Технические науки / 4. Транспорт

А. А. Шабельников

автор проекта SECU-3.ORG, Украина

 

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ SECU-3

 

Микропроцессорная система управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) SECU-3 представляет собой устройство (или комплекс устройств), которое управляет исполнительными механизмами двигателя (актюаторами), обеспечивая таким образом его оптимальную работу. Система считывает данные с множества датчиков, расположенных на двигателе, производит вычисления на основе этих данных и данных из одномерных и многомерных таблиц и вырабатывает соответствующие управляющие сигналы для актюаторов. В данной статье автором будет проведено краткое описание системы SECU-3 [1].

Система SECU-3 первоначально создавалась для управления только зажиганием, однако в дальнейшем были реализованы и функции управления впрыском топлива. Система предназначена для модернизации автомобилей (как карбюраторных, так и инжекторных) и улучшения их мощностных и экологических характеристик [2; 3], ее можно устанавливать на мотоциклы и мопеды, любые другие ДВС, а также для тюнинга. Система может быть использована и в образовательных целях, поскольку находится в открытом доступе: доступны исходные тексты программного обеспечения, чертежи электрических схем, печатных плат и т. д.

Отметим, что достаточно небольшое число подобных систем открыты для пользователей; производители серийных блоков управления, как правило, держат в секрете используемые алгоритмы и технические решения. Автору известны всего две системы с доступной для скачивания информацией. Это проекты FreeEMS [4] и MEGASQUIRT [5], причем последний открыт лишь частично.

Электронные блоки управления, устанавливаемые на серийные автомобили и другие транспортные средства, лишены возможности проведения гибкой настройки и в особенности, возможности изменять параметры системы в реальном времени (что является существенным преимуществом авторской системы). Кроме того, к достоинствам системы относится ее относительная простота и использование доступных компонентов в конструкции. И хотя система не является совершенно инновационной (аналогичные устройства известны давно), однако содержит множество оригинальных технических решений [1].

Таким образом, микропроцессорная система управления двигателем внутреннего сгорания SECU-3 представляет собой комплекс устройств, состоящий из главного блока управления и вспомогательных блоков, использование которых зависит от выбранной конфигурации. Планируется также разработать версию, содержащую все необходимые узлы в одном блоке, то есть на одной печатной плате.

В данный момент SECU-3 включает следующие функциональные блоки:

                  главный блок управления (блок SECU-3 или SECU-3T);

                  блок управления вентилятором охлаждения двигателя;

                  блок драйверов для управления катушками зажигания;

                  блок управления шаговым двигателем;

                  блок драйвера низкоомной топливной форсунки и актюатора регулятора холостого хода (РХХ);

                  переходную плату управления высокоомными форсунками.

Главный блок управления содержит микроконтроллер со встроенной памятью программ и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), а также специализированную микросхему для обработки сигнала с датчика детонации (ДД), датчик абсолютного давления (ДАД), модуль для связи через Bluetooth, разъем для подключения программатора, внешний разъем USB (более старые версии блоков имели интерфейс RS-232) для подключения к персональному компьютеру (ПК), внешний разъем для подключения датчиков и исполнительных механизмов и некоторые другие компоненты.

ДАД может быть установлен как внутри блока, так и использоваться внешне. Аналогично и для модуля Bluetooth. Если он не установлен на плату главного блока, то связь с ПК или другим мобильным устройством можно осуществлять только через интерфейс USB. Ниже на рис. 1 представлена фотография платы главного блока управления без корпуса с установленным ДАД, а на рис. 2 − фотография модуля Bluetooth, устанавливаемого на плату главного блока.

 

Рис. 1 − Печатная плата главного блока управления (SECU-3T revCU6)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 − Печатная плата модуля Bluetooth

Для настройки параметров блок SECU-3T подключается через USB интерфейс к ПК, на котором выполняется разработанная автором специальная программа (SECU-3 Manager). Программа позволяет настраивать большинство параметров системы в реальном времени, включая наиболее важные таблицы, в которых заданы функции, определяющие поведение системы; записывать и обрабатывать данные, поступающие с датчиков; производить диагностику; обновлять встроенное программное обеспечение блока и т. д.

Опишем кратко вспомогательные блоки системы. В частности, блок управления вентилятором охлаждения подключается к главному блоку, если необходимо осуществлять управление оборотами вентилятора охлаждения двигателя. Причем в данном случае обороты вентилятора регулируются плавно и в зависимости от температуры двигателя.

Блок драйверов для управления катушками зажигания используется для коммутации тока в первичной обмотке катушек зажигания (КЗ), поскольку главный блок не имеет силовых выходов. Блок драйверов содержит 6 независимых каналов для управления КЗ. Вместо данного блока можно применять стандартные коммутаторы и драйверы зажигания, выпускаемые автомобильной промышленностью.

Блок управления шаговым двигателем может быть использован как для управления положением воздушной заслонки карбюратора (для автоматического запуска и прогрева двигателя), так и для управления шаговым двигателем регулятора холостого хода (РХХ) при электронном управлении впрыском топлива.

Блок драйвера низкоомной топливной форсунки и актюатора регулятора холостого хода используется при так называемом центральном впрыске (моновпрыск), когда используется одна низкоомная форсунка. Кроме этого, блок содержит силовые ключи для управления актюатором РХХ моментного типа (управление при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ)).

Переходная плата управления высокоомными форсунками используется для подключения к главному блоку высокоомных форсунок. После запланированного усовершенствования главного блока данная плата будет не нужна.

Таким образом, в статье кратко описаны основные составляющие авторского проекта SECU-3. Более подробное описание аппаратной части (блоков) проекта, а также возможностей системы, в том числе и встроенного программного обеспечения и программного обеспечения для ПК будет сделано в последующих публикациях. Всю информацию и техническую поддержку можно получить на официальном сайте автора проекта [1].

 

Литература

 

1. МПСЗ SECU-3 / Ignition and fuel injection ECU [Электронный ресурс]:[Сайт]. − Режим доступа: http://secu-3.org/. − Название с экрана.

2. Транспортная экология: учеб.-метод. пособие [для студентов всех
форм обучения бакалавриата по напр. 280700 "Техносферная безопасность" (профиль "Безопасность жизнедеятельности в техносфере")] / сост. А. Г. Илиев, И. А. Занина. – Шахты: ИСОиП (филиал) ДГТУ, 2014. – 74 с.

3. Гирявец А. К. Теория управления автомобильным бензиновым двигателем / А. К. Гирявец. − М.: Стройиздат, 1997. − 161 с.

4. FreeEMS [Электронный ресурс] : [Сайт]. − Режим доступа: http://freeems.org/. − Название с экрана.

5. MEGASQUIRT [Электронный ресурс] : [Сайт]. − Режим доступа: http://megasquirt.info/. − Название с экрана.