دانلود مقاله واحد کنترل الکترونیک اتومبیل

ECU  :

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 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.

سنسورهای کیت های انژکتوری 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 ...

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.
۷) شرکت Nippon Denso ژاپن: این شرکت توسط شرکت تویوتا تاسیس شده و بخش عمده سهام آن را دارا می باشد البته ۶ درصد سهام آن متعلق به شرکت Bosch است.

ECU اغلب خودروهای تویوتا (مانند تویوتا لندکروز) و برخی خودروهای ژاپنی مانند نیسان، هوندا، سوزوکی و ...

متعلق به این شرکت می باشد.

شرکتهای دیگری هم هستند مانند HITACHI، MATSUHITA، LOTUS و ...

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.

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 که 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 و با پرسنلی در حدود 30 نفر توانسته موفقِِِِت چشمگیری داشته باشد.جالب است بدانید که این شرکت بظاهر کوچک توانسته است محصول خود را به کشورهای مختلف دنیا صادر کند و بیش از 300 نمایندگی فروش در سرتاسر دنیا دارد که فقط 100 تا از آنها در ایالات متحده آمریکا هستند.

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.

واحد کنترل الکترونیک- سنسورها و عملگرها ECU- Sensors & Actuators 1-واحد کنترل الکترونیک ECU-Electronic Control Unit واحد کنترل الکترونیک براساس یک برنامه مشخص که توسط کارخانه سازنده براساس مشخصات موتور و خودرو طراحی شده که اصطلاحا برنامه کالیبراسیون نام دارد عمل می‌نماید پارامترهای به کار گرفته شده توسط واحد ECU در مورد خودروی پراید عبارتند از: - دور موتور - فشار منیفولد و دمای هوای ورودی - وضعیت دریچه گاز - دمای مایع و خنک کننده موتور - سرعت خودرو - موقعیت میل سوپاپ - میزان نسبت هوا به سوخت - میزان کوبش موجود در موتور - عملکرد سیستم تهویه - ولتاژ باطری ECU از اطلاعات فوق الذکر برای کنترل مقادیر زیر استفاده می کند: - میزان و زمان پاشش سوخت - زمان جرقه زنی و طول مدت داول - دور آرام موتور - عملکرد پمپ بنزین - عملکرد شیر برقی کینستر - قطع تزریق سوخت برای جلوگیری از افزایش دور موتور (cut off) - عملکرد فنی کندانسور - سیستم عیب یابی (MILLamp) علاوه بر این از اطلاعات ارسال شده به ECU برای نمایش اطلاعات زیر استفاده می شود.

- دور موتور - دمای مایع سیستم خنک کننده - سرعت خودرو *نحوه عملکرد ECU در شرایط مختلف: - در زمان استارت موتور: در زمان استارت زدن، ECU فرمان فعال شدن انژکتورها را به صورت پالس (موج های پله ای) با عرض ثابت صادر می کند، بدین معنی که انژکتورها به طور متناوب شروع به پاشش یکنواخت سوخت می نماید.

مقدار سوخت تزریق شده با توجه دور موتور، دمای مایع سیستم خنک کننده، و همچنین دما و فشا رهوای ورودی تنظیم می شود.

در عین حال مقدار هوای اضافی توسط موتور پله‌ای دور آرام و با توجه به پارامترهای عملکردی موتور تعیین می گردد.

پس از استارت زدن و روشن شدن موتور، دور آرام با توجه به دمای مایع خنک کننده موتور تعیین می‌گردد.

عملکرد در دورهای مختلف: در زمان تغییرات لحظه ای موتور (شتابگیری یا کاهش سرعت) مدت زمان تزریق سوخت توسط انژکتورها براساس تغییر در مقادیر پارامترهای زیر تعیین می‌شود: - دور موتور (بوسیله سنسور دور موتور) - وضعیت دریچه گاز (بوسیله سنسور موقعیت زاویه ای دریچه گاز) - فشار هوای ورودی (بوسیله سنسور فشار هوای مانیفولد ورودی) - دمای مایع خنک کننده (بوسیله سنسور دمای مایع خنک کننده موتور) قطع پاشش سوخت انژکتورها: الف) در زمان کاهش سرعت خودرو و زمانی که به طور ناگهانی راننده پای خود را از روی پدال گاز برمی دارد، ECU پاشش سوخت انژکتورها را به دلایل زیر قطع می کند: - کاهش مصرف سوخت - کاهش گازهای آلاینده خروجی اگزوز - برای جلوگیری از افزایش بیش از حد دور موتور تقریبا از دور موتور 5500rpm پاشش سوخت توسط انژکتورها قطع می‌شود.

شروع مجدد پاشش انژکتورها بعد از قطع پاشش سوخت، هنگامی که دور موتور به مقدار مشخصی برسد، عمل پاشش سوخت مجددا آغاز شده تا از خاموش شدن موتور جلوگیری شود.

توضیح: در داخل ECU دو نوع حافظه قرار دارد: الف) حافظه دائم ب)حافظه موقت حافظه دائم ECU با قطع باطری از میان نمی رود و در واقع محل قرا گیری اطلاعات مربوط به کالیبراسیون موتور و خودرو است که توسط آنها ECU اطلاعات دریافتی از سنسورهای مختلف سیستم را پردازش می نماید.

حافظه موقت ECU با برداشتن کابل باطری پس از مدت زمان معینی از بین می رود.

سنسورها Sensors 1- سنسور دور موتور و موقعیت میل لنگ: اطلاعات مربوط به میزان دور موتور و موقعیت TDC نقطه مرگ بالای سیلندر 4و1 را اندازه گیری و به واحد کنترل الکترونیک ارسال می نماید این سنسور توسط تغییر میدان مغناطیسی ولتاژ مناسب را ایجاد می کند.

اطلاعات این سنسور توسط ECU برای محاسبه پارامترهای گوناگون نظیر پاشش سوخت، زمان جرقه زنی و ....

مورد استفاده قرار می گیرد.

2- سنسور موقعیت میل سوپاپ camshaft sensor وظیفه این سنسور تعیین موقعیت TDC و یا نقطه مرگ بالای سیلندر یک و تفکیک آن از موقعیت اندازه گیری شده توسط سنسور دور موتور است.

3- سنسور فشار منیفولد و دمای هوای ورودی Manifold Pressure and Intake Air Temperature Sensor این سنسور در بالای مخزن آرامش منیفولد هوای ورودی نصب شده و اطلاعات مربوط به دمای هوای ورودی و فشار هوای داخل منیفولد را به طور پیوسته اندازه گیری و به ECU ارسال می کند ولتاژ این سنسور توسط ECU تامین می گردد.

ولتاژ بازگشتی از SENSOR متناسب با افزایش فشار اندازه گیری شده توسط پیزوالکتریک (مقاومت متغیر با فشار) تغییر می‌کند.

ECU از این اطلاعات برای محاسبه موارد زیر استفاده می‌نماید: - اندازه گیری جرم هوای ورودی به موتور - تغییر نسبت سوخت به هوا متناسب با بار وارده به موتور و فشار هوای محیط - اوانس جرقه مقاومت به کار رفته در سنسورهای هوا از نوع NTC می باشد یعنی مقاومت آن با افزایش دما کاهش می یابد.

ECU برای محاسبه جرم هوای ورودی به موتور از اطلاعات این سنسور استفاده می کند.

4- سنسور دمای مایع خنک کننده Water Temperature Sensor 5- سنسور سرعت خودرو Vehicle speed sensor این سنسور بر روی دنده کیلومتر شمار گیربکس نصب شده و یک سیگنال متناسب با سرعت شفت خروجی گیربکس تولید می نماید و در نتیجه سرعت حرکت خودرو اندازه گیری می‌شود.

6- سنسور اکسیژن oxygen sensor بر روی منیفولد اگزوز در مسیر گازهای خروجی اگزوز بین موتور و کاتالیست نصب می گردد.

این سنسور اطلاعات مربوط به میزان غنی یا رقیق بودن مخلوط سوخت و هوای ورودی به موتور را اندازه گیری نموده و به ECU ارسال می کند.

ECU از این اطلاعات برای محاسبات زیر استفاده می کند: - محاسبه نسبت مخلوط سوخت و هوا - تنظیم نسبت خطوط سوخت و هوا جهت عملکرد بهینه موتور توابع مربوط به مقادیر بهینه نسبت سوخت و هوا جهت کارکرد مناسب مبدل کاتالیست به طور دائم در ECU ذخیره شده است.

ECU با استفاده از اطلاعات مربوط به غنی بودن یا رقیق بودن مخلوط سوخت و هوا که به صورت ولتاژ بین صفر و یک ولت از سنسور اکسیژن دریافت می‌کند و با استفاده از توابع موجود در حافظه ECU نسبت به تنظیم نسبت سوخت و هوای ورودی به موتور جهت عملکرد بهینه مبدل کاتالیست اقدام می نماید.

مخلوط رقیق: ولتاژ ارسالی از سنسور اکسیژن کمتر از 5% ولت غلیظ: ولتاژ ارسالی از سنسور اکسیژن بیشتر از 5% ولت 7- سنسور ناک (کوبش) KNOCK SENSOR اطلاعات مربوط به میزان ناک در داخل موتور توسط سنسور ناک (کوبش) اندازه گیری به واحد کنترل الکترونیک ارسال می گردد.

ناک پدیده ای ارتعاشی است که در اثر احتراق زودهنگام مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر موتور ایجاد می گردد.

در صورت ایجاد این پدیده در داخل سیلندر موتور واحد کنترل الکترونی با استفاده از اطلاعات دریافتی از سنسور ناک، میزان واکنش موتور را کاهش داده و همزمان با نسبت سوخت به هوا را افزایش می‌دهد.

عملگرها Actuators 1- رله دوبل: Double Relay این رله وظیفه تغذیه جریان الکتریکی به سیستم انژکتوری را در شرایط مختلف کارکرد موتور همانند وضعیت سوئیچ باز، سوئیچ بسته و زمان روشن بودن موتور بعهده دارد.

الف) سویچ بسته، در حالت سویچ بسته یک ولتاژ از رله دوبل برای نگهداری اطلاعات موجود در حافظه ECU به واحد الکترونیک ارسال می شود.

ب) سویچ باز: در حالت سویچ باز ECU به مدت 3-2 ثانیه برای اجزای زیر ولت ارسال می‌کند: - پمپ بنزین - انژکتورها - کویل دوبل - شیر برقی کنیستر - مقاومت گرمکن سنسور اکسیژن ج) موتور روشن: در این حالت به طور دائم برای اجزای سیستم ولتاژ ارسال می شود 2- شیر برقی کنیستر Canister Purge valve با استفاده از شیر برقی کنیستر امکان بازیافت بخارات بنزین جذب شده از باک در داخل کنیستر فراهم می گردد.

بدین ترتیب در زمان باز شدن این شیر بخارات بنزین موجود در کنیستر از طریق مسیر هوای ورودی به موتور، وارد موتور شده و در داخل سیلندر مصرف می‌شوند.

3-لامپ عیب یابی سیستم MIL این لامپ در داخل صفحه کیلومتر تعبیه گردیده است.

هنگام بروز اشکال در سیستم انژکتوری توسط واحد کنترل الکترونیک روشن شده و با روشن شدن آن راننده متوجه وجود عیب درسیستم انژکتوری خود می شود.

(واحد کنترل الکترونیکی موتور) : واحد کنترل موتور ، مدت زمان پاشش سوخت را بر اساس سیگنال حجم هوای ورودی و سیگنال دور موتور محاسبه می‌کند و سپس بر اساس آن مدت زمان واقعی پاشش سوخت را که مورد احتیاج موتور می‌باشد با تنظیم مدت پاشش مبنا بر اساس سیگنالهای دریافتی از سنسورهای مختلف و شرایط کار کرد موتور معین می‌سازد .

در عین حال ECU زاویه آوانس جرقه مبنا بر اساس سرعت موتور و حجم هوای ورودی را محاسبه کرده که بر پایه اطلاعات دریافتی از سنسورهای مختلف خودرو می‌باشد .

واحد کنترل موتور سیگنالهای مناسبی را بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسورها به دستگاه جرقه زن ارسال می‌نماید .

رگلاتور فشار: این رگلاتور فشار بنزین در داخل ریل سوخت و پشت انژکتورها را در حدود bar=kg/cm 3 نگه می‌دارد .

این قطعه روی لوله تزریق کننده سوخت در پایین دستگاه جریان نصب می‌گردد .

محفظه ای که فنر رگلاتور در آن قرار دارد ، توسط یک لوله مکش به کانال هوای ورودی در مخزن آرامش وصل شده است و در اثر خلا منیفولد نیروی فشار فنر کاهش می‌یابد و در نتیجه اگر نیروی فشار دهنده فنر کمتر از فشار بنزین داخل رگلاتور باشد دیافراگم به سمت بالا هل داده می‌شود و ضمن اینکه بنزین اضافی از راه سوپاپ یکطرفه بهن باک بر می‌گردد و فشار اضافی نیز با این عمل کاهش می‌یابد و مجددا فشار داخل ریل سوخت ثابت نگه داشته می‌شود