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汽车的大脑

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汽车的大脑_第1页
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汽车的大脑--ECU如果把发动机比喻成汽车的心脏,那么汽车的大脑就是ECU 了,那么何为 ECU, ECU 有两个全称,即 En gi ne Co ntrol Un it 和 Electro nic Con trol Unit, 英文好的朋友不难看出前者为发动机控制单元而后者是电子控制单元这是 两个比较容易混淆的概念,我们主要说说Engine Control Unit一 ECU 的出现在 1967 年之前,汽油机的供给系统是由化油器来供油的,这与今天的电喷 发动机原理完全不同,化油器利用节气门前后的压力差吸油,不仅无法精准地 控制燃油补给量,更制约了汽车动力性、环保性能的提升Bosch等一批企业 因此开发了电子燃油喷射系统,最早的BOSCH电喷系统是D-Jetronic,后期 发展出了 K-Jetronic和L-Jetronic,在电子技术介入后,BOSCH开发了多套 电子化管理的燃油喷射系统,其中 KE-Jetronic 就是今天被广泛采用的电喷技 术,虽然各家企业的商品名不尽相同,但在构造上大同小异电喷系统的工作特性在于“定量、定时”喷射燃油,发动机需要多少燃油,在 什么时刻喷入,这与发动机的转速、空气流量等有着直接的关系,此外还牵涉 到水温、机油压力等各种各样的参数,这么多参数如何进行处理,并向喷射系 统发出喷油指令呢?这就需要发动机控制单元的介入了, ECU 应运而生。

二 、 ECU 工作原理它和普通的单片机一样,由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器 以及整形、驱动等集成电路组成 ECU 的作用是通过各种传感器来计算车辆的 行驶状况,从而对发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数进行 控制工作温度在零下 40-80 度,还能承受较大的振动,因此 ECU 损坏的概 率非常小此外,它还有故障自诊断和保护功能,当系统产生故障时,它还能在存储器 中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维 持发动机的运转,使汽车能开到修理厂那么, ECU 是如何工作的呢?简单地说就是一个将军的指挥过程:“思考”、 “指挥”,并最终“确认”侦察”交给传感器来完成,传感器负责对整个发动机进行 “侦察”,在一台发 动机上,大大小小的传感器有数十个之多节气门开度传感器、曲轴转速传感 器、氧传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器、水温 传感器、爆震传感器是一台轿车发动机中最基本的传感器传感器无处不在, 他们负责采集相关的信息,并以电信号的形式传入 ECU 中,通过模数转换器 A/D 变成数字信号后, ECU 经过运算,判断出此时发动机的工作状态,这就是 ECU 的“思考”过程。

而“思考”过程依照什么为标准呢?电脑固然不会有思维,这需要的是 ROM 存放的程序这相当于一个软件,当数据传入ECU时,ROM程序的故有数据 与采集而来的信号进行对比运算,由此ECU得出调整方法这一套程序是ECU 的灵魂所在,这一程序的编写是建立在大量的实验数据的基础上的,往往需要 经过台架实验、道路试验才能建立起来通常改装商更改 ECU 程序的做法, 就是对 ROM 程序进行重新编写或者修订,以改变 ECU 的运算准则让我们 来我们深入的了解一下这个过程:供油量的多寡是以喷油嘴燃料喷射时间的长短来计算,供油电脑 (ECU) 根据空气流量、引擎转速、及各个感应器所提供的补偿讯号,利用原先设定 的供油程序算出所需的供油时间,这个供油程序我们可以用图形的方式来表 现ECU 所算出的燃料喷射时间是『基本喷射时间』、『补偿喷射时间』和『无 效喷射时间』的总和,单位是微秒(ms), 1ms=0.001秒其中喷油嘴在 单位时间内所喷出的汽油量是由喷油嘴本身口径的大小及喷油压力大小所决 定基本喷射时间基本喷射时间是由进气量(此处是指重量)和引擎转速所决定当你踩下 油门踏板时,控制的是节气阀的开启角度,开度越大进气量越大,供油电脑 根据空气流量计测出的进气量及当时的引擎转速来和预先所设定的供油程序 比较后,算出所需供油量和相对的喷射时间。

补偿喷射时间补偿喷射也就是一般人所称的『提速』,它是由各种感应器侦测出引擎当 时的工作状况及负荷,将讯号传给电脑(ECU)以后,算出所需额外的供油 量,用以维持引擎稳定、顺畅的运转补偿喷射程式的设定是一复杂的工作 也因车而异一般来说的补偿喷射程式大致有下列几项:1、 冷车启动补偿2、 暖车补偿3、 怠速后启动补偿4、 高温时补偿5、 加速补偿6、 高转速、高负荷补偿7、 理论空然比回馈补偿8、 断油控制无效喷射时间喷油嘴从线圈通电到全量喷油之间会有一段延迟时间,称为『开启延迟』, 而线圈断电后到完全停止喷油也有一段延迟时间,称为『关闭延迟』由于开启延迟时间大于关闭延迟时间,所以实际的供油量将少于所需,而 开启延迟时间减掉关闭延迟时间就称为『无效喷射时间』为了得到正确的 供油量,必须把无效喷射时间算进去,也就是说在算出供油量以后要再加上 无效喷射时间喷出的油量才会和所想要的相同因此,无效喷射时间也可视 为补偿喷射的一项当然,ECU也不是一成不变的,存储器另一个功能如同飞机“黑匣子”,能 够记录汽车行驶的数据,通常很多ECU都会有“学习”能力,正常情况下,存 储器会不停地记录你行驶中的数据,成为ECU的学习程序,为适应你的驾驶 习惯提供最佳的控制状态,这个程序也叫自适应程序。

但由于是存储于存储 器中,就象错误码一样,一但去掉电瓶而失去供电,所有的数据就会丢失 ECU 能从存储器记录的数据中不断地学习驾驶者的驾驶风格,从而更加人性 化当然,一旦出现故障,也可以从存储器上读取到信息,从而为维修做出 支持完成“思考”之后,ECU下一步需要做的就是“指挥”受到ECU控制的是喷 油器,负责调整喷油量和喷油时刻,同时汽油泵负责向其供油;点火控制器 与点火线圈如何进行点火等等都受到 ECU 的控制而在此之后, ECU 需要 再次接收数据以确认一个闭环控制的结束随着今天汽车技术的进步,ECU肩负起了越来越多的重担i-VTEC等可 变气门正时技术就需要额外添加凸轮轴的位置传感器,并经过ECU运算,对 凸轮轴的相位进行转换,尤其是宝马Double-VANOS等连续可变气门正时系 统,更需要 ECU 做出精密的运算来控制其相位、气门升程目前在一些中高 级轿车上,不但在发动机上应用ECU,在其它许多地方都可发现ECU的踪 影例如防抱死制动系统、4 轮驱动系统、主动悬架系统、安全气囊系统、、 自动变速箱都需要单独的控制系统,越来越多的 ECU 出现在汽车上,汽车添 加的诸多设备都需要ECU的管理,而传统的“EngineControlUnit”已经不能满 足时代发展了,成为了整车控制系统的一个模块。

所以,今天我们更愿意称 ECU为"ElectricalControlUnit”即电子控制系统随着轿车电子化自动化的提 高, ECU 将会日益增多,线路会日益复杂为了简化电路和降低成本,汽车 上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络技术,将整 车的ECU形成一个网络系统,也就是CAN数据总线,有关CAN会在后文 提到三 ecu 升级1 ECU 改装的可行性ECU生产厂商均为国际跨国企业,如BOSCH、SIEMENS、MM…… 生产产品均销售至全世界使用因每个国家汽油品质、温度、大 气压力、湿 度、引擎形式上的差异 , ECU 程序软件设定上须符合各国的条件来使用, 由于现代的汽车要适应各种天气、环境(如高原、沙漠、严寒和劣质汽油等恶 劣条件)及各种驾驶者的不同要求,同时它也要保证这种复杂的情况下依然能 够挥洒自如行驶并通过严格的尾气排放、油耗标准,因此在大多情形下,原 装ECU内的程序是一个符合众多条件的最佳妥协,这样才不致水土不服,故 在设定上保留很多的空间可供改装 另外,汽车品牌厂商在调校发动机参数 时一般是要考虑发动机在最恶劣的环境或者是长时间不保养状态下也能正常 使用,也就是说整车厂商总是按最保守的方式来设置发动机输出,所以,车 主只要能保证定期给汽车做保养,就完全可以通过重新调校发动机参数来获 得更大的输出来获得超凡的驾驶快感。

以空燃比(AFR)为例,原厂编程员可能会把某些行车情况下(如在等速行 车时)的空燃比调得稀一点(即油少气多)来减低油耗,以便通过一些国家 的油耗测试标准,面貌一新其它的时间里原厂ECU的AFR大都会设定在上 文提及的 1 :14.7 ,因为这是最容易符合尾气标准的比例但对大部份发 动机来说,能发出最大动力的AFR却是在混合气较浓(即油多气少)的范围 内同样为了拓宽车子的燃油适应性(不同地区的不同标号的燃油),原厂 设定的点火提前角一般都可适应较低标号的燃油(发动机在不同的点火提前 角点火时输出功率是不一样的),也就是说你现在发动机的点火提前角未必 能与你现在使用标号的燃油搭配最佳, 如果可以把原装程序向偏向动力表现 方面修改一个,便能把马力增大 5-8 %左右,有些 turbo 车更可达 15 %2 ECU 改装的方式ECU 芯片改装 车厂在设计一具引擎时便已将原先设定好的供油程序烧 录在 ROM 上,这个程序通常是油耗、污染、运转平顺度等条件妥协下的产 物,而且是不可更动的就因为不可更动,所以若想改变供油程序就必须换 用另一种模式的ROM通常专业改装厂都会供应种车型的改装用电脑芯片, 改装时要先把原电脑的芯片取下(通常原厂供油电脑的 ROM 都直接焊在电 路板上),焊上一个IC座(如此一来可方便日后再更换),再插上改装用的 芯片。

如此所得的供油程序仍是固定的,它只是对原车的程序做修正,其中 很重要的一项是可将补偿喷射程式中的断油控制时间延后甚至取消不再有断 油之限制要注意的是每一种改装用芯片都有它设定的适用条件(也就是改装的程 度),改装时必须选用和您爱车改装状况相近的芯片,才能得到最佳的效果 否则可能适得其反芯片的选用唯有寻求经验丰富的改装厂咨询一个芯片 一种供油程序,聪明的读者一定会想到:如果装上两个、三个,结果又如何 呢?没错,国内以前就有改装厂将两个或三个不同供油模式的芯片,同时装 在同一片电路板上,驾驶人可由一个外接到车内切换开关,随意选择所需的 供油模式,就有如切换自动变速箱的P档、E档、S档一般,以应付车主不 同情况的需求ECU电脑编程 这是ECU系统改装中比较专业的一项,在国内改装界最 为大家所熟悉的就是HALTEC电脑经由这个电脑,车主可依照爱车引擎的 改装程度,配合空燃比计的测量,设定出最佳的供油程序,也就是前文所提 的基本喷射程式以及各个补偿喷射程式都可利用笔记本电脑任意更改它与 改芯片最大的不同,也是它最大的优点是日后引擎再作更动、改装时,若出 现原有供油程序不合用情况,可经由程序的修正立刻获得解决。

电脑编程后, 原车的供油程序便废弃不用,但较高等级的电脑能将原车的所有感应器功能 悉数保留,也就是说各种供油补偿程序都可正常运作,也可更改,不因获得 高性能而将运转顺畅度与实用性而牺牲改装可编程ECU的最大困难并不在于安装,而是供油程序的设定与最佳 化修正这往往需要借助经验和仪器,经由不断的测试才能达成目前改装 厂的作法是先选定一个基本模式为基础,再经由实际的运转和测试逐步的修 正,直到满意为止3 改装 ECU 过程中几个常见的问题可能因为有别于其它机械系统, ECU 的功能和工作原理是“看不见”的,加 上大部分汽修厂甚至是4S店都不懂,也不能维修或解决ECU产生的问题, 因此形成了 ECU的神秘感下面我们就来说说刷ECU过程中几个常见的问题1) 用原厂ECU还是更全新的ECU如果是一般的在民用改装,个人比较推崇用原装ECU来改装因为原装 ECU 的功能是非常强的。

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