Форд ЕЭС

Ford EEC или электронное управление двигателем — это серия блоков управления двигателем ( ECU ), разработанных и изготовленных компанией Ford Motor Company . В первой системе, EEC I, использовались процессоры и компоненты, разработанные Toshiba в 1973 году. Ее производство началось в 1974 году, а в массовое производство пошло в 1975 году. Впоследствии она претерпела несколько итераций модели.

ЕЭС I и II

Модули EEC I и EEC II использовали общий процессор и память, поэтому их можно описывать вместе. Микропроцессор мм² представлял собой 12-битный центральный процессор производства Toshiba , TLCS-12 , разработка которого началась в 1971 году и была завершена в 1973 году. Это был чип площадью 32 с примерно 2800 кремниевыми затворами , изготовленный по 6-мкм техпроцессу . системы Полупроводниковая память включала 512-битное ОЗУ , 2 КБ ПЗУ и 2 КБ EPROM . Производство системы началось в 1974 году, а в серийное производство поступило в 1975 году. ^[1]^[2]

Внутреннее кодовое название микропроцессора TLCS-12 компании Ford было «PM-11» или «11 бедняков», подразумевая, что это была урезанная версия популярного в то время компьютера Digital Equipment Corporation PDP-11 . PDP-11 использовался в автомобиле в первой половине 1970-х годов для «проверки концепции». На самом деле между этими двумя компьютерными архитектурами было очень мало общего. Этот чип никогда не был коммерчески доступен. ^{[ нужна ссылка ]}

Этот 12-битный процессор в то время был единственным коммерчески доступным чипом, поддерживающим все четыре математические функции (сложение, вычитание, умножение и деление). Выбор 12 бит был не случаен. Для обеспечения точности было установлено, что формулы должны иметь возможность разрешать 1 часть из 1000 или около 10 бит. Еще один бит требовался для знака. Логично, что это число было округлено до 12 бит, в результате чего адресное пространство также составило 16 килослов. Для вызовов и возвратов подпрограмм не было «стека». Вместо этого регистр указателя инструкций был «заменен» другим регистром, который ранее был заполнен адресом целевой подпрограммы. Возврат осуществлялся путем замены обратно. Весь код был написан на языке ассемблера. ^{[ нужна ссылка ]}

Еще одной особенностью модулей EEC I/II было использование отдельного модуля памяти, который крепился болтами к корпусу модуля управления. Это было сделано для облегчения смены программного обеспечения, сочетания алгоритмов («стратегии») и данных («калибровки») в полевых условиях, если это необходимо. В модуле памяти использовалось «Маскированное ПЗУ» (MROM), тип микросхемы памяти, которую нельзя было модифицировать после производства. Модуль памяти также имел несколько переключателей, которые можно было заменить в полевых условиях. Стратегия будет считывать эти переключатели и замедлять опережение зажигания для автомобилей, испытывающих преждевременное зажигание (детонацию). ^{[ нужна ссылка ]}

Модуль процессора имел опорное напряжение 10 В для аналого-цифрового преобразователя, который использовался для сбора данных с различных датчиков. Это могло быть проблемой, поскольку доступная мощность модуля колебалась выше и ниже 10 В во время запуска двигателя. Проблема решилась в несколько шагов. Во-первых, во всех датчиках использовался логометрический метод измерения, который обеспечивал точность, несмотря на изменение опорного напряжения. Во-вторых, во время проворачивания двигателя специальная схема запускала систему зажигания синхронно с опорными импульсами двигателя. В-третьих, процессору не давали запуститься до тех пор, пока внутреннее напряжение не стабилизировалось выше 10 Вольт. ^{[ нужна ссылка ]}

EEC-II контролирует соотношение воздух-топливо с помощью карбюратора Ford модели 7200 Variable Venturi (VV), последнего карбюратора, разработанного и изготовленного Ford в США. В нем соотношение воздух-топливо контролировалось шаговым двигателем, который приводил в движение рейку, которая перемещала ось, открывающую и закрывающую вентиляционное отверстие поплавковой камеры. В закрытом состоянии воздух не мог попасть в камеру сгорания, что приводило к обеднению топливной смеси. При открытии топливная смесь была богатой. Каждый карбюратор калибровался вручную в помещении с регулируемым давлением. ^[3]

Хотя «внутри коробки» было много общего, размер, форма и основной разъем у EEC I и II были разными. Эта конструкция процессора была значительно модернизирована как кандидат для использования в EEC-III, но не была выбрана. ^{[ нужна ссылка ]}

ЕЭК-III

Эта система использовалась на некоторых автомобилях 1980-83 годов. Было два разных модуля EEC-III; в корпусе дроссельной заслонки Ford один для использования с карбюратором с обратной связью, а другой для использования с «центральной» системой впрыска топлива . Размер и форма модуля были примерно такими же, как у EEC-II, и в нем все еще использовался внешний модуль памяти. Два модуля имели разъемы с разными ключами, чтобы предотвратить случайное подключение не к тому автомобилю.

В EEC-III используется модуль Duraspark III (коричневая втулка, из которой выходят провода) и катушка зажигания Duraspark II. В первичной цепи используется резистивный провод. Распределители в системах EEC-III (и более поздних версиях) исключают использование традиционных механических и вакуумных механизмов продвижения. Все моменты контролируются компьютером двигателя, который способен зажечь свечу зажигания в любой точке в пределах 50 градусов в зависимости от калибровки. Эта повышенная способность искрообразования требует большего разделения соседних электродов крышки распределителя, чтобы предотвратить перекрестное возгорание, что приводит к образованию крышки распределителя большого диаметра.

EEC-III на карбюраторных автомобилях управлял тем же карбюратором Ford 7200 VV, что и EEC-II. На автомобилях с впрыском топлива модуль запускал две топливные форсунки высокого давления (около 40 фунтов на квадратный дюйм), которые были установлены в корпусе дроссельной заслонки, прикрепленном к традиционному впускному коллектору в центральной долине двигателя объемом 5,0 л (302 куб.д.).

Процессор был разработан и изготовлен компанией Motorola . Он имел длину данных 8 бит, длину инструкций 10 бит и длину адреса 13 бит. Адресное пространство было «страничным», то есть вы не могли напрямую обратиться ко всему адресному пространству без специальных инструкций. Там было 4 страницы. Страница 0 предназначалась для обычного (фонового) кода. Страница 1 предназначалась для кода прерывания. Страница 2 также предназначалась для фона, но доступ к ней можно было получить только с помощью специальной инструкции «Перейти к странице» со страницы 0. Страница 3 использовалась для хранения параметрических («калибровочных») данных или дополнительного кода уровня прерывания. Этот чип никогда не продавался в коммерческих целях. Как и EEC-I и -II, весь код был написан на языке ассемблера.

Процессорные чипы производились компанией Motorola, а модули разрабатывались и собирались компаниями Motorola, Toshiba или Ford. Конструкции были функционально эквивалентны, но использовались несколько разные компоненты. Motorola оптимизировала свою конструкцию, чтобы использовать как можно больше собственных компонентов.

ЕЭС-IV

Предварительные проектные работы по EEC-IV начались еще до того, как EEC-III был запущен в производство. Со временем на базе этого процессора было создано множество различных модулей. Вполне вероятно, что с использованием модулей управления двигателем/трансмиссией (ECM/PCM), основанных на вариациях этой конструкции, было произведено больше автомобилей Ford, чем с любым другим модулем, который Ford когда-либо использовал.

В отличие от предыдущих систем EEC, в EEC-IV используется небольшой модуль зажигания, называемый TFI или TFI-IV (Thick Film Integrated Ignition). Обычно он серого цвета и изначально был установлен на распределителе. В более поздних моделях модуль TFI установлен на радиаторе в моторном отсеке. Он склонен к повреждению от жары. Он был создан с использованием деталей для поверхностного монтажа , что позволило ему быть намного меньше предыдущего модуля зажигания Dura-Spark . Используемая катушка зажигания имеет конструкцию E-Core. Эта конструкция катушки зажигания более эффективна, чем катушки зажигания цилиндрической формы старого образца.

Система EEC-IV имеет больше диагностических возможностей, чем предыдущие системы EEC. Ранние автомобили, оборудованные EEC-IV, не имели возможности отправлять данные датчиков через диагностический разъем на сканирующий прибор. Тем не менее, существуют самопроверки KOEO (ключ включен, двигатель выключен) и KOER (ключ включен, двигатель работает), а также тест непрерывного мониторинга (покачивания), функция, помогающая проверить соединения проводов с различными датчиками/исполнительными механизмами путем покачивания. провода рассматриваемого компонента. К началу 1990-х годов некоторые модели имели возможность потоковой передачи данных с датчиков, называемую DCL (канал передачи данных). Эти модели имеют 2 дополнительных провода шины данных к диагностическому разъему EEC-IV).

Компьютер EEC-IV был построен на базе Intel 8/16-битного процессора под названием 8061 . Этот чип никогда не продавался в коммерческих целях, но его близкий вариант, 8096 , был чрезвычайно популярен. Основное различие между этими двумя чипами заключалось во внешней шине инструкций/данных. Форд хотел минимизировать количество контактов, используемых для ввода и вывода, поэтому Intel разработала уникальную шину (MBUS), которая мультиплексировала адрес и данные на 8-битную шину. Для передачи информации по этой шине использовалось несколько дополнительных линий управления. Из-за уникальной природы шины потребовались специальные микросхемы памяти.

EEC-IV впервые появился в 1983 году на двигателях 1,6 л EFI, 2,3 л High Swirl Combustion (HSC), 2,3 л EFI Turbo и двигателях грузовиков 2,8 л. У Escort базовый двигатель был таким же, как и у всех американских Escort, 1,6-литровый CVH, но в дополнение к EFI имел уникальные впускной и выпускной коллекторы . Это был непоследовательный EFI , то есть 1/4 необходимого топлива для каждого цилиндра впрыскивалась во впускной коллектор рядом с впускным клапаном для каждого цилиндра.

Первый модуль EEC-IV отличался от будущих модулей. Он имел уникальный разъем «граничной карты», предназначенный для снижения стоимости по сравнению с штыревыми разъемами EEC I/II/II, но от него быстро отказались из-за низкой надежности. В нем использовался 40-контактный корпус DIP IC, который ограничивал количество входов/выходов. Он также использовал только один чип памяти, который содержал 8 КБ инструкций/данных MROM и 128 дополнительных байтов ОЗУ.

Во всех последующих модулях EEC-IV использовался корпус микросхемы со сквозными отверстиями и расположенными в шахматном порядке выводами на всех четырех краях, что позволяло использовать все доступные входы-выходы. Память быстро выросла до двух микросхем MROM/RAM по 8 КБ/128, а затем до отдельных 32 КБ MROM и 1 КБ RAM. Загрузка шины ограничивала конструкцию двумя внешними устройствами памяти.

Intel производила только чипы, а не модули. В конце концов появился уникальный MBUS UVEPROM, разработанный и изготовленный Intel. Подразделения Motorola и Ford Electronics разработали и изготовили модули. После нескольких лет, когда Intel была единственным поставщиком процессорных чипов, Форд убедил Intel поделиться дизайном с Motorola и разрешить им производить чипы 8061, но только для потребления Ford.

На протяжении многих лет существовало множество вариаций модулей EEC-IV в зависимости от количества цилиндров двигателя, а также типов и количества входов и выходов. Существовала даже серия специальных модулей EEC-IV, разработанных для использования в гоночных автомобилях Формулы-1, что сделало Ford одним из первых, кто применил цифровую электронику на гоночных автомобилях.

Эти EEC-IV использовались на 1,5-литровом турбодвигателе Ford/Cosworth Формулы-1 в 1985 году. ^[4] Этот двигатель с EEC-IV использовался Haas/FORCE F1, также известным как Hass/Lola. В этой команде работали Росс Браун и Адриан Ньюи.

EEC-V

Дополнительные потребности в производительности побудили компанию Ford Electronics разработать усовершенствованный микропроцессор под названием 8065, основанный на технологии EEC-IV. Память была расширена с 64 КБ до 1 мегабайта, скорость утроена, а количество операций ввода-вывода увеличено более чем вдвое. Дополнительные прерывания и улучшенный ввод-вывод с управлением по времени позволили продолжить использование кода EEC-IV и продлили срок службы семейства почти до 20 лет в производстве.

ЦОД ЕЭК-В

Европейские двигатели Ford Diesel Duratorq (все TDDi и TDCi, начиная с 2000 модельного года) использовали серию EEC-V DPC-xxx, в которой использовался вариант микроконтроллера Intel i196 с флэш-памятью 28F200. ЭБУ EEC-V DPC позже были заменены ЭБУ Delphi, Bosch EDC16, Siemens SID80x/SID20x или Visteon DCU. ^[5]

Вистеон Леванта

Visteon Levanta «Black Oak» PCM — первый блок управления двигателем, в котором использовалась архитектура Freescale PowerPC. ЭБУ использовался в автомобилях Ford Mondeo, Galaxy, Focus и Ka с двигателем 1.8/2.0/2.5/3.0 Duratec HE/I4. ^[6]

ЕЕС-150

EEC-150 для двигателей 3.0/4.0 V6/4.6 SOHC использует PowerPC, однако по сравнению с Visteon Levanta ECU по конструкции ближе к EEC-VI.

ЕЭК VI

EEC-VI — это микроконтроллер PowerPC, используемый Ford Motor Company до моделей 2013 года. Существует широкий спектр вариантов ЭБУ. EEC-VI использует ISO15765 или ISO14229 (UDS) поверх протокола ISO15765 для диагностики.

ЕЭС-VII и далее

EEC-VII — это новейшая система с микроконтроллером PowerPC , используемая Ford Motor Company , в которой в основном используется шина CAN и запатентованная архитектура Ford MS-CAN. В настоящее время существуют и другие варианты, но дополнительной информации о них на данный момент нет.

Ссылки

^ «1973: 12-битный микропроцессор управления двигателем (Toshiba)» (PDF) . Музей истории полупроводников Японии . Проверено 27 июня 2019 г.
^ Белзер, Джек; Хольцман, Альберт Г.; Кент, Аллен (1978). Энциклопедия компьютерных наук и технологий: Том 10 - Линейная и матричная алгебра микроорганизмов: компьютерная идентификация . ЦРК Пресс . п. 402. ИСБН 9780824722609 .
^ «Мотокрафт 7200 ВВ» . Гаражмахал Гэри (Библия Bullnose) . Проверено 29 июня 2023 г.
^ Кларк, Уолтер Ф.; Фортье, Роберт Дж.; Коутс, Джеймс М. (1991). «Ford участвует в гонках с электронным блоком управления двигателем EEC-IV, чтобы улучшить характеристики и долговечность серийных автомобилей» . Серия технических документов SAE . Том. 1. дои : 10.4271/910253 .
^ «Перечень ЭБУ Форд Фокус» .
^ «Перечень блоков управления двигателем Ford Mondeo» .

[shmj-1973-toshiba-1] «1973: 12-битный микропроцессор управления двигателем (Toshiba)» (PDF) . Музей истории полупроводников Японии . Проверено 27 июня 2019 г.

[Belzer-2] Белзер, Джек; Хольцман, Альберт Г.; Кент, Аллен (1978). Энциклопедия компьютерных наук и технологий: Том 10 - Линейная и матричная алгебра микроорганизмов: компьютерная идентификация . ЦРК Пресс . п. 402. ИСБН 9780824722609 .

[3] «Мотокрафт 7200 ВВ» . Гаражмахал Гэри (Библия Bullnose) . Проверено 29 июня 2023 г.

[4] Кларк, Уолтер Ф.; Фортье, Роберт Дж.; Коутс, Джеймс М. (1991). «Ford участвует в гонках с электронным блоком управления двигателем EEC-IV, чтобы улучшить характеристики и долговечность серийных автомобилей» . Серия технических документов SAE . Том. 1. дои : 10.4271/910253 .

[5] «Перечень ЭБУ Форд Фокус» .

[6] «Перечень блоков управления двигателем Ford Mondeo» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]