El. riadiaca jednotka

El. riadiaca jednotka ECU (Electronic Control Unit) je označenie elektronickej riadiacej jednotky, ktorá je zodpovedná za celý motorový manažment. Na základe výpočtov riadi činnosť motora a ostatných zariadení. Tiež sa je možné stretnúť s názvom ECM Engine Control Module, alebo power-train control module PCM.

Ovláda všetky dôležité funkcie motora s ohľadom na príslušné zaťaženie, v závislostí od všetkých okolitých parametrov, ako napr. vonkajšia teplota a tlak vzduchu, teplota motora, chladiacej zmesi a oleja atď. Zo vstupných signálov získaných zo snímačov, ktoré merajú tlaky, teploty, otáčky, rýchlosť a množstvo vzduchu, atď.,  z funkcií a algoritmov uložených v pamäti vypočítava riadiace signály pre nastavovacie akčné členy a priamo riadi tieto členy prostredníctvom výkonových koncových stupňov.

Zaujímavosť U automobilov z 90. rokov bola bežná len jedna riadiaca jednotka, ktorá riadila vstrekovanie alebo zapaľovanie motora. Súčasné automobily sú oveľa viac zahltené elektronikou. Rok od roka, s príchodom tzv. komfortnej elektroniky, rastie aj počet riadiacich jednotiek vo vozidle. Napríklad nový Superb má celkom 36 riadiacich jednotiek.

Umiestnená je v kovovej skrini obsahujúcej základovú dosku s elektronickými prvkami. Ostatné prvky sú k nej pripojené pomocou viacpólového konektora. Používajú sa 35,55,85 pinové konektory. Výkonové časti na riadenie akčných členov sú namontované na chladič z dôvodu dobrého prestupu tepla na karosériu. Riadiaca jednotka musí spoľahlivo pracovať pri teplotách od -30C do +60 C pri napätí akumulátora od 6V (pri spúšťaní) až do 15 V. Napájacie napätie pre digitálne časti je nastavené regulátorom na 5V.

Zloženie riadiacej jednotky Vlastná elektronická riadiaca jednotka sa obvykle skladá z niekoľkých častí- vstupnej, vyhodnocovacej a výstupnej . Základným prvkom každej ECU je výkonný mikroprocesor, ktorý musí vyhodnocovať všetky získané informácie tisíce krát za sekundu.

Bloková schéma mikropočítačového systému riadenia

Vstupná časť Vstupná časť so zbernicou slúži k prijímaniu a úprave signálu od snímačov, ktoré môžu byť analógové(teplota motora, uhol natočenia škrtiacej klapky) alebo digitálne. Pretože počítač a jeho mikroprocesor pracujú s digitálnym ( číslicovým)nespojitým signálom, obsahuje vstupná časť aj analógovo – digitálny prevodník A/D, ktorý slúži na digitalizáciu vstupných analógových ( spojitých) signálov. Pri úprave je signál snímača nielen digitalizovaný, ale sú z neho oddelené všetky rušivé signály a hlavný signál sa zosilňuje.

Vyhodnocovacia časť spracúva väčšinu vstupných signálov v reálnom čase, v ktorom musí prebiehať aj regulačný zásah. Riadiace a regulačné algoritmy sú uložené v pamäti typu ROM a RAM. Mikroprocesor pracuje s frekvenciou až 100MHz. Výmena dát prebieha prostredníctvom tzv. dátovej zbernice. Programovanie( uloženie) dát do ROM sa robí u výrobcu alebo dodávateľa elektroniky. Kódovanie sa môže robiť aj v rámci servisnej diagnostiky, pretože súvisí so zabezpečením vozidla proti neoprávnenému použitiu. V tomto prípade sa využívajú pamäte EPROM.

Výstupná časť riadiace povely prichádzajúce z mikroprocesora sa často upravujú vo výkonovej časti, ktorá zabezpečuje zosilnenie signálu z procesora. Prúdy rádovo mA a napätia do 5V sa zosilňujú na úroveň napätia el. rozvodu vozidla a prúdy až na niekoľko ampérov. Ak má akčný člen väčší príkon, ovláda riadiaca jednotka iba spínač silového obvodu akčného člena.

Základné funkcie v riadení motora Riadenie vstrekovania paliva a zapálenia (vznietenia) zmesi. Na základe informácii od snímačov a čidiel, vyhodnotí riadiaca jednotka správny okamih zážihu alebo množstvo vstreku, tak aby bola dosiahnutá optimálna spotreba, emisie a maximálny výkon motora. Riadenie voľnobežných otáčok. Riadiaca jednotka reguluje množstvo paliva tak, aby boli zachované voľnobežné otáčky na konštantne definovanej hodnote. Kontrola emisií. Sem patrí kontrola činnosti EGR ventilu, kvôli kvalite výfukových plynov, tiež kontrola Lambda sondy, z dôvodu správnej činnosti a účinnosti katalyzátora

Základné funkcie v riadení motora Kontrola plniaceho tlaku turbodúchadla. Pri vozidlách s preplňovaním turbodúchadlom je  potrebné, aby riadiaca jednotka pravidelne vyhodnocovala a upravovala výšku plniaceho tlaku a množstva vzduchu na optimálnu hodnotu. Autodiagnostika a správne zistenie závad. Riadiaca jednotka priebežne kontroluje činnosť všetkých senzorov a čidiel, prípadné závady a nedostatky zapisuje do diagnostického systému. Obmedzenie otáčok, kontrola a obmedzenie rýchlosti. Riadiaca jednotka automaticky jemne vypne vstrekovacie zariadene pri maximálnych otáčkach alebo pri dosiahnutí daného obmedzenia maximálnej rýchlosti, poprípade reguluje požadovanú rýchlosť (tempomat).

Prepojenie riadiacich jednotiek V súčasných automobiloch je elektronika využitá na riadenie rôznych systémov: elektronické riadenie motora napr. Bosch Motronic riadenie prevodovky elektronické riadenie výkonu motora EMS protiblokovací brzdový systém ABS palubný počítač protipreklzový systém ASR

Riadiace jednotky jednotlivých systémov sú navzájom prepojené , čo umožňuje znížiť počet snímačov a zlepšiť využitie jednotlivých systémov. Spôsoby prepojenia (rozhrania) sú: konvenčné prepojenia Sériový prenos dát

konvenčné prepojenia Každé prepojenie má svoj vlastný vodič a zariadenie môže byť v stave „1“zapnuté alebo v stave „0“ vypnuté , prípadne sa využíva taktovací pomer- striedanie (pulzovo- modulačné signály): napríklad meranie natočenia škrtiacej klapky potenciometrom .

Sériový prenos dát Uskutočňuje sa pomocou sietí LIN, TTP-A, CAN, FLEX RAY napr. pomocou zbernice CAN (Control Area Network) . Rýchlosť prenosu dát sa pohybuje v rozsah 125kb/s a 1 Mbit/s. Rýchlosť musí byť taká, aby zabezpečovala spoľahlivú činnosť v reálnom čase. Centrálna procesorová jednotka (CPU) pritom nie je preťažená.

Poruchy Niekedy sa dá odstrániť  a niekedy je riadiaca jednotka nenávratne poškodená. Dôvody ktoré poruchy riadiacich jednotiek spôsobujú. Pri starších riadiacich jednotkách sa jednalo aj o samotnú nedokonalosť výrobku, použitím úplne nevhodných, či podradných dielov vo vnútri. Problém býval aj s vysokým nabíjacím napätím, vychádzajúcim z alternátora, ktoré spôsobilo poškodenie ECU. Skrat na nastavovači voľnobehu. Skrat v regulačnom okruhu škrtiacej klapky. Skrat na EGR ventile. Poškodené zapaľovacie sviečky pri DIS systéme – zapaľovanie bez rozdeľovača (elektronické zapaľovanie), ktoré následne spätne posiela veľmi vysoké napätie späť do riadiacej jednotky. Toto napätie môže dosahovať až 18 000 voltov a vedie k preťaženiu a následnému poškodeniu ECU.