SECU-3

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
SECU-3
Логотипы проекта SECU-3
Логотипы проекта SECU-3
Тип Инжекторная система подачи топлива
Написана на C (основное ПО ЭСУД),
C++ (ПО для настройки под Windows и Linux),
Java (ПО для настройки под Android)
Операционная система Windows, macOS, Linux (для ПО настройки)
Аппаратная платформа ATmega
Последняя версия (31 декабря 2018; 21 месяц назад (2018-12-31)[1])
Лицензия Лицензия GPL
Сайт secu-3.org
SECU-3T revCU6 USB with MAP

SECU-3 — блок управления двигателем внутреннего сгорания. Проект открытый (доступны чертежи, схемы, прошивки и т. п.), в котором может принять участие любой желающий. Лицензия использования аппаратного обеспечения TAPR Open Hardware License, программного обеспечения — GNU GPL.

История[править | править код]

Система создавалась киевлянином Алексеем Шабельниковым с 2006 года практически в одиночку. Изначально это был сугубо утилитарный проект, направленный на улучшение характеристик автомобиля Москвич-2140, принадлежавшего автору. Примерно с 2012 года у автора появились последователи и проект стал развиваться как открытый. Однако все равно большинство работ выполняется автором самостоятельно. Проект финансируется в основном за счет продажи автором готовых блоков системы и, частично, на спонсорские взносы последователей.

За все годы существования проекта микропроцессорным ядром системы были о остаются микроконтроллеры семейства ATmega. Поскольку проект стартовал задолго до появления популярной платформы Arduino, то он не совместим с ней ни аппаратно (по используемым выводам и тактовым частотам) ни программно (по загрузчику и используемым модулям языка C), в отличие от другого аппаратного обеспечения на тех же микроконтроллерах (например, аппаратное и программное обеспечение проекта RepRap). Автор со своей стороны считает нецелесообразным портировать проект на Arduino. Программное обеспечение проекта достаточно сильно привязано к периферийным устройствам (особенно — таймерам) и системе команд микроконтроллеров ATmega и его портирование на другие, более производительные платформы, например STM затруднено.

По состоянию на 2020 год проект развивается и представляет собой систему, пригодную для установки на автомобили, а также мототехнику, «из коробки», то есть лицами, не имеющими достаточных знаний области программирования микроконтроллеров.

Система SECU-3 традиционно используется любителями старых автомобилей, для улучшения характеристик карбюраторных двигателей или их апгрейда до впрыска (известно несколько реализаций на SECU-3 впрыска на «Запорожцы»), а также любителями мотоциклов «Урал» и «Днепр». Пригодна для апгрейда двигателей малокубатурной мототехники. Известно применение SECU-3 на двигателе авиамодели. В тоже время для установки на новые транспортные средства с завода SECU-3 непригодна, так как не имеет средств контроля токсичности выхлопа.

Описание[править | править код]

Структурная схема блока SECU-3T
Структурная схема блока SECU-3L

Устройство управляет зажиганием, впрыском топлива и различным навесным оборудованием ДВС. В частности, способен управлять воздушной заслонкой карбюратора при помощи шагового двигателя, с поддержкой прогревочных оборотов ДВС. Управляет составом смеси на карбюраторе (по типу систем AXTEC AFR), ЭПХХ, ЭМР, бензонасосом, шаговым дозатором газа с обратной связью по датчику кислорода и другими исполнительными устройствами. Оригинальные возможности по переназначеню функций входов/выходов блока. Плавное управление оборотами вентилятора охлаждения двигателя. Возможность изменения основных настроек и таблиц в реальном времени (на ходу) и переключения между 2 или 4 наборами таблиц. И другие возможности и функции (см. ниже).

На данный момент есть 5 модификаций блока:

  1. SECU-3. Первая версия блока, разработанная ещё в 2007 году. В последних релизах программного обеспечения поддержка данного блока уже прекращена. С историей можно более подробно ознакомиться тут.
  2. SECU-3T. Может управлять как зажиганием, так и впрыском топлива. Не содержит встроенных силовых драйверов для управления катушками зажигания, топливными форсунками и актуатором регулятора холостого хода (РХХ). Необходимо использовать внешние драйверы.
  3. SECU-3L. Предназначен для управления зажиганием и его можно рассматривать как облегченную версию блока SECU-3T. Содержит встроенные драйверы катушек зажигания и датчик абсолютного давления (ДАД). Программно совместим с блоком SECU-3T.
  4. SECU-3 Micro. Простой и бюджетный блок управления зажиганием, выполненный в небольшом пластиковом корпусе. Имеет всего несколько входов/выходов и не содержит встроенных силовых драйверов катушек зажигания. Это самая простая версия блока SECU-3.
  5. SECU-3i. Полнофункциональный блок электронной системы управления ДВС, выполненный в металлическом корпусе со всеми встроенными силовыми драйверами/ключами, расширенным числом входов и выходов и встроенным Bluetooth. Это последняя разработка автора. Данный блок состоит из двух плат.

Устройство выполнено на 8-битном AVR микроконтроллере ATMega644, с 64кБ постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), 4кБ оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и работающего на тактовой частоте 20 МГц. Включает в себя аналоговые и дискретные входы, микросхему для предварительной обработки сигнала с датчика детонации (ДД) (кроме блока SECU-3L и SECU-3 Micro), формирователь сигнала с датчика начала отсчета (ДНО) (кроме блока SECU3 Micro), формирователь сигнала с датчика положения коленчатого вала (ДПКВ), интерфейс с компьютером и выходы управления исполнительными устройствами.

Структурная схема системы с блоком SECU-3T:

Блок схема системы SECU-3 (версия SECU-3T)

На следующем рисунке показана структурная схема системы с блоком SECU-3L (Lite):

Блок схема системы SECU-3 (Lite версия)
Пример схемы включения блока SECU-3T для управления впрыском топлива

Структурная схема системы с блоком SECU-3 Micro:

Структурная схема системы с блоком SECU-3i (пример, не отражает все возможности системы):

Структурная схема системы с блоком ЭСУД SECU-3i
Главное окно программы SECU-3 Manager (версия 3.4)
SECU-3 Manager v4.5, вкладка «Параметры и монитор» (полноэкранный режим)
SECU-3 Manager v4.5, редактирование таблиц на кладке «Данные прошивки»
SECU-3 Manager v4.5, табличный режим редактирования карт УОЗ

Пример схемы включения блока SECU-3T для управления одновременным или попарно-параллельным впрыском на 4-цилиндровом ДВС показан на рисунке ниже. Используются высокоомные форсунки и актуатор РХХ шагового типа. Справа в таблице (на рисунке) показаны выводы внешнего разъема, которые нужно переназначить на указанные функции в программе SECU-3 Manager.

Пример схемы включения блока SECU-3T для одновременного или попарно-параллельного впрыска. Высокоомные форсунки, шаговый РХХ

Схема включения блока ЭСУД SECU-3i несколько более сложная (это только пример и он не отражает всех возможностей данного блока). На схеме показано подключение датчиков, форсунок, катушек зажигания, шагового РХХ, клапана продувки адсорбера, бензонасоса и т. д.

Схема включения блока SECU-3i (пример)

Уловные обозначения и сокращения:

  • ДХ — датчик Холла
  • ДПКВ — датчик положения коленчатого вала
  • ДНО+ДУИ — система синхронизации, основанная на двух ДПКВ: датчика начала отсчета (ДНО) и датчика угловых импульсов (ДУИ)
  • Концевик — концевой выключатель дроссельной заслонки карбюратора (позволяет системе определять открыта или закрыта заслонка)
  • ДПДЗ — датчик положения дроссельной заслонки
  • ДТОЖ — датчик температуры охлаждающей жидкости
  • ДТВ — датчик температуры воздуха
  • ДК — датчик кислорода
  • ДС — датчик скорости
  • ДФ — датчик фаз
  • ДД — датчик детонации
  • ДАД — датчик абсолютного давления
  • РХХ — регулятор холостого хода
  • ЭПХХ — экономайзер принудительного холостого хода
  • ЭМР — экономайзер мощностных режимов
  • ПК — персональный компьютер

История[править | править код]

Первая версия SECU-3, успешно управляющая зажиганием автомобиля автора А. Шабельникова была запущена в октябре 2007 года. С того времени проект получил множество новых функций и способов синхронизации. Система эволюционировала из контроллера управления зажиганием (МПСЗ) в систему управления двигателем (ЭСУД). Всё время активно поддерживается автором.

Текущий статус[править | править код]

Доработка алгоритмов впрыска топлива, добавление поддержки распределенного фазированного впрыска, доработка ПО для блока ЭСУД SECU-3i и его испытания.

Проект с 2016 года стал условно-открытым. Чертежи, схемы, прошивки все так же можно скачать, но последние исходные коды прошивки SECU на GitHub датируются 25 ноября 2016 года[2] хотя развитие ПО продолжается по сей день.

Возможности текущей прошивки связанные с впрыском:

  • Одновременный впрыск (все форсунки включаются одновременно), моновпрыск (одна форсунка располагающаяся на месте карбюратора), попеременый впрыск (две форсунки или два банка форсунок включаются поочередно) и попарно-параллельный впрыск (форсунки работают парами)
  • Расчет циклового наполения по методу speed-density (используется ДАД и ДТВ)
  • Open-loop РХХ (в ближайшем будущем будет реализован closed-loop c ПИ-регулятором)
  • Алгоритм коррекции смеси по ДК с возможностью изменения порога стехиометрии (В), шага интегрирования и т. д.
  • Таблицы: VE, AFR, время вкл.форсунки, обогащение на прогреве, положение РХХ на пуске, положение РХХ от t при работе, длительн. впрыска на пуске, фаза впрыска
  • Обогащение после пуска
  • Обогащение при ускорении (по ДПДЗ)
  • Впрыск перед пуском (Priming pulse).

Лицензия[править | править код]

GPL, TAPR OHL с одним дополнением: использование разработок в коммерческих целях без письменного согласия автора запрещено.

Возможности[править | править код]

  • Поддержка двигателей с числом цилиндров 1,2,3,4,5,6,8
  • Синхронизация от ДПКВ, ДНО+ДУИ. Поддержка шкивов 60-2, 36-1 и с другим кол-вом зубьев (от 16 до 200 зубьев)
  • Синхронизация от датчика Холла (ДХ), можно оставить трамблер
  • Регулирование УОЗ по оборотам (от ДПКВ, ДНО+ДУИ или ДХ)
  • Регулирование УОЗ по нагрузке (от ДАД)
  • Корректировка УОЗ по температуре (различные типы ДТОЖ)
  • Корректировка УОЗ по детонации (от ДД)
  • Измерение напряжения бортовой сети
  • Реализация функции ЭПХХ
  • Реализация функции ЭМР (power valve)
  • Многоканальный выход (от 1 до 6 коммутаторов). Есть возможность использовать до 8 каналов
  • Поддержка двухканальных коммутаторов (управление через 1 вход используя 2 фронта)
  • Интерфейс RS-232 для перепрошивки, управления и настройки (c гальванической развязкой) или USB (без гальв. развязки)
  • Возможность управления электр. вентилятором охлаждения двигателя (в частн. используя ШИМ)
  • Блокировка стартера по достижении установленных оборотов
  • Поддержка газовой аппаратуры (автоматическое перекл. газ/бензин)
  • Выход для подключения лампы «Check Engine» c поддержкой блинк кодов
  • Возможность аварийного запуска загрузчика (boot loader)
  • Возможность аварийного восстановления настроек
  • Регулирование оборотов ХХ при помощи УОЗ
  • Управление накоплением энергии катушек зажигания
  • Поддержка датчика фаз (зажигание на индивидуальных катушках — фазированное)
  • Управление впрыском топлива (моно, одновременный впрыск)
  • Изменение фазы впрыска по таблице
  • Расчет наполнения по методу Speed-Density
  • Управление составом смеси на карбюраторе(Solex) с обратной связью по ДК
  • Управление щитком приборов по CAN шине от автомобилей семейства LADA[3][4]

Дополнительные возможности:

  • Управление электробензонасосом
  • Настраиваемый выход импульсов для ДХ или тахометра
  • Встроенная функция стробоскопа (можно использовать любой свободный выход)
  • Возможность переназначения выходов
  • Определение положения дроссельной заслонки по ДПДЗ
  • Обработка и запись в лог-файл сигнала с 2-х дополнительных входов (к одному из входов можно подключить, например лямбда-зонд)
  • Управление питанием (возможность работы некоторых функций блока после выключения зажигания, например работа вентилятора и регулировка положения воздушной заслонки в зависимости от температуры двигателя)
  • Управление воздушной заслонкой карбюратора (используя шаговый двигатель)
  • Управление шаговым дозатором газа (аттуатором)
  • Поддержка датчика скорости (Отображение и запись в лог скорости автомобиля и пройденного расстояния)
  • Управление электроподогревом впускного коллектора
  • Корректировка УОЗ по датчику температуры воздуха (ДТВ подключается к одному из 2-х дополнительных входов)
  • 3 универсальных настраиваемых выхода, которые могут быть гибко запрограммированы пользователем на различные действия

Различие версий[править | править код]

SECU-3 SECU-3T SECU-3T revC и выше SECU-3L (Lite) SECU-3 Micro SECU-3i
Дата 2007 2012 2014 2015 2016 2016
Процессор ATMega16, ATMega32 ATMega32 ATMega644 ATMega644 ATMega644 ATMega644
Возможности Холостая искра, синхронизация от ДПКВ Фазированное зажигание,

синхронизация от ДХ, ДПКВ, ДНО+ДУИ, управление воздушной заслонкой карбюратора, иммобилайзер на iButton, встроенный Bluetooth модуль (опционально)

тоже, а также управление впрыском,

составом смеси на карбюраторе, шаговым дозатором газа программируемые выходы.

Облегченная версия, предназначена

для управления зажиганием, ЭПХХ и блокировкой стартера. Силовые ключи катушек зажигания встроены в блок. Упрощенная установка и подключение.

Максимально упрощенная версия, предназначена

для управления только зажиганием. Не содержит встроенных ключей зажигания. Всего два выхода зажигания и несколько входов.

Самая функциональная версия блока, полноценная ЭСУД. Все необходимые устройства встроены в блок (драйверы форсунок, зажигания, РХХ, шагового двигателя, ШИМ и т. д.).

Блок состоит из двух плат.

Главный разъем DB-25 MiniFit 24 pin MiniFit 14+12 pin MiniFit 14 pin MiniFit 12 pin MiniFit 24+6+14+12 pin
Интерфейс RS-232 c гальванической развязкой RS-232 c гальванической развязкой или USB USB USB c гальванической развязкой USB USB c гальванической развязкой

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]