11. Контроллер

Мы рассмотрели все составные части системы управления двигателем. Теперь более подробно поговорим о главной части системы – контроллере. Его иногда еще называют «мозгами» – как бы подчеркивая важность той работы, которую он выполняет. Контроллер (от английского control – «управление») является коммуникационным и вычислительным центром системы – в зависимости от сигналов датчиков, по заранее определенным алгоритмам, он выдает управляющие воздействия на исполнительные устройства системы управления. Конструктивно контроллер выполнен в виде, металлического корпуса, внутри которого находится печатная плата с электронными компонентами. Жгут проводов от датчиков, исполнительных устройств и бортовой сети автомобиля подключается к контроллеру многополюсным штекерным разъемом. Контроллер системы управления двигателем работает в тяжелых условиях: широкий диапазон температуры окружающей среды (от –40 до 80^оС); широкий диапазон влажности воздуха; высокая вибрация и т.д. Поэтому особые требования предъявляются к электронным компонентам и конструкции контроллера. Такие же высокие требования предъявляются к электромагнитной совместимости: чувствительности к внешним помехам и ограничению излучения собственных высокочастотных помех.

Контроллер обменивается информацией с автомобильной противоугонной системой АПС (если она установлена на автомобиле) для запрещения несанкционированного запуска двигателя.

При возникновении неисправностей в системе, в процессе эксплуатации автомобиля, контроллер определяет их наличие, оповещает о них водителя лампой «CHECK ENGINE» и сохраняет в памяти коды, обозначающие характер неисправности и облегчающие диагностирование системы впрыска топливо.

Контроллер имеет 3 типа памяти: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), электрически репрограммируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ). ПЗУ и ЭРПЗУ являются энергонезависимой памятью, т.е. содержимое памяти сохраняется при отключении питания. ОЗУ – энергозависимая память, ее содержимое стирается при отключении питания.

ПЗУ предназначено для хранения последовательности рабочих команд и калибровочной информации: данные управления впрыском, зажигания и т.д., которые зависят от массы автомобиля, типа и мощности двигателя.

ОЗУ предназначено для хранения измеряемых параметров, результатов вычислений (например, корректировка топливоподачи по показаниям датчика кислорода), кодов неисправностей.

ЭРПЗУ предназначено для временного хранения кодов–паролей автомобильной противоугонной системы.

Если рассматривать структуру современного контроллера, то видно, что он состоит из следующих основных частей:

• процессорная часть (микроЭВМ);

• формирователи выходных сигналов;

• источник питания.

1. Процессорная часть контроллера.

Это именно та часть, где происходит все самое главное в работе контроллера. Основой процессорной части является однокристальная микроЭВМ. Она называется так из–за того, что большинство компонентов микропроцессорной структуры находятся на одном кристалле микросхемы (чипе). В контроллерах СУД используются 8, 16 или 32 разрядные микроЭВМ. Разрядность – это количество бит информации, с которыми она оперирует. Основные компоненты микроЭВМ:

• центральный процессор производит выборку команд и данных из памяти программ и памяти данных, арифметические и логические операции над данными, управляет сигналами на внутренней шине адреса и данных.

• постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). То место, где хранится программа и данные в виде констант. Программа – переведенная на язык машинных кодов микроЭВМ совокупность всех алгоритмов управления СУД. Данные – калибровочные таблицы и константы, которые участвуют в процессе расчетов или выбираются как управляющие параметры. Для разных типов СУД, использующих одинаковые контроллеры, записывается своя программа или свой набор данных. Информация в ПЗУ может храниться сколь угодно долго, независимо от того, работает контроллер или хранится на складе. Для записи программы и данных используются специальные устройства, которые называются программаторами.

• оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Область памяти, где хранятся данные, которые в процессе работы изменяются. Это могут быть промежуточные результаты вычислений или значения, полученные от датчиков. В отличие от ПЗУ информация в ОЗУ теряется после выключения питания контроллера. Чтобы сохранить данные, которые накапливаются в процессе работы контроллера и участвуют в расчетах как параметры адаптации алгоритмов к конкретному двигателю, в контроллерах существует так называемое энергонезависимое ОЗУ. Оно получает энергию от отдельного источника питания, подключаемого непосредственно к аккумуляторной батарее. В режиме хранения это энергонезависимое ОЗУ потребляет очень незначительное количество энергии, что не может привести к разряду батареи, т.к. ток потребления в этом случае сравним с током саморазряда. Недостатком такого типа энергонезависимого ОЗУ является то, что процесс адаптации возобновляется каждый раз после отключения питания от аккумулятора. На старых типах СУД так оно и было, и в «руководстве по эксплуатации» существовало строгое предупреждение о недопустимости отключения. Для устранения этого недостатка в современных контроллерах СУД используют новый тип энергонезависимого ОЗУ, который для хранения информации вообще не требует никакого дополнительного источника питания.

• АЦП – аналогово–цифровой преобразователь. Однокристальная микроЭВМ не может работать с аналоговыми сигналами, поэтому в АЦП происходит дискретная выборка мгновенных значений непрерывного аналогового сигнала и преобразование их в цифровой код (обычно 8 или 10 двоичных разрядов).

• Порты ввода/вывода. Служат для организации взаимодействия микроЭВМ с другими компонентами контроллера. Через них происходит считывание входных и выдача выходных сигналов и информации.

• Таймеры/счетчики – это устройства, необходимые для измерения интервалов времени или подсчета числа событий. Генератор тактовой частоты. Вырабатывает тактовые импульсы синхронизации работы всей системы. От точности его работы зависит точность измерения всех интервалов времени.