مخفف Electronic Control Unit یا واحد کنترل الکترونیک می باشد و نقش هدایت و کنترل یک خودروی انژکتوری را بر عهده دارد. همانطور که می دانید خودروهای انژکتوری بدلیل عملکرد بهتر و توانایی پاس کردن استانداردهای آلودگی، بطور کامل در تمام دنیا ( البته بجز برخی کشورها ، نظیر ایران ( جایگزین خودروهای کاربراتوری شده اند و مغز این سیستم ECU می باشد.
ECU با توجه به سنسورهایی که به موتور متصل است وضعیت و شرایط خودرو را تحلیل کرده و پاسخهای لازم را به خروجیها که عبارتند از: انژکتورها، جرقه زنها و ... اعمال می کند. سنسورها کیت های مختلف هستند که هر چه تعداد آنها بیشتر باشد ECU بهتر می تواند شرایط موتور را درک کند.
سنسورهای مهم خودروهای انژکتوری عبارتند از: سنسور دور یا RPM، سنسور فشار داخل مانیفولد یا MAP، سنسور دریچه گاز یا TPS، سنسور دمای آب یا CTS، سنسور دمای هوا ATS، سنسور اکسیژن یا لاندا، سنسور ضربه و ...
نحوه ارتباط ECU با سنسورها
به طور کلی واحدهای کنترل الکترونیکی توانایی انجام سه کارکرد زیر را دارند :
نظارت (Monitoring) بر کارکرد های خودرو و آگاه کردن راننده از آن ، مانند نظارت بر مصرف سوخت و آگاه کردن راننده از مصرف لحظه ای یا میانگین سوخت ، یا نظارت بر موقعیت درها و آگاه کردن راننده از باز بودن آنها .
تنظیم (Regulating) کارکردهای خودرو به وسیله بهینه کردن همواره ی آنها ، مانند تنظیم مصرف سوخت موتور توسط واحد کنترل الکترونیکی سیستم انژکتوری .
کنترل (Controlling) کارکردهای خودرو از طریق محاسبه کمیات خروجی بر پایه داده های ورودی ، مانند : کنترل ترمز به وسیله سیستم ضد قفل (ABS) .در بیشتر واحد های کنترل الکترونیکی سه کارکرد نظارت ، تنظیم و کنترل توامان وجود دارند .
سازندگان معروف ECU چه شرکتهایی هستند؟
1) شرکت Bosch آلمان: این شرکت بهترین و معروفترین سازنده ECU و کیت انژکتوری در دنیا می باشد و در اغلب خودروهای پیشرفته جهان نشانی از آن را می توان یافت. چند مدل از زانتیا موجود در ایران دارای کیت انژکتوری Bosch می باشد.
۲) شرکت Delco آمریکا: این شرکت یکی از قدیمی ترین شرکتهای سازنده ECU می باشد و ECU آن در اغلب خودروهای آمریکایی بخصوص خودروهای شرکت GM یا جنرال موتورز بکار رفته است مانند کادیلاک، پونتیاک و... همچنین در خودروهای دوو کره مانند دوو ESPERO.
۳) شرکت Ford آمریکا: این شرکت سازنده خودرو، سازنده ECU البته برای خودروهای فورد می باشد و اولین بار ایده کنترل تطبیقی یا خود-یادگیر در خودروهای این شرکت عملا پیاده سازی شد.
۴) شرکت Siemens آلمان: فعالیت این شرکت گرچه به اندازه رقیب آلمانی آن یعنی Bosch نیست اما ECU های خوبی می سازد. ECU پراید انژکتوری موجود در ایران طراحی این شرکت است.
۵) شرکت Magneti Marelli ایتالیا: این شرکت در اروپا محبوبیت زیادی داشته و بر روی اغلب خودروهای اروپایی کیت آن نصب است. به عنوان مثال خودروهای فیات مدل PUNTO و فولکس واگن مدل GOLF IV، مزدا ۳۲۳.
۶) شرکت Sagem فرانسه: بر روی اغلب ماشینهای فرانسوی ECU این شرکت نصب است. بنابراین پژو ۲۰۶، مدلهایی از زانتیا؛ همچنین خودروهای ایرانی مانند سمند و پیکان انژکتوری.
UNICHIP یا فن آوری تنظیم ECU
امروزه موتورهای انژکتوری نقشی بسیار اساسی در موفقیت صنایع خودروسازی ایفاء می‌نمایند و کیفیت و قابلیتهای آن، درصد کارایی خودرو را نشان میدهد. همانطور که می‌دانیم کنترل کننده موتورهای انژکتوری، بردی الکترونیکی به نام ECU میباشد و در واقع کارایی این بخش تعیین کننده کیفیت یک موتور و در ابعادی دیگر کیفیت خودرو خواهد بود؛ بدین معنی که هرچقدر ECU یک موتور بهتر طراحی شده باشد، آن موتور کیفیت بهتری خواهد داشت.
ECU بر اساس سنسورهایی که بدان متصل است شرایط کار موتور را درک کرده و فرامین مناسب را به انژکتورها و شمعها صادر میکند. از آنجا که دینامیک خودرو بسیار پیچیده و غیر خطی میباشد، طراحان ECU برای سهولت کار، جداولی را به نام map داخل حافظه ECU می‌ریزند که در آن مقدار پاشش سوخت و زاویه آوانس در هر دور و بار موتور مشخص شده است. هر چه دقت این جداول بیشتر باشد، دقت عملکرد ECU بیشتر خواهد بود.
نکته‌ای که باید توجه کرد اینست که مقادیر این جدولها وابستگی مستقیمی به پارامترهای جغرافیایی موتور، نظیر فشار و دمای هوا دارد. شرکتهای خودروسازی، ECU را برای یک آب و هوای خاص طراحی نمی‌کنند بلکه مقادیر map را بگونه‌ای تنظیم می‌کنند که برای انواع شرایط جغرافیایی جوابی بهینه و معقول بدهد. بنابراین map، در این حالت برای تمام خودروهای از یک مدل بهینه است نه هر خودروی خاص؛ زیرا هیچ دو خودرویی، حتی از یک مدل کاملاً مانند یکدیگر نیستند.
اگر سیستمی بتواند این نقیصه را از ECUها برطرف کند، آنگاه می‌توان به طور اختصاصی map هر خودرو را کالیبره کرده و توان آن را افزایش داد.
امروزه تیونینگ ECU خودروها، بحث جا افتاده ای است و شرکتهای بسیاری در این زمینه فعالیت می کنند بطور کلی دو روش برای تیونینگ خودروهای انژکتوری وجود دارد. روش اول خواندن دیتاهای map) ECU )و دادن دیتاهای جدید
شرکتهای بسیاری در این زمینه فعالند از جمله: Eurochip، Chip Tuning، Tech TV، Autospeed و ..
.یکی از اشکالات این روش اینست که بشدت وابسته به ساختار ECU است و با پیچیده شدن سخت افزار ECU امکان خواندن و تغییر دیتاهای آن مشکل و گاهی غیرممکن می شود مگر آنکه شرکت سازنده ECU خود نحوه دسترسی به اطلاعات را در اختیار شرکتهای تیونینگ بگذارد.
روش دوم اضافه کردن یک سخت افزار جانبی به ECU جهت تغییر پارامترهای ECU است. این روش گرچه گرانتر تمام می شود اما وابسته به نوع ECU نیست.
یکی از شرکتهایی که در این زمینه فعال است شرکت Dastek است. شرکتی که در آفریقای جنوبی قرار دارد بدانید که این شرکت بظاهر کوچک توانسته است محصول خود را به کشورهای مختلف دنیا صادر کند نام این محصول UNICHIP است.
اصول عملکرد UNICHIP بدین صورت که سنسورهای اصلی در یک موتور انژکتوری (MAP, RPM) را خوانده و سپس با توجه به نقطه کار موتور، مقادیری مجازی از این دو سنسور را به ECU اعمال میکند؛ بگونه‌ای که رفتار ECU نسبت به حالت قبل بهبود پیدا میکند.
آمارها نشان میدهد که موفقیت UNICHIP در این زمینه بسیار بالا بوده است:از هر 400 خودرو، فقط یک خودرو ممکن است با UNICHIP بهینه نگردد، 80% خودروهایی که در آفریقای جنوبی استفاده می‌شوند، UNICHIP را در خودروهای خود نصب کرده‌اند، UNICHIP بر روی بیش از 320 مدل موتور از خودروسازان بزرگ دنیا پیاده شده است.
عملکرد واحد کنترل الکترونیکی (ecu)
بحث کلی
واحد ECU دارای دو کارکرد عمده شامل کنترل زمان بندی یا تایمینگ و کنترل حجم تزریق سوخت می باشد سیستم کنترل زمانبندی تزریق یا تایمینگ و زمان تزریق سوخت انژکتور به داخل سیلندر را تعیین میکند که توسط سیگنال اولیه جرقه تعیین می شود سیستم کنترل حجم تزریق مقدار سوختی را که باید به داخل سیلندرها تزریق شود تعیین می کند و بر اساس موارد زیر مشخص می گردد
1- سیگنال تزریق پایه که با سیگنال دور موتور و سیگنال حجم هوای مکش مشخص می شود
2- سیگنالهای تصحیح حجم تزریق
علاوه بر این مدار تقویت کننده برای عملکرد انژکتورها باید در نظر گرفته شود
کنترل زمان بندی تزریق
تزریق سوخت به هر سیلندر به ازای هر سیکل کارکرد موتور دو مرتبه اتفاق می افتد بدین ترتیب که به ازای هر دور میل لنگ یک تزریق انجام می گیرد تزریق به گونه ای زمان بندی می گردد که با جرقه هماهنگی داشته باشد در موتور چهار سیلندر برای هر دو مرتبه جرقه زدن یک تزریق انجام می گیرد و در موتور شش سیلندر برای هر سه سیگنال جرقه یک عمل تزریق انجام می شود
به علاوه سیگنال اولیه جرقه برای تعیین زمان بندی تزریق مورد استفاده قرار می گیرد واحد ECU سیگنال اولیه جرقه را مشخص نموده و سپس یک پالس خروجی ایجاد می کند در مورد موتور چهار سیلندر برای هر دو سیگنال جرقه یک سیگنال تزریق و در موتور شش سیلندر برای هر سه سیگنال جرقه یک سیگنال تزریق ایجاد می گردد
کنترل حجم تزریق
واحد ECU یک سیگنال از دور موتور را با استفاده از سیگنال اولیه جرقه از ترمینال اولیه کوئل جرقه تولید می کند بر اساس این سیگنال و سیگنالهای VC و VS از فلومتر جریان هوا یا همان سیگنال حجم هوای مکش واحد ECU سیگنال تزریق پایه را تولید می کند سپس با استفاده از مدارهای مختلف برای تصحیح تزریق سیگنال تزریق پایه در واحد ECU بر اساس سیگنالهای وارده از هر سنسور اصلاح شده وحجم تزریق برای عملکرد انژکتورها تقویت می شود
حجم تزریق پایه
این حجم توسط حجم هوای مکش و دور موتور تعیین می شود در صورتی که دور موتور ثابت باشد حجم تزریق پایه با افزایش حجم هوای مکش افزایش می یابد به عبارت دیگر در صورتی که حجم هوای مکش ثابت باشد حجم تزریق پایه با کاهش دور موتور افزایش می یابد
ولتاژ یا سیگنال اعمال شده به طرف واحد ECU شامل موارد زیر می باشد
از فلومتر هوا : حجم هوای مکش را مشخص می کند
از کویل جرقه : دور موتور را مشخص میکند
نکته مهم :
هنگامی که ولتاژ ترمینال منفی کویل جرقه تا بیش از 150ولت افزایش یابد واحد ECU سیگنال اولیه جرقه را مشخص می کند وان را به سیگنال دور موتور تبدیل می کند این سیگنال دور موتور نه تنها واحد ECU را از مقدار دور موتور مطلع می کند بلکه زمان بندی تزریق سوخت را مشخص می کند حداقل دوره زمانی تزریق به عنوان سیگنال تزریق پایه برای اطمینان از پایین نیامدن زمان فوق از حداقل زمان تنظیم شده در نظر گرفته می شود حداکثر دوره زمانی تزریق برای جلوگیری از تزریق سوخت کنترل نشده به هنگام بد کار کردن موتور باید در نظر گرفته شود
تصحیحات تزریق
1- غنی سازی در حین استارت و بعد از استارت موتور
مکانیسم غنی سازی حجم تزریق را بر اساس دمای اب رادیاتور و برای بهبود استارت شدن موتور و پایداری عملکرد موتور در دوره زمانی معین بعد از استارت شدن موتور افزایش میدهد حجم تزریق بتدریج تا حجم تزریق پایه کاهش می یابد
ولتاژ یا سیگنال به طرف ECU
از ترمینال سویچ جرقه : چرخش میل لنگ موتور را مشخص می کند
از سنسور درجه حرارت اب : درجه حرارت اب رادیاتور را مشخص می کند
2- غنی سازی طی گرم شدن موتور
برا بهبود قابلیت رانندگی در حالت سرد بودن موتور که دمای اب رادیاتور پایین تر از 60 درجه می باشد حجم تزریق بر اساس سیگنال ورودی از سنسور دمای اب افزایش می یابد به علاوه برای کاهش مصرف سوخت در طی گرم شدن موتور و در صورتی ک نقاط کنتاکت دور هرزگرد در سنسور موقعیت دریچه گاز بسته باشند که دریچه گاز کاملا بسته باشد نسبت غنی سازی کاهش می یابد
ولتاژ سیگنال به طرف ECU
از سنسور درجه حرارت اب : درجه حرارت اب رادیاتور مشخص می گردد
3- تصحیح درجه حرارت هوای مکش
مطابق موارد توضیح داده شده در قسمت سنسور دمای هوای مکش هنگام پایین رفتن دمای هوا هوا متراکم تر می شود هر چند تغییر در حجم هوا ایجاد نمیشود ولی هوا سنگین تر می باشد و در نتیجه نسبت سوخت و هوا افزایش می یابد و بلعکس به هنگام بالا رفتن دمای هوا هوا منبسط شده و در حجم یکسان هوا از نظر وزنی سبک تر بوده و در نتیجه نسبت سوخت وهوا کاهش می یابد
واحد ECU این تغییرات در نسبت سوخت وهوا را توسط سیگنالهای وارده از سنسور درجه حرارت هوای مکش اصلاح می کند
با توجه به اینکه درجه حرارت 20 درجه به عنوان مقدار استاندارد در نظر گرفته شده است در صورتی که درجه حرارت هوای مکش پایین تر از این مقدار باشد حجم تزریق افزایش می یابد و در صورت افزایش درجه حرارت تا بیش از این مقدار حجم تزریق کاهش می یابد
4- غنی سازی و شتاب گیری طی گرم شدن موتور
برای بهبود قابلیت رانندگی و به هنگام سرد بودن موتور در طی گرم شدن موتور سیستم غنی سازی در حین شتاب گیری در نظر گرفته می شود هنگامی که نقطه کنتاکت IDL در دور هرزگرد در سنسور موقعیت دریچه گاز باز می شود غنی سازی انجام می گیرد شدت غنی سازی و دوره زمانی تزریق با توجه به درجه حرارت اب رادیاتور تغییر می کند هنگامی که درجه حرارت اب پایین می باشد افزایش غنی سازی و دوره زمانی بیشتر تزریق برای غنی سازی باید در نظر گرفته شود
ولتاژ یا سیگنالها به طرف واحد ECU
از سنسور موقعیت دریچه گاز : باز شدن دریچه گاز تا زاویه کمتر از 1.5 درجه از موقعیت بسته را مشخص می کند
از سنسور درجه حرارت اب : درجه حرارت اب رادیاتور موتور را مشخص می کند
5 – غنی سازی دور قدرت
هنگامی که دریچه گاز از وضعیت بسته تا بیش از 50 تا 60 درجه باز می شود حجم تزریق افزایش می یابد نسبت غنی سازی تحت مقدار 1.13 یا 1.19 حجم تزریق پایه ثابت می ماند
سیگنال یا ولتاژ به طرف واحد ECU
ازسنسور موقعیت دریچه گاز PSW : در صورتی که دریچه گاز بیش از 50 تا 60 درجه از وضعیت بسته باز شود سیگنال اشکار می گردد
6- قطع سوخت
هنگامی که سرعت موتور بالاتر از سطح تعیین شده قرار می گیرد ونقطه کنتاکت دور هرزگرد در سنسور موقعیت دریچه گاز بسته است که در طی ترمز کردن خودرو می باشد تزریق سوخت برای فراهم نمودن الودگی کمتر و مصرف سوخت اقتصادی تر خاتمه می یابد هر چند در صورتی که درجه حرارت اب رادیاتور پایین باشد دور موتور در هنگام قطع سوخت جهت جلوگیری از پدیده وسانات دور و یا قدرت موتور افزایش می یابد
ولتاژ یا سیگنال به طرف واحد ECU:
از کویل جرقه : دور موتور را مشخص میکند
از سنسور موقعیت دریچه گاز : میزان باز شدن دریچه گاز تا زاویه کمتر از 1.5 درجه از موقعیت بسته را مشخص می کند
از سنسور درجه حرارت اب: درجه حرارت اب رادیاتور را مشخص می کند
7- تصحیح ولتاژ
دوره زمانی واقعی تزریق و عدم تزریق
واحد ECU دوره زمانی تزریق سوخت را برای ایجاد مخلوط سوخت و هوای مورد نیاز موتور محاسبه نموده و به عنوان یک سیگنال تزریق به طرف انژکتورها می فرستد
دوره زمانی تصحیح ولتاژ
دوره زمانی تاخیر در عملکرد انژکتور بر اساس ولتاژ باتری تغییر می کند بدین ترتیب که در نگام بالا رقتن ولتاژ زمان فوق کوتاهتر و در صورت پایین بودن ولتاژ زمان ان بیشتر می گردد و در نتیجه تصحیح ان ضروری است دوره زمانی استاندارد تاخیر بر اساس ولتاژ 14 ولت می باشد و در صورت کاهش ولتاژ تا کمتر از 14 ولت سیگنال تزریق طولانی تر می شود
ولتاژ یا سیگنال به طرف واحد ECU
از باطری: ولتاژ باتری را مشخص می کند
8- غنی سازی در طی شتاب گیری
برای بهبود قابلیت رانندگی در طی شتاب گیری ناگهانی و به هنگام بسته بودن دریچه گاز سوخت فقط به ازای یک دوره زمانی از قبل تعیین شده یک بار تزریق می شود هر چند در صورت هم زمان شدن این زمان با زمان تزریق معمولی در هنگام باز بودن کنتاکت دور هرزگرد عمل غنی سازی انجام نمی گیرد
9- تصحیح باز خورد نسبت سوخت و هوا (در بعضی مدلها)
واحد ECU دوره زمانی تزریق را بر اساس سیگنالهای وارده از سنسور اکسیژن و برای حفظ نسبت سوخت وهوا در مانه نزدیک به نسبت سوخت و هوای تئوریکی اصلاح می کند که این عملیات به نام عملیات مدار بسته نامیده می شود و برای جلوگیری از گرم شدن زیاد کاتالیست و اطمینان از عملکرد خوب موتور عملیات بازخورد نسبت سوخت وهوا تحت شرایط زیر نباید انجام گیرد که این عملیات به نام عملیات مدا باز خوانده می شود
- طی استارت شدن موتور
- طی غنی سازی بعد از اتارت شدن موتور
- طی غنی سازی سیکل قدرت
- هنگام پایین بودن دما تا پایین تر از سطح قبل تعیین شده
- هنگام قطع سوخت
واحد ECU ولتاژ سیگنالهای فرستاده شده از سنسور اکسیژن را با ولتاژ از قبل تعیین شده مقایسه می کند در صورتی که ولتاژ یک سیگنال بیشتر از این ولتاژ باشد واحد کنترل تشخیص میدهد که نسبت سوخت وهوا غنی تر از نسبت سوخت و هوای تئوریکی می باشد و با شدت ثابت مقدار سوخت تزریق شده را کاهش میدهد در صورتی که ولتاژ سیگنال کمتر از مقدار مشخص شده باشد واحد ECU تشخیص میدهد که نسبت سوخت وهوا رقیق تر از نسبت سوخت و هوای تئوریکی می باشد و مقدار سوخت تزریق شده را افزایش میدهد
ثابت تصحیح تحت دامنه 0.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 14 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله مدارهای الکترونیکی در خودرو و (ECU) ECU