SECU-3

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 то же время для установки на новые транспортные средства с завода SECU-3 непригодна, так как не имеет средств контроля токсичности выхлопа.

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)

Условные 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

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.

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).

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

• 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

• secu-3.org (рус.) — официальный сайт проекта SECU-3
• История разработки блоков SECU-3