This site is created at the Nethouse site-building service. Would you like to have a similar one?
For the site owner

Động cơ ECU Xiết là gì?

ECU là gì?

Việc sử dụng thuật ngữ ECU có thể được sử dụng để chỉ Đơn vị điều khiển động cơ thanh trượt vuông cũ, tuy nhiên ECU cũng đề cập đến Đơn vị điều khiển điện tử, là thành phần của bất kỳ hệ thống cơ điện tử ô tô nào, không chỉ để điều khiển động cơ.

Trong ngành Ô tô, thuật ngữ ECU thường dùng để chỉ Đơn vị điều khiển động cơ (ECU) hoặc Mô-đun điều khiển động cơ (ECM). Nếu bộ phận này điều khiển cả động cơ và truyền, nó thường được mô tả là Mô-đun điều khiển Powertrain (PCM) .

Đối với mục đích của bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về ECU như là một Đơn vị điều khiển động cơ.

 

ECU làm gì?

Về cơ bản, ECU động cơ kiểm soát việc phun nhiên liệu và, trong động cơ xăng, thời điểm của tia lửa để đốt cháy nó. Nó xác định vị trí của các bộ phận bên trong động cơ bằng Bộ cảm biến vị trí trục khuỷu để các kim phun và hệ thống đánh lửa được kích hoạt chính xác vào đúng thời điểm. Trong khi điều này nghe có vẻ như có thể được thực hiện một cách máy móc (và trong quá khứ), bây giờ có nhiều hơn một chút so với điều đó.

Một động cơ đốt trong thực chất là một máy bơm không khí lớn cung cấp năng lượng cho chính nó bằng cách sử dụng nhiên liệu. Khi không khí được hút vào, phải cung cấp đủ nhiên liệu để tạo ra sức mạnh để duy trì hoạt động của động cơ trong khi vẫn còn một lượng hữu ích để đẩy xe khi cần thiết. Sự kết hợp giữa không khí và nhiên liệu này được gọi là "hỗn hợp". Quá nhiều hỗn hợp và động cơ sẽ đầy ga, quá ít và động cơ sẽ không thể tự cung cấp năng lượng cho xe hoặc xe.

Không chỉ là lượng hỗn hợp quan trọng, mà tỷ lệ của hỗn hợp đó phải chính xác. Quá nhiều nhiên liệu - quá ít oxy, và quá trình đốt cháy rất bẩn và lãng phí. Quá ít nhiên liệu - quá nhiều oxy làm cho quá trình đốt cháy chậm và yếu.

Động cơ được sử dụng để kiểm soát số lượng và tỷ lệ hỗn hợp này bằng một thiết bị đo hoàn toàn cơ học gọi là bộ chế hòa khí, ít hơn một tập hợp các lỗ có đường kính cố định (máy bay phản lực) mà qua đó động cơ 'hút' nhiên liệu. Với nhu cầu của các phương tiện hiện đại tập trung vào hiệu quả nhiên liệu và lượng khí thải thấp hơn, hỗn hợp phải được kiểm soát chặt chẽ hơn.

Cách duy nhất để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt này là bàn giao quyền kiểm soát động cơ cho ECU, Bộ điều khiển động cơ. ECU có nhiệm vụ kiểm soát việc phun nhiên liệu, đánh lửa và phụ trợ của động cơ bằng các phương trình được lưu trữ kỹ thuật số và bảng số, thay vì bằng phương tiện tương tự.  

Quản lý nhiên liệu chính xác

Một ECU phải đối phó với nhiều biến khi quyết định tỷ lệ hỗn hợp chính xác.



  • Nhu cầu động cơ
  • Nhiệt độ động cơ / chất làm mát
  • Nhiệt độ không khí
  • Nhiệt độ nhiên liệu
  • Chất lượng nhiên liệu
  • Hạn chế bộ lọc khác nhau
  • Áp suất không khí
  • Hiệu suất bơm động cơ



Chúng đòi hỏi một số cảm biến để đo các biến đó và áp dụng chúng vào logic trong lập trình ECU để xác định cách bù chính xác cho chúng.

Sự gia tăng nhu cầu động cơ (như tăng tốc) sẽ đòi hỏi tăng tổng lượng hỗn hợp. Do đặc tính đốt của nhiên liệu tháp giải nhiệt đang sử dụng, nó cũng đòi hỏi phải thay đổi tỷ lệ của hỗn hợp này. Khi bạn nhấn bàn đạp ga, vạt bướm ga của bạn sẽ mở ra để cho phép nhiều không khí hơn vào động cơ. Sự gia tăng lưu lượng khí đến động cơ được đo bằng cảm biến Lưu lượng không khí khối lượng lớn (MAF) để ECU có thể thay đổi lượng nhiên liệu được bơm vào, giữ tỷ lệ hỗn hợp trong giới hạn.

Nó không dừng lại ở đó. Để có mức năng lượng tốt nhất và đốt cháy an toàn, ECU phải thay đổi tỷ lệ của hỗn hợp và bơm thêm nhiên liệu dưới mức tiết lưu hoàn toàn so với khi bay - đây được gọi là 'hỗn hợp giàu'. Ngược lại, một chiến lược nhiên liệu hoặc một lỗi dẫn đến lượng nhiên liệu ít hơn bình thường được bơm vào sẽ dẫn đến một "hỗn hợp nạc".

Ngoài việc tính toán nhiên liệu dựa trên nhu cầu của người lái, nhiệt độ có một phần đáng kể để chơi trong các phương trình được sử dụng. Vì xăng được bơm dưới dạng chất lỏng, sự bay hơi phải xảy ra trước khi nó cháy. Trong động cơ nóng, điều này rất dễ quản lý, nhưng trong động cơ lạnh, chất lỏng ít có khả năng bay hơi hơn và phải bơm thêm nhiên liệu để giữ tỷ lệ hỗn hợp trong phạm vi chính xác cho quá trình đốt cháy.

Flashback: Trước khi sử dụng ECU, chức năng này được quản lý bởi một 'cuộn cảm' trên bộ chế hòa khí. Cuộn cảm này chỉ đơn giản là một cái nắp hạn chế luồng không khí vào bộ chế hòa khí làm tăng chân không tại các máy bay phản lực để thúc đẩy lưu lượng nhiên liệu nhiều hơn. Phương pháp này thường không chính xác, có vấn đề và cần điều chỉnh thường xuyên. Nhiều người đã điều chỉnh bằng tay bởi người lái xe trong khi lái xe.

Nhiệt độ của không khí cũng đóng một vai trò trong chất lượng đốt theo cách tương tự như áp suất khí quyển khác nhau.  

Hoàn thiện đốt cháy

Do một động cơ xe dành phần lớn thời gian cho một phần ga, ECU tập trung vào hiệu quả tối đa trong lĩnh vực này. Hỗn hợp lý tưởng, trong đó tất cả nhiên liệu được bơm vào được đốt cháy và tất cả oxy được tiêu thụ bởi quá trình đốt cháy này, được gọi là 'cân bằng hóa học' hoặc thường là 'Lambda'. Ở điều kiện cân bằng hóa học, Lambda = 1.0.

Cảm biến oxy khí thải (cảm biến Lambda, cảm biến O2, cảm biến oxy hoặc HEGO) đo lượng oxy còn lại sau khi đốt cháy. Điều này cho động cơ biết liệu có dư thừa không khí trong tỷ lệ hỗn hợp hay không - và tự nhiên liệu có quá nhiều nhiên liệu hoặc không đủ nhiên liệu được phun. ECU sẽ đọc số đo này và liên tục điều chỉnh lượng nhiên liệu được bơm để giữ hỗn hợp càng gần Lambda = 1.0 càng tốt. Hoạt động này được gọi là hoạt động 'vòng kín' và là một đóng góp chính cho hiệu quả nâng cao đến từ việc sử dụng ECU động cơ.

Do các quy định khí thải nghiêm ngặt hiện hành, có nhiều hệ thống khác trên động cơ giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và / hoặc tác động môi trường. Bao gồm các:



  • Tuần hoàn khí thải (EGR)
  • Bộ chuyển đổi xúc tác và khử xúc tác chọn lọc
  • Phản ứng phun khí thải (AIR)
  • Bộ lọc hạt diesel (DPF)
  • Phân tầng nhiên liệu
  • Tiêm phụ gia xả (như AdBlue)
  • Kiểm soát khí thải bay hơi (EVAP)
  • Tăng áp và tăng áp
  • Hệ thống truyền động hybrid
  • Điều khiển Valvetrain biến (như VTEC hoặc MultiAir)
  • Kiểm soát lượng thay đổi



Mỗi hệ thống trên đều ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ servo theo một cách nào đó và do đó cần phải chịu sự kiểm soát hoàn toàn của ECU.

 

ECU hoạt động như thế nào?

Một ECU thường được gọi là 'bộ não' của động cơ. Nó thực chất là một máy tính, một hệ thống chuyển mạch và hệ thống quản lý năng lượng trong một trường hợp rất nhỏ. Để thực hiện ngay cả ở mức cơ bản, nó phải kết hợp 4 lĩnh vực hoạt động khác nhau.



  • Đầu vào
    Điều này thường bao gồm các cảm biến nhiệt độ và áp suất, tín hiệu bật / tắt và dữ liệu từ các mô-đun khác trong xe và là cách ECU thu thập thông tin cần thiết để đưa ra quyết định.
  • Một ví dụ về đầu vào sẽ là cảm biến Nhiệt độ nước làm mát hoặc cảm biến Vị trí bàn đạp ga. Yêu cầu từ mô-đun Hệ thống phanh Antilock (ABS) cũng có thể được xem xét, chẳng hạn như cho ứng dụng kiểm soát lực kéo.
  • Chế biến



Sau khi dữ liệu được ECU thu thập, bộ xử lý phải xác định các thông số kỹ thuật đầu ra, chẳng hạn như độ rộng xung của kim phun nhiên liệu, theo chỉ dẫn của phần mềm được lưu trữ trong thiết bị.



  • Bộ xử lý không chỉ đọc phần mềm để quyết định đầu ra phù hợp, nó còn ghi lại thông tin của chính nó, chẳng hạn như điều chỉnh hỗn hợp đã học và số dặm.
  • Đầu ra
    ECU sau đó có thể thực hiện một hành động trên động cơ, cho phép lượng năng lượng chính xác để điều khiển các bộ truyền động chính xác.
  • Chúng có thể bao gồm kiểm soát độ rộng xung của kim phun nhiên liệu, thời gian chính xác của hệ thống đánh lửa, mở thân van tiết lưu điện tử hoặc kích hoạt quạt làm mát tản nhiệt.
  • Quản lý năng lượng



ECU có nhiều yêu cầu năng lượng bên trong để hàng trăm bộ phận bên trong hoạt động chính xác. Thêm vào đó, để nhiều cảm biến và bộ truyền động hoạt động, điện áp chính xác phải được ECU cung cấp cho các bộ phận xung quanh xe. Đây có thể chỉ là 5 Vôn ổn định cho các cảm biến, hoặc hơn 200 Vôn đối với các mạch phun nhiên liệu.



  • Không chỉ điện áp phải sửa, mà một số đầu ra phải xử lý hơn 30 Amps, điều này tự nhiên tạo ra rất nhiều nhiệt. Quản lý nhiệt là một phần quan trọng trong thiết kế ECU.



Chức năng ECU cơ bản

Giai đoạn đầu tiên của hoạt động ECU là trên thực tế quản lý năng lượng. Đây là nơi điều chỉnh các điện áp khác nhau và việc tăng sức mạnh của ECU được xử lý. Hầu hết các ECU đều có quản lý năng lượng tinh vi do sự đa dạng của các bộ phận bên trong, điều chỉnh chính xác 1.8V, 2.6V, 3.3V, 5V, 30V và tối đa 250V từ nguồn cung cấp 10-15V của xe. Hệ thống quản lý năng lượng cũng cho phép ECU có toàn quyền kiểm soát khi nó tự tắt nguồn - tức là không nhất thiết khi bạn tắt công tắc đánh lửa.

Khi các điện áp chính xác được cung cấp, các bộ vi xử lý có thể bắt đầu khởi động. Ở đây bộ vi xử lý chính đọc phần mềm từ bộ nhớ và thực hiện tự kiểm tra. Sau đó, nó đọc dữ liệu từ nhiều cảm biến trên động cơ và chuyển đổi chúng thành thông tin hữu ích. Thông tin này thường được truyền qua CANbus - mạng máy tính nội bộ của xe bạn - đến các mô-đun điện tử khác.

Khi bộ vi xử lý chính đã giải thích thông tin này, nó đề cập đến các bảng số hoặc công thức trong phần mềm và kích hoạt đầu ra theo yêu cầu.

Thí dụ. Nếu cảm biến vị trí trục khuỷu cho thấy động cơ sắp đạt mức nén tối đa trên một trong các xi lanh, nó sẽ kích hoạt một bóng bán dẫn cho cuộn dây đánh lửa có liên quan. Công thức và bảng đã nói ở trên trong phần mềm sẽ khiến việc kích hoạt bóng bán dẫn này bị trì hoãn hoặc nâng cao dựa trên vị trí bướm ga, nhiệt độ chất làm mát, nhiệt độ không khí, độ mở EGR, tỷ lệ hỗn hợp và các phép đo trước đó cho thấy quá trình đốt cháy không chính xác.

Hoạt động của bộ xử lý chính bên trong ECU và kích hoạt nhiều đầu ra được giám sát bởi bộ vi xử lý giám sát - về cơ bản là một máy tính thứ hai đảm bảo máy tính chính đang làm mọi thứ chính xác. Nếu bộ vi xử lý giám sát không hài lòng với bất kỳ khía cạnh nào của ECU, nó có khả năng thiết lập lại toàn bộ hệ thống hoặc tắt hoàn toàn. Việc sử dụng bộ xử lý giám sát trở nên cấp thiết với việc áp dụng điều khiển bướm ga truyền động do lo ngại về an toàn nên bộ vi xử lý chính phát triển lỗi.

 

Chẩn đoán ECU và các thiết bị ngoại vi

Sự phức tạp của việc thực hiện tất cả các điều khiển này, tất cả các đầu vào này và tất cả các đầu ra này đòi hỏi khả năng tự chẩn đoán tương đối tiên tiến - chẩn đoán động cơ truyền thống trở nên lỗi thời. Đầu vào và đầu ra của ECU được bộ xử lý giám sát riêng lẻ, thường là hàng chục lần một giây, để đảm bảo chúng nằm trong dung sai được đặt trong phần mềm. Nếu đọc cảm biến nằm ngoài các dung sai này trong khoảng thời gian xác định trước, lỗi sẽ được đăng ký và mã lỗi được lưu bởi kỹ thuật viên.

Mã lỗi

Khi mã lỗi được lưu trữ trong bộ nhớ, nó thường dẫn đến một số logic trong phần mềm bị bỏ qua với hiệu suất động cơ giảm, mặc dù động cơ vẫn có thể hoạt động ở mức cơ bản. Trong một số trường hợp, thói quen tự chẩn đoán phát hiện ra một lỗi nghiêm trọng về cơ bản ngăn không cho động cơ chạy hoặc tắt động cơ vì lợi ích của sự an toàn.

Với quản lý động cơ hiện đại, bước chẩn đoán lỗi đầu tiên cho kỹ thuật viên xe là truy cập mã lỗi từ bộ nhớ ECU. Chúng thường được lưu trữ dưới dạng mã chữ số gồm 5 chữ số bắt đầu bằng P, B, C hoặc U, sau đó là 4 số. Chi tiết về các mã này và mô tả của chúng có thể được tìm thấy ở đây: Mã lỗi OBDII

Ngoài các mã này, kỹ thuật viên cũng có thể xem dữ liệu cảm biến trực tiếp thông qua công cụ chẩn đoán trong khi xe đang chạy. Điều này cho phép họ thấy việc đọc cảm biến không chính xác, nhưng không vượt quá dung sai bởi đủ lề để gắn cờ mã lỗi.

 

Điều khiển bướm ga điện tử

Nhiều người đặt câu hỏi về sự cần thiết của điều khiển bướm ga. Được giới thiệu vào những năm 90, hiện nay nó được trang bị cho hầu hết mọi động cơ được sản xuất ngày nay, nhưng những lợi thế so với cáp truyền thống là gì?

Cho đến những năm 80, hầu hết các điều khiển bướm ga / chân ga được quản lý bằng dây cáp từ bàn đạp đến bộ chế hòa khí. Tốc độ không tải được thiết lập bằng cách điều chỉnh một ốc vít để giữ cho van tiết lưu mở nhẹ cho đến khi động cơ không hoạt động chính xác. Phương pháp đơn giản này yêu cầu điều chỉnh thường xuyên tốc độ không tải và dễ bị lệch khi động cơ bị lạnh hoặc khi các bộ phận khác nhau bị hỏng.

Vào những năm 1980, với sự ra đời chính của ECU, các van điều khiển không khí điện tử Idle đã được giới thiệu đã giải quyết được nhiều vấn đề này, tuy nhiên ECU hiện đang kiểm soát một phần luồng khí và tất cả các thành phần khác vẫn còn.

Với hiệu quả hoạt động của động cơ và hiệu quả trong việc lắp ráp xe hơi tiến lên phía trước, điều khiển bướm ga điện tử đã được giới thiệu. Điều này đã thúc đẩy việc sản xuất một chiếc xe hơi (không có dây cáp tiết lưu cứng xuyên qua tường lửa), nó đã loại bỏ sự cần thiết của van điều khiển không khí Idle và nó cho phép ECU động cơ kiểm soát bổ sung cho động cơ để cải thiện chức năng EGR, cải thiện kiểm soát tắt máy và cải thiện bắt đầu.

Một lợi thế quan trọng của điều khiển bướm ga điện tử là ECU có thể điều chỉnh góc bướm ga trong quá trình tăng tốc để khen luồng khí thực qua động cơ. Điều này cải thiện tốc độ không khí đi qua cửa hút và cung cấp mức tăng mô-men xoắn và khả năng lái. Điều này được gọi là ánh xạ mô-men xoắn và chỉ có thể với điều khiển bướm ga điện tử.  

 

Thích ứng

Các phương tiện hiện đại được chế tạo với dung sai chặt chẽ hơn nhiều so với trước đây, tuy nhiên chúng vẫn dễ bị biến đổi sản xuất, hao mòn cơ học và các khía cạnh môi trường. Như vậy, họ có thể thích ứng với những thay đổi dần dần trong hoạt động của động cơ.

Thí dụ. Khi bộ lọc không khí bị chặn bởi bụi, ECU có thể khởi động động cơ chạy với lượng phun nhiên liệu giảm nhẹ để bù lại. Điều này cho phép nó thực hiện với hiệu suất cao nhất từ ​​khi khởi động động cơ, thay vì bắt đầu ở cấp độ nhà máy và làm việc hướng tới hỗn hợp tối ưu trên mỗi hành trình. Nó thực hiện điều này bằng cách lưu trữ các giá trị Lambda trong các hành trình trước đó.

Những điều chỉnh này không chỉ áp dụng cho các bộ lọc không khí bị chặn mà còn cho nhiều hệ thống trên động cơ hoặc hệ truyền động. Khi các thành phần trong hệ thống thủy lực bị mòn, chúng đòi hỏi phải thay đổi thời gian kích hoạt điện từ để bù lại. Tương tự, khi động cơ mòn trong suốt, khả năng là một máy bơm không khí giảm nhẹ và góc mở của vạt tiết lưu sẽ cần phải thay đổi để duy trì tốc độ không tải chính xác.

 

Dòng thời gian của ECU

Những năm 1970

ECU bắt đầu chỉ đơn giản là kiểm soát một vài solenoids trên bộ chế hòa khí để làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn. Một số bắt đầu kiểm soát hỗn hợp ở tốc độ không tải.

Những năm 1980

Với việc giới thiệu phun nhiên liệu, ECU đã đảm nhận vai trò mới là chịu trách nhiệm hoàn toàn cho việc quản lý nhiên liệu và đánh lửa của động cơ xăng.

Điều khiển Lambda vòng kín đã sớm được đưa vào và ECU nhanh chóng bắt đầu một kỷ nguyên mới về hiệu suất động cơ.

Những năm 1990

ECU hiện đang xử lý an ninh phương tiện. Nó cũng bắt đầu xuất hiện trên các động cơ Diesel, đóng vai trò không nhỏ trong sự thành công của động cơ turbin trong vài thập kỷ tới.

Những năm 2000

Việc áp dụng điều khiển bướm ga Drive-by-Wire, điều khiển tăng áp và nhiều hệ thống phát thải đều nằm dưới sự kiểm soát chặt chẽ của ECU.

Những năm 2010 và hơn thế nữa

ECU hiện có toàn quyền kiểm soát quá trình đốt cháy hỗn hợp, mở van tiết lưu, hệ thống làm mát và hệ thống phát thải. Nó có thể có hơn một trăm đầu vào và đầu ra và là một phần của một mạng lưới hàng chục Thiết bị Điều khiển Điện tử khác trong xe. Các hệ thống hybrid dựa vào giao tiếp với ECU để hoạt động, trong khi các tính năng Hỗ trợ Lái xe giao tiếp để kiểm soát nhu cầu động cơ khi cần thiết.

Nguồn: http://thuanthaogroup.com/do-ng-co-servo-motor-servo.htm