7

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мікропроцесорні системи автомобіля

У роботі окремих систем автомобіля використовуються різні види датчиків і виконуючих механізмів. Необхідна кількість датчиків визначається функціями та принципами роботи кожної системи. Електроні компоненти, що забезпечують моніторинг і керування окремими системами автомобіля, об'єднуються схемотехнічно у локальні підсистеми. Структурно, не залежно від функції системи, кожна підсистема складається зі спеціалізованого мікропроцесора МП, групи відповідних датчиків параметрів Д1-Д4, пристроїв перетворення та узгодження сигналів датчиків з параметрами мікропроцесора ППУ, вихідних виконуючих пристроїв ВП для керування вузлом з відповідними підсилюючими пристроями ВПП, засобами індикації 31 (рис. 1). Оскільки керування підсистемою забезпечує мікропроцесор, то відповідно і всю підсистему називають мікропроцесорною системою (МПС) певної підсистеми. Кожна підсистема здійснює керування виконавчими пристроями за програмою, закладеною в постійній пам'яті процесора, з урахуванням інформації від датчиків.

Рисунок 1. - Узагальнена структурна схема МПС автомобіля

Історично розвиток бортової електроніки розвивався децентралізовано - для кожної із підсистем автомобіля створювались свої системи контролю і керування. Найбільш ранніми були системи керування двигуном, антиблокувальні системи, охоронні. На сучасному етапі відбувається об'єднання окремих електронних підсистем автомобіля у єдину локальну мережу, де за кожною підсистемою зберігається її структурна і програмна незалежність, проте за необхідності підсистеми обмінюються інформацією. Це підвищує ефективність роботи кожної із підсистем за рахунок використання інформації щодо стану інших підсистем, пов'язаних функціонально.

Прикладом розвинутої мікропроцесорної системи є система керування двигуном, яка призначена для оптимального керування подачею палива у двигун, його своєчасним запалюванням з урахуванням усіх складових, що впливають на цей процес [37]. Підсистема являє собою структурно-функціональне поєднання датчиків контролю стану параметрів двигуна, виконуючих пристроїв, керуючого мікропроцесора та електронних пристроїв узгодження сигналів. Структурна схема керування двигуном сучасного транспортного засобу зображена на рис. 2.

Рисунок 2 - Структурна схема системи керування двигуном

Система впорскування замінила карбюраторні двигуни, де створення робочої суміші відбувалося у камері впускного трубопроводу. У системі впорскування паливо подається індивідуально до кожного циліндра, а його змішування з повітрям відбувається у камерах перед впускними клапанами [14]. Функціонально система керування двигуном складається з двох підсистем - підсистеми керування упорскуванням палива та підсистеми керування кутом випередження запалювання (КВЗ). Обидві підсистеми взаємозалежні та працюють синхронно з основним циклом роботи двигуна. Синхронізація роботи підсистем здійснюється по сигналах датчиків, установлених на двигуні.

До числа датчиків входять:

1. Датчик ДВП масової витрати повітря (датчик кисню) термоанемометричного типу для визначення масового наповнення циліндрів повітрям (рис. 3).

2. Датчик ДПДЗ положення дросельної заслінки резистивного типу, установлений на дроселі. Сигнал з датчика слугує для визначення режиму роботи двигуна (рис. 4).

3. Датчик ДПКВ положення колінчастого вала індуктивного типу, установлений на кришці поблизу шківа колінчастого вала (див. рис.5.2). Датчик формує імпульсний електричний сигнал при взаємодії магнітного поля датчика зі спеціальним зубцюватим диском, установленим на шківі колінчастого вала. Електричний сигнал з датчика інформує блок керування про кутове положення колінчастого вала при його обертанні

4. Датчик ДПРВ положення розподільного вала або датчик фаз (ставиться на 16-клапанні мотори), індуктивного типу, подібний до ДПКВ, установлюється на головці блока циліндрів.

Рисунок 3 - Датчик масової витрати повітря

Рисунок 4 - Датчик положення дросельної заслінки

5. Датчик ДТД температури охолоджуючої рідини двигуна напівпровідникового типу, установлений на корпусі термостата. Датчик формує сигнал блокові керування для забезпечення корекції подачі палива і кута випередження запалювання залежно від теплового стану двигуна (рис. 5).

Рисунок 5 - Датчик контролю температури охолоджуючої рідини двигуна

6. Датчик детонації ДД п'єзогенераторний, установлений у зоні 4-го циліндра на блоці з боку впускної системи і призначений для корекції кута випередження запалювання при виявленні детонації блоком керування (див. рис. 6).

Перелік датчиків може дещо змінюватись у різних виробників двигунів, числа клапанів розподільного механізму, наявності каталізатора тощо. Додатково може бути датчик швидкості імпульсного індуктивного типу, установлений на виході коробки передач, датчик прискорення. Також може входити датчик температурного стану впускного трубопроводу ДТВТ напівпровідникового типу, установлений на впускній трубі. Датчик формує сигнал на блок керування для забезпечення корекції подачі палива і кута випередження запалювання залежно від температури повітря у впускному трубопроводі.

Виконавчі пристрої системи керування двигуном мають своєму у складі:

чотири електромагнітних форсунки (4 ЕФ) для дозування подачі палива;

регулятор холостого ходу (ДРХ) на базі двофазного моментного двигуна. Регулятор призначений для дозування кількості повітря, що надходить до впускного трубопроводу на режимах пуску, прогріву, холостого і примусового холостого ходу двигуна;

електробензонас (ДЕН) для створення тиску в паливній магістралі;

електромагнітні реле живлення (ЕРЖ) і реле бензонасоса (ЕРН), призначених для ввімкнення/вимкнення виконавчих пристроїв від бортової мережі безпосередньо блоком керування;

свічки запалювання (СЗ) у кількості 4-х штук;

дві котушки запалювання (КЗ);

електровентилятор системи охолодження;

регулятор холостого ходу.

Датчики передають свій сигнал через блоки узгодження, тип яких залежить від виду вихідного сигналу датчика. Відповідно вихідні керуючі сигнали з мікропроцесора також подаються на виконавчі пристрої після перетворення та підсилення. Для мережного зв'язку підсистема вмішує мікросхему перетворення інтерфейсу RS/CAN [11].

Пам'ять мікропроцесора умовно поділяється на три розділи.

Перший із них - постійний запам'ятовуючий пристрій ROM - (Read Only Memory), призначений для видачі початково запрограмованих команд відповідно із сигналами, що надходять від датчиків. Ці команди у пам'яті "зашиті" постійно при виготовленні мікропроцесора і не стираються при вимиканні запалення.

Другий розділ пам'яті RAM - (Random Access Memory), діє як оперативна пам'ять, відповідає за адаптацію до умов роботи, аналізує режими роботи двигуна і вибирає кращий із них, за критеріє економічності та чистоти вихлопу. При наступному запуску двигуна RAM буде намагатися повторити той режим, що був кращим. До цього розділу пам'яті записуються також повідомлення про несправності, коди помилок, тому при зовнішній діагностиці, у першу чергу, тестується зміст цього розділу процесора. Пам'ять стирається при відключенні акумулятора від автомобільної мережі.

Третій розділ пам'яті PROM - (Programmable Read Only Memoiy), на відміну від першого, може бути змінений зовнішнім програмувальним пристроєм для більшої відповідності умовам роботи двигуна та його характеристикам. При експлуатації автомобіля через певний час відбувається зношення багатьох деталей і вузлів двигуна, проте, замінивши чіп PROM, можна покращити його характеристики до капітального ремонту.

мікропроцесорна система автомобіль двигун

За принципом дії системи запалювання, що встановлюються на карбюраторних автомобілях, поділяються на такі групи: контактна система запалювання; транзисторна система запалювання; електронна система запалювання; система запалювання без розподільника "DIS" [1].

У двигунах з упорскуванням палива використовують такі типи систем керування запаленням: K-jetronic - система механічного впорскування, використовується транзисторна система запалювання; Ke-jetronic - керована електронікою система механічного впорскування з розподільником з датчиком Холла й окремими (Bosch) блоками керування впорскуванням і запалюванням; EEC IV - Electronic Engine Control; EEC IV/SEFI - Electronic Engine Control with Sequential Electronic Fuel Injection та інші.

Процес створення електронних блоків керування двигуном активно продовжується багатьма виробниками автомобільної техніки з метою отримання більш економічних, надійних систем.

Керування системами автомобіля децентралізоване, проте наявність значної кількості датчиків і ліній зв'язків між підсистемами дозволяє обмінюються інформацією з іншими МПС, для чого на автомобілі встановлюється бортова локальна мережа. Крім МПС, до бортової мережі можуть приєднуватись окремі цифрові датчики, органи керування від водія, засоби зовнішньої комунікації.

Найбільш поширений тип локальної бортової мережі за протоколом типу CAN (Control Area Network - мережа керування). Шина розроблена у 80-х роках фірмою BOSCH і прийнята як стандарт для всіх виробників автомобільної електроніки у Європі [11].

Рисунок 6 - Схема бортової мережі автомобіля

Фізично це двопровідна вита пара (іноді 4-провідна), проте може реалізовуватись і в інших варіантах середовища - коаксіальний кабель, оптоволокно та навіть одиночний провід. Для передачі повідомлення між окремими бортовими модулями використовуються два стани шини - домінантний (активний) і рецесивний (пасивний). CAN-шина функціонує у режимі реального часу, що важливо при керуванні вузлами ТЗ, які працюють у швидкісних режимах, тому шина має декілька варіантів реалізації: високошвидкісна HS для силового агрегата і шасі; середньошвидкісна MS для інформаційно-розважальної системи та системи клімат-контролю; низькошвидкісна LS для електроніки комфорту. Топологія мережі - зірка. Кожний елемент мережі має свій ідентифікаційний код, через який розпізнає сигнал запиту і виконує подану команду. CAN-повідомлення являє собою бітовий пакет короткого (11 біт) і довгого (24 біт) типу. Пакет не вміщує адреси призначення, проте має ідентифікатор змісту повідомлення, за яким його можуть приймати інші МПС авто, якщо вони мають потребу у даному повідомленні.

Для прийому сигналів, шо передаються через мережу центральним мікропроцесором та передачі сигналів на мікропроцесор усі елементи схеми повинні мати мікросхему узгодження інтерфейсу RS/CAN. Така мікросхема також входить до складу інтелектуального датчика або привода. Відповідно, посилаючи сигнал у мережу, інтелектуальний датчик передає свій ідентифікаційний код, за яким його розпізнає інший мікропроцесор.

На додаток до CAN-шини різного типу може використовуватись шина UART - універсальний асинхронний приймач/передавач. Шина UART зазвичай використовується для передачі даних між датчиками та блоком керування.

Размещено на Allbest.ru