04.07.1999 — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Блок управления двигателем

Главная » Электрооборудование » Система управления двигателем » Блок управления двигателем

Блок управления двигателем (Engine Control Unit, ECU) является основным конструктивным элементом системы управления двигателем. Он принимает информацию от множества входных датчиков, обрабатывает ее в соответствии с определенным алгоритмом и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства различных систем двигателя. Применение электронного регулирования позволяет оптимизировать основные параметры работы двигателя для различных режимов работы: мощность, крутящий момент, расход топлива, состав отработавших газов и др.

Конструктивно электронный блок управления двигателем объединяет аппаратное и программное обеспечение. Аппаратное обеспечение включает ряд электронных компонентов, основным из которых является микропроцессор. Аналоговые сигналы (как правило, изменение напряжения) ряда датчиков преобразуются в цифровые сигналы, понятные микропроцессору, с помощью аналого-цифрового преобразователя. В ряде случаев электронный блок управления должен обеспечить аналоговые управляющие воздействия, которые реализуются с помощью цифро-аналогового преобразователя.

Программное обеспечение ECU объединяет два вычислительных модуля – функциональный и контрольный. Функциональный модуль получает сигналы от датчиков, производит их обработку и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства. Контролирующий модуль проверяет выходные сигналы и при необходимости производит их корректировку, вплоть до остановки двигателя.

Современные блоки управления двигателем являются программируемыми электронными устройствами, т.е. при необходимости могут быть перепрограммированы пользователем. Потребность в перепрограммировании возникает при внесении изменений в конструкцию двигателя (тюнинг двигателя) – установка турбокомпрессора, интеркулера, оборудования для работы на альтернативных видах топлива, изменения в выпускной системе.

Электронный блок управления двигателем может выполнять следующие функции:

управление впрыском топлива;
регулирование положения дроссельной заслонки, в. т.ч. на холостом ходу;
управление зажиганием;
регулирование состава отработавших газов;
управление системой улавливания паров бензина;
регулирование системы рециркуляции отработавших газов;
управление фазами газораспределения;
регулирование температуры охлаждающей жидкости.

Блок управления двигателем обменивается данными с другими электронными системами автомобиля: антиблокировочной системой тормозов, автоматической коробкой передач, системой пассивной безопасности, климат-контроля, противоугонной системой и др.

Обмен данными производится посредством CAN-шины (Controller Area Network), объединяющей отдельные блоки управления в общую систему.

Что такое блок управления двигателем

В автомобильной электронике, электронный блок управления (ЭБУ), или электронный блок управления двигателем. Это общий термин для любых встраиваемых систем, которые управляют одним или несколькими электрическими системами или подсистемами в автомобиле.

Контроллер ЭСУД (электронная система управления двигателем).
ECM (Engine Control Module) — модуль управления двигателем.
ECU (Electronic Control Unit) — электронный блок управления, является общим термином для любого электронного блока управления. (См. п. 3.9. SAE J1979.)
Виды ЭБУ подразделяются на Электронный (ECU) / Блок управления двигателем (ECM), Совмещенный моторно-трансмиссионный блок управления, Блок управления трансмиссией, блок управления тормозной системой, центральный модуль управления, центральный модуль синхронизации, главный электронный модуль, контроллер кузова, модуль управления подвеской, блок управления, или модуль управления. Взятые вместе, эти системы иногда называют компьютер автомобиля. (Технически это не единый компьютер а несколько блоков.) Иногда одна сборка включает в себя несколько отдельных модулей управления.

Некоторые новые автомобили включают в себя не один блок управления, а до 80 ЭБУ. Встроенное программное обеспечение в ЭБУ продолжает развиваться в соответствии с количеством, сложностью и изощренностью. Управление увеличением сложности и количеством ЭБУ в автомобилестроении стало одной из ключевых задач.
Электронный блок управления.
Цифровые технологии позволяют применять широкий ряд электронных систем управления в автомобиле как разомкнутых, так и замкнутых (с обратной связью). Обширный массив влияющих параметров может приниматься во внимание одновременно с рассмотрением того, при каких условиях различные системы могут работать с максимальной эффективностью. Электронный блок управления (ЭБУ) получает электрические сигналы от датчиков, оценивает их и затем рассчитывает управляющие сигналы для исполнительных устройств. Программа управления хранится в специальной памяти и реализуется в микропроцессоре.

Эксплуатационные условия
К ЭБУ предъявляются очень высокие требования по отношению к следующим факторам:
— температуре окружающей среды (во время нормальной работы находится в пределах от –40оС до +60…125 оС)
— к воздействию со стороны таких веществ как масло, топливо и т. д.
— Влажность окружающей среды
— Обладать механической прочностью, например, при наличии вибраций при работе двигателя.
Даже при прокручивании двигателя со «слабой» аккумуляторной батареей (холодный пуск) ЭБУ должен работать надежно, как при максимальном рабочем напряжении (пульсации бортового напряжения питания).
Одновременно очень высокие требования касаются электромагнитной совместимости и защите от высокочастотных помех.
Устройство и конструкция
Печатная плата с электронными компонентами (рис 1) размещается в металлическом корпусе и соединяется с датчиками, исполнительными устройствами и источником питания через многоштырьковый разъем (4). Задающие каскады большой мощности (6) для непосредственного пуска исполнительных устройств располагаются в корпусе ЭБУ таким образом, чтобы обеспечить хорошее рассеяние тепла. Если блок управления устанавливается непосредственно на двигателе, то отвод тепла через встроенный в корпус ЭБУ охладитель осуществляется в топливо, которое постоянно протекает через ЭБУ. Такой охладитель ЭБУ используется только в коммерческих автомобилях. Компактные, монтируемые на двигателе ЭБУ , изготовляемые по гибридной технологи могут работать даже при более высокой тепловой нагрузке.
Большинство компонентов блока управления выполняются по технологии SMD (Surface-Mounted Device – плата с поверхностным монтажом). Обычная проводка используется только в некоторых элементах питания и в разъемах, так что здесь могут быть применены компактные конструкции небольшой массы.
Обработка данных
Входные сигналы
В качестве периферийных компонентов исполнительные устройства и датчики представляют интерфейс между автомобилем и ЭБУ, который являются блоком обработки данных. ЭБУ получает электрические сигналы от датчиков по проводке автомобиля. Эти сигналы могут быть следующих типов:
Аналоговый входной сигнал
В пределах данного диапазона аналоговые входные сигналы могут принимать практически любые значения напряжения. Примерами физических величин, которые рассматриваются как аналоги измеренных значений напряжения, является массовый расход воздуха на впуске, напряжение аккумуляторной батареи, давление во впускном коллекторе и давление наддува, температура охлаждающей жидкости и воздуха на впуске. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в микропроцессоре ЭБУ преобразует эти значения в цифровые сигналы, с которыми затем микропроцессор проводит расчеты. Максимальная разрешающая способность этих сигналов является ступенчатой, 5мВ на один бит (приблизительно 1000 шагов).
Цифровые входные сигналы
Цифровые входные сигналы имеют только два значения. Они могут быть только или «высокими» или «низкими» (логическая единица («1») или логический нуль («0») соответственно). Примерами цифровых входных сигналов являются сигналы включения/выключения или сигналы цифровых датчиков, такие как импульсы от датчика Холла или от магниторезистивного датчика. Такие сигналы обрабатываются непосредственно микропроцессором.
Импульсные входные сигналы
Импульсные входные сигналы от индуктивных датчиков, содержащие информацию о частоте вращения и положения вала, обрабатываются в их собственном контуре в ЭБУ. Здесь мнимые сигналы подавляются, а импульсные сигналы преобразуются в цифровые прямоугольные сигналы.
Формирование сигналов
Для ограничения напряжения входных сигналов до максимально допустимого значения в ЭБУ используются защитные цепи. Путем применения устройств фильтрации наложенные сигналы помех в большинстве случаев отделяются от полезных сигналов, которые в случае необходимости затем усиливаются до допустимого в микропроцессоре уровня входного сигнала (0….5 В)
Формирование сигналов в датчиках может быть полным или частичным в зависимости от уровня их интегрированности.
Обработка сигналов
ЭБУ является управляющим центром системы, ответственным за последовательность функциональных операций по управлению двигателем. Программы управляющих функций с учетом и без учета обратной связи выполняются в микропроцессоре. Входные сигналы, формируемые датчиками и интерфейсами других систем, служат как входные переменные и подвергаются дальнейшей проверке на достоверность в компьютере. Входные сигналы рассчитываются с использованием программ.
Микропроцессор
Микропроцессор является основным элементом ЭБУ, поскольку осуществляет оперативное управление последовательностью операций. Кроме центрального процессора, микропроцессор имеет входные и выходные каналы, а также блок синхронизации (программное устройство), оперативную память (RAM), программируемую или перезаписываемую память (ROM), последовательные интерфейсы и другие периферийные устройства, интегрированные в единственный микрочип. В микропроцессоре используются кварцевое синхронизирующее устройство.
Программное обеспечение и память для хранения данных
Для выполнения расчетов м. (микропроцессор) должен иметь програмное обеспечение («software»). Оно задается в виде двоичных чисел как запись данных и хранится в памяти программ.
Эти двоичные числа доступны центральному процессору, который интерпретирует их в команды, обрабатывая одну за другой.
Такая программа может храниться в постоянно запоминающемся устройстве (ROM, EPROM, FLASH-EPROM), которое содержит такие универсальные данные (индивидуальные данные, характеристики и матрицы). Это неизменяемые данные, которые не могут быть изменены во время работы автомобиля. Они используются для регулирования запрограммированных процессов управления с обратной связью и в разомкнутых контурах.
Память для хранения программ может быть интегрирована в микропроцессор и в зависимости от особенностей применения расширена добавлением отдельных компонентов (внешней памятью EPROM или FLASH-EPROM).
Модуль памяти ROM
Память для хранения программ может быть выполнена в форме постоянно запоминающего устройства (ROM- Read Only Memory). Это память, постоянное содержание которой было определено во время изготовления и которая, таким образом, является неизменяемой. ROM , установленная в микропроцессоре, имеет ограниченный объем памяти, а это означает, что в случае применения для решения сложных задач потребуется дополнительный объем памяти ROM.
Модуль памяти EPROM

Модуль ASIC
Постоянно увеличивающаяся сложность функций ЭБУ означает, что вычислительные возможности стандартных микропроцессоров, имеющихся на рынке, не являются достаточными. Решением, которое было сегодня принято, является использованием так называемых модулей со специализированными интегральными схемами (ASIC – Application-Specific Integrated). Эти интегральные схемы спроектированы и изготовлены в соответствии с данными службы развития ЭБУ , так как , например, при установке дополнительных модулей RAM, входные и выходные блоки могут генерировать и передавать сигналы широтно-импульсной модуляции.
Модуль текущего контроля
ЭБУ оснащаются модулями текущего контроля. Используя цикл «Вопрос и Ответ», микропроцессор и модуль текущего контроля следят друг за другом, как только определяется наличие неисправностей один из них вырабатывает резервную функцию, независимую от других.
Выходные сигналы

Переключающиеся сигналы
Эти сигналы используются для включения /выключения исполнительных устройств (например, вентилятора систем охлаждения двигателя).
Сигналы широтно-импульсной модуляции (PWM сигналы)
Цифровые выходные сигналы могут быть в форме сигналов широтно-импульсной модуляции (PWM- Pulse-width modulated). Это прямоугольные сигналы с постоянной частотой и с переменной длительностью, которые служат для перемещения рабочих органов исполнительных устройств в необходимое положение (клапан системы рециркуляции ОГ, вентилятор, нагревательные элементы, привод клапана регулирования давления наддува. )
Передача данных внутри ЭБУ
Для обеспечения нормальной работы микропроцессора периферийные компоненты должны иметь возможность обмениваться и ними данными. Это имеет место при использовании адресной шины или шины передачи данных, через которую микропроцессор выдает, например, адрес оперативной памяти RAM, содержание которой должно быть доступным. Шина передачи данных используется затем для передачи соответствующих данных. Предшествующим автомобильным системам удовлетворяла 8-битовая шинная топология с шиной передачи данных, включавшей в себе восемь линий, которые все вместе могли передавать 256 данных одновременно. 16-битовая адресная шина, которая обычно использовалась с такими системами, могла достигать 65536 адресов. Современные, более сложные системы требуют для шины передачи данных 16 бит или даже 32 бит. Для адресных шин или шин передачи данных может быть использована мультиплексная передача. То есть, данные и адреса отправляются по тем же самым линиям передачи, но смещаются один от другого во времени.
Последовательные интерфейсы с одной только линией передачи используются только в тех случаях, когда нет необходимости быстрой передачи данных (например, данных о сохранении кода неисправности).

Что такое блок управления?

Блок управления

Блок управления в компьютерной архитектуре

Блок управления (CU) — это внутренний компонент микропроцессорной архитектуры, генерирующий необходимые управляющие сигналы для выполнения программных инструкций и управления различными операциями, выполняемыми процессором.

Центральный процессор (процессор) содержит три функциональных блока. Этими функциональными блоками являются блок управления (БУ), арифметико-логический блок (АЛУ) и блок памяти (БЗ).

Блок управления контролирует и направляет различные операции, выполняемые центральным процессором (ЦП). Именно CU декодирует инструкции программы.

Что такое блок управления?

Блок управления и его функции являются важной темой в компьютерной организации и архитектуре. Блок управления является жизненно важным компонентом архитектуры процессора. Блок управления выполняет множество важных функций, выполняемых центральным процессором.

Процессор внутри состоит из трех функциональных блоков. К функциональным блокам ЦП относятся блок управления (БУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) и блок памяти (ЗУ).

В компьютерной архитектуре основной функцией центрального процессора (ЦП) является выполнение программных инструкций. Процессор (ЦП) также отвечает за управление всеми операциями, выполняемыми компьютерной системой.

Процессор ( ЦП ) контролирует все действия и операции компьютера с помощью блока управления. CU также декодирует машинные инструкции.

В этом уроке вы узнаете, что такое блок управления, как он работает, блок-схему CU и важные функции, выполняемые блоком управления (CU).

Блок управления в компьютерной архитектуре

Содержание

Внутри блока управления находится блок декодера. Основной функцией этого блока декодера является декодирование машинных инструкций. CU после декодирования инструкции дает указание процессору выполнить требуемую операцию.

Кварцевый генератор используется для генерации импульсов аналоговых сигналов. Однако компьютер — это цифровая машина, предназначенная для интерпретации только цифровых тактовых импульсов, которые могут быть представлены в двоичной форме 0 и 1.

Основная функция блока декодера инструкций состоит в том, чтобы транслировать часть кода операции машинной инструкции и управлять АЛУ. ALU работает с данными в соответствии с указанным кодом операции (кодом операции) и архитектурой набора команд (ISA), поддерживаемой процессором.

Блок управления, сокращенно CU, является внутренним компонентом микропроцессорной архитектуры.
Блок управления генерирует необходимые управляющие сигналы для выполнения программных инструкций и управления различными операциями, выполняемыми процессором.
Блок управления выполняет две важные функции.
Сначала он декодирует инструкции программы, чтобы процессор мог работать с данными.
Во-вторых, Блок управления также контролирует скорость обработки процессором и различные операции, выполняемые процессором.
Однако, чтобы понять, что такое блок управления и его функции в архитектуре компьютера, нам нужно сначала изучить, как работает микропроцессор.
Микропроцессор считается мозгом компьютерной системы.
Процессор обеспечивает вычислительную мощность компьютера.

Давайте изучим четыре важных внутренних компонента блока управления.
Блок управления состоит из четырех важных компонентов.
Блок синхронизации.
Счетчик программ.
Регистр инструкций.
Декодер инструкций.

Процессор (ЦП) представляет собой интегральную схему (ИС). Процессор состоит из миллионов интегральных схем, а каждая микросхема состоит из миллионов крошечных компонентов, называемых транзисторами. Транзистор изготовлен из кремния, полупроводникового материала.
Процессор ( ЦП ) контролирует всю деятельность компьютерной системы. И поэтому его называют мозгом компьютерной системы. Существует два основных производителя компьютерных процессоров: Intel и Advanced Micro Devices (AMD). Эти две компании производят большую часть процессоров, используемых в настольных компьютерах, ноутбуках и ноутбуках.
Центральный процессор (ЦП) выполняет миллионы задач в секунду для выполнения компьютерной программы, выполняя основные арифметические, логические, управляющие и операции ввода/вывода (В/В), как указано в инструкциях программы.
ЦП размещается на материнской плате в разъеме для процессора с механизмом блокировки печени, чтобы правильно зафиксировать микросхему процессора в разъеме для процессора. Гнездо процессора содержит гнездо IC, в котором прочно закреплена микросхема процессора. Радиатор установлен на верхней части чипа процессора, который защищает процессор от чрезмерного выделения тепла.

ЦП выполняет некоторые из наиболее важных функций в компьютерной системе, и эти функции включают в себя:
Для выполнения арифметических вычислений.
Для выполнения логических операций.
Для управления функциями других аппаратных компонентов.
Для извлечения данных и программных инструкций из основной памяти.
Для декодирования программных инструкций.
Для работы с данными в соответствии с инструкциями программы.
Для сохранения данных после обработки.
Для непрерывного выполнения цикла инструкций/машинного цикла.
Блок управления и цикл инструкций
Изучение других предметов в сертификате подлинности
Присоединяйтесь к бестселлеру
Онлайн-курс по компьютерным наукам
Это наиболее полный и уникальный онлайн-курс C по компьютерным наукам и основам программирования , который даст вам глубокое понимание наиболее важных фундаментальных концепций информатики и программирования.

Дата последнего изменения: 11 октября 2022 г.
Блок управления — это подкомпонент центрального процессора (ЦП), который управляет всеми действиями, выполняемыми в этой области компьютера. Он отвечает за получение различных входных данных от компьютера, инструкций и данных и указание процессору, что с ними делать. Поскольку процессор считается мозгом компьютера, его иногда называют мозгом внутри мозга. В зависимости от архитектуры ЦП перед блоком управления могут выполняться различные задачи.
Двухъядерный процессор, установленный на материнской плате.
Блок управления фактически состоит из нескольких компонентов. В те времена вся эта проводка и схемы образовывали то, что известно как автомат с конечным числом состояний, систему, имеющую единственную цель в управлении операциями компьютера. Отдельные схемы отвечали за декодирование и кодирование инструкций, в то время как другие обрабатывали логику или считали инструкции, над которыми работал ЦП. Все происходило по порядку, где логическая схема так или иначе переворачивалась, чтобы направить инструкции в хранилище.
Видеокарта компьютера может содержать микрокод.
Выбирается и декодируется инструкция, после чего ее нужно выполнить по порядку, одну за другой до завершения. В старых ЦП инструкция должна была пройти весь процесс и завершить расчет до того, как начнется следующая. Чтобы ускорить обработку, современные ЦП используют так называемые конвейеры, где каждый шаг является частью конвейера. Пока одна инструкция находится в части выполнения конвейера, другая уже находится в фазе декодирования, а третья находится в процессе выборки. Чтобы справиться со всем этим, блок управления также должен был выполнять роль мультиплексора, поскольку он принимает несколько входов или выходов и направляет их в конвейер и из него.
Поскольку процессоры компьютеров продолжали развиваться, многое из этого резко изменилось. Использование микрокода, крошечных программ, которые находятся в специальной высокоскоростной памяти только для чтения на ЦП, заменили старые жестко зашитые схемы. Эти низкоуровневые программы взяли на себя трудоемкую работу по физической перемонтажу блока управления и упростили внесение изменений в архитектуру ЦП. Специально написанные микропрограммы блока управления, созданные на этапе проектирования ЦП, позволяют создать архитектуру ЦП определенного типа.
В целом, большая часть функций блока управления зависит от архитектуры процессора. Некоторые могут просто получать, декодировать, координировать выполнение и управлять выводом инструкций. У других могут быть дополнительные обязанности, связанные с переводом, что может замедлить работу процессора. В этих случаях блок управления может быть дополнительно разделен на краткие компоненты, такие как отдельный блок планирования или блок удаления, который занимается организацией и хранением результатов арифметико-логического блока (ALU).

День: 04.07.1999

Что такое блок управления: какие бывают блоки, неисправности и проверка

Блок управления двигателем

Что такое блок управления двигателем