Блок управления

БЛОК УПРАВЛЕНИЯ

  Современные системы цифровой обработки данных позволяют значительно расширить возможности управления агрегатами автомобиля. Многие параметры могут контролироваться одновременно, что позволяет агрегатам работать оптимально. Блок управления принимает сигналы датчиков, обрабатывает их и выдает управляющие сигналы для исполнительных механизмов.Программа управления (программное обеспечение) находится в памяти блока управления. Выполнение программы принимает на себя микроконтроллер.

  Технические характеристики

   К   блоку управления предъявляются жесткие требования. Он подвергается высоким нагрузкам из-за:экстремальных температур окружающей среды- (в нормальных условиях эксплуатации от -40°С до + 60...125°С);резких перепадов температуры;воздействия эксплуатационных материалов (масло, топливо и т. д.);влажности окружающей среды;механических нагрузок, например, вибрации от двигателя.Блок управления должен нормально работать даже при пуске от недостаточно заряженной аккумуляторной батареи (например, при холодном пуске) и при высоком напряжении заряда (колебания напряжения бортовой сети). Кроме того, при создании подобных блоков предъявляются высокие требования к электромагнитной совместимости с другими приборами бортового электрооборудования, а также к уровню излучения высокочастотных помех.

 Подробнее о требованиях к блокам управления рассказано в конце этого раздела.

Устройство

 Печатная плата с электронными элементами (рисунок 2.1) помещается в металлическом корпусе. Датчики, исполнительные механизмы и кабели подачи напряжения соединяются с блоком управления через много штыревой штекер 4. Оконечные каскады 6 большой мощности для непосредственного управления исполнительными механизмами расположены в корпусе блока управления таким образом, что от них обеспечивается очень хороший отвод тепла на корпус.

 При установке блока управления на двигатель тепло от корпуса может через встроенную радиаторную пластину передаваться топливу, которое омывает блок управления. Такой охладитель блока управления используется только на грузовых автомобилях. Для установки непосредственно на дизель без охлаждения применяется компактная, термически защищенная версия блока управления.

 Наибольшее число электронных конструктивных элементов выполнено по технологии поверхностного монтажа конструктивных элементов SMD (Surface Mounted Devices). Это дает возможность получить особо компактные и легкие конструкции. Только некоторые мощные конструктивные элементы крепятся при помощи разъемных соединений.

  Обработка данных

 Входные сигналы

 Датчики наряду с исполнительными механизмами образуют периферию электронной системы управления, в то время как блок управления является центром обработки данных. Электрические сигналы от датчиков передаются к блоку управления по кабельной разводке и штекерам. Эти сигналы могут быть аналоговыми, цифровыми и импульсными.

 Аналоговые входные сигналы

 Аналоговые входные сигналы могут иметь любое (в определенных пределах)значение напряжения. Примерами физических величин, которые передаются аналоговыми сигналами, могут служить расход воздуха, напряжение аккумуляторной батареи, давление во впускном тракте и давление наддува, а также температура охлаждающей жидкости и воздуха на впуске.Они преобразуются аналого-цифровым преобразователем блока управления в цифровые значения, с которыми может работать микропроцессор.Максимальное разрешение этих сигналов осуществляется ступенями по на бит (около 1000 ступеней).

Цифровые входные сигналы Цифровые входные сигналы имеют только два значения: «High» (логическая единица (1)) и «Low» (логический ноль

(0)). Примеры входных цифровых сигналов — это сигналы выключателей(вкл/выкл) или цифровые сигналы датчиков такие, как импульсы частоты вращения датчика Холла или магниторезистивного датчика. Они могут непосредственно обрабатываться микроконтроллером.

Импульсные входные сигналы Импульсные входные сигналы от индуктивных датчиков, информирующие о частоте вращения коленчатого вала и положении опорной метки, обрабатываются в соответствующей части схемы блока управления. При этом мешающие импульсы (помехи) подавляются, импульсные сигналы преобразуются в прямоугольные (на графике) цифровые сигналы.

Подготовка сигналов Входные сигналы ограничиваются схемой защиты до необходимого уровня напряжения. Полезные сигналы фильтруются от наложенных помех и в случае необходимости усиливаются до уровня напряжений в диапазоне 0...5В.

 Подготовка сигнала в зависимости от устройства датчика может происходить частично или даже полностью в нем самом.

 Микроконтроллер

 Микроконтроллер — это центральный конструктивный элемент блока управления. Он управляет последовательностью функций. В микроконтроллер, кроме управляющего модуля CPU (Central Processing Unit) или микропроцессора, на микрочипе встроены еще входные и выходные каналы, таймер, модули ROM и RAM, серийные согласующие устройства и другие периферийные блоки. Кварц вырабатывает тактовые импульсы для микроконтроллера.

Обработка сигнала

 Блок управления — это центр запуска функций управления работой дизеля (рисунок 2.1). В нем реализуются алгоритмы управления и регулирования. Входные сигналы, передаваемые датчиками и иными системами, служат в качестве входных величин. При поступлении в блок эти сигналы сравниваются с эталонными значениями и идентифицируются. Далее с помощью программы рассчитываются выходные сигналы.

1 - датчик атмосферного давления; 2 - импульсный источник питания со стабилизацией напряжения; 3 - оконечный каскад малой мощности; 4 -многоштыревой штекер; 5 - микросхема управления шиной последовательного интерфейса CAN и общие входные и выходные схемы (располагаются на нижней стороне платы и поэтому на фото не видны); 6 - оконечный каскад большой мощности; 7 - микросхема управления оконечным каскадом (ASIC); 8-бустер-накопитель напряжения (для системы Common Rail); 9 - микропроцессор.

Рисунок 2.1 - Устройство блока управления.