ECU и неговите сензори

ECU (електронният блок за управление) получава сигналите на сензорите, решава и командва актуаторите: реле, соленоид, стъпков мотор. Така се управляват оборотите на празен ход, височината на окачването, дозирането на горивото. Сензорите са три групи:

Група	Как работи	Примери
генериращи напрежение	сами правят сигнал	пиезо (детонация), ZrO₂ (ламбда), индукционен (колянов вал)
резистивни	ECU подава референтно напрежение и мери пада	потенциометри, термистори, пиезорезистивни
превключватели	вкл./изкл.	педал на спирачката, фототранзистори, сензор за удар (airbag)

Пасивните сензори имат 2 проводника, не искат захранване, всички са аналогови и се проверяват по съпротивлението. Активните имат 3 (2–4) проводника, захранват се от ECU и са аналогови или цифрови.

Четирите езика

Двигателят е на ↔ дръпни1200 min⁻¹, а дроселът е отворен на ↔ дръпни30 %. Колелото на коляновия вал има 60 − 2 зъба, затова датчиците виждат 1200 зъба в секунда.

Сигналите в колата

Аналогови: DC и AC

индуктивен датчик (AC) датчик за налягане (DC)

Цифрови: Хол и ШИМ

Хол PWM

обороти

1200 min⁻¹

дросел

30 %

Фигура 1.

• DC (синьо) – налягането е постоянно напрежение 0,2–4,8 V. Нарочно не стига до 0 и 5 V, за да се различава от повреда.
• AC (жълто) – индуктивният датчик (бобина + магнит) дава синусоида от всеки зъб. Амплитудата и честотата растат с оборотите, а на 0 min⁻¹ мълчи.
• Хол – правоъгълни импулси от същите зъби, с еднаква амплитуда при всякакви обороти. Работи и на 0 min⁻¹.
• PWM – честотата е постоянна, информацията е в ширината на импулса.

Дупката от двата липсващи зъба се вижда и в AC, и в Хол. По нея ECU знае къде е горната мъртва точка.

Другите сензори в колите и машините са:

• превключватели – температура (нормално затворен, отваря при прегряване), налягане (нормално отворен), поток (лопатка). Скъсан проводник изглежда като аварията, т.е. безопасно;
• детонация – акселерометър, захранван с 8 V от ECU. Амплитудата е колкото силата на детонацията, а ECU гледа само прозореца около горната мъртва точка. Тогава забавя запалването с до около 6°, а при нужда спира двигателя;
• позиция – вместо износващи се потенциометри се ползват безконтактни сензори. За хидравлични цилиндри има магнитострикционен сензор: мери времето между импулса и връщащата се усукваща вълна;
• ниво – поплавък с потенциометър или ултразвук (времето на ехото);
• IMU – 3 акселерометъра + 3 жироскопа за наклона, крена и ускоренията на рамата на багера (тема 9);
• NOx – азотните оксиди в изгорелите газове, по CAN шината.

Pull-up диагностиката

Как ECU разбира, че проводникът на сензора е скъсан? Подава референтното напрежение през вътрешен резистор (pull-up), а сензорът е към маса. Изправеният сензор дава напрежение някъде по средата. Скъсан проводник оставя пълните 5 V („над нормата“, shorted high). Късо към маса дава 0 V („под нормата“, shorted low). Затова нормалният обхват никога не стига до краищата.

Охлаждащата течност е ↔ дръпни90 °C, а NTC сензорът е 269 Ω. ECU чете 0,545 V – в нормата – ECU смята температурата.

Pull-up диагностика

течност

90 °C

Фигура 2.

Студеният двигател дава голямо съпротивление и високо напрежение, топлият – ниско. При −30 °C NTC-то е толкова голямо, че ECU вижда близо до 4,8 V: ако стане още по-студено, ще помисли, че проводникът е скъсан. Затова pull-up резисторът се подбира според обхвата на сензора. Скъсай проводника или го дай накъсо: ECU веднага пише код за грешка и минава на аварийна стойност, вместо да вярва на абсурдната температура.

Самопроверка

1. Каква е разликата между индуктивния и Хол датчика на коляновия вал?

Индуктивният е пасивен – амплитудата и честотата растат с оборотите, на 0 rpm няма сигнал. Холовият е активен – правоъгълни импулси с постоянна амплитуда, работи до 0 rpm.

2. Защо аналоговите сензори в колата дават 0,2–4,8 V, а не 0–5 V?

За да се различава истинската стойност от повреда: 0 V значи късо към маса, 5 V – прекъснат проводник.

3. Как pull-up резисторът открива скъсан проводник?

Без сензора към маса през pull-up не тече ток и входът на ECU е на пълното референтно напрежение – извън нормалния обхват.

4. Защо превключвателят за прегряване е нормално затворен?

Скъсан проводник изглежда като отворен ключ – като прегряване. Повредата води до безопасното състояние (fail-safe).