Moderní auto nejsou jen čtyři kola a motor. Jedná se o smartphone na kolech. Činnost všech systémů moderního automobilu je řízena obrovským množstvím různých senzorů. Tyto informace pak analyzuje speciální počítač a další elektronické náplně. Čím dražší auto, tím více má různé elektronické možnosti. Celý tento "orchestr" je ovládán jednou malou krabičkou - tou je ECU. co to je? Jedná se o elektronickou řídící jednotku. Dnes si o něm povíme.
ECU v moderním autě
Prvním krokem je začít s podmínkami. ECU je "mozek" automobilu nebo elektronické řídicí jednotky. Mnoho lidí ho zná jako kontrolora. Je to skutečně mozek stroje. Bez tohoto bloku se všechny ostatní prvky a mechanismy jednoduše promění v neživý odpad, obrovské množství plastu, drátů a mikroprocesorů.
Elektronická jednotka přijímá data ze senzorů. Poté jsou informace zpracovávány podle speciálních algoritmů. Poté vyšle speciální příkazy akčním členům. ECU je dokonce i v modelech od AvtoVAZ. Nechybí ani senzory – například kyslík, teplota chladicí kapaliny, rychlost. Co můžeme říci o moderních zahraničních automobilech.
Jedná se o elektronickou řídicí jednotku ECU. Jednoduše řečeno, jedná se o chytré zařízení, které každou sekundu udržuje pod kontrolou všechny procesy, které v autech probíhají. Za sekundu je zpracováno až tisíc různých signálů.
Co ovladač ovládá?
Můžete uvést několik hlavních senzorů, ze kterých se shromažďují informace. Těmi jsou teplota motoru, prostředí, lambda sonda, hladina paliva a volnoběh. V mnoha autech jsou také senzory pro ABS, opotřebení brzdových destiček a další senzory zodpovědné za bezpečnost.
Samostatné prvky ovládají rychlost pohybu, polohu elektronického plynového pedálu. Je tam snímač polohy klikového hřídele. ECU také řídí provoz chladicího systému, ovládání klimatizace. Jednotka hlídá správnou funkci brzdového systému.
Toto samozřejmě není celý seznam senzorů. Jedná se o jakousi standardní sadu, která se nachází na každém více či méně moderním autě. Přibližně takovou sadu funkcí má ECU VAZ-2170. Mluvili jsme o senzorech, ale musíme také mluvit o aktuátorech.
Jedná se o regulátor polohy škrticí klapky, vstřikovač, zapalovací systém. ECU také řídí distribuční fáze, teplotu spalování směsi a je schopna ji udržovat. Jednotka analyzuje složení výfukových plynů. Reguluje chod osvětlení, ovládá elektrické stahování oken, veškeré topení, chod robotických a automatických převodovek.
To je jen minimum toho, co průměrná ECU dokáže. Co to je, už víme, takže pojďme dále - bude to zajímavé. Na strojích vyšší třídy je mnohem více všemožných senzorů a zařízení.
ECU je ve skutečnosti malá jednotka, která udržuje chod celého vozu pod bdělou kontrolou. Každý systém je řízen tímto počítačem. Daleko od automobilového světa si lidé a začínající řidiči myslí, že vzhled počítače je notebook (koneckonců, je to počítač?). Ale tak to vůbec není. Řídicí jednotka se vyrábí v mírně odlišném provedení.
Jak ECU vypadá a co to je?
Řídicí jednotka se vyrábí v různých případech. Často se jedná o plastové nebo hliníkové základny. Například ECU VAZ-2172 je vyrobena v plastovém pouzdře. U většiny zahraničních aut je karoserie kovová. Materiál z velké části závisí na umístění bloku. Pokud je tedy u modelů od AvtoVAZ jednotka instalována v kabině, je vyrobena z plastu. Pokud by byla instalována pod kapotou, byla by vyrobena z kovu.
Ale případ není celý počítač. Uvnitř pouzdra je elektronická deska. Toto je ECU. Co to je, o tom už víme. Z desky jsou vyvedeny dva konektory - jedná se o tzv. CAN sběrnici. K těmto konektorům jsou připojeny vodiče od všech snímačů a aktuátorů. Nutno podotknout, že některé jednotky jsou vybaveny i konektorem pro aktualizaci firmwaru a také diagnostickým výstupem OBD-II. Jako každý počítač i tento občas „chybí“. Také dochází k poruchám v senzorech. Pomocí diagnostického konektoru můžete přečíst chybové kódy ECU VAZ a pak bude snazší opravit auto. Už nemusíte hledat poruchy ručně.
Mikroobvody ECU jsou vystaveny poměrně silnému zahřívání. Proto mají jejich těla žebra. Ty fungují jako radiátory a odvádějí přebytečné teplo. Pokud se podíváte na demontovaný blok, pak je blok ve vzhledu malá krabice o rozměrech 15 x 10 cm, její tloušťka není větší než centimetr.
ECU zevnitř
Pokud otevřete blok, můžete vidět poměrně velkou desku. Nezkušení majitelé automobilů a obecně nezkušení uživatelé počítačů si jej budou moci splést se základní deskou počítače. Jeho zařízení nebudeme důkladně rozumět, ale pojďme si projít hlavní uzly mimochodem.
Zaměřme se na paměť počítače. co to je? Existuje několik typů paměti. PROM je programovatelná konstanta, kam vývojáři vložili potřebné algoritmy pro provoz motoru a dalších systémů. RAM - RAM, která je nezbytná pro práci s meziinformacemi. Zpracovává se v reálném čase. EEPROM je elektronická, přeprogramovatelná paměť. Slouží k ukládání dočasných dat.
Software
Nejdůležitější je funkční software. Koneckonců, je to díky tomu, že informace ze senzorů jsou čteny a analyzovány a povely jsou odesílány akčním členům.
Moduly kontrolují přijatá data na chyby, pokud byly nalezeny. Software se snaží chyby opravit, pokud je to možné. Pokud chybu nelze opravit, zobrazí palubní počítač Check Engine atd. Nemusíte si pamatovat všechny chyby počítače. Jejich dekódování je u všech typů aut různé. Například na Lada Priore kód P0353 označuje přerušený obvod v zapalovací cívce 3. válce.
Kde se nachází ECU?
V kabině se jednotka nachází pod panelem. U modelů od AvtoVAZ se nachází v blízkosti radiátoru topení. U zahraničních vozů obchodní úrovně lze ECU nalézt pod zadním sedadlem. Někteří výrobci se snaží ovladač nainstalovat do kufru. Umístění ECU pod kapotu není nejlepší řešení.
Koneckonců, tam je blok ovlivněn deštěm, sněhem a dalšími faktory. Toto zařízení se často nachází v motorovém prostoru v blízkosti baterie nebo pod bezpečnostním blokem. Je snadné ho najít – najde ho i běžný majitel auta bez speciálních dovedností. Stačí trochu rozebrat palubní desku nebo najít blok pod kapotou. Navenek se jedná o krabici, ze které vycházejí dva kabelové svazky. Ale nestojí za to opravit počítač sami bez zvláštních znalostí. Je lepší svěřit tuto práci odborníkům.
Demontáž
Vyjmutí ovládací skříňky je velmi snadné. Stačí odšroubovat upevňovací šrouby a odpojit kabely. Před těmito pracemi byste samozřejmě měli odstranit záporný pól z baterie. U některých modelů aut je nutné demontovat palubní desku. Blok je často umístěn na straně sporáku nebo pod přihrádkou na rukavice.
Zjištění, zda blok funguje, je velmi jednoduché. Polovinu času auto prostě nenastartuje. Je také možné, že se zablokují všechny systémy, otevřou se všechny zámky a podobně. V ostatních případech může dojít k poruchám motoru. Takže na některých strojích mohou otáčky plavat, dochází k poruchám. Motor nemusí vůbec nastartovat. Vypalují se chyby, které nelze pomocí softwaru odstranit. Je třeba poznamenat, že ECU je poměrně spolehlivý uzel. Pokud jej tedy konkrétně „neutopíte“, jednotka bude fungovat dlouho a správně.
Jak dochází k poruchám, pokud je jednotka spolehlivá? Je to jednoduché – stačí zkrat nebo vlhkost na desce. ECU také nemá ráda fyzické nárazy a korozi.
Oprava, výměna
Těžko říct, zda počítač opravit nebo vyměnit. Někdy se ovladač úplně spálí, a to natolik, že už nejde opravit. Je třeba nainstalovat nový blok. A to není tak levné - průměrná cena je od 15 do 40 tisíc rublů.
Pokud však lze chybu odstranit výměnou jednoho nebo dvou mikroobvodů, je vhodná oprava. Pokud koroze pohltila stopu na desce, lze ji také obnovit.
Závěr
Nyní začínající řidiči vědí, co je ECU v autě, kde se jednotka nachází a k čemu slouží. To jsou užitečné informace, které pomohou všem majitelům aut. Nyní jsou v prodeji speciální diagnostická zařízení, pomocí kterých můžete nezávisle určit poruchu automobilu.
Považuje se za nedílnou součást moderních automobilů elektronická řídicí jednotka motoru. Je určen pro příjem informací ze sady senzorů a jejich následné zpracování. Zpracovávané informace obdrží určitý algoritmus, s jehož pomocí probíhá řídicí akce na různých motorických systémech.
Elektronická řídicí jednotka motoru (ECU) – jak to funguje?
Použití tohoto zařízení efektivně optimalizuje parametry jako je výkon, spotřeba paliva, točivý moment, obsah škodlivých látek ve výfukových plynech a další. Konstrukce elektronické jednotky zahrnuje dva hlavní typy podpory. Pomocí hardwaru jsou zprovozněny různé elektronické součástky v čele s mikroprocesorem.
Informace přicházející ze senzoru jsou převedeny na digitální signály. K tomu se používá speciální převodník. Software obsahuje funkční a řídicí výpočetní moduly. Zpracovávají přijaté signály a posílají je k ovládání akčních členů. Kromě toho jsou generovány výstupní signály, které lze korigovat až do úplného zastavení.
V případě potřeby lze elektrickou řídicí jednotku přeprogramovat. Stává se to při výrazných změnách v konstrukci motoru, například při jeho ladění. Pro výměnu dat se používá speciální sběrnice, s jejíž pomocí jsou všechny řídicí jednotky sloučeny do jediného systému.
Oprava řídicích jednotek motoru - jak to zvládnout sami?
Téměř na všech moderních motorech tohoto typu s různými systémy vstřikování paliva je instalován elektronický řídicí systém vznětového motoru. Takové elektronické řízení je určeno především pro regulaci a optimalizaci jejich práce. Je tak zajištěno efektivní fungování celého palivového systému, přeplňování turbodmychadlem, sacího a výfukového systému, jakož i systému chlazení a recirkulace výfukových plynů.
Veškeré elektronické řízení se skládá z hlavní jednotky, vstupních snímačů a akčních členů motorových systémů. Mnoho motoristů se často může potýkat s potřebou vyřešit takový problém, jako je oprava elektronické řídicí jednotky motoru. Možnost provádět takové opravy nezávisle se považuje za relevantní.
Od samého začátku je důležité přesně zjistit název bloku, v případě, že chybí potřebné výstupní parametry. Zařízení se používá hlavně ECU, v překladu „elektronická řídicí jednotka“. S jeho pomocí se pracuje v souladu se vstupními signály snímačů, které vytvářejí výstupní signály, které ovládají akční členy.
Příčiny poruch a opravy řídicí jednotky motoru
Oprava elektronických řídicích jednotek motoru může být nezbytná při absenci nepřerušeného elektrického napájení. V tomto případě je snadné předpokládat vnitřní poruchu, která vyžaduje povinnou opravu. Důvody mohou být:
- nedostatečná výměna dat se skenerem a hlášení nesprávných parametrů;
- Kontrolka "Kontrola" se při zapnutém zapalování nerozsvítí;
- s jedním z vadných prvků je vydána oprava chyby.
Kromě toho může motor pracovat nesprávně, s odchylkami, ale informace o tom nejsou vydány.
Včasná oprava řídicích jednotek motoru pomůže vyhnout se mnoha vážným problémům. V moderních automobilech je na toto zařízení uzavřeno tolik systémů, že v případě jakékoli poruchy jednotky se může zcela zastavit chod celého mechanismu nebo jeho jednotlivých součástí a sestav. Najdeme tedy viníka této diskuse, jehož umístění lze specifikovat v návodu k obsluze vozu, a vidíme, že se jedná výhradně o elektroniku. Jak najít problém a vyřešit jej v takové rozmanitosti obvodů, tranzistorů a dalších malých prvků?
Mohou existovat nejméně dva důvody, proč ECU hlásí chyby nebo nereaguje na hodnoty jakýchkoli senzorů: vodič se stal nepoužitelným nebo se firmware zmýlil. Je nemožné obnovit firmware sami, pokud se na tuto oblast nespecializujete, takže vám pomohou pouze u prodejce. Elektrické parametry ale můžete snadno zkontrolovat, pokud máte po ruce multimetr. Abyste věděli, které vodiče zkontrolovat na poruchu, musíte zvládnout čtení obvodu vaší ECU.
Moderní digitální technologie umožňují využití široké škály ovládacích funkcí ve voze. Mnoho parametrů ovlivňujících jeho provoz může být zohledněno současně, takže různé systémy mohou být řízeny s maximální účinností. Elektronická řídicí jednotka (ECU) přijímá elektrické signály ze snímačů nebo generátorů v očekávaném rozsahu hodnot, vyhodnocuje je a následně vypočítává startovací signály pro akční členy (pohony). Řídicí program je uložen ve speciální paměti a za realizaci tohoto programu je zodpovědný mikroprocesor.
Obr.57 Elektronická řídicí jednotka. 1 - konektor, 2 - nízkopříkonové stupně budiče, 3 - spínaný zdroj (SMPS), 4 - rozhraní CAN (rozhraní datové sběrnice), 5 - mikroprocesorová paměťová jednotka, 6 - vysoce výkonné stupně budiče, 7 - vstupní a výstupní obvody .
Operační podmínky
ECU podléhá velmi vysokým požadavkům ve vztahu k následujícím faktorům:
- okolní teplota (při běžném provozu by měla být mezi -40 - +85°С pro užitková vozidla a -40 - +70°С pro osobní automobily);
- ovlivňovat materiály, jako je ropa a palivo atd.;
- ovlivňovat vlhkost prostředí;
- mají mechanickou pevnost, například v přítomnosti vibrací během provozu motoru.
Zároveň platí velmi vysoké požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu a ochranu před vysokofrekvenčním rušením.
Zařízení a design
ECU (obr. 57) je umístěna v kovovém pouzdře a je připojena k senzorům, akčním členům a napájecímu zdroji pomocí vícepólového konektoru (1). Komponenty elektronického systému pro přímé ovládání servomotorů jsou umístěny ve skříni ECU tak, aby byl zajištěn dobrý odvod tepla do okolí.
Je-li ECU instalována přímo na motoru, je teplo odváděno přes chladič zabudovaný ve skříni ECU, ve kterém neustále proudí palivo (pouze u užitkových vozidel). Většina komponent ECU je vyrobena pomocí technologie SMD (Surface-Mounted Device). Konvenční kabeláž se používá pouze v některých bateriích a konektorech, takže zde lze použít kompaktní konstrukce s nízkou hmotností.
58 Zpracování signálu v elektronické řídicí jednotce počítače Obr. H - vysoká úroveň L - nízká úroveň. FEPROM - programovatelná paměť (paměť pouze pro čtení), EEPROM - paměť pouze pro čtení, RAM - paměť s náhodným přístupem, A / D-ADC, CAN - datová sběrnice.
Zpracování dat
Vstupní signály
Spolu s periferními akčními členy představují senzory rozhraní mezi vozidlem a ECU, která je jednotkou pro zpracování dat.
ECU přijímá elektrické signály ze snímačů prostřednictvím kabeláže a konektorů vozidla. Tyto signály mohou být následujících typů:
Obr.59 Signály pulzně šířkové modulace. a - konstantní perioda, b - doba trvání signálu.
Úprava signálu
Pro omezení napětí vstupních signálů na maximální přípustnou hodnotu jsou v ECU použity ochranné obvody. Pomocí filtračních zařízení jsou superponované rušivé signály ve většině případů odděleny od užitečných signálů, které jsou v případě potřeby zesíleny na přijatelnou úroveň vstupního signálu počítače.
Tvorba signálů v senzorech může být úplná nebo částečná, v závislosti na úrovni jejich integrace.
Zpracování signálu
ECU je řídicí centrum systému, které je odpovědné za sled funkčních operací. Řídicí funkce se zpětnou vazbou i bez ní jsou vykonávány v mikroprocesoru. Jako vstupní souřadnice slouží vstupní signály generované senzory, generátory s očekávanými hodnotami parametrů a rozhraními jiných systémů. Jejich platnost se dále kontroluje v počítači. Výstupní signály jsou vypočítávány pomocí programů, charakteristik a programovatelných matic. Mikroprocesor je synchronizován krystalovým oscilátorem.
Obr.60 Schéma pro výpočet zásoby paliva v elektronické řídicí jednotce.
Klíč zapalování v poloze A (start),
Klíč zapalování v poloze B (jízdní režimy).
- Programovatelná (přepisovatelná paměť). Mikroprocesor ke své činnosti vyžaduje program, který je uložen v programovatelné paměti (Read Only Memory - ROM, nebo EPROM / FEPROM).
Tato paměť obsahuje i speciální data (individuální data, charakteristické a programovatelné matice). Toto jsou pevné údaje a nelze je za jízdy měnit.
Mnoho možností, které vyžadují různé záznamy dat, vyžaduje omezení počtu typů ECU pro výrobce automobilů. Celou programovatelnou paměťovou oblast (Flash EPROPM nebo FEPROM) lze naprogramovat (data specifická pro program a model), když vozidlo sjede z montážní linky (programování konce linky). Do paměti je také možné uložit řadu datových možností (tedy pro různé země), které pak volí EoL programování.
- RAM. Paměť s náhodným přístupem (RAM) je nutná k ukládání měnících se dat, jako jsou číselné hodnoty signálů. RAM vyžaduje pro správnou funkci stálou elektrickou energii. Po vypnutí zapalování nebo startovacího spínače se ECU vypne, a proto ztratí veškerou paměť (tzv. „vypařovací“ paměť). Adaptivní hodnoty veličin, tedy ty, které se systém „naučí“ za provozu a které se týkají provozu provozních režimů motoru, je v tomto případě nutné znovu „naučit“ po opětovném zapnutí počítače.
Data, která by neměla být ztracena (jako jsou kódy imobilizéru a data poruchových kódů), musí být trvale uložena v paměti pouze pro čtení (EEPROM). V tomto případě se data v trvalé paměti neztratí ani po odpojení baterie.
- Integrovaný obvod specifický pro aplikaci (ASIC). Rostoucí složitost funkcí ECU znamená, že výpočetní výkon mikroprocesorů není dostatečný. Řešením je použití modulů se specializovanými integrovanými obvody (ASIC - Application-Specific Integrated Circuit) - vývojový potenciál ECU a jelikož jsou vybaveny zvýšenou RAM (extra RAM) a pokročilými vstupními a výstupními bloky, mohou generovat a vysílat signály pulsně šířkové modulace.
- Aktuální řídicí blok. ECU je vybavena sledovacím obvodem, který je zabudován do integrovaného obvodu specifického pro aplikaci (ASIC). Mikroprocesor a monitorovací jednotka se navzájem monitorují a jakmile je zjištěna porucha, může kterákoli z nich nezávisle na druhé vypnout přívod paliva.
Výstupní signály
Pomocí svých výstupních signálů spouští mikroprocesor řídicí stupně. Výstupní signály jsou obvykle dostatečně silné, aby přímo řídily akční členy nebo relé. Pohonné stupně jsou chráněny proti zkratu na kostru nebo baterii a také proti zničení elektrickým přetížením. Takové poruchy spolu s přerušenými obvody nebo poruchami snímače jsou detekovány ovladačem stupně řidiče a tyto informace jsou přenášeny do mikroprocesoru.
Přepínání signálů
Tyto signály se používají k zapínání a vypínání akčních členů, například elektrického ventilátoru chladicího systému motoru.
Pulzní šířkové modulační signály (PWM signály)
Výstupní digitální signály mohou být ve formě signálů pulzně šířkové modulace. Jedná se o obdélníkové signály s konstantní periodou, ale proměnlivé v čase (obr. 59), kterými lze spouštět elektromagnetické pohony, např. ventil recirkulace výfukových plynů.
Přenos dat v rámci ECU
Aby mikroprocesor správně fungoval, musí s ním periferní komponenty umět komunikovat. Je tomu tak při použití adresové nebo datové sběrnice, přes kterou mikroprocesor poskytuje např. adresu paměti s náhodným přístupem (RAM), která má být aktuálně dostupná. Datová sběrnice pak slouží k přenosu odpovídajících dat. Předchozí automobilové systémy se spokojily s 8bitovou topologií s datovou sběrnicí, která zahrnovala osm linek, které dohromady mohly přenášet 256 dat současně. 16bitová adresová sběrnice, která byla běžně používána v takových systémech, mohla přenášet data na 65536 adres.
Moderní, složitější systémy vyžadují 16 bitů nebo dokonce 32 bitů pro datovou sběrnici. Aby se komponenty systému udržely v provozu, lze pro adresové sběrnice (datové sběrnice) použít multiplexní (opakovaný) přenos. To znamená, že data a adresy jsou odesílány na stejných přenosových linkách, ale jsou vzájemně posunuty v čase.
Vestavěná diagnostika
- Proudové řízení snímačů. Aby bylo zajištěno, že je k dispozici normální napájecí napětí a že výstupní signál snímače je v přijatelných mezích (například u snímače teploty je tento rozsah mezi -40 a +150 ° C), provoz snímačů je monitorován vestavěnými diagnostickými zařízeními.
Signály nejdůležitějších senzorů jsou pokud možno duplikovány. To znamená, že v případě poruchy může být použit jiný podobný signál nebo mohou být provedeny dvě nebo tři volby.
- Určení závad. To lze provést ve speciální oblasti pro sledování činnosti senzorů. U systémů se zpětnovazebními programy (např. regulace tlaku) je také možné diagnostikovat odchylky v daném regulačním rozsahu.
Cesta signálu může být považována za nesprávnou, pokud porucha trvá déle než danou dobu. Pokud je tato doba překročena, porucha se uloží do paměti počítače spolu s parametry podmínek, za kterých k ní došlo (například teplota chladicí kapaliny, otáčky motoru atd.).
U mnoha poruch může být senzor znovu zkontrolován, pokud se zjistí, že signálová cesta je sledovatelná jako bez závady v uvažovaném časovém období.
- Reakce v případě poruchy. Pokud je výstupní signál snímače mimo rozsah, přepne se na výchozí hodnotu signálu. Tento postup se používá pro následující vstupní signály: napětí baterie; teplota chladicí kapaliny, nasávaného vzduchu, motorového oleje; posilovací tlak; atmosférický tlak a průtok nasávaného vzduchu.
V případě narušení funkcí důležitých pro provoz se provede přepínač náhradních funkcí, které řidiči umožní zajet např. do autoservisu. Pokud je vadný jeden z potenciometrů v modulu polohy plynového pedálu, lze pro výpočty použít signály druhého potenciometru, pokud jsou přijatelné, nebo lze provoz motoru přepnout do režimu konstantních nízkých otáček.
Princip činnosti elektronického řídicího systému
ECU vyhodnocuje signály přijímané z externích senzorů a nastavuje limity pro přípustnou úroveň napětí.
Pomocí těchto vstupů a uložených programovatelných matic vypočítává mikroprocesor dobu trvání a úhel předstihu (čas začátku) vstřiku a převádí tato data na výkonové signály jako funkci času, které jsou pak přizpůsobeny pohybu pístů. Vzhledem k vysokému dynamickému zatížení motoru a vysoké rychlosti je pro splnění požadavků na přesnost výpočtu nutný vysoký výpočetní výkon mikroprocesoru. Výstupní signály se používají k pohonu stupňů budiče, které poskytují odpovídající výkon všem akčním členům (např. elektromagnetickým ventilům), včetně ovladačů pro funkce motoru, jako je EGR a obtok turbíny turbodmychadla, a také pomocné funkce, jako jsou relé žhavicích svíček a vzduch. klimatizace. Stupně budiče jsou chráněny proti zničení a poškození v důsledku zkratů a elektrického přetížení. Signály o takových poruchách, jako je přerušený obvod, jsou přenášeny zpět do mikroprocesoru.
Diagnostické funkce stupňů ovladače elektromagnetu rovněž určují kód alarmu pro poruchu. Kromě toho se určitý počet výstupních signálů posílá přes rozhraní do jiných systémů vozidla. ECU také v rámci bezpečnostní koncepce monitoruje činnost celého systému přívodu paliva.
Správa pracovního režimu
Pro zajištění optimálního spalovacího procesu v motoru musí ECU provést příslušný výpočet množství přiváděného paliva pro každý provozní režim. Blokové schéma pro výpočet množství přiváděného paliva je na Obr. 60.
Startování dodávky paliva
Startovací dodávka paliva se vypočítává jako funkce teploty chladicí kapaliny a otáček motoru. ECU poskytuje výstupní signál pro startovací výkon od okamžiku zapnutí zapalování (poloha „A“ na obr. 60) a žhavení až do dosažení minimálních otáček motoru. Řidič nemůže ovlivnit množství startovacího posuvu.
Řízení provozu vozidel
Za jízdy vozidla se množství vstřikovaného paliva (dodané množství) vypočítá jako funkce polohy plynového pedálu (snímač polohy plynového pedálu) a otáček motoru (spínač zapalování v poloze „B“ na obr. 60) pomocí více proměnných charakteristika ovládání vozidla. Toto ovládání poskytuje optimální soulad mezi činnostmi řidiče a volbou výkonu motoru.
Regulace minimální frekvence otáček volnoběhu
Při minimálních volnoběhu je spotřeba určována především mechanickou účinností motoru a otáčkami motoru.
V dnešním hustém provozu s častými zastávkami připadá hlavní podíl na spotřebě paliva na minimální volnoběh. To tedy znamená, že na jedné straně musí být minimální volnoběžné otáčky udržovány na co nejnižší úrovni a na druhé straně bez ohledu na zatížení (zapnutá klimatizace, poloha voliče automatické převodovky, manévrování při posilovači řízení atd.) , nikdy by neměla klesnout pod určité minimum, když motor cuká nebo se dokonce zastaví.
Pro nastavení požadovaných otáček mění regulátor minimálních volnoběžných otáček přívod paliva, dokud se jeho naměřená hodnota nerovná požadované. Požadované otáčky a regulační charakteristiky jsou určeny polohou voliče (u automatické převodovky) a teplotou chladicí kapaliny motoru (ze signálu ze snímače teploty chladicí kapaliny).
Kromě zohlednění vlivu momentu odporu působením vnější vnější zátěže je třeba vzít v úvahu také momenty vnitřního tření, které musí být kompenzovány systémem regulace minimálních volnoběžných otáček. Tyto změny jsou minimální, ale neustále se provádějí po celou dobu životnosti vozidla.
Kontrola plynulosti motoru
V důsledku výrobních tolerancí a v závislosti na opotřebení motoru existují rozdíly ve velikosti točivého momentu generovaného jednotlivými válci. To je patrné zejména při minimálních volnoběžných otáčkách, kdy to vede k nerovnoměrnému, trhanému, chodu motoru. Systém řízení plynulosti motoru sleduje změny ve svém chodu v každém okamžiku, kdy dojde k záblesku ve válcích, a porovnává činnost válců mezi sebou. Množství paliva vstřikovaného do každého válce je pak řízeno v závislosti na naměřeném rozdílu otáček mezi jednotlivými válci tak, aby podíl každého válce na tvorbě točivého momentu motoru byl stejný.
Regulace rychlosti vozidla (tempomat)
Ovladač systému tempomatu umožňuje ovládat vůz při dané konstantní rychlosti.
Udržuje rychlost vozu podle hodnoty zvolené řidičem pomocí spínače umístěného na palubní desce.
Při regulaci se množství vstřikovaného paliva zvyšuje nebo snižuje, dokud se skutečné otáčky nerovnají nastavené rychlosti. Proces regulace se automaticky ukončí, jakmile řidič sešlápne pedál spojky nebo brzdy. Pokud řidič sešlápne plynový pedál, vozidlo může zrychlit pouze na rychlost nastavenou systémem „tempomat“. Jakmile uvolníte plynový pedál, regulátor začne znovu upravovat rychlost podle předchozího nastavení. Pokud byl systém „tempomat“ deaktivován, stačí řidiči stisknout aktivační tlačítko, aby znovu zvolil dříve nastavenou rychlost.
Je také možné nastavit požadovanou rychlost v krocích pomocí spínače „tempomat“.
Kontrola limitu paliva
Důvodů, proč není žádoucí vstřikovat vždy maximální množství paliva, je celá řada.
Takové důvody mohou být:
- vysoké emise škodlivých látek z výfukových plynů;
- vysoké emise částic sazí v důsledku nadměrné dodávky paliva;
- mechanické přetížení při maximálním točivém momentu nebo při velkém překročení otáček;
- tepelné přetížení v důsledku zvýšené teploty chladicí kapaliny, oleje nebo výfukových plynů turbodmychadla.
Limit vstřikování paliva je založen na řadě vstupů, jako je hmotnostní průtok vzduchu, otáčky motoru a teplota chladicí kapaliny.
Rýže. 61 Aktivní tlumení vibrací. 1 - tvrdé sešlápnutí plynového pedálu, 2 - rychlostní charakteristika bez aktivního tlumení vibrací, 3 - rychlostní charakteristika s aktivním tlumením vibrací.
Kolísání rychlosti tlumení
Při prudkém sešlápnutí nebo uvolnění plynového pedálu dochází k rychlé změně množství vstřikovaného paliva a v důsledku toho k rychlé změně točivého momentu motoru. Takovéto prudké změny zatížení motoru vedou ke vzniku „elastických“ vibrací a v důsledku toho ke kolísání otáček klikového hřídele motoru (obr. 61).
Tlumení kmitání omezuje takové periodické oscilace rychlosti tím, že odpovídajícím způsobem mění množství vstřikovaného paliva se stejnou frekvencí, jako je frekvence oscilace rychlosti, to znamená, že v okamžiku zvýšení rychlosti se vstřikuje méně paliva a při jejím snížení více.
Výšková kompenzace
Atmosférický tlak ovlivňuje regulaci plnicího tlaku a je omezovačem točivého momentu motoru. Při použití snímače atmosférického tlaku může být jeho hodnota měřena ECU, takže při provozu ve vysokých nadmořských výškách může být sníženo cyklování paliva a tím i výfukový kouř motoru.
Vypnutí válce
Místo vstřikování velmi malých dávek paliva pro snížení točivého momentu při vysokém volnoběhu a nízké zátěži lze použít metodu vypínání části válců. Například polovinu vstřikovačů lze deaktivovat (palivové systémy s jednotkovými vstřikovači, jednotlivá vysokotlaká palivová čerpadla a Common Rail), zatímco zbývající vstřikovače dodají více paliva s větší přesností dávkování.
V procesech zapínání a vypínání válců zajišťují algoritmy speciálního programu hladký přechod režimů, v důsledku čehož nedochází ke kolísání točivého momentu.
Zastavení motoru
Provoz vznětového motoru je založen na principu samovznícení. To znamená, že motor lze zastavit pouze v případě přerušení dodávky paliva.
Motory s elektronickým řídicím systémem jsou zastaveny signálem ECU „cyklické napájení - nula“ (do elektromagnetických ventilů řízení napájení není dán žádný signál start). Existuje také řada záložních způsobů, jak zastavit motor. Palivové systémy s jednotkovými vstřikovači a jednotlivými vstřikovacími čerpadly se vyznačují vysokou bezpečností. Jinými slovy, k nechtěné injekci může dojít pouze jednou. V důsledku toho se vznětový motor zastaví, když se vypnou solenoidové ventily pro řízení paliva.
Výměna informací
Komunikace mezi ECU motoru a ostatními ECU vozidla probíhá přes síťový řadič - systém datové sběrnice CAN. Tento systém slouží k přenosu požadovaných a nastavených hodnot parametrů, provozních dat a informací o stavu systémů, které jsou nutné pro detekci chyb a efektivní řízení (viz část „Přenos dat do jiných systémů“).
Vnější vliv na množství přiváděného cyklického paliva
Cyklická rychlost posuvu je externě ovlivňována jinými ECU (např. ABS, TCS), které informují ECU motoru, zda má změnit točivý moment motoru (a tedy i rychlost posuvu), a pokud ano, o kolik.
Elektronický imobilizér
Jedním z opatření proti krádeži je ECU imobilizéru, kterou lze nainstalovat, aby se zabránilo neoprávněnému nastartování motoru.
V tomto případě může řidič pomocí signálu dálkového ovládání informovat ECU, že hodlá použít vozidlo. ECU imobilizéru pak sdělí ECU motoru, že lze zrušit blokování paliva a motor lze nastartovat.
Klimatizace
Když je okolní teplota vysoká, klimatizace ochlazuje vzduch uvnitř vozu na požadovanou úroveň pomocí chladicího kompresoru.
V závislosti na typu motoru a charakteristice jízdních režimů může výkon vynaložený na pohon kompresoru dosáhnout 30 % výkonu motoru.
Elektronický řídicí systém motoru rychle vypne kompresor, jakmile řidič silně sešlápne plynový pedál (jinými slovy dramaticky zvýší točivý moment motoru).To umožňuje motoru získat plný výkon, aby zajistil akceleraci vozu a má jen malou vliv na teplotu v autě.
Řídicí jednotka žhavicí svíčky
ECU motoru poskytuje řídicí jednotce žhavení informace o nutnosti zapnutí žhavicích svíček a délce topné periody. Řídicí jednotka žhavicích svíček monitoruje proces zahřívání a hlásí jakékoli poruchy do ECU motoru pro diagnostické účely.
Rýže. 62 Sekvence startovacího signálu ve vysokotlakých palivových elektromagnetických ventilech. 1 - fáze rozběhového proudu (odtrhávací proud), 2 - určení úhlu předstihu vstřiku (okamžik začátku vstřiku), 3 - fáze přidržení proudu, 4 - náhlé vypnutí napájení.
Vysokotlaké solenoidové ventily v palivových systémech s jednotkovými vstřikovači a jednotlivými vstřikovacími čerpadly: Startovací signály
Spouštěcí signály pro vysokotlaké solenoidové ventily kladou přísné požadavky na stupně řidiče
Potřeba udržovat malé tolerance a opakovatelnost cyklických posuvů s vysokou přesností vyžaduje, aby proudové impulsy proudové charakteristiky měly strmé náběžné a sestupné hrany.
Při vytváření rozběhových signálů se využívá řízení proudu, při kterém se proces tvorby dělí na fázi nárůstu (náběhu) odtrhového proudu a fázi jeho udržení. Mezi těmito dvěma fázemi je na krátkou dobu aplikováno konstantní napětí, aby se určilo, kdy se solenoidový ventil uzavře. Řízení proudu musí být tak přesné, aby vstřikovací čerpadlo nebo vstřikovač vždy zajistily opakovatelnost procesu vstřikování paliva v každém provozním režimu. Řízení proudu je také zodpovědné za snížení energetických ztrát v ECU a solenoidových ventilech. Aby bylo zajištěno řízené a rychlé otevření solenoidového ventilu na konci procesu vstřikování, energie uložená ve ventilu je okamžitě uvolněna přivedením vysokého napětí na jeho svorky.
Za výpočet jednotlivých startovacích fází je zodpovědný mikroprocesor. Tento proces se provádí pomocí tzv. logické matice, vyznačující se vysokými výpočetními schopnostmi, které tento požadavek splňují generováním dvou digitálních startovacích signálů v reálném čase - signálu „MODE“ a signálu „ON“. Tyto spouštěcí signály zase způsobí, že stupně ovladače generují požadovanou sekvenci aktuálního procesu spouštění (obr. 62).
Ovládání časování vstřiku paliva (úhel předstihu vstřiku)
Začátek vstřikování paliva je definován jako časový bod (úhel c.p.v.), ve kterém se uzavře vysokotlaký solenoidový ventil a začne se zvyšovat tlak ve vysokotlaké komoře vstřikovacího čerpadla. Jakmile tlak překročí tlak na začátku stoupání jehly trysky, jehla trysky se otevře a začne proces vstřikování paliva. Výpočet skutečné dodávky paliva při vstřikování se provádí v období mezi zahájením dodávky a odstraněním startovacího signálu z elektromagnetického ventilu. Tato doba se nazývá doba trvání vstřiku paliva.
Úhel předstihu vstřiku paliva, tedy okamžik zahájení vstřikování, má významný vliv na výkon motoru, spotřebu paliva, výfukové emise a hluk. Nastavená hodnota úhlu předstihu vstřikování, která je funkcí otáček motoru a dodávky paliva, je uložena ve víceparametrové mapě v ECU. Jeho hodnotu lze upravit v závislosti na teplotě chladicí kapaliny motoru.
Vzhledem k výrobním tolerancím a změnám v činnosti vysokotlakých palivových solenoidových ventilů během jejich životnosti mohou existovat drobné rozdíly v časování aktivace solenoidových ventilů u daného motoru. To vede k rozdílům v časování začátku vstřikování paliva u jednotlivých vstřikovacích čerpadel různých válců.
Aby byly splněny požadavky norem na emise škodlivých látek z výfukových plynů a bylo dosaženo dobrých výsledků při plynulém chodu motoru, je nutné kompenzovat tato porušení pomocí vhodného řídicího algoritmu.
Vezmeme-li v úvahu výše popsanou přímou korelaci mezi geometrickým začátkem podávání a začátkem vstřikování paliva, stačí vzít v úvahu přesné údaje o začátku geometrického podávání, aby bylo zajištěno přesné řízení úhlu předstihu vstřiku.
Pro přesné určení okamžiku zahájení geometrického přívodu paliva se používá elektronický výpočet síly proudu procházejícího vinutím elektromagnetického ventilu a v tomto případě použití přídavného snímače (například jehly vstřikovače senzor zdvihu) není potřeba. Startovací signál do vysokotlakého solenoidového ventilu je generován stejnosměrným napětím blízko okamžiku, kdy by se měl ventil zavřít. Magnetická indukce, ke které dochází při uzavření solenoidového ventilu, dává charakteristice proudu ve vinutí ventilu individuální hodnotu. Vyhodnocuje jej ECU a odchylky od očekávané nastavené hodnoty časování zavírání pro každý elektromagnetický ventil se ukládají do paměti, aby mohly být použity jako kompenzační data pro následný proces vstřikování paliva.
Přenos dat do jiných systémů
Přehled systémů
Moderní elektronické řídicí systémy automobilů zahrnují následující funkce:
- elektronické řízení motoru a samotné vstřikovací čerpadlo;
- elektronické ovládání řazení v převodovce;
- protiblokovací brzdový systém (ABS);
- systém kontroly trakce (TCS);
- elektronický stabilizační program (ESP);
- systém řízení brzdného momentu (MSR);
- elektronické imobilizéry (EWS);
- palubní počítače atd.
Využití těchto funkcí vyžaduje zajištění komunikace mezi jednotlivými ECU prostřednictvím sítě. Výměna informací mezi různými řídicími systémy snižuje celkový počet senzorů a zároveň aktivuje využití potenciálu jednotlivých systémů. Rozhraní komunikačního systému, která byla speciálně navržena pro automobilové aplikace, lze rozdělit do dvou kategorií: konvenční rozhraní; sériová rozhraní, tedy CAN (Controller Area Network).
Rýže. 63 Schéma normálního přenosu dat. 1 - řídicí jednotka převodovky, 2 - sdružený přístroj, 3 - řídicí jednotka motoru, 4 - řídicí jednotka systémů ABS / ESP.
Normální přenos dat
V konvenčních automobilových datových systémech je pro každý signál poskytnut jeden komunikační kanál (obr. 63). Binární signály lze přenášet pouze jako jeden ze dvou možných - "1" nebo "0" (vysoká nebo nízká úroveň). Příkladem může být kompresor klimatizace automobilu, který je buď zapnutý (On) nebo vypnutý (Off).
Binární signály „ON/OFF“ lze použít k přenosu neustále se měnících dat, jako jsou signály snímače polohy plynového pedálu.
Stále se zvyšující tok dat mezi různými palubními elektronickými systémy znamená, že konvenční rozhraní již nemohou poskytovat uspokojivé charakteristiky přenosu dat Složitost elektrického vedení a velikost souvisejících konektorů je již dnes velmi obtížné zvládnout, zatímco požadavky pro komunikaci mezi počítači roste.
U některých modelů automobilů je každá ECU propojena sítí až s 30 různými součástmi, což poskytuje kanály, kterých je téměř nemožné dosáhnout konvenční kabeláží za dostupnou cenu.
Sériová komunikace (CAN)
Problémy s komunikací s více vodiči a konvenčními rozhraními lze vyřešit pomocí datových sběrnic. CAN je systém datové sběrnice speciálně navržený pro automobilové aplikace. Data jsou vysílána jako sériový přenos, to znamená, že informační prvky jsou přenášeny jeden po druhém po jedné lince (jeden komunikační kanál). ECU mohou přijímat a vysílat data za předpokladu, že jsou vybaveny sériovým rozhraním CAN.
Oblasti použití
Existují čtyři hlavní oblasti použití systému CAN ve vozidle, jak je znázorněno níže.
- multiplexní přenos. Multiplexní (opakovaný) přenos dat je vhodný pro použití s programy, které provádějí ovládání v uzavřených nebo otevřených okruzích v systémech palubní elektroniky, včetně komfortních a komfortních systémů, jako je klimatizace, centrální zamykání a nastavení sedadel.
Přenosová rychlost je obvykle mezi 10 kbps a 125 kbps (nízká rychlost CAN).
- Programy pro mobilní komunikaci. V oblasti mobilních komunikací fungují komponenty jako navigační systém, telefon a audio instalace ve spojení s centrálním displejem a ovládacími prvky.
Cílem je co nejvíce standardizovat provozní sekvence a koncentrovat informace o stavu systémů v daném okamžiku tak, aby se minimalizovala možnost chyby řidiče.
Rychlost přenosu dat až 125 kbps. Živé vysílání audio a video dat není v této oblasti možné.
- Diagnostické programy. Pro diagnostické účely se systém CAN používá v již existující síti k diagnostice připojených ECU. Současná obecná forma diagnostiky pomocí linie „K“ (ISO 9141) nebude v budoucnu dostačující.
Rychlost přenosu dat je plánována na 500 kbps.
- Aplikace systémů v reálném čase. Použití systémů v reálném čase je nezbytné pro řízení pohybu vozu.
Elektrické systémy, jako je řízení motoru, řazení a elektronický stabilizační program (ESP), vzájemně spolupracují v síti.
Aby byl zaručen výkon v reálném čase, jsou vyžadovány přenosové rychlosti v rozsahu od 125 kbps do 1 Mbps (vysokorychlostní sběrnice CAN).
Rýže. 64 Schéma topologie linkové sběrnice. 1 - řídicí jednotka převodovky, 2 - sdružený přístroj, 3 - řídicí jednotka motoru, 4 - řídicí jednotka systémů ABS / ESP.
Provoz ECU v síti
Síťová strategie zajišťuje, že elektronické systémy jako elektronické řízení motoru, protiblokovací brzdový systém (ABS), kontrola trakce (TCS), elektronický stabilizační program (ESP), elektronické řízení řazení v automatické převodovce atd. jsou vzájemně propojeny. přes rozhraní CAN.
V rámci topologie lineární sběrnice jsou ECU považovány za rovnocenné „partnery“ (obr. 64). Výhodou této struktury, známé jako princip „Multi-Master“, je, že porucha jedné jednotky, která je jí přiřazena, neovlivní ostatní. Možnost obecného selhání je tak výrazně nižší než u jiných logických struktur, jako např. v uzavřených okruzích nebo hierarchických strukturách, ve kterých porucha jednoho systému nebo centrálního počítače způsobí selhání celého strukturálního systému.
Typické datové rychlosti se pohybují od 125 kbps do 1 Mbps. Rychlosti musí být tak vysoké, aby byl zaručen požadovaný výkon v reálném čase. To například znamená, že údaje o zatížení motoru z jeho ECU jsou přiváděny do ECU převodovky během několika milisekund. 
Rýže. 65 Adresování a filtrování zpráv .
Asociativní datové adresování
Datový systém CAN neadresuje každý terminál samostatně, ale místo toho přiděluje každé „zprávě“ pevný „identifikátor“ 11 bitů (standardní formát pro automobily) nebo 29 bitů (dlouhý formát pro užitková vozidla). Identifikátor tedy obsahuje obsah zprávy (například otáčky motoru).
V jedné zprávě může být zahrnuto několik signálů, například počet spínacích poloh.
Každá stanice (ECU) zpracovává pouze ty zprávy, jejichž identifikace je uložena ve vlastním seznamu, které musí být přijaty (filtrování zpráv, obr. 65).
Všechny ostatní zprávy jsou jednoduše ignorovány. Tuto operaci může provádět vyhrazený modul CAN (Full-CAN), takže mikroprocesor je méně zatěžován. Moduly jádra CAN přečtou všechny zprávy a poté mikroprocesor načte příslušnou paměť.
S asociativním systémem adresování dat lze poslat jeden signál do více bloků. Tento vysílač by měl jednoduše poslat svůj signál přímo do sítě datové sběrnice přes ECU, aby byl signál dostupný všem přijímačům. Kromě toho, protože v budoucnu mohou být ke stávajícímu systému CAN přidány další jednotky, může se jednat o různé možnosti vybavení. Pokud ECU vyžaduje další informace, které má datová sběrnice, pak stačí pouze zavolat.
Stanovení priorit
Identifikátor udává nejen obsah dat, ale také určuje prioritu zprávy. Signály podléhající rychlým změnám (např. rychlost) musí být samozřejmě přijímány bez zpoždění a bez ztráty dat. V důsledku toho mají tyto rychle se měnící signály vyšší prioritu než signály, jejichž rychlost změny je relativně pomalá (např. teplota chladicí kapaliny motoru). Kromě toho jsou zprávy řazeny podle jejich „důležitosti“ (např. funkce týkající se bezpečnosti práce jsou klasifikovány jako zvláště „důležité“). Na datové sběrnici nikdy nejsou dvě nebo více zpráv stejné priority.
Rozhodčí autobus
Každý blok může začít vysílat zprávy s nejvyšší prioritou, jakmile je sběrnice nečinná. Zahájí-li přenos dat několik bloků současně, je výsledný konflikt přístupu na sběrnici vyřešen udělením prvního přístupu ke zprávě s nejvyšší prioritou, bez jakéhokoli zpoždění a bez ztráty datových bitů (nezničitelný protokol). Je tomu tak při použití "recesivních" (logická 1) a "dominantních" (logická 0) bitů - pomocí dominantních bitů se "přepisují" recesivní bity. Vysílače se zprávami s nízkou prioritou se automaticky stanou přijímači a opakují svou zprávu, jakmile se datová sběrnice opět uvolní. Aby všechny zprávy mohly vstoupit na sběrnici, musí rychlost přenosu dat na sběrnici odpovídat počtu bloků pracujících s touto sběrnicí. U těch signálů, které neustále pulzují (například otáčky motoru), je určena doba cyklu.
Rýže. 66 Formát zprávy.
Formát zprávy
Pro přenos na sběrnici je generován datový rámec o maximální délce 130 bitů (standardní formát) nebo 150 bitů (rozšířený formát). To vám umožní minimalizovat čekací dobu na další – možná extrémně naléhavý – přenos dat. Datové rámce zahrnují sedm po sobě jdoucích zón (polí) (obr. 66).
"Začátek rámu" určuje začátek přenosu dat a synchronizuje všechny systémy;
"Arbitrážní pole" zřetězí identifikátor zprávy a další řídicí bit. Během přenosu tohoto pole doprovází vysílací zařízení přenos každého bitu, aby zkontrolovalo, že aktuálně nevysílají žádné jiné bloky zpráv s vyšší prioritou. Řídicí bit rozhoduje, zda bude daná zpráva klasifikována jako „informační datový rámec“ nebo jako „vzdálený signál“.
"Ovládací pole" obsahuje kód udávající počet bitů v datovém rámci. To umožňuje přijímači signálu určit, že byly přijaty všechny bity informace.
"Datové pole" má informační obsah mezi 0 a 8 bity. K synchronizaci distribuovaných procesů lze použít zprávu s délkou dat "0".
Pole CRC (Cyclic Redundancy Check) obsahuje řídicí slovo pro určení možné interference při přenosu dat.
"Oblast potvrzení" obsahuje potvrzovací signál, ve kterém všechna přijímací zařízení indikují příjem neporušených signálů bez ohledu na to, zda byly zpracovány či nikoli.
"Konec rámu" označuje konec přijímání zprávy.
Vestavěná diagnostika
Systém datové sběrnice CAN je vybaven řadou monitorovacích funkcí pro detekci chyb. Tyto funkce zahrnují testovací signál v "datovém rámci" a také funkci sledování, kdy každý vysílač opět přijímá svůj vlastní signál a může tak detekovat případné odchylky od něj.
Pokud systém detekuje chybu, vyšle tzv. „chybový příznak“, který zastaví probíhající přenos dat. Tím se zabrání tomu, aby ostatní bloky obdržely nesprávná data.
V případě poškození řídící jednotky se může stát, že všechna přenášená data, včetně těch neobsahujících chyby, budou označena „chybovým příznakem“. Aby se tomu zabránilo, obsahuje systém CAN speciální funkci, která dokáže rozlišit mezi občasnými nebo trvalými chybami nebo rušením a lokalizovat tak chyby v blocích. Tento proces je založen na statistické analýze chybových stavů.
Standardizace
Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO) a SAE stanovily standardy pro komunikační systém CAN v automobilových aplikacích:
- ISO 11519-2 - pro nízkorychlostní přenos informací - rychlost až 125 kbps;
- ISO 11898 a SAE J22584 (osobní automobily) a SAE J1939 (nákladní automobily a autobusy) - pro vysokorychlostní přenos informací - více než 125 kbps.
ISO normy pro diagnostiku CAN (ISO 15756 - návrh) se připravují.
Moderní auto je částečně počítač na kolech, přesněji řečeno počítač, který řídí pohyb kol. Většina mechanických částí vozu byla již dávno nahrazena, a pokud zůstanou, jsou zcela a zcela ovládány „elektronickým mozkem“. Samozřejmě je mnohem snazší řídit počítačově řízený vůz a konstruktéři takových vozů myslí v první řadě na bezpečnost.
Avšak bez ohledu na to, jak dokonalý je design elektronických řídicích jednotek (ECU), stále mohou selhat. Tato situace není nejpříjemnější a vzhledem ke složitosti zařízení není nutné hovořit o svépomocné opravě (ač takoví řemeslníci existují). V dnešním článku si povíme, jaké poruchy se mohou stát na ECU, jak mohou být způsobeny a jak je správně diagnostikovat.
1. Příčiny selhání ECU: na co byste měli být připraveni?
Za prvé, elektronická řídicí jednotka automobilu, nebo jednoduše, je velmi složité a důležité počítačové vybavení. V případě poruchy tohoto zařízení může dojít k nesprávné činnosti všech ostatních automobilových systémů. V některých případech může auto přestat fungovat úplně, včetně selhání převodovky, nabíječek a řídicích senzorů.
Elektronické jednotky jsou různé a mohou ovládat různá zařízení. Všechny systémy přitom stále spolu aktivně interagují a předávají důležité informace pro nastavení všech funkcí. Nejzákladnější z nich je ECU motoru automobilu. Navzdory své konstrukční jednoduchosti plní mnoho složitých úkolů:
1. Řízení vstřikování paliva do spalovacího prostoru automobilu.
2. Seřízení škrticí klapky (jak za jízdy, tak při volnoběhu motoru).
3. Řízení zapalovacího systému.
4. Kontrola složení výfukových plynů.
5. Ovládání časování ventilů.
6. Regulace teploty chladicí kapaliny.
Pokud mluvíme konkrétně o ECU motoru, lze všechna data, která obdrží, vzít v úvahu, když funguje protiblokovací brzdový systém a když funguje systém pasivní bezpečnosti, a v systému proti krádeži.
Důvody selhání ECU mohou být velmi různé. V každém případě to pro majitele automobilu nevěstí nic dobrého, protože toto zařízení nelze opravit. I na čerpacích stanicích jej jednoduše vymění za nový. Ale ať je to jak chce, je nutné velmi podrobně pochopit, co může způsobit poruchu. S těmito znalostmi budete schopni zajistit maximální možnou ochranu zařízení před takovými potížemi v budoucnu.
Podle autoelektrikářů nejčastěji počítač selže kvůli přepětí v elektrické síti automobilu. K tomu druhému může zase dojít v důsledku zkratu v jednom ze solenoidů. Toto však není jediný možný důvod:
1. V důsledku jakéhokoli mechanického nárazu může dojít k poškození zařízení. Může se jednat o náhodný náraz nebo velmi silné vibrace, které mohou způsobit mikrotrhliny v deskách počítače a pájecích bodech hlavních kontaktů.
2. Přehřátí jednotky, ke kterému nejčastěji dochází v důsledku prudkého poklesu teploty. Například, když se v silném mrazu snažíte nastartovat auto na vysoké otáčky, vyždímáte ze schopností vozu a všech jeho systémů maximum.
3. Koroze, ke které může dojít jak změnou vlhkosti vzduchu, tak i vniknutím vody do motorového prostoru vozu.
4. Vlhkost vniká přímo do samotné řídicí jednotky v důsledku odtlakování zařízení.
5. Zásah cizích osob do zařízení elektronických systémů, v důsledku čehož by mohlo dojít k narušení jejich integrity.
Pokud jste chtěli „rozsvítit“ auto bez předchozího vypnutí motoru.
Pokud byly svorky odstraněny z autobaterie bez předchozího vypnutí motoru.
Pokud byly vývody při připojování baterie obráceny.
Pokud byl startér zapnutý, ale nebyla k němu připojena žádná napájecí sběrnice.
Bez ohledu na to, co mohlo způsobit poruchu počítače, jakékoli opravy lze provést pouze po provedení úplné odborné diagnostiky. celkově Povaha poruchy zařízení vám napoví o poruchách v jiných systémech. Koneckonců, pokud nejsou také odstraněny, pak nová řídicí jednotka shoří stejně jako stará. Proto je v případě vyhoření počítače velmi důležité zjistit skutečnou příčinu poruchy a okamžitě ji odstranit.
Jak ale zjistit, že skutečně selhala řídící jednotka a ne nějaký jiný systém? To lze pochopit řadou úplně prvních příznaků, které se mohou v takové situaci objevit:
1. Přítomnost zjevného fyzického poškození. Například spálené kontakty nebo vodiče.
2. Nefunkční signály pro ovládání zapalovacího systému nebo palivového čerpadla, volnoběžného mechanismu a dalších mechanismů, které jsou pod kontrolou jednotky.
3. Nedostatek indikátorů z různých senzorů řídicích systémů.
4. Nedostatek komunikace s diagnostickým zařízením.
2. Jak zkontrolovat počítač: praktické rady pro motoristy, kteří nechtějí jezdit na čerpací stanici.
Naštěstí, i když nemáte peníze ani chuť jít do servisu a ECU nechce vykazovat žádné známky života, existuje jistý způsob, jak zjistit, co je příčinou poruchy. Možná je to způsobeno přítomností vestavěného systému vlastní diagnostiky na každé řídicí jednotce vozidla. Umožňuje určit možnou příčinu poruchy bez použití speciálního diagnostického zařízení.
Udělejme ale malou odbočku a povíme si o některých vlastnostech řídicí jednotky motoru automobilu. Toto elektronické zařízení je minipočítač schopný provádět úkoly, které mu byly přiděleny v reálném čase. Současně lze všechny specializované úkoly rozdělit do tří kategorií:
1. Zpracování a analýza signálů, které přicházejí do jednotky ze všech senzorů.
2. Výpočet potřebného nárazu, který je nutný pro ovládání všech systémů vozidla.
3. Řízení činnosti aktorů, tedy těch, které přijímají signál z řídicí jednotky.
Aby však bylo možné zkontrolovat stav řídicí jednotky motoru, je nejprve nutné provést řadu manipulací, aby bylo možné se k ní připojit. K tomu budete potřebovat buď speciální tester, který z pochopitelných důvodů nemá každý, nebo notebook s předinstalovaným speciálním programem. Co by to mělo být za program? Je určen pro čtení diagnostických dat z řídicí jednotky. Můžete si jej nainstalovat buď z internetu, nebo z disku zakoupeného v autobazaru.
Je však třeba zvážit, že na různé modely automobilů lze nainstalovat různé modely řídicích jednotek. Na základě toho je nutné vybrat diagnostický program pro notebook a samozřejmě i samotný způsob ověření. Řekneme vám, jak model diagnostikovat ECU Bosch M7.9.7. Tento model ECU je zcela běžný jak na vozech VAZ, tak na zahraničních vozech.
Pokud jde o program pro diagnostiku, v tomto případě použijeme KWP-D. Okamžitě poznamenáváme, že kromě samotného programu pro provádění diagnostiky budete určitě potřebovat speciální adaptér, který podporuje protokol KWP2000. S jeho připojením začíná samotný diagnostický proces:
1. Jeden konec adaptéru zasuneme do portu elektronické řídicí jednotky a druhý konec do USB portu vašeho notebooku.
2. Otočíme klíčkem v zapalování auta a spustíme diagnostický program na notebooku.
3. Ihned po spuštění by se na displeji notebooku mělo objevit hlášení potvrzující úspěšné spuštění kontroly chyb v provozu elektronické řídící jednotky.
5.
Věnujte pozornost části nazvané DTC, protože v ní se zobrazí všechny poruchy, které motor vydá. Chyby se objeví ve formě speciálních kódů, které lze dešifrovat přechodem do speciální sekce, která se nazývá „Kódy“.
6. Pokud se v sekci DTC neobjevila jediná chyba, pak můžete jásat – motor auta je v perfektním stavu.
Nevyplatí se však ignorovat ani ostatní části tabulky, protože mohou také obsahovat velmi důležité informace, které mohou vysvětlit poruchy počítače. Mezi nimi:
Sekce UACC- zobrazuje všechny údaje charakterizující stav autobaterie. Pokud je s tímto zařízením vše v pořádku, pak by jeho indikátory měly být v oblasti od 14 do 14,5 V. Pokud je indikátor získaný v důsledku testu pod stanovenou hodnotou, měli byste pečlivě zkontrolovat všechny elektrické obvody, které se odchylují od baterie.
Sekce THR- Zde se zobrazí parametry polohy škrticí klapky. Pokud vozidlo běží na volnoběh a u této položky není žádný problém, zobrazí se v této části hodnota 0 %. Pokud je vyšší, vyhledejte pomoc odborníka.
Sekce QT je kontrola spotřeby paliva. Vzhledem k tomu, že auto běží na volnoběh, měl by se v tabulce objevit ukazatel, který je v rozmezí od 0,6 do 0,0 litru za hodinu.
Sekce LUMS_W- stav klikového hřídele během otáčení. Při normálním provozu by jeho rychlost neměla překročit 4 otáčky za sekundu. Pokud je počet otáček vyšší, dochází k nerovnoměrnému zapalování ve válcích motoru. Problém se navíc může skrývat ve vysokonapěťových drátech nebo svíčkách.
3. Co je potřeba ke kontrole ECU, nebo jak se s tímto úkolem vypořádají profesionálové?
Bez speciálního vybavení je prostě nemožné provést úplnou kontrolu řídicí jednotky motoru automobilu. Ale díky jeho přítomnosti se diagnostický proces stává velmi jednoduchým úkolem. Jediným problémem je pořízení tohoto speciálního vybavení, které vlastně veškerou práci udělá za vás.
Co tedy může řidič potřebovat k diagnostice elektronické řídicí jednotky? Za prvé, tohle osciloskop. S ním můžete získat data o provozu absolutně všech systémů vozidla. V tomto případě budou všechna přijatá data zobrazena buď v grafické nebo číselné podobě.
Po odebrání údajů získaných z vašeho vozu je budete muset porovnat se standardními ukazateli. Na základě toho budete schopni určit, ve kterém systému je porucha, a můžete ji opravit. Jedinou nevýhodou osciloskopu je jeho cena, kterou si nemůže dovolit každý.
Ale kromě osciloskopu můžete použít speciální nástroj pro diagnostiku stavu řídicí jednotky. motorový tester. Jeho hlavní funkcí je určit indikátory, které pocházejí ze všech elektronických systémů automobilového motoru. Umožňuje například určit pokles otáček při vypnutí válců a také přítomnost podtlaku v sacím potrubí. Ale stojí to ne méně než osciloskop.
Vzhledem k tomu, že počítač tak často neselže a je stále lepší svěřit řešení problémů této jednotky odborníkům, není nákup takových drahých zařízení vždy racionálním rozhodnutím. Navíc vy sami nebudete vždy schopni správně přečíst informace z jejich displeje. Pokud se tedy objeví jakékoli známky nefunkčnosti počítače, doporučujeme vyhledat pomoc specialistů. Svými manipulacemi totiž můžete svému autu nadělat více škody než užitku.
Každé moderní vozidlo je vybaveno elektronickým systémem řízení motoru (ECM). Hlavním prvkem systému je řídicí jednotka motoru, která zajišťuje optimální chod pohonné jednotky. Co je to za zařízení, jaké funkce počítač plní, jaký je princip jeho fungování? Odpovědi na tyto a další otázky týkající se ECM naleznete níže.
[ Skrýt ]
Popis ECU
Nejprve zvažte popis ECU motoru automobilu, jeho typické parametry a také vám řekněte, kde se zařízení nachází. Začněme hlavními možnostmi přiřazenými tomuto zařízení.
Funkční
Co je tedy ECU v autě? Řídicí jednotka motoru je zařízení sloužící k přijímání signálů z ovladačů a snímačů, jakož i k jejich následnému zpracování a předávání povelů akčním členům. Data přijatá systémem řízení motoru ve voze jsou zpracovávána podle algoritmu stanoveného výrobcem. Po zpracování informací předává elektronická řídicí jednotka motoru příslušné příkazy akčním členům a součástem.
Elektronický řídicí systém motoru umožňuje optimalizovat důležité parametry pro provoz pohonné jednotky, zejména:
- stanovit nejoptimálnější spotřebu paliva;
- kontrolovat složení a poměr škodlivých látek ve výfukových plynech;
- k ovládání indikátorů točivého momentu;
- zajistit nejoptimálnější výkon pohonné jednotky;
- upravit polohu škrticí klapky;
- ovládat činnost zapalovacího systému;
- upravit činnost systému recirkulace výfukových plynů;
- k ovládání fází mechanismu distribuce plynu;
- v případě potřeby upravte teplotu nemrznoucí směsi.
Je třeba si uvědomit, že to nejsou zdaleka všechny funkce, které může elektronická řídicí jednotka motoru plnit. Toto jsou nejzákladnější parametry, ale v závislosti na modelu ECM může řídicí model provádět další možnosti. Toto zařízení také umožňuje diagnostikovat vůz jako celek, pokud byly zaznamenány poruchy v provozu určitých uzlů. Potřeba kontroly může být signalizována rozsvícením kontrolky Check na přístrojové desce.
Kontrolka systému řízení motoru, která svítí, se objeví, pokud ECM detekuje poruchy ve fungování určitých součástí. Pro získání přesnějších údajů o poruchách musí majitel vozu provést počítačovou diagnostiku systému a dešifrovat výsledné kombinace chyb (autorem videa je Pavel Ksenon).
Nyní zvažte umístění řídicího modulu ve voze. Ve většině případů, jak můžete vidět z fotografie, je zařízení v autě, za středovou konzolou, uprostřed. Pro získání přístupu k zařízení bude nutné rozebrat část torpéda. Počítač může být také umístěn za odkládací schránkou nebo přístrojovou deskou, ale pokud byl nainstalován nezávisle, pak umístění instalace určuje instalační program. U některých modelů automobilů je zařízení umístěno v motorovém prostoru.
Komponenty
Dvěma hlavními součástmi jakéhokoli elektronického systému řízení motoru jsou software i hardware.
Software zase obsahuje následující výpočetní moduly:
- Řídicí modul původně navržený pro kontrolu vozidla a kontrolu odchozích signálů. Díky tomuto modulu se v případě potřeby impulsy korigují. Řídicí modul navíc dokonce umožňuje v případě potřeby (například při přehřátí nebo jiných problémech) motor vypnout.
- Neméně důležitý modul je funkční. Slouží k příjmu signálů přenášených do řídicí jednotky vozidla z ovladačů a snímačů. Když modul přijme signál, zpracuje jej a následně vygeneruje určité příkazy, které jsou následně odeslány aktorům (video Pavel Ksenon).
Součástí obvodu ECU je také hardware, který zahrnuje různé elektronické prvky - mikroobvody, procesor atd. Konstrukce řídicího modulu má speciální analogově-digitální převodník určený k zachycení analogových signálů vysílaných regulátory a senzory. Pomocí převodního zařízení jsou přijaté impulsy převedeny do digitálního formátu, se kterým následně pracuje samotný procesor. Tento prvek také převádí pulsy v opačném pořadí, pokud je potřeba přenést signál z mikroprocesoru.
Samostatně je třeba říci o ochraně modulu. V případě vloupání do auta může útočník snadno získat přístup k počítači otevřením torpéda. Ochranu ECU lze zajistit instalací přídavného trezoru nebo speciální nádrže, která zabrání zločinci v přístupu k zařízení. Zde je třeba poznamenat takový moment, jako je zaměnitelnost ECU.
Zaměnitelnost ECU vozu umožňuje výměnu řídicího modulu ve voze v případě jeho poruchy, zároveň však zločinci umožní změnit jednotku nainstalovanou ve voze za vlastní. Díky tomu bude moci útočník obejít systém ochrany proti krádeži, a proto je důležité dbát na ochranu modulu.
Princip činnosti
Pokud mluvíme o principu činnosti, pak řídicí jednotka motoru přijímá signály z různých senzorů, jejich počet se může lišit v závislosti na typu automobilu:
- signály průtoku vzduchu z DMRV;
- o teplotě motoru;
- o poloze klikového hřídele a frekvenci jeho provozu:
- o drsné cestě;
- o rychlosti auta atd.
Zpracováním přijatých signálů přenáší řídicí jednotka příkazy do různých systémů:
- Zapalování stroje. Jak víte, vozidlo, v závislosti na tom, který motor je na něm nainstalováno, může být vybaveno jednou nebo více cívkami. V souladu s přijatým signálem zapalovací systém určí optimální režim pro dodání jiskry, která je nezbytná pro zapálení směsi vzduchu a paliva.
- Na palubní desce. Kontrolní světlo, jak je uvedeno výše, je spojením mezi jednotkou a řidičem. Jeho vzhled na uklizeném může být způsoben detekcí poruch ECM při provozu určitých uzlů. V některých případech indikují chybové zprávy poruchu určitých senzorů.
- Na vstřikovačích pohonné jednotky, s jejichž pomocí se provádí nejoptimálnější vstřikování směsi vzduch-palivo do válců spalovacího motoru. Je třeba mít na paměti, že frekvence změny objemu směsi může být různá.
- Na zařízeních pro testování ECM (autorem videa je Pavel Ksenon).
Klady a zápory elektronické řídicí jednotky motoru
Nejprve se podívejme na výhody:
- s pomocí ECM jsou optimalizovány hlavní provozní parametry vozidla;
- snížený průtok vzduchu;
- je zajištěn jednodušší start pohonné jednotky;
- majitel vozu již nemusí upravovat parametry motoru, téměř vše, co je potřeba, se automaticky upraví;
- pokud motor pracuje správně, pak správná činnost počítače dosáhne optimálních parametrů z hlediska čistoty prostředí.
Hlavní nevýhody:
- Náklady na ECU jsou poměrně vysoké. Pokud zařízení selže, můžete se jej pokusit opravit, ale pokud to nepomůže, je nutné zařízení vyměnit.
- Aby systém správně fungoval, musí být kabeláž vozidla neporušená, zejména mluvíme o části napájecího obvodu samotného ECM.
- Pro optimální výkon musí řidič tankovat pouze kvalitní palivo. Foto 3. Schéma interakce mezi počítačem a automobilovými systémy
