ECU چیست و چه کاری در خودرو انجام می دهد ؟
واحد کنترل موتور یا ای سی یو (Engine Unit Control – ECU) هسته مرکزی کنترل و مدیریت عملکرد موتور همه خودرو های امروزی می باشد.به بیان کوتاه سیگنال های الکتریکی مرتبط با پارامتر هایی چون دما ، فشار و دور موتور را واحد کنترل پیوسته دریافت کرده و فرمان های لازم متناسب با تغییرات آنها را به موتور ارسال می کند.
پرداد سیستم ، مرکز تخصصی تعمیر برد الکترونیکی صنعتی و تعمیر ecu در این نوشتار شما را با مفاهیم ریمپ ecu و چیپ تیونینگ در موتور های درونسوز آشنا می کند.
تاریخچه استفاده از ای سی یو در موتور های درونسوز
شرکت BMW در سال ۱۹۳۹ یک ماژول برای کنترل و مدیریت موتور ۱۴ سیلندر رادیال مدل BMW-801 را برای هواپیمای جنگی تک سرنشین Focke-Wulf FW190 V5 طراحی و پیاده سازی کرد. این کار از نخستین تلاش ها برای اتوماسیون چرخه کاری موتور های درونسوز می باشد که حاصل کار نیز جنگنده ای خوب ، پرکاربرد و با عملکرد عالی بود.
از اوایل دهه ۱۹۷۰شرکت های صنایع الکترونیک ژاپنی شروع به تولید مدار های مجتمع الکترونیک و میکروکنترلر ها برای کنترل موتور های درونسوز کردند. شرکت فورد در سال ۱۹۷۵ با استفاده از تراشه TLCS-12 شرکت توشیبا گام در راه تولید انبوه سامانه EEC که سرنام واژه های Electronic Engine Control است گذاشت. نخستین سامانه مدیریت موتور کمپانی بوش به نام Motronic 1.0 در سال ۱۹۷۹ بر روی موتور خودرو BMW سری ۷ نصب شد.
دهه هشتاد میلادی آغاز عصر موتور های تزریق انژکتوری بود و ecu نقشی کلیدی در مدیریت موتور یافت. در سال ۱۹۸۱ ecu های شرکت Delco Electronics به طور گسترده بر روی موتور خودرو های شورولت و بیوک نصب شدند.
در دهه نود در حالی که ای سی یو بخشی قابل اتکا و اطمینان در موتور های بنزینی انژکتوری شده بود استفاده از ای سی یو در موتور های دورنسوز دیزلی نیز آغاز شد .در دهه نخست ۲۰۰۰ میلادی مدیریت و کنترل سیستم های توربوشارژ نیز بر عهده ecu گذاشته شد.
از سال ۲۰۱۰ تا کنون واحد کنترل موتور ای سی یو بخشی جدایی ناپذیر از خودرو های امروزین شده است که با بهره گیری از تراشه های میکروکنترلر دقیق و پرسرعت همچون یک کامپیوتر پیشرفته همه پارامتر های الکتریکی ، مکانیکی و ترمودینامیکی خودرو ها را به طور پیوسته پایش کرده و عملکرد کامل موتور را کنترل و مدیریت می کند.
شکل ۱ : ECU خودرو تویاتا کرولا مدل سال ۲۰۰۵
ECU کدام عملکرد های موتور را کنترل و مدیریت می کند ؟
نسب ترکیب سوخت و هوا : در موتور های درونسوز سنتی نسبت میزان پاشش سوخت و هوای ورودی به محفظه احتراق عدد ثابتی بود . در موتور های امروزی این نسب جهت رسیدن به بالاترین بازدهی عملکرد موتور و کمترین میزان خروج آلایندگی از آن به طور پیوسته پایش شده و با کنترل انژکتور و دریچه گاز برقی میزان پاشش سوخت و هوای ورودی به نسبت لازم جهت رسیدن به نقطه بهینه تنظیم می شوند.
جرقه زنی شمع : زمانی که تراکم مخلوط سوخت و اکسیژن به مقدار مطلوب می رسد شمع باید جرقه زده و مخلوط را مشتعل کند. همچنین هر چه دور موتور بالاتر برود تعداد چرخه های جرقه زنی و در نتیجه بازه زمانی میان آنها تغییر می کند. ای سی یو پارامتر های گوناگون دما ، فشار، دور موتور و پارامتر های دیگر را به کمک سنسور های متصل در بخش های مختلف موتور به صورت سیگنال های الکتریکی دریافت و پردازش می کند. سپس متناسب با داده های دریافتی عملکرد جرقه زنی را برای بهترین کارایی و کمترین آلایندگی بهینه می کند.
سنسور های ای سی یو
برای دریافت تغییرات پارامترهای مکانیکی ، فیزیکی و ترمودینامیکی از موتور خودرو و اجزای محرکه آن نیاز به سنسور های ویژه ای داریم. این حسگر ها پارامتر های یاد شده را به سیگنال های الکتریکی می کنند. ای سی یو این سیگنال ها را از سنسور ها دریافت می کند. تراشه های الکترونیکی ویژه هر سنسور ، میکروکنترلر و یا پردازنده این داده ها را با جدول های عددی که در حافظه ای سی یو ذخیره شده اند مقایسه کرده و ای سی یو فرمان های لازم برای بهترین عملکرد موتور را ارسال می کند. در زیر تعدادی از سنسور های خودرو را معرفی می کنیم .
سنسور دور موتور : از مهمترین سنسور های موتور می باشد رکه رو میل لنگ نصب می شود. این سنسور دور موتور را اندازه گیری و موقعیت میل لنگ موتور را در هر لحظه مشخص کرده و داده ها را به ای سی یو ارسال می کند. ای سی یو با توجه به داده های دریافتی در زمان دقیق محاسبه شده فرمان تزریق سوخت و جرقه زنی را به ترتیب به انژکتور و شمع ها می دهد.
سنسور ناک : پدید ناک زدن (ضربه) در موتور به دلیل اشتعال زود هنگام ترکیب سوخت و هوا در سیلندر قبل از جرقه زنی شمع رخ می دهد. احتراق ناقص در هر کدام سیلندر ها به شدت کارایی موتور خودرو را کاهش می دهد. این پدیده معمولا با صدای ضربه که از زیر کاپوت به گوش می رسد همراه است. سنسور ناک با نظارت بر فرایند احتراق ترکیب سوخت – هوا داده های آن را به صورت پیوسته به ای سی یو ارسال می کند. سنسور ناک روی بدنه موتور نزدیک منیفلد نصب می شود.
سنسور جریان هوا : حسگر شار هوا (Air Flow ) حجم و چگالی هوایی که وارد موتور می شود را اندازه می گیرد. ای سی یو با تحلیل داده های دریافتی از این سنسور میزان ترکیب هوا و سوخت را جهت عملکرد بهینه موتور را محاسبه می کند. این سنسور درون محفظه احتراق قرار می گیرد.
سنسور مپ : سنسور فشار مطلق منیفولد (Manifold Absolute Pressure) یا به اختصار MAP نیز نامیده می شود. منیفولد یک چند راهی است که از یک طرف به سرسیلندر و از طرف دیگر به گزوز متصل می باشد و وظیفه اش انتقال گاز های حاصل از احتراق به اگزوز خودرو است. سنسور مپ معمولا در نزدیکی دریچه گاز محل ورود هوا به درون موتور نصب می شود. سنسور مپ اختلاف فشار درون منیفولد و بیرون موتور ( هوای آزاد) را محاسبه می کند این فشار معیاری از میزان بار موتور است که متناسب با آن فشار سوخت ورودی به محفظه احتراق تنظیم می شود.
سنسور دریچه گاز : حسگر دریچه گاز معمولا روی دریچه اصلی گاز نصب می شود. زمانی که راننده بر روی پدال گاز فشار می آورد این حسگر موقعیت دریچه گاز را اندازه گیری کرده و به صورت یک سیگنال الکتریکی به ای سی یو ارسال می کند. ای سی یو نیز با توجه به داده های دریافتی میزان بهینه ترکیب سوخت و هوا را محاسبه می کند.
سنسور اکسیژن : همانطور که از نام این حسگر بر می آید وظیفه آن محاسبه میزان اکسیژن در گاز های خروجی از موتور است. این سنسور پس از مبدل کاتالیزور نصب می شود. از اینرو میزان اکسیژن خروجی معیاری خوب برای کیفیت احتراق درون موتور است.
سنسور دما : چندین حسگر دما برای اندازه گیری دمای آب، سوخت ، هوا و موتور وجود دارد که داده های آنها به صورت پیوسته به ای سی جهت پایش عملکرد مطلوب موتور ارسال می شوند.
علاوه بر سنسور یاد شده سنسور های دیگری نیز مانند کیلومتر، سرعت خودرو ، باران ، اکسید نیتروژن ، ولتاژ ، پارک و … بسته به خودرو وجود دارند . هرچه این حسگر ها بیشتر باشند عملکرد های بیشتری از خودرو تحت کنترل و مدیریت ای سی یو قرار می گیرند .
ریمپ کردن ECU و چیپ تیونینگ
هسته مرکزی ای سی یو تراشه میکروکنترلر یا پردازنده و حافظه های فلش می باشند. جدول نسبت های عددی پارامتر های ترمودینامیکی و تابع های ریاضی در حافظه ذخیره می شوند. ای سی یو با دریافت سیگنال های پارامتر های ترمودینامیکی از سنسور ها به صورت لحظه ای محاسبه های ریاضی را انجام داده و با توجه به مقادیر جدول های عددی مقادیر بهینه برای کارکرد موتور را اعمال می کند.
ریمپ ای سی یو یا چیپ تیونینگ در واقع اعمال تغییرات در مقادیر پیش فرض جدول های عددی ذخیره شده در ای سی یو می باشد. با اعمال این تغییرات می توان برخی عملکرد های موتور را اصلاح کرده یا بهبود بخشید. همچنین برخی عملکرد های جدید به آن افزود یا برخی عملکرد های موجود را حذف کرد.
تیونینگ موتور خودرو دارای دو جنبه مکانیکی و نرم افزاری می باشد که جنبه نرم افزاری آن همان چیپ تیونینگ که اشاره شد می باشد.
پرداد سیستم مرکز تخصصی تعمیر برد های الکترونیکی صنعت خودرو خدمات تعمیر ecu ، ریمپ ای سی یو و چیپ تیونینگ را برای خودرو های ایرانی و خارجی به مشتریان و مکانیک های خودرو در سراسر ایران ارایه می کند.
برای آشنایی بیشتر با ساختار و عملکرد ای سی یو مقاله ECU Explained را بخوانید . همچنین برای دیدن تعمیر برد های صنعتی و خودرویی پیوند تعمیر برد الکترونیکی صنعتی را ببینید.موتور