مقاله در مورد واحد کنترل الکترونیک اتومبیل

بخشی از مقاله

واحد کنترل الکترونیک اتومبیل

ECU
مخفف Electronic Control Unit يا واحد کنترل الکترونيک مي باشد و نقش هدايت و کنترل يک خودروي انژکتوري را بر عهده دارد. همانطور که مي دانيد خودروهاي انژکتوري بدليل عملکرد بهتر و توانايي پاس کردن استانداردهاي آلودگي، بطور کامل در تمام دنيا جايگزين خودروهاي کاربراتوري شده اند و مغز اين سيستم ECU مي باشد. ECU با توجه به سنسورهايي که به موتور متصل

است وضعيت و شرايط خودرو را تحليل کرده و پاسخهاي لازم را به خروجيها که عبارتند از: انژکتورها، جرقه زنها و ... اعمال مي کند. سنسورهاي کيت هاي انژکتوري مختلف هستند که هر چه تعداد آنها بيشتر باشد ECU بهتر مي تواند شرايط موتور را درک کند. سنسورهاي مهم خودروهاي انژکتوري عبارتند از: سنسور دور يا RPM، سنسور فشار داخل مانيفولد يا MAP، سنسور دريچه گاز يا TPS، سنسور دماي آب يا CTS،

سنسور دماي هوا ATS، سنسور اکسيژن يا لاندا، سنسور ضربه و ...
سازندگان معروف ECU چه شرکتهايي هستند؟
1 )شرکت Bosch آلمان: اين شرکت بهترين و معروفترين سازنده ECU و کيت انژکتوري در دنيا مي باشد و در اغلب خودروهاي پيشرفته جهان نشاني از آن را مي توان يافت. چند مدل از زانتيا موجود در ايران داراي کيت انژکتوري Bosch مي باشد.

۲) شرکت Delco آمريکا: اين شرکت يکي از قديمي ترين شرکتهاي سازنده ECU مي باشد و ECU آن در اغلب خودروهاي آمريکايي بخصوص خودروهاي شرکت GM يا جنرال موتورز بکار رفته است مانند کاديلاک، پونتياک و... همچنين در خودروهاي دوو کره مانند دوو ESPERO.
۳) شرکت Ford آمريکا: اين شرکت سازنده خودرو، سازنده ECU البته براي خودروهاي فورد مي باشد و اولين بار ايده کنترل تطبيقي يا خود-يادگير در خودروهاي اين شرکت عملا پياده سازي شد.

۴) شرکت Siemens آلمان: فعاليت اين شرکت گرچه به اندازه رقيب آلماني آن يعني Bosch نيست اما ECU هاي خوبي مي سازد. ECU پرايد انژکتوري موجود در ايران طراحي اين شرکت است.
۵) شرکت Magneti Marelli ايتاليا: اين شرکت در اروپا محبوبيت زيادي داشته و بر روي اغلب خودروهاي اروپايي کيت آن نصب است. به عنوان مثال خودروهاي فيات مدل PUNTO و فولکس واگن مدل GOLF IV، مزدا ۳۲۳.

۶) شرکت Sagem فرانسه: بر روي اغلب ماشينهاي فرانسوي ECU اين شرکت نصب است. بنابراين پژو ۲۰۶، مدلهايي از زانتيا؛ همچنين خودروهاي ايراني مانند سمند و پيکان انژکتوري.
۷) شرکت Nippon Denso ژاپن: اين شرکت توسط شرکت تويوتا تاسيس شده و بخش عمده سهام آن را دارا مي باشد البته ۶ درصد سهام آن متعلق به شرکت Bosch است. ECU اغلب خودروهاي تويوتا (مانند تويوتا لندکروز) و برخي خودروهاي ژاپني مانند نيسان، هوندا، سوزوکي و ... متعلق به اين شرکت مي باشد.

شرکتهاي ديگري هم هستند مانند HITACHI، MATSUHITA، LOTUS و ...
UNICHIP يا فن آوري تنظيم ECU
امروزه موتورهاي انژكتوري نقشي بسيار اساسي در موفقيت صنايع خودروسازي ايفاء مي‌نمايند و كيفيت و قابليتهاي آن، درصد كارايي خودرو را نشان مي‌دهد. همانطور كه مي‌دانيم كنترل كننده موتورهاي انژكتوري، بردي الكترونيكي به نام ECU مي‌باشد و در واقع كارايي اين بخش تعيين كننده كيفيت يك موتور و در ابعادي ديگر كيفيت خودرو خواهد بود؛ بدين معني كه هرچقدر ECU يك موتور بهتر طراحي شده باشد، آن موتور كيفيت بهتري خواهد داشت.

ECU بر اساس سنسورهايي كه بدان متصل است شرايط كار موتور را درك كرده و فرامين مناسب را به انژكتورها و شمعها صادر مي‌كند. از آنجا كه ديناميك خودرو بسيار پيچيده و غير خطي مي‌باشد، طراحان ECU براي سهولت كار، جداولي را به نام map داخل حافظه ECU مي‌ريزند كه در آن مقدار پاشش سوخت و زاويه آوانس در هر دور و بار موتور مشخص شده است. هر چه دقت اين جداول بيشتر باشد، دقت عملكرد ECU بيشتر خواهد بود.

نكته‌اي كه بايد توجه كرد اينست كه مقادير اين جدولها وابستگي مستقيمي به پارامترهاي جغرافيايي موتور، نظير فشار و دماي هوا دارد. شركتهاي خودروسازي، ECU را براي يك آب و هواي خاص طراحي نمي‌كنند بلكه مقادير map را بگونه‌اي تنظيم مي‌كنند كه براي انواع شرايط جغرافيايي جوابي بهينه و معقول بدهد. بنابراين map، در اين حالت براي تمام خودروهاي از يك مدل بهينه است نه هر خودروي خاص؛ زيرا هيچ دو خودرويي، حتي از يك مدل كاملاً مانند يكديگر نيستند.
اگر سيستمي بتواند اين نقيصه را از ECUها برطرف كند، آنگاه مي‌توان به طور اختصاصي map هر خودرو را كاليبره كرده و توان آن را افزايش داد.

امروزه تيونينگ ECU خودروها، بحث جا افتاده اي است و شرکتهاي بسياري در اين زمينه فعاليت مي کنند بطور کلي دو روش براي تيونينگ خودروهاي انژکتوري وجود دارد. روش اول خواندن ديتاهاي (map) ECU و دادن ديتاهاي جديد که شرکتهاي بسياري در اين زمينه فعالند از جمله: Eurochip، Chip Tuning، Tech TV، Autospeed و ...يکي از اشکالات اين روش اينست که بشدت وابسته به ساختار ECU است و با پيچيده شدن سخت افزار ECU امکان خواندن و تغيير ديتاهاي آن مشکل

و گاهي غيرممکن مي شود مگر آنکه شرکت سازنده ECU خود نحوه دسترسي به اطلاعات را در اختيار شرکتهاي تيونينگ بگذارد. روش دوم اضافه کردن يک سخت افزار جانبي به ECU جهت تغيير پارامترهاي ECU است. اين روش گرچه گرانتر تمام مي شود اما وابسته به نوع ECU نيست. يکي از شرکتهايي که در اين زمينه فعال است
، شرکت Dastek است. شرکتي که در آفريقاي جنوبي قرار دارد و با پرسنلي

در حدود 30 نفر توانسته موفقِِِِت چشمگيري داشته باشد.جالب است بدانيد که اين شرکت بظاهر کوچک توانسته است محصول خود را به کشورهاي مختلف دنيا صادر کند و بيش از 300 نمايندگي فروش در سرتاسر دنيا دارد كه فقط 100 تا از آنها در ايالات متحده آمريكا هستند. نام اين محصول UNICHIP است.
اصول عملکرد UNICHIP بدين صورت كه سنسورهاي اصلي در يك موتور انژكتوري (MAP, RPM) را خوانده و سپس با توجه به نقطه كار موتور، مقاديري مجازي از اين دو سنسور را به ECU اعمال مي‌كند؛ بگونه‌اي كه رفتار ECU نسبت به حالت قبل بهبود پيدا مي‌كند.

آمارها نشان مي‌دهد كه موفقيت UNICHIP در اين زمينه بسيار بالا بوده است:از هر 400 خودرو، فقط يك خودرو ممكن است با UNICHIP بهينه نگردد، 80% خودروهايي كه در آفريقاي جنوبي استفاده مي‌شوند، UNICHIP را در خودروهاي خود نصب كرده‌اند، UNICHIP بر روي بيش از 320 مدل موتور از خودروسازان بزرگ دنيا پياده شده است.
واحد كنترل الكترونيك- سنسورها و عملگرها
ECU- Sensors & Actuators

1-واحد كنترل الكترونيك ECU-Electronic Control Unit
واحد كنترل الكترونيك براساس يك برنامه مشخص كه توسط كارخانه سازنده براساس مشخصات موتور و خودرو طراحي شده كه اصطلاحا برنامه كاليبراسيون نام دارد عمل مي‌نمايد پارامترهاي به كار گرفته شده توسط واحد ECU در مورد خودروي پرايد عبارتند از:
- دور موتور
- فشار منيفولد و دماي هواي ورودي
- وضعيت دريچه گاز
- دماي مايع و خنك كننده موتور
- سرعت خودرو
- موقعيت ميل سوپاپ
- ميزان نسبت هوا به سوخت
- ميزان كوبش موجود در موتور

- عملكرد سيستم تهويه
- ولتاژ باطري
ECU از اطلاعات فوق الذكر براي كنترل مقادير زير استفاده مي كند:
- ميزان و زمان پاشش سوخت
- زمان جرقه زني و طول مدت داول
- دور آرام موتور

- عملكرد پمپ بنزين
- عملكرد شير برقي كينستر
- قطع تزريق سوخت براي جلوگيري از افزايش دور موتور (cut off)
- عملكرد فني كندانسور
- سيستم عيب يابي (MILLamp)
علاوه بر اين از اطلاعات ارسال شده به ECU براي نمايش اطلاعات زير استفاده مي شود.
- دور موتور

- دماي مايع سيستم خنك كننده
- سرعت خودرو
*نحوه عملكرد ECU در شرايط مختلف:
- در زمان استارت موتور: در زمان استارت زدن، ECU فرمان فعال شدن انژكتورها را به صورت پالس (موج هاي پله اي) با عرض ثابت صادر مي كند، بدين معني كه انژكتورها به طور متناوب شروع به پاشش يكنواخت سوخت مي نمايد.

مقدار سوخت تزريق شده با توجه دور موتور، دماي مايع سيستم خنك كننده، و همچنين دما و فشا رهواي ورودي تنظيم مي شود. در عين حال مقدار هواي اضافي توسط موتور پله‌اي دور آرام و با توجه به پارامترهاي عملكردي موتور تعيين مي گردد. پس از استارت زدن و روشن شدن موتور، دور آرام با توجه به دماي مايع خنك كننده موتور تعيين مي‌گردد.

عملكرد در دورهاي مختلف: در زمان تغييرات لحظه اي موتور (شتابگيري يا كاهش سرعت) مدت زمان تزريق سوخت توسط انژكتورها براساس تغيير در مقادير پارامترهاي زير تعيين مي‌شود:
- دور موتور (بوسيله سنسور دور موتور)
- وضعيت دريچه گاز (بوسيله سنسور موقعيت زاويه اي دريچه گاز)
- فشار هواي ورودي (بوسيله سنسور فشار هواي مانيفولد ورودي)
- دماي مايع خنك كننده (بوسيله سنسور دماي مايع خنك كننده موتور)

قطع پاشش سوخت انژكتورها:
الف) در زمان كاهش سرعت خودرو و زماني كه به طور ناگهاني راننده پاي خود را از روي پدال گاز برمي دارد، ECU پاشش سوخت انژكتورها را به دلايل زير قطع مي كند:
- كاهش مصرف سوخت
- كاهش گازهاي آلاينده خروجي اگزوز
- براي جلوگيري از افزايش بيش از حد دور موتور تقريبا از دور موتور 5500rpm پاشش سوخت توسط انژكتورها قطع مي‌شود.
شروع مجدد پاشش انژكتورها
بعد از قطع پاشش سوخت، هنگامي كه دور موتور به مقدار مشخصي برسد، عمل پاشش سوخت مجددا آغاز شده تا از خاموش شدن موتور جلوگيري شود.
توضيح: در داخل ECU دو نوع حافظه قرار دارد:

الف) حافظه دائم ب)حافظه موقت
حافظه دائم ECU با قطع باطري از ميان نمي رود و در واقع محل قرا گيري اطلاعات مربوط به كاليبراسيون موتور و خودرو است كه توسط آنها ECU اطلاعات دريافتي از سنسورهاي مختلف سيستم را پردازش مي نمايد.
حافظه موقت ECU با برداشتن كابل باطري پس از مدت زمان معيني از بين مي رود

.
سنسورها Sensors
1- سنسور دور موتور و موقعيت ميل لنگ: اطلاعات مربوط به ميزان دور موتور و موقعيت TDC نقطه مرگ بالاي سيلندر 4و1 را اندازه گيري و به واحد كنترل الكترونيك ارسال مي نمايد اين سنسور توسط تغيير ميدان مغناطيسي ولتاژ مناسب را ايجاد مي كند. اطلاعات اين سنسور توسط ECU براي محاسبه پارامترهاي گوناگون نظير پاشش سوخت، زمان جرقه زني و .... مورد استفاده قرار مي گيرد.

2- سنسور موقعيت ميل سوپاپ camshaft sensor
وظيفه اين سنسور تعيين موقعيت TDC و يا نقطه مرگ بالاي سيلندر يك و تفكيك آن از موقعيت اندازه گيري شده توسط سنسور دور موتور است.
3- سنسور فشار منيفولد و دماي هواي ورودي
Manifold Pressure and Intake Air Temperature Sensor
اين سنسور در بالاي مخزن آرامش منيفولد هواي ورودي نصب شده و اطلاعات مربوط به دماي هواي ورودي و فشار هواي داخل منيفولد را به طور پيوسته اندازه گيري و به ECU ارسال مي كند ولتاژ اين سنسور توسط ECU تامين مي گردد.
ولتاژ بازگشتي از SENSOR متناسب با افزايش فشار اندازه گيري شده توسط پيزوالكتريك (مقاومت متغير با فشار) تغيير مي‌كند. ECU از اين اطلاعات براي محاسبه موارد زير استفاده مي‌نمايد:
- اندازه گيري جرم هواي ورودي به موتور
- تغيير نسبت سوخت به هوا متناسب با بار وارده به موتور و فشار هواي محيط
- اوانس جرقه
مقاومت به كار رفته در سنسورهاي هوا از نوع NTC مي باشد يعني مقاومت آن با افزايش دما كاهش مي يابد. ECU براي محاسبه جرم هواي ورودي به موتور از اطلاعات اين سنسور استفاده مي كند.

4- سنسور دماي مايع خنك كننده Water Temperature Sensor
5- سنسور سرعت خودرو Vehicle speed sensor
اين سنسور بر روي دنده كيلومتر شمار گيربكس نصب شده و يك سيگنال متناسب با سرعت شفت خروجي گيربكس توليد مي نمايد و در نتيجه سرعت حركت خودرو اندازه گيري مي‌شود.