Контроллер системы управления является самой главной частью системы впрыска. Иногда контроллер ещё называют "мозгами" системы управления, что подчёркивает важность выполняемой им работы. Контроллер представляет собой коммуникационно-вычислительный центр системы, в зависимости от того, какие он получает с датчиков сигналы по алгоритмам, которые уже заранее определены, он выдаёт на исполнительные устройства те или иные управляющие воздействия.
Конструкция контроллера выполнена из корпуса, состоящего из металла, внутри которого размещается печатная плата, на которой размещены электронные компоненты. Жгут проводов от исполнительных датчиков и бортовой сети соединён с контроллером многополосным штекерным разъёмом. Контроллер СУД должен работать в тяжёлых условиях: широкий диапазон влажности, температура, варьирующаяся от 40 до 80 градусов Цельсия, серьёзная вибрация и некоторые другие факторы. Как работают датчики системы управления двигателем? Именно по этой причине к особенностям конструкции и электронным компонентам этого устройства предъявляются довольно высокие требования в отношении чувствительности к помехам и ограничению излучений собственных высокочастотных помех.
Если мы будем рассматривать структуру использующегося в наше время контроллера, мы увидим, что он состоит из следующих частей:
- Процессорная часть
- Формирователи сигналов
- Источник питания
Процессорная часть контроллера
Как раз в этой части происходит самая главная работа контроллера. Главной составляющей процессорной части является однокристальная микроЭВМ. Она названа так из-за того, что большая часть компонентов микропроцессорной структуры располагается на одном чипе микросхемы. Для контроллеров СУД применяются 8-ми, 16-ти и 32-х разрядные микроЭВМ. Разрядностью называется количество бит информации, с которыми она может оперировать.
Основные компоненты микроЭВМ:
Центральный процессор
Он делает выборку команд и информации из памяти программ, осуществляет с данными арифметические и логические операции, управляет сигналами на внутренней шине адреса и данных.
ПЗУ или постоянно запоминающее устройство
Здесь хранятся программы и данные под видом констант. Программа переведена на специальный язык микроЭВМ, и представляет собою совокупность всех алгоритмов СУД. Данные – это калибровочные таблицы константы, которые применяются в процессе расчётов или в качестве управляющих параметров. Для СУД различного типа, на которых используются одни и те же контроллеры, применяются определённые программы и свой собственный набор данных. ПЗУ хранит информацию так долго, как это возможно, независимо от того, осуществляет контроллер работу или находится в это время на складе. Для того, чтобы записать программы, применяются программаторы – специально для этой цели созданные устройства.
ОЗУ или оперативное запоминающее устройство
Это область памяти, в которой хранятся данные, изменяющиеся в рабочем процессе. Это могут быть промежуточные результаты вычисления или получаемая с датчиков информация. После отключения контроллера вся информация из OЗУ окажется потеряна. Чтобы информация, используемая в рабочем процессе, сохранилась, в контроллере установлено энергонезависимое ОЗУ. Источник питания, от которого берёт энергию данное устройство, непосредственно подключен к батарее. В режиме хранения данное энергонезависимое устройство не употребляет большого количества энергии, что не даёт быстро разряжаться батарее - это объясняется тем, что в этом случае ток потребления равен току самозаряда. Основным недостатком такого типа ОЗУ является тот факт, что после того, как будет отключено питание от аккумулятора, процесс адаптации будет запускаться снова и снова. Таким же образом были устроены старые типы СУД, поэтому нельзя было допускать, чтобы они оказывались отключенными. Чтобы избавиться от этого недостатка на современных контроллерах применяется новый тип энергонезависимых ОЗУ, которым для хранения информации вообще не требуется дополнительный источник питания.
АЦП или аналоговый цифровой преобразователь
Однокристальный микроЭВМ не способен работать с аналоговыми сигналами, по этой причине в АЦП происходит дискретная выборка значений бесперебойного аналогового сигнала, а также переформирование этих значений в цифровой ход, как правило, 8 или 10 двоичных разрядов.
Порты ввода/вывода
Необходимы они для того, чтобы организовать взаимодействие микроЭВМ с прочими компонентами контроллера. Через них считываются входные и выдаются выходные сигналы информации.
Таймеры/счётчики
Данные устройства необходимы для того, чтобы измерить интервалы времени или подсчитать число событий.
Генератор тактовой чистоты
Он осуществляет тактовые импульсы, синхронизирующие работу всей системы. От того, насколько точно он работает, зависит правильность измерения всех интервалов времени.
Формирователи для входных сигналов
Сигнал датчика – это по своей сути физическая величина или её значение, которая преобразована в электрический сигнал (к примеру, температура охлаждающей жидкости). В контроллере данный сигнал проходит по формирователю, где начинает осуществляться согласование уровней, они преобразовываются до той величины, которая необходима для обеспечения нормальной производительности микроЭВМ. К тому же, входные формирователи выполняют функцию защиты от перенапряжения. Различают формирователи аналоговых, частотных и дискретных сигналов.
Дискретные сигналы - это такие сигналы, значение которых постоянно меняется во времени. К примеру, сигнал включения зажигания или, скажем, запроса кондиционера. Такие сигналы получает после преобразователей процессорная часть.
Аналоговые сигналы – это те сигналы, значения которых постоянно меняется во времени. К примеру, сигнал с ДМРВ или с датчика положения дроссельной заслонки. Данные сигналы поступают в процессорную часть по истечению предварительной обработки.
Частотные сигналы – это сигналы, в которых частота изменения несёт информация об изменениях физической величины, которая измеряется датчиком. К примеру, частота сигнала датчика положения коленчатого вала является пропорциональной скорости вращения двигателя. Для последующей обработки таких сигналов очень важно, чтобы они не содержали помех в импульсах. Во входном формирователе сигнал частоты ограничивается по амплитуде, и в процессорную часть поступает на вход таймера/счётчика.
Формирователи для сигналов выхода
Такие формирователи преобразуют сигналы с портов ввода/вывода в сигналы необходимой мощности с целью прямого управления исполнительными устройствами. Выходящие формирователи — современные драйверы, которые, помимо главных функций, увеличения по мощности, еще осуществляют функции защиты выходов контроллера с замыкания в массу или в плюс батареи, а кроме того с перегрузки. Данные драйверы именуют “интеллектуальными”, так как в случае неестественной работы, если включаются защитные функции, они оповещают процессор об этом. В контроллере применяются разные виды формирователей выходных сигналов в зависимости от нужной мощности.
Формирователь диагностического канала нужен, чтобы согласовывать значения уровней электрических сигналов диагностического оснащения с уровня сигналов процессора.
Источник питания
Так как микроЭВМ обладает рабочим напряжением питания 5 вольт, в устройстве имеется источник питания. Он выдаёт стабильное напряжение даже тогда, когда изменяется напряжение в бортовой сети в большом диапазоне. От внутреннего источника питания подпитываются также некоторые датчики СУД.
