Это устройство принимает сигналы в те моменты и в той последовательности, в которой они поступают, а затем выдает их в процессор компьютера в той последовательности и с той скоростью, которая нужна процессору, либо отправляет текущую информацию в оперативную память машины.
Часы.
Компьютер оперирует данными как функциями времени. Для определения времени и временных интервалов в компьютере установлен точный кварцевый генератор импульсов.
Шины.
Отдельные блоки компьютера связаны между собой плоскими кабелями, известными под названием шины. По шинам передаются данные (шина данных), адреса памяти (адресная шина), а также сигналы управления (управляющая шина).
Устройство выходной обработки.
В состав устройства входят цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и усилители, предназначенные для формирования сигналов управления исполнительными устройствами, подключенными к ЭБУ (форсунки, катушка зажигания и т.п.).
Центральный микропроцессор.
Микропроцессор выполняет в компьютере все вычисления. Все, что он умеет делать, это складывать, вычитать, делить и умножать, поэтому все программы, которые выполняет процессор, должны состоять из этих операций. Кроме того, процессор умеет выполнять логические операции.
ЭБУ управляет ходом вычислений, направляя в процессор нужную информацию в нужный момент и отправляя результаты вычислений в нужные устройства.
Постоянная память.
Эта память может только выдавать хранящуюся в ней информацию, но она никак не может быть изменена. Эта информация сохраняется в памяти даже при отсутствии питания. В эту память невозможно записать никакую новую информацию.
В постоянной памяти хранятся данные, такие как карта значений управляемых параметров двигателя в табличной форме, коды, управляющие программы и пр. Все эти данные заносятся (зашиваются) в постоянную память изготовителем. В состав постоянной памяти входят также перепрограммируемые и стираемые блоки, которые могут быть использованы изготовителем или его представителем для обновления и изменения записанной информации.
Оперативная память.
Текущие данные – сигналы датчиков, команды управления и промежуточные результаты вычислений хранятся в оперативной памяти компьютера, пока не будут заменены новой информацией. Оперативная память при выключении питания теряет всю хранящуюся в ней информацию.
Дополнительные функции ЭБУ
Электронный блок управления помимо задач управления впрыском количества топлива, соответствующего массе воздуха, и моментом зажигания для своевременного воспламенения сформированной рабочей смеси, выполняет ряд других дополнительных, но важных с точки зрения указанных критериев функциональных задач. Среди их множества выделим две наиболее важные: управление двигателем на режиме холостого хода и самодиагностику.
Управление работой двигателя на холостом ходу
Частота вращения коленчатого вала на холостом ходу определяется расходом воздуха, коэффициентом избытка воздуха l и моментом зажигания. Эти параметры могут регулироваться изменением количества подаваемого воздуха и/или момента зажигания. Эффективным методом регулирования частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу является изменение заряда в цилиндре. Холостой ход является одним из наиболее часто встречающихся в условиях городского движения режимов работы. Поэтому регулирование двигателя с целью получения наиболее низкой частоты вращения коленчатого вала является важным шагом к снижению расхода топлива и токсичности. Системы с замкнутым контуром обеспечивают равномерную и устойчивую работу на этом режиме в течение всего срока работы ДВС (без обслуживания).
Датчики регистрируют частоту вращения коленчатого вала, температуру, положение дросселя и дополнительные параметры: работу автоматической трансмиссии, системы кондиционирования воздуха и других агрегатов. Электронный блок управления сравнивает действительную частоту вращения коленчатого вала с заданной и выдает сигнал на исполнительное устройство, изменяющее дросселирование потока воздуха на входе, тем самым доводя частоту вращения коленчатого вала до желаемой. Применяются концепции регулирования с замкнутыми контурами быстрого и постепенного реагирования. Системы быстрого реагирования обеспечивают практически мгновенную реакцию на изменение нагрузки двигателя, возникающее при включении энергопотребляющих устройств. Они позволяют получать минимальные частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, сокращать расход топлива и содержание вредных веществ в отработавших газах. Вместе с тем реакция системы не должна быть слишком быстрой, чтобы не нарушить устойчивость работы двигателя. Система с постепенным реагированием позволяет компенсировать долго действующие отклонения, но она менее пригодна для минимизации частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу и улучшения топливной экономичности.
Рис. 2.2.9. Управление частотой вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу:
1 - исполнительное устройство;
2 - электронный блок управления; 3 - дроссельная заслонка; UB - подача напряжения; n - частота вращения коленчатого вала двигателя; Tм - температура двигателя; a DK- положение дроссельной заслонки (угол открытия); D/AC - сигналы от автоматической трансмиссии и
Кроме систем регулирования заряда с исполнительным устройством, действующим в обход дросселя, существуют другие системы, непосредственно воздействующие на дроссель.
Исполнительное устройство системы (шаговый двигатель) располагается в магистрали, установленной в обход дроссельной заслонки. Шаровой затвор на оси якоря открывает перепускной канал для воздуха и удерживает его в открытом состоянии до тех пор, пока не достигается нужная частота вращения на холостом ходу. Напряжение подается попеременно к двум обмоткам исполнительного устройства (две катушки) для получения противоположно действующих усилий на якоре. Шаровой затвор обеспечивает регулирование открытия перепускного канала, который соответствует так называемому коэффициенту периода импульса (т.е. отношению длительности импульса к длительности промежутка между импульсами). Другие виды исполнительных устройств (с одной обмоткой) обычно воздействуют на подпружиненный якорь, который может вращаться или перемещаться в поперечном направлении. При отсечке тока некоторые исполнительные устройства возвращаются в свое первоначальное положение - этого достаточно для продолжения работы двигателя на минимальных оборотах холостого хода.
В качестве исполнительного устройства в ряде систем используется клапан с биметаллической пластиной, которая управляется нагревательным элементом, подключенному к ЭБУ (см. рис. 1. 38).
Рис. 2.2.10. Устройство дополнительной подачи воздуха: 1 - заслонка; 2 - биметаллическая пластина; 3 - электрический
нагревательный элемент; 849- клеммы электропроводки
Интегрированная диагностика
Самодиагностика является стандартной для всех микропроцессорных систем управления. При нормальной работе функции самопроверки обеспечиваются параллельно с другими функциями, такими, как впрыск топлива и зажигание. Самодиагностика характеризуется выполнением нескольких требований:
1. Контроль за работой сложных систем и узлов. Все усложняющаяся конструкция двигателя делает возможности самодиагностики весьма важными для обнаружения и устранения неисправностей. Целью является интегрирование всей системы в процесс диагностики.
2. Защита узлов и деталей, подвергающихся особому риску в случае появления неисправностей. Например, можно привести защиту каталитического нейтрализатора, реагирующего на пропуски зажигания в двигателе. Система реагирует на определенную частоту появления пропусков зажигания, отключая подачу топлива в неисправный цилиндр для предотвращения перегрева нейтрализатора.