Блок керування двигуном

Блок керування двигуном

Будь-який сучасний технічний пристрій, що містить рухомі робочі органи, має у своєму складі блок управління. Безпосередніми рушіями (виконавчими механізмами) цих органів є приводи, що представляють собою пристрої різної природи: електричні, електромагнітні, гідравлічні, пневматичні тощо. Завданням згаданого блоку є цілеспрямований вплив на них з метою зміни характеристик руху робочих органів: їх швидкості, кута повороту, положення тощо.

Електронний блок керування системою автомобіля

В автотехніці цей загальний термін застосовується для електронних схем, що відповідають за роботу систем автомобіля і конструктивно виконаних у вигляді окремих блоків. При цьому кожен з них може відповідати за один або кілька агрегатів. Так, в автомобілях можна зустріти електронний модуль управління трансмісією (англ. PCM). Це, як правило, комбінований пристрій, що містить схеми контролю двигуна (англ. ECU) і (коробки) передачі (англ. TCU). Таким чином, PCM являє собою конструктивно об 'єднаний блок управління системами автомобіля. Але в деяких моделях авто, наприклад фірми "Крайслер" ", обидві ці схеми (ECU і TCU) конструктивно відокремлені.


Зустрічаються також аналогічні пристрої для гальм, дверей, сидінь, акумулятора тощо. Деякі сучасні авто містять до 80 таких схем. При цьому кожну з них можна визначити як окремий, функціонально (а іноді і конструктивно) відокремлений електронний блок управління. З точки зору схемотехніки більшість з них являють собою високонадійні вбудовувані мікроконтролери. Загальною ж тенденцією автомобілебудування є об 'єднання всіх таких пристроїв у загальну електронну систему автомобіля з центральним комп' ютером.

Блок керування двигуном (ECU) автомобіля

У самому загальному сенсі це - пристрій для формування впливів на ряд виконавчих органів, що змінюють параметри режимів роботи двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) з метою їх оптимізації. Критерієм оптимізації зазвичай виступає витрата палива. необхідний для реалізації руху з заданою швидкістю при наявному навантаженні.

ECU забезпечує виконання таких дій:

  • зчитування значень з великої кількості датчиків всередині моторного відсіку,
  • інтерпретації даних з використанням багатовимірних карт продуктивності (так званих довідкових таблиць),
  • коригування стану виконавчих елементів на двигуні згідно з довідковими таблицями.

Де знаходиться блок управління ECU? На фото нижче показано типове місце його розташування під приладовою панеллю автомобіля.

Що з себе представляє мікропроцесор ECU

Сучасний ECU може містити 32-бітний, 40-МГц мікропроцесор. Це може здатися не дуже швидкодіючим пристроєм порівняно з процесором 500-1000 МГц, який ви, ймовірно, маєте в своєму ПК, але пам 'ятайте, що мікропроцесор ECU працює з набагато меншим об' ємом пам 'яті, що становить в середньому ECU менше 1 мегабайту. У вашому ж ПК, принаймні, 2 гігабайти оперативної пам 'яті - це в 2000 разів більше.

Схема блоку управління конструктивно виконана у вигляді електронного модуля з чіпом мікропроцесора і сотнями інших компонентів на багатошаровій друкованій платі. Цей модуль закріплюється в загальному корпусі разом з блоком живлення, а всі електричні контакти виводяться на зовнішній електричний роз 'єм. Так виглядає електронний модуль ECU (див. на фото нижче).


Інші компоненти ECU

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) - це пристрої для введення в мікропроцесор сигналів автомобільних датчиків, наприклад датчика вмісту кисню. Його вихідний сигнал є напругою, що безперервно змінюється в діапазоні від 0 до 1,1 В. Мікропроцесор розуміє тільки цифровий код, тому АЦП перетворює сигнал датчика на 10-бітовий двійковий код.

  • Вихідні ключові схеми. Блок управління двигуном запалює свічки циліндрів, включає клапани форсунок інжекторної системи подачі палива, задіює вентилятор радіатора охолоджувальної рідини. Ланцюги керування цими пристроями підключені до вихідних ключів ECU. Такий ключ або відкритий для протікання струму, або закритий - проміжного стану він не має. Наприклад, вихідний ключ вентилятора може комутувати струм 0,5 А при напрузі 12 В на релі включення вентилятора. Сигнал невеликої потужності на виведенні чіпа мікропроцесора відкриває транзистор вихідного ключа ECU, що дозволяє включити вже електромагнітне реле вентилятора, що комутує струм його електродвигуна, що досягає декількох ампер.
  • Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП). Іноді ECU повинен надати аналогове вихідне напруження для управління деякими виконавчими пристроями. Оскільки мікропроцесор ECU є цифровим пристроєм, він повинен мати ЦАП, що перетворює цифровий код на аналогову напругу.
  • Формувальники сигналів. Іноді вхідні або вихідні сигнали повинні бути змінені за величиною перед їх перетворенням. Наприклад, АЦП може мати діапазон вхідних сигналів від 0 до 6 В, а сигнал датчика - знаходитися в діапазоні від 0 до 1,5 В. Формувач сигналу для АЦП помножить напругу цього датчика, на 4, і на виході його вийде сигнал в діапазоні 0-6 В, який вже може бути прочитаний і перетворений АЦП

Нижче ми розкриємо зміст окремих функцій ECU.

Керування приладом

Прилади на ній відображають поточний стан різних систем авто. Ця інформація надходить на індикацію після використання відповідними блоками управління. Так, з ECU подається значення температури охолоджувача двигуна і частота обертання його колінвала. Блок керування передачею (TCU) оперує величиною швидкості руху. Блок, що керує гальмами, має інформацію про їх стан.

Всі ці модулі просто виставляють свої дані на загальну для них шину передачі даних, з якої їх зчитує центральний мікропроцесор, наприклад в ECU. Він періодично виставляє на ту саму шину пакети інформації, що складаються із заголовків і даних. Заголовок визначає призначення даних пакунка: або на індикатор швидкості, або на індикатор температури, а самі дані і є величини для індикації. Приборна панель містить інший модуль, який знає, як шукати певні пакети - кожного разу, коли він виявляє їх, оновлює відповідний датчик або індикатор з новим значенням.

Більшість автовиробників купують приладові панелі вже повністю зібраними, від постачальників, які їх розробляють і виготовляють.

ECU інжекторних двигунів

Система харчування сучасних двигунів внутрішнього згоряння - як бензинових, так і дизельних - будується за принципом прямого впорскування палива. Основним її виконавчим пристроєм є впорскувач, інжектор. На відміну від карбюраторної системи, інжектор впорскує паливо безпосередньо в циліндри або впускний колектор до повітряного потоку за допомогою однієї або декількох механічних або електричних форсунок.

Сьогодні форсунками керує мікропроцесор ECU інжекторного двигуна. Принцип роботи такої системи ґрунтується на тому, що рішення про момент і тривалість відкриття електромагнітних клапанів форсунок приймається на підставі сигналів, що надходять від багатьох датчиків.


Управління співвідношенням "" повітря-паливо ""

Для інжекторного двигуна ECU визначає кількість впорскуваного палива на основі аналізу ряду параметрів. Якщо датчик положення дросельної заслінки показує, що педаль газу натискається все далі, то датчик масового витрати вимірює кількість додаткового повітря, що всмоктується в двигун, а ECU розраховує і вводить відповідну кількість палива в двигун. Якщо датчик температури охолоджувальної рідини двигуна показує, що останній не прогрітий, то впорськ палива буде збільшуватися, поки двигун не прогріється. Контроль ECU паливо-повітряної суміші на карбюраторному двигуні працює аналогічно, але за сигналами датчика положення поплавка карбюратора.

Керування кутом випередження запалювання

Двигун з іскровим запалюванням вимагає іскри, щоб ініціювати горіння в камері згоряння. ECU може налаштовувати точний час запалювання іскри в такті стиснення (так зване випередження запалювання), щоб забезпечити йому оптимальний режим роботи. Якщо він виявляє, що двигун стукає, тобто має місце детонація - стан, який потенційно руйнівний для двигуна, і визначає його як результат занадто раннього запалювання, то він затримується. Оскільки детонація, як правило, виникає на низьких обертах, ECU може відправити сигнал для АКПП на зниження передавального ставлення в першій спробі його припинити.

Як керуються скло у вашому авто

Чи замислювалися ви, який механізм піднімає і опускає вікна вашого автомобіля вгору і вниз? І як повинен працювати блок управління склопідйомниками?

Механізм підйому влаштований так: невеликий електродвигун кріпиться до черв 'якової передачі, після якого встановлені ще кілька інших зубчастих коліс, щоб досягти великого передавального числа. За рахунок цього малопотужний виконавчий двигун створює достатній крутний момент для підняття вікна.

У сучасних автомобілях ланцюги управління двигунів склопідйомників усіх дверей заведені в спеціальний електронний блок управління склопідйомниками. Він зазвичай поєднує в собі також функції управління положенням дзеркал і дверних замків.


У деяких автомобілях керування всіма цими функціями плюс керування положенням сидінь поєднано в одному блоці, званому "блоком контролю тіла".

Вентилятор радіатора двигуна: як він управляється?

Електричний вентилятор радіатора двигуна автомобіля включається або в замок запалювання (і тоді він працює, поки двигун працює), або в блок управління вентилятором з термостатичним вимикачем.

Термостат не включає вентилятор до тих пір, поки охолоджуюча двигун рідина не нагріється вище її нормальної робочої температури. Вимикає його термостат, коли вона знову охолодиться. Інтервали включення/вимикання блок управління вентилятором формує залежно від сигналу з датчика температури охолоджувача.

Що забезпечує тепло в салоні?

Всі машини обладнані обігрівачем салону (в просторіччі пічкою), який призначений для використання тепла від двигуна, вдуваного потім в салон.

Після прогрівання двигуна і відповідного підігріву охолоджувальної рідини вона передається в обігрівач, що являє собою невеликий радіатор. Коли повітря над ним прогрівається від обігрівача рідини, що протікає по трубках, він нагнітається в салон невеликим вентилятором.


Управління обігрівачем регулюються або ручним способом, при якому водій просто включає/вимикає вентилятор подачі теплого повітря в салон, або автоматичним керуванням, в якому задіяний окремий блок управління пічкою, або ж система клімат-контролю автомобіля під керуванням центрального комп 'ютера.

Виконавчим органом при всіх способах управління залишається вентилятор подачі теплого повітря, хоча в деяких моделях автомобілів використовується і клапан управління нагрівачем, який зупиняє струм охолоджувальної рідини в обігрівач, коли він не використовується. Обігрівачі сидінь використовують електронагрівальні елементи, а не охолоджувальну рідину двигуна для досягнення ефекту нагріву.

Кілька слів про побутову техніку

Численні вироби побутової техніки мають вбудовані електроприводи, що приводять в рух їх робочі органи: ножі м 'ясорубок і чопперів, різні насадки кухонних комбайнів і міксерів, активатори пральних машин. Тут же можна згадати і різні ручні електроінструки. У більшості випадків ці вироби оснащені електродвигунами постійного струму, які допускають простий спосіб регулювання їх частоти обертання за допомогою змінних резисторів, рухомі контакти яких виводяться на органи управління.

Винятком з цього правила є сучасні пральні машини. Вони оснащуються, як правило, безконтактними (на відміну від двигунів постійного струму) однофазними асинхронними двигунами. Оскільки частота обертання такого двигуна визначається частотою струму в живильній електромережі, то для її зміни використовується спеціальний електронний блок управління пральної машини.

По суті, він являє собою частотний електропривод. Його завданням є живлення обмотки статора приводного електродвигуна струмом такої частоти, при якому швидкість обертання двигуна (і активатора) відповідали б заданому режиму. Так, при полосканні білизни потрібна мінімальна швидкість обертання, а при його віджиманні - максимальна.


У більшості сучасних домогосподарств пральні машини використовуються досить інтенсивно. Тому частим видом їх несправності є вихід з ладу будь-якого елемента керуючої схеми. Після чого слід неминуча заміна блоку управління.