Fungovanie riadiacej jednotky

Zobrazené 14759x
 

picture037Už od počiatku vývoja spalovacích motorov bolo dôležité správne nastavenie zloženia zmesi palivo-vzduch a tiež správne nastavenie zapaľovania. V minulosti bolo možné regulovať zapalovanie a prívod paliva. Dnes už sú však vozidlá vybavené výhradne elektronickým riadiacim systémom motora. Nezáleží na tom, či sa jedná o nepriame vstrekovanie podobné karburátoru alebo o oveľa efektívnejšie viacbodové vstrekovanie, resp. či ide o dieselový motor s priamym vstrekovaním Common-Rail s reguláciou plniaceho tlaku - všetky sú ovládané elektronickou riadiacou jednotkou.

 

Riadaca jednotka

ECU (Electronic Control Unit) je označenie elektronickej riadiacej jednotky, ktorá je zodpovedná za celý motorový manažment. 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. K správnej funkcii potrebuje získavať údaje pomocou snímačov, ktoré merajú tlaky, teploty, otáčky, rýchlosť a množstvo vzduchu, atď. Tieto údaje riadiaca jednotka potom spracuje pomocou programu uloženom na špeciálnom čipe a vydá príkazy pre vstrekovanie, zapaľovanie, plniace tlaky a lambda-sondu. Takto sú priebežne v závislosti od zátaže a okolitých podmienok vypočítavané hodnoty pre optimálny čas vstreku, čas zážihu, potrebné množstvo paliva a príslušný plniaci tlak.

picture034

 

Spôsob činnosti riadiacej jednotky

Riadiaca jednotka je vysokovýkonný mikropočítač, ktorý na základe vstupných nameraných hodnôt v spojení s príslušným programom vypočíta všetky regulačné a riadiace úlohy. Hlavná funkcia pri benzínových motoroch spočíva vo výpočte potrebného a maximálne možného vstrekovacieho množstva. Vstrekovacie množstvo závisí od množstva nasatého vzduchu. Aby katalyzátor mohol bezchybne pracovať, musí byť zachovaný pomer vzduch-palivo. Počas zrýchlenia pri plnom zaťažení sa musia ale lambda-hodnoty ignorovať, aby bolo umožnené maximálne zrýchlenie.

Ďalej musí byť určený okamih, kedy sa stlačená zmes vznieti. Ak prebehne vznietenie príliš neskoro, spotreba stúpa. Ak je naopak vznietené priskoro, začne motor klepať. Navyše rieši veľa ďalších úloh, ako napríklad automatické jemné vypnutie vstrekovacieho zariadenia pri max. otáčkach alebo pri dosiahnutí daného obmedzenia maximálnej rýchlosti. Aj zariadenie na regulovanie rýchlosti, tempomat, môže byť integrovaný v riadiacej jednotke.

Často je v závislosti od nameraných hodnôt napr. teploty chladiacej kvapaliny, paliva, oleja a vonkajšej teploty ovládaný chod ventilátora a takisto preberá funkciu termostatu. Pri moderných dieselových motoroch je vstrekovacie množstvo určené v závislosti od množstva nasatého vzduchu, tlaku vzduchu, vonkajšej teploty, otáčok a zátaže. Je to nevyhnutné pre zachovanie predpísaných noriem výfukových plynov. Ďalej sa musí pri vozidlách vybavených turbodúchadlom presne určiť a nastaviť plniaci tlak a plniace množstvo turbodúchadla v závislosti od zátaže a otáčok.

picture040

 

 

Funkcie riadiacej jednotky 

  • Nastavenie okamihu zapalovania

Aby mohlo byť palivo optimálne využité, je dôležitý správny okamih zážihu. U dieselových motorový optimálny okamih vstreku - v závislosti od otáčok, zátaže, teploty a iných riadiacich parametrov.

  • Riadenie uhlu kontaktov rozdelovača

Časový rozostup riadiacich signálov sa mení v závislosti od počtu otáčok. Na dosiahnutie konštantnej zapaľovacej energie je ale potrebný určitý prúd. Pre tento je zas potrebný určitý čas styku kontaktov, ktorý pri vyšších otáčkach nie je vždy dosiahnutý. Tým môže vznikať prerušovanie zapaľovania pri vyšších otáčkach.

  • Obmedzovanie klepania

Moderné motory pracujú pri vysokých kompresných pomeroch, aby dosiahli vyšší krútiaci moment a nižšiu spotrebu. Pritom sa ale zvyšuje nebezpečenstvo nekontrolovateľného samovznietenia, čím vzniká "klepajúce" spaľovanie. Riadiaca jednotka sníma chvenie na bloku motora a usmerňuje vstrekovanie, tak aby k chveniu nedochádzalo.

  • Vstrekovanie paliva

V závislosti od signálov senzorov otáčok, záťaže a ďašlích korekčných faktorov vypočíta elektronika potrebný okamih a množstvo vstreku, tak aby bola dosiahnutá optimálna spotreba, emisie a maximálny výkon motora.

  • Lambda-regulácia

Zmes palivo-vzduch je regulovaná riadiacou jednotkou v závislosti od zloženia výfukových plynov (merané lambda-sondou) a je nastavená na ideálnu hodnotu (lambda=1), aby bol dosiahnutý vysoký stupeň účinnosti katalyzátora a tým aj nízky obsah škodlivín. V konečnom dôsledku meria lambda-sonda pred katalyzátorom obsah zbytku kyslíku vo výfukových plynoch. Tieto namerané hodnoty sú priebežne prenášané do riadiacej jednotky, ktorá tieto namerané hodnoty zohladní do svojich výpočtov.

  • Regulovanie volnobežných otácok

Rôzne teploty motora a s tým spojené rôzne súčinitele trenia, ako aj znečistenie sacieho potrubia a veľa iných faktorov vedú k rôznym otáčkam voľnobehu. Riadiaca jednotka reguluje množstvo paliva tak, aby boli zachované voľnobežné otáčky na konštantne definovanej hodnote. Takisto sú vypočítané aj parametre pre teplý a studený štart.

  • Regulácia plniaceho tlaku - turba

Pri vozidlách s turbo-preplňovaním je navyše potrebné, aby riadiaca jednotka vypočítala výšku plniaceho tlaku a potrebné plniace množstvo a pomocou príslušných snímačov regulované na požadovanú hodnotu.

  • Spätná väzba výfukových plynov

Aby sa zvýšila kvalita výfukových plynov, je nasávanému cerstvému vzduchu primiešaný výfukový plyn.

  • Servis a bezpecnostné funkcie

Je potrebné sledovanie nastavených hodnôt, kontrola "Drive by wire - systémov", medzičasom vo všetkých moderných vozidlách známy ako egas-elektronický plyn a rozpoznávanie chýb v senzorike alebo aktorike spojené s ich záznamom do diagnostického systému.

  • Top end speed governor and rpm limitation

One very important function of the ECU is rpm limitation. Due to enormous mass and centrifugal forces, applied to all rotating and oscillating parts of the engine at high rpm, the maximum rpm range of a particular engine must be constructionally determined and programmed on2 to the EEProm. Excessively exceeding this max. value i.e. 6500rpm, will eventually result in severe engine damage. The rpm signal is constantly monitored and in case the programmed value of i.e. 6500 rpm is reached, the ECU, either by reduction or interruption of fuel supply or on modern E-gas systems, reduction of throttle position, or by ignition switch-off, prevents exceeding of the max. rpm value. The same parameters apply to the top end speed governor.

  • Horný koniec regulátora otáčok a otáčok obmedzenia

Jedným z veľmi dôležitých funkcií je obmedzenie otážok za minútu. Vzhľadom k obrovskej hmotnosti a odstredivej sile platí pre všetky rotačné a oscilačné časti motora, že musia byť maximálne otáčky v rozsahu konkrétneho motora. Ak je priliš presiahnutá túto maximálna hodnota, to nakoniec vyústi v ťažké poškodenie motora. Obmedzenie otáčok za minútul je neustále sledované a v prípade, že je dosiahnutá naprogramovaná hodnota, riadiaca jednotka reaguje buď znížením alebo prerušením prívodu paliva alebo pri systémoch na plyn, znížením polohy škrtiacej klapky.

 

 

Koľko riadiacich jednotiek má dnešný automobil?

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, na obrázku je umiestnenie riadiacich jednotiek:

picture035

S počtom riadiacich jednotiek rastie aj dĺžka kabeláže. Elektrické zväzky začínajú tvoriť významnú zložku celkovej hmotnosti vozidla. Ako príklad nám opäť poslúži nová Škoda Superb (2008), ktorá má 1650 metrov káblových zväzkov. Ukážka kabelláže:

picture036

 

Zdroj: www.hs-elektronik.com, www.sk.autolexicon.net
 
 

 


REKLAMA