Transcript Riadiaca jednotka

El. riadiaca jednotka
El. riadiaca jednotka
ECU (Electronic Control Unit) je označenie
elektronickej riadiacej jednotky, ktorá je
zodpovedná za celý motorový manažment. Na
základe výpočtov riadi činnosť motora
a ostatných zariadení.
Tiež sa je možné stretnúť s názvom ECM Engine
Control Module, alebo power-train control
module PCM.
Ovláda všetky dôležité funkcie motora s ohľadom
na príslušné zaťaženie, v závislostí od všetkých
okolitých parametrov, ako napr. vonkajšia teplota a
tlak vzduchu, teplota motora, chladiacej zmesi a
oleja atď.
Zo vstupných signálov získaných zo snímačov, ktoré
merajú tlaky, teploty, otáčky, rýchlosť a množstvo
vzduchu, atď., z funkcií a algoritmov uložených
v pamäti vypočítava riadiace signály pre
nastavovacie akčné členy a priamo riadi tieto členy
prostredníctvom výkonových koncových stupňov.
Zaujímavosť
• U automobilov z 90. rokov bola bežná len
jedna riadiaca jednotka, ktorá riadila
vstrekovanie alebo zapaľovanie motora.
Súčasné automobily sú oveľa viac zahltené
elektronikou. Rok od roka, s príchodom tzv.
komfortnej elektroniky, rastie aj počet
riadiacich jednotiek vo vozidle. Napríklad nový
Superb má celkom 36 riadiacich jednotiek.
• Umiestnená je v kovovej skrini obsahujúcej základovú
dosku s elektronickými prvkami. Ostatné prvky sú k nej
pripojené pomocou viacpólového konektora. Používajú
sa 35,55,85 pinové konektory.
• Výkonové časti na riadenie akčných členov sú
namontované na chladič z dôvodu dobrého prestupu
tepla na karosériu. Riadiaca jednotka musí spoľahlivo
pracovať pri teplotách od -30C do +60 C pri napätí
akumulátora od 6V (pri spúšťaní) až do 15 V. Napájacie
napätie pre digitálne časti je nastavené regulátorom na
5V.
Zloženie riadiacej jednotky
• Vlastná elektronická riadiaca jednotka sa
obvykle skladá z niekoľkých častí- vstupnej,
vyhodnocovacej a výstupnej .
• Základným prvkom každej ECU je výkonný
mikroprocesor, ktorý musí vyhodnocovať
všetky získané informácie tisíce krát za
sekundu.
Bloková schéma mikropočítačového systému riadenia
Vstupná časť
Vstupná časť so zbernicou slúži k prijímaniu a úprave
signálu od snímačov, ktoré môžu byť analógové(teplota
motora, uhol natočenia škrtiacej klapky) alebo digitálne.
Pretože počítač a jeho mikroprocesor pracujú
s digitálnym ( číslicovým)nespojitým signálom, obsahuje
vstupná časť aj analógovo – digitálny prevodník A/D, ktorý
slúži na digitalizáciu vstupných analógových ( spojitých)
signálov. Pri úprave je signál snímača nielen
digitalizovaný, ale sú z neho oddelené všetky rušivé
signály a hlavný signál sa zosilňuje.
Vyhodnocovacia časť
• spracúva väčšinu vstupných signálov v reálnom čase,
v ktorom musí prebiehať aj regulačný zásah.
• Riadiace a regulačné algoritmy sú uložené v pamäti
typu ROM a RAM. Mikroprocesor pracuje s frekvenciou
až 100MHz. Výmena dát prebieha prostredníctvom tzv.
dátovej zbernice. Programovanie( uloženie) dát do
ROM sa robí u výrobcu alebo dodávateľa elektroniky.
Kódovanie sa môže robiť aj v rámci servisnej
diagnostiky, pretože súvisí so zabezpečením vozidla
proti neoprávnenému použitiu. V tomto prípade sa
využívajú pamäte EPROM.
Výstupná časť
riadiace povely prichádzajúce z mikroprocesora
sa často upravujú vo výkonovej časti, ktorá
zabezpečuje zosilnenie signálu z procesora.
Prúdy rádovo mA a napätia do 5V sa zosilňujú na
úroveň napätia el. rozvodu vozidla a prúdy až na
niekoľko ampérov. Ak má akčný člen väčší
príkon, ovláda riadiaca jednotka iba spínač
silového obvodu akčného člena.
Základné funkcie v riadení motora
• Riadenie vstrekovania paliva a zapálenia (vznietenia) zmesi.
Na základe informácii od snímačov a čidiel, vyhodnotí riadiaca
jednotka správny okamih zážihu alebo množstvo vstreku, tak aby
bola dosiahnutá optimálna spotreba, emisie a maximálny výkon
motora.
• Riadenie voľnobežných otáčok.
Riadiaca jednotka reguluje množstvo paliva tak, aby boli
zachované voľnobežné otáčky na konštantne definovanej
hodnote.
• Kontrola emisií.
Sem patrí kontrola činnosti EGR ventilu, kvôli kvalite výfukových
plynov, tiež kontrola Lambda sondy, z dôvodu správnej činnosti a
účinnosti katalyzátora
Základné funkcie v riadení motora
• Kontrola plniaceho tlaku turbodúchadla.
Pri vozidlách s preplňovaním turbodúchadlom je potrebné, aby
riadiaca jednotka pravidelne vyhodnocovala a upravovala výšku
plniaceho tlaku a množstva vzduchu na optimálnu hodnotu.
• Autodiagnostika a správne zistenie závad.
Riadiaca jednotka priebežne kontroluje činnosť všetkých senzorov a
čidiel, prípadné závady a nedostatky zapisuje do diagnostického
systému.
• Obmedzenie otáčok, kontrola a obmedzenie rýchlosti.
Riadiaca jednotka automaticky jemne vypne vstrekovacie zariadene pri
maximálnych otáčkach alebo pri dosiahnutí daného obmedzenia
maximálnej rýchlosti, poprípade reguluje požadovanú rýchlosť
(tempomat).
Prepojenie riadiacich jednotiek
V súčasných automobiloch je elektronika využitá na
riadenie rôznych systémov:
• elektronické riadenie motora napr. Bosch
Motronic
• riadenie prevodovky
• elektronické riadenie výkonu motora EMS
• protiblokovací brzdový systém ABS
• palubný počítač
• protipreklzový systém ASR
• Riadiace jednotky jednotlivých systémov sú
navzájom prepojené , čo umožňuje znížiť
počet snímačov a zlepšiť využitie jednotlivých
systémov.
• Spôsoby prepojenia (rozhrania) sú:
• konvenčné prepojenia
• Sériový prenos dát
konvenčné prepojenia
Každé prepojenie má svoj
vlastný vodič a zariadenie
môže byť v stave
„1“zapnuté alebo v stave
„0“ vypnuté , prípadne sa
využíva taktovací pomerstriedanie (pulzovomodulačné signály):
napríklad meranie
natočenia škrtiacej klapky
potenciometrom .
Sériový prenos dát
Uskutočňuje sa pomocou sietí LIN, TTP-A, CAN, FLEX
RAY
•
napr. pomocou zbernice CAN (Control Area Network) .
Rýchlosť prenosu dát sa pohybuje v rozsah 125kb/s a 1 Mbit/s.
• Rýchlosť musí byť taká, aby zabezpečovala spoľahlivú činnosť
v reálnom čase. Centrálna procesorová jednotka (CPU) pritom
nie je preťažená.
Poruchy
Niekedy sa dá odstrániť a niekedy je riadiaca jednotka nenávratne poškodená.
Dôvody ktoré poruchy riadiacich jednotiek spôsobujú.
•
•
•
•
•
•
Pri starších riadiacich jednotkách sa jednalo aj o samotnú nedokonalosť výrobku,
použitím úplne nevhodných, či podradných dielov vo vnútri.
Problém býval aj s vysokým nabíjacím napätím, vychádzajúcim z alternátora, ktoré
spôsobilo poškodenie ECU.
Skrat na nastavovači voľnobehu.
Skrat v regulačnom okruhu škrtiacej klapky.
Skrat na EGR ventile.
Poškodené zapaľovacie sviečky pri DIS systéme – zapaľovanie bez rozdeľovača
(elektronické zapaľovanie), ktoré následne spätne posiela veľmi vysoké napätie
späť do riadiacej jednotky. Toto napätie môže dosahovať až 18 000 voltov a vedie k
preťaženiu a následnému poškodeniu ECU.