《電子技術(shù)應(yīng)用》
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什么是ECU

2016-05-26

什么是ECU    

    ECU(Electronic Control Unit)電子控制單元,又稱“行車電腦”,、“車載電腦”等,。從用途上講則是汽車專用微機(jī)控制器。它和普通的電腦一樣,由微處理器(CPU),、存儲(chǔ)器(ROM,、、RAM),、輸入/輸出接口(I/O),、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成,。用一句簡(jiǎn)單的話來(lái)形容就是“ECU就是汽車的大腦”,。

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ECU改裝是什么?

    改裝ECU,,就是通過(guò)改變處理問(wèn)題的方法(原先設(shè)定好的ECU程序),,來(lái)達(dá)到改變發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的目的。所謂的“ECU程序”,,其實(shí)就是一套運(yùn)算法則,,它存放在儲(chǔ)存器內(nèi),對(duì)從輸入設(shè)備經(jīng)控制器轉(zhuǎn)化而來(lái)的信號(hào),,處理生成對(duì)應(yīng)的指令信號(hào),,從輸出設(shè)備傳輸出去。于是,,我們對(duì)于ECU參數(shù)的修改,,實(shí)際上就是在修改運(yùn)算法則。

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    然而這時(shí)問(wèn)題就出現(xiàn)了,,當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)ECU內(nèi)默認(rèn)的正常值(過(guò)多或過(guò)少),,不僅調(diào)校無(wú)效,更加有可能亮起故障信號(hào)燈,。這時(shí)我們能做的,,是讓這個(gè)信號(hào)不超出正常值;要么干脆放棄這個(gè)原裝設(shè)定的法則,,當(dāng)然就是不用原裝電腦,;又或者狡猾地用另外一套電腦實(shí)現(xiàn)你的運(yùn)算法則,而同時(shí)讓它“騙”原廠ECU,。

ECU改裝的方式

    這就引入到三種ECU改裝的方式了,。ECU改裝只是一個(gè)籠統(tǒng)的說(shuō)法,,這當(dāng)中又可以分為直接改變ECU運(yùn)算器硬件的改裝與改變內(nèi)部程序的改裝?!靶序_”的方式主要有三種,。

1 替換式

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    直接改變ECU運(yùn)算器硬件,就是我們?cè)谫愜噲?chǎng)非常常見的“替換式電腦”,,用“全職替換式ECU”控制發(fā)動(dòng)機(jī),,例如Motec、Haltech等品牌,,就是較為著名的全取代式電腦,,這種改裝通常都是搭配重度的發(fā)動(dòng)機(jī)硬件改裝使用,由于改裝后發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度,、進(jìn)氣量,、噴油量、壓縮比等數(shù)據(jù)大大超出原廠設(shè)定范圍,,也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)了非常大的改裝作業(yè)后,,原廠ECU完全無(wú)法滿足硬件的需求時(shí),這種競(jìng)技型產(chǎn)品是最合適的選擇,。

    替換式電腦完全無(wú)需考慮到原廠數(shù)據(jù)的局限性,,所有數(shù)據(jù)任由技師隨意設(shè)定。雖說(shuō)替換式電腦有著無(wú)比強(qiáng)大的可調(diào)性,,但這種電腦也正因沒有固定的形式與規(guī)格,,一切需要從頭開始。使得對(duì)技師的要求非常之高,。至于多困難,,光是讓車輛正常啟動(dòng)后怠速穩(wěn)定,一兩天的調(diào)校時(shí)間一點(diǎn)也不稀奇,,所以這種替換式電腦多用于不計(jì)成本的職業(yè)車隊(duì),。

2 寫入式

    而寫入式改裝ECU則保留了原廠ECU硬件部分,采用將新的運(yùn)行管理程序?qū)懭隕CU程序的方法,,因?yàn)楦淖兞嗽瓘S設(shè)定程序,,寫入式ECU又稱改寫ECU或民間常說(shuō)的刷電腦。這種改裝方式雖然受原廠ECU與傳感器所限,,可調(diào)整范圍相對(duì)較小,,但由于不會(huì)破壞原廠其他功能的使用以及更為穩(wěn)定安全的特點(diǎn),近年來(lái)受到了更多改裝玩家的青睞,。

    許多品牌都會(huì)推出對(duì)應(yīng)特定車型的ECU程序,目前較為流行的一些寫入式ECU改裝品牌更是宣傳其設(shè)定的ECU程序會(huì)針對(duì)當(dāng)?shù)赜推?、氣候等因素,,亦可選擇低扭增強(qiáng)型,、峰值馬力增高型甚至是比原廠更省油的ECU改裝程序。

3 外掛式

   外掛式改裝ECU,,簡(jiǎn)單說(shuō)就是通過(guò)將信號(hào)“偷偷”更換,,欺騙帶有保護(hù)程序的ECU來(lái)達(dá)到改變執(zhí)行程序的目的。首先,,外掛ECU將各個(gè)傳感器所反饋回ECU的信號(hào)進(jìn)行攔截,,針對(duì)需要調(diào)整的信號(hào)進(jìn)行修改(可以理解為作弊,目的是騙過(guò)原廠ECU),,將本來(lái)超過(guò)原廠ECU認(rèn)可上限的信號(hào)變成正常信號(hào)輸入原廠ECU,,ECU接收到“正常信號(hào)”后將原廠設(shè)定的執(zhí)行程序輸出至外掛ECU,這時(shí)外掛ECU再將信號(hào)進(jìn)行修改(這時(shí)原廠ECU發(fā)出的指令并不適合執(zhí)行元件進(jìn)行工作),。

    在上述一系列動(dòng)作之后,,一次成功的欺騙算是完成了。外掛式改裝ECU可調(diào)范圍介于其他兩種方式之間,。但由于現(xiàn)代汽車ECU的性能越來(lái)越強(qiáng)大,,自我保護(hù)程度更高,外掛式電腦的操作難度也越來(lái)越大,。

    總的來(lái)說(shuō),,三種方式各自有自己的優(yōu)缺點(diǎn),替代式適合重度改裝甚至競(jìng)技改裝,,刷寫式適合原裝ECU保護(hù)性較強(qiáng)以及輕度改裝,,外掛式的電腦則適合輕度至中度的改裝,并且對(duì)應(yīng)較為容易修改數(shù)據(jù)的原裝ECU,。



發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的控制理論:

     我們還是有必要了解一下發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的控制原理:首先,,我們的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)是一個(gè)閉環(huán)控制:通過(guò)固定的程序(不同工況下的空燃比以及點(diǎn)火正時(shí))設(shè)定好發(fā)動(dòng)機(jī)的工作規(guī)律。然后在排氣管加入氧傳感器,,用氧傳感器判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài),,油量多了還是少了;在汽缸加入爆震傳感器,,判斷點(diǎn)火正時(shí)是提前了還是延后了,;水溫傳感器,可以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度是否正常來(lái)修正供油量,,保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī),,等等。將這些情況發(fā)送到ECU,,然后ECU就會(huì)根據(jù)它們的反饋,,不斷地調(diào)整噴油量以及點(diǎn)火正時(shí)。

    ECU通過(guò)各種傳感器(包括溫度傳感器,、壓力傳感器,、旋轉(zhuǎn)傳感器,、流量傳感器、位置傳感器,、氧氣傳感器,、爆震傳感器等)收集發(fā)動(dòng)機(jī)的各部分工作狀態(tài)信息,由負(fù)責(zé)傳輸?shù)木€路發(fā)送至ECU,。在ECU接收了這些信號(hào)之后,,就會(huì)對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行分析,便會(huì)得知發(fā)動(dòng)機(jī)各部件功能處于什么樣的狀態(tài),,運(yùn)作情況如何的信息,,然后根據(jù)事先寫好的程序自動(dòng)運(yùn)算,在這個(gè)狀態(tài)下應(yīng)該讓哪些執(zhí)行元件做哪些事情,,繼而將指令發(fā)送到執(zhí)行元件,,命令執(zhí)行元件工作。

『這是臨時(shí)制作的閉環(huán)控制示意圖,。如果“氧殘余量反饋”去掉,,那就是不帶反饋的開環(huán)控制。目前所有的ECU都采用閉環(huán)控制,,使得發(fā)動(dòng)機(jī)管理更精確,。』

    做個(gè)簡(jiǎn)單的比喻:整個(gè)過(guò)程就好像一根絨毛,,輕輕的觸碰到你的鼻孔,,鼻毛(傳感器)便會(huì)把觸控的信息傳至大腦(ECU),然后大腦就對(duì)信息進(jìn)行分析,,確實(shí)有異物進(jìn)入鼻孔了,,接著便會(huì)對(duì)鼻孔的各部分發(fā)出指令,命令鼻孔進(jìn)行氣體噴射,,然后達(dá)到清理異物的目的,,如果異物造成的影響超出了系統(tǒng)可以承受的范圍,隨之會(huì)伴隨著各種巨大的噴嚏響聲(信號(hào)警報(bào),,故障碼爆出),。

ECU改裝原理

     我們已經(jīng)了解到發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是由三部分組成的,即傳感器Sensor,、中央控制單元ECU以及執(zhí)行元件,,理論上只要這三大系統(tǒng)都在正常工作,發(fā)動(dòng)機(jī)就可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)(其他硬件正常狀態(tài)時(shí)),,但正常工作只是內(nèi)燃機(jī)工作的最低要求,。拋開發(fā)動(dòng)機(jī)排量、零部件強(qiáng)度、精度,、進(jìn)排氣系統(tǒng),、點(diǎn)火,、供油系統(tǒng),、冷卻系統(tǒng)等部件的性能不說(shuō),單就ECU程序設(shè)定而言,,原廠車型設(shè)定的ECU程序會(huì)顧慮到車輛的尾氣排放性能,、燃油經(jīng)濟(jì)性、耐用性等問(wèn)題,,甚至?xí)櫦暗绞欠襁m用于城市道路行駛(動(dòng)力輸出特性,,強(qiáng)調(diào)低扭輸出)。

    原裝電腦會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同負(fù)載以及轉(zhuǎn)速,,設(shè)定一個(gè)最為穩(wěn)定的噴油以及點(diǎn)火參數(shù),,既不會(huì)使得燃燒溫度過(guò)高,也不會(huì)使混合氣過(guò)濃或過(guò)稀,,同時(shí)考慮到不同地區(qū)的燃油品質(zhì)差異(點(diǎn)火時(shí)間控制保守),。但是既然是廣泛適用,那么這個(gè)設(shè)定一定是較為保守的,。通過(guò)改變ECU程序來(lái)更加精確化的控制噴油量,、點(diǎn)火正時(shí)等就可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率或者動(dòng)力性能。亦或是兩者兼顧,。

     我們首先要明白一個(gè)道理,,內(nèi)燃機(jī)是通過(guò)燃燒燃料,爆炸而產(chǎn)生動(dòng)力的,,那么燃料與空氣之間的配比就非常重要,。稀薄的混合氣(空燃比大于14.7)能省油,濃混合氣(空燃比小于14.7)可以提供更大的動(dòng)力,。當(dāng)然,,所謂的濃或者稀,一定是在保證發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作狀態(tài)之下,,過(guò)低或者過(guò)高的混合比例,,都不能得到好的工況,不同發(fā)動(dòng)機(jī)工況下的空燃比調(diào)校也會(huì)有所不同,,一切要視具體情況而定,。

     拿空燃比舉例,性能改裝必定不是單純一個(gè)方面的改變,,往往需要搭配其他部件一同變化,,比如供油系統(tǒng)等,而往往是因?yàn)榧哟篑R力之后,為了減少爆震和和更好的為發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)熱量便會(huì)會(huì)調(diào)多噴油量,,所以涉及動(dòng)力性能的提升往往都會(huì)較未改裝前費(fèi)油,,而提升動(dòng)力性能后為什么會(huì)出現(xiàn)噴黑煙甚至是噴火的現(xiàn)象那就不難理解了。

改裝ECU會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命嗎,?

    我想這一定是大家最為關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題了,,沒錯(cuò),經(jīng)過(guò)ECU的改裝,,我們可以得到更加強(qiáng)勁的動(dòng)力,,但這是我們同樣會(huì)擔(dān)心發(fā)動(dòng)機(jī)是否會(huì)吃的消。其實(shí)這個(gè)問(wèn)題并不難解決,,首先,,對(duì)于動(dòng)力提升不大的改裝來(lái)說(shuō),原廠發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),、材質(zhì)設(shè)計(jì)完全可以承受所增加的功率輸出,,通過(guò)對(duì)空燃比與點(diǎn)火正時(shí)的精確調(diào)整來(lái)提高輸出,對(duì)于油品的要求會(huì)更高,,只要不亂用劣質(zhì)汽油與辛烷值不夠的汽油,,就沒有問(wèn)題。另外對(duì)于調(diào)校與改裝幅度比較大的車來(lái)說(shuō),,需要另外追加冷卻系統(tǒng)來(lái)幫助發(fā)動(dòng)機(jī)降溫,,重度改裝的話當(dāng)然要強(qiáng)化(更換)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)膽,所以耐用度是一個(gè)相對(duì)而言的問(wèn)題,,無(wú)法給出絕對(duì)的答案,。

    為什么渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU經(jīng)升級(jí)后,功率扭矩的提升會(huì)比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)要大那么多,?

    其實(shí)這個(gè)不難理解,,渦輪增壓器的增壓值是可以調(diào)節(jié)的,增壓值增大,,帶來(lái)的結(jié)果是進(jìn)氣密度增加,,同等體積下氧分子含量會(huì)增加,只要供油點(diǎn)火部分進(jìn)行跟進(jìn),,馬力自然提升明顯,,但相對(duì)于自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī),對(duì)油品,、溫度等要求也更加苛刻與敏感,,大馬力當(dāng)然對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)硬件部分的強(qiáng)度要求也更高。


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