2 Електронні блоки керування

2.1 Загальні відомості про електронні блоки керування

З розвитком цифрової технології виникають різноманітні можливості керування і регулювання електронних систем в автомобілі. Можна одночасно використовуватися безліч параметрів для забезпечення оптимальної роботи різних систем. Електронний блок управління (БУ) приймає електричні сигнали від датчиків, обробляє їх і генерує керуючі сигнали, які поступають на виконавчі механізми. Програми для замкнутого контуру керування закладені в пам'ять блоку керування. Реалізація програм здійснюється мікро-контролером. Компоненти блоку керування називаються апаратними засобами. Блок керування містить всі алгоритми замкнутого і розімкненого контурів керування, необхідні для реалізації процесів керування (наприклад, для двигуна це - керування запаленням, сумішоутворенням, впуском і так далі).

До блоку керування пред'являються вельми жорсткі вимоги. Він піддається великим навантаженням під дією:

- екстремальних температур навколишнього середовища (при нормальному режимі роботи від -40 до +60 .... + 125 °С);

- сильних перепадів температури;

- агресивних експлуатаційних матеріалів (масло, паливо і т.д.);

- вологості;

- механічних навантажень, наприклад, вібрації двигуна.

Блок керування при пуску двигуна повинен надійно працювати навіть при недостатньо зарядженій акумуляторній батареї (наприклад, при пуску холодного двигуна) і при високій зарядній напрузі (коливання напруги в бортовій мережі).

Інші вимоги базуються на необхідності дотримання електромагнітної сумісності. Дуже високі вимоги відносно чутливості до електромагнітних перешкод і обмеженню вироблення високочастотних сигналів.

2.2 Характеристики блоків управління

Характеристики блоків управління поліпшуються у міру прогресу в області мікроелектроніки. У перших системах вприскування палива використовувалася аналогова технологія — з обмеженою гнучкістю при реалізації функцій керування. Функції цих блоків управління визначалися апаратними засобами.

Прогрес принесла цифрова технологія з появою мікроконтролера. Все керування двигуном перейшло в цей універсальний напівпровідниковий мікрочіп. Логічні схеми керування реалізуються в системах програмованим напівпровідниковим чіпом.

На базі систем, які спочатку просто керували вприскуванням палива, були розроблені комплексні системи керування двигуном. Вони дозволяють керувати не тільки вприскуванням палива, але також і системою запалення з контролем детонації, рециркуляцією ВГ і безліччю інших систем. Цей розвиток продовжуватиметься і далі в найближче десятиріччя. Інтеграція функцій і, перш за все, їх комплексність зростатиме.

Довгий час в автомобільній промисловості використовувалися мікроконтролери сімейства 8051 Intel, поки в кінці 80-х років їм на зміну не прийшла модифікація 80515, що володіє додатковими можливостями по прийому і видачі сигналів керування, а також інтегрованим аналого-цифровим перетворювачем. З їх допомогою могли бути реалізовані відносно ефективні системи. На рис. 1.1 наведений графік, що ілюструє: продуктивність систем керування двигуном; кількість виводів в разйомі блоків керування; об’єм постійної пам'яті (RОМ); об’єм оперативної пам'яті (RАМ).

Для порівняння показано характеристики системи вприскування (LH3.2) і системи запалення (EZ129K), обладнаних контролерами 80С515 з новими системами Motronic. Продуктивність системи ME7 при тактовій частоті 40 Мгц в 40 разів перевищує продуктивність комбінованої системи LH/EZ. Продуктивність системи МE9 з новим поколінням мікроконтролерів і подальшим підвищенням тактової частоти була збільшена більш ніж в 50 разів.

У досяжному майбутньому в автомобільній промисловості мікроконтролери інтегруватимуться з процесорами обробки сигналів. Ємність чіпів пам’яті на початку 80-х років складала 8 кбайт. В 2005 році в системах МЕ9 використовувались чіпи на 2,5 Мбайт, а в найближчому майбутньому в автомобільній промисловості будуть потрібні чіпи вже на 10-20 Мбайт.