. Для поддержки руля с резистивным управлением, как в Prius 20 модели нужно задействовать аналоговый вход микроконтроллера с делителем от x2 до x10, анализируя при этом уровень напряжения, ну а сделать поддержку мультируля по CAN шине и вовсе не сложно, имея на борту поддержку CAN шины автомобиля. Чтобы реализовать это в контроллере нам нужно задействовать 1 аналоговый вход и 1 цифровой выход. Идем дальше.
Идея создать контроллер пришла ко мне тогда, когда моя любимая Pandora 3000 не с того не с сего перестала меня узнавать. В ходе разбирательств выяснилось что произошел сбой EEPROM, сервисный PIN был утрачен, а возможность его сброса отсутствует. Заменить микроконтроллер можно, но что делать с прошивкой блока, в частности с загрузчиком прошивок? Попытка прочитать пресекалась защитой от чтения, а дилер и вовсе развел руками и предложил купить новый блок! Потихоньку занимаясь автоматизацией своего жилища у меня давно назревал вопрос о попытке интеграции автомобиля в систему умного дома. Приобретая комплекс от Startline или Pandora с функциями телеметрии вы получаете доступ в личный кабинет, да и даже есть целое мобильное приложение. Хороший комплекс будет стоить дорого, а содержать нужных функций не будет (да, да, я о включении MUTE на R-передаче). Я не ставил целью создать контроллер ради одной этой функций, а наоборот, получить и такие функции, как возможность запуска двигателя без ключа и внешних обходчиков и мне это удалось! Я потратил два дня и смог управлять запуском двигателя на Toyota Camry с Arduino (идеально подходит для проверки гипотез) не прибегая к таким дорогим обходчикам, как iDataLink, Fortin. Если полистать список поддерживаемых моделей, то становится понятно, что среди 100 моделей используется 4 вида подключений и алгоритмический обход, основанный на методе перестановки бит (в частности у Toyota). Реализуя поддержку CAN шины мы получаем доступ к потоку полезных сообщений (температура, статус дверей, управление дверями и т. д.), пусть и не всех (зависит от марки), но как минимум базовых, имея в виду те, что зачастую может увидеть на разъеме OBD2 через ELM327. Наконец, поддержка специфики различных авто можно сгруппировать и вынести в отдельные модули, доступные по I2C или тем же CAN, то есть через универсальный и единый интерфейс к базовому блоку. Практическое использование потребует дооснащения базового блока нужными модулями расширениями под свой тип подключения (аналог, цифровое или смешанное) и оборудование.
Таким образом, получаем гибкий набор модулей, собирая который мы можем получить нужные функции и ничего лишнего.
Не обойду стороной и насущный вопрос — вопрос защиты канала связи. Открытая архитектура подразумевает свободу и многообразие выбора криптографических функций и всей математики.
Начинка и функционал платы, поддерживаемый прошивкой на текущий момент:
Микроконтроллер STM32
Поддержка GSM
Поддержка GPS
Цифровые блокировки запуска двигателя
Бесключевой обходчик иммобилайзера (IMO-IMI)
EEPROM для хранения архива событий
Удаленная диагностика автомобиля
7 цифровых выходов для подключения доп. оборудования
Поддержка CAN-шины
Поддержка цифровых датчиков температуры DS18B20
Контроль зажигания
Шифрование канала связи по HTTPS
Аналог динамического кода для протокола обмена
Измерение уровня напряжения бортовой сети (делитель x10)
SWD-порт для отладки и прошивки
Управление по DTMF и голосовые подсказки
Автозапуск двигателя
Управление магнитолой по проводу Remote (JVC)
Удаленное обновление ПО контроллера
Список доп. функций будет расширяться и будет опубликован после тестирования. Пока что по ряду причин поддерживаются автомобили Toyota Prius NHW20 и Toyota Camry SV40, так как они всегда под рукой 🙂
UPD: Решил, что пора сделать нормальную печатную плату и сделал заказ платы для начальной версии. На начальной версии я пойму все ошибки идеи, исправлю их и добавлю новых ошибок и функций)) Работаю над унификацией интерфейса модулей. Заказ я разместил на pcbway.com. При первой регистрации на pcbway.com вы получаете купон на 5$, который можно применить в свой первый заказ. Если зарегистрируйтесь по ссылке и разместите там свой первый заказ, то по реферальной программе я получу бонусы, которые смогу потратить на изготовление новых версий плат.
После обкатки и допиливания ПО я готов открыть проект любому желающему. Всем удачи!)
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 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