تشریح ایسیو یا کامپیوتر خودرو | ECU
تاریخچه ایجاد ایسیو در خودرو
در خودروهای قدیمی برای مخلوط کردن سوخت و هوا از کاربراتور استفاده می‌شود ؛ ( اصطلاحا به آن ها ماشین کاربراتوری گفته می‌شود. ) که به صورت کاملا مکانیکی و بر حسب خلاء ایجاد شده در مانیفولد ورودی موتور ( مجرای ورودی ) ، سوخت و هوا را با هم مخلوط می‌کرد
این مخلوط پس از باز شدن سوپاپ ورودی، وارد سیلندر شده و با جرقه شمع مخلوط سوخت و هوا محترق می‌شود. دود حاصل از سوختن مخلوط ( احتراق ) با باز شدن سوپاپ خروجی از سیلندر خارج شده و توسط اگزوز به بیرون هدایت می‌شود
در این سیستم مدیریت درستی بر روی مصرف سوخت و گازهای آلاینده خروجی از موتور نبود ؛ و بسته به سلامت و تنظیم بودن سیستم ( که این تنظیم بودن هم بر حسب سلیقه و تجربه فرد تنظیم کننده بود ) مصرف سوخت و میزان آلایندگی دائما در حال تغییر بودند
اما در دهه هشتاد میلادی خودروسازان با بررسی‌هایی که انجام شد پی به انواع مشکلاتی بردند، که اینگونه خودروها برای محیط زیست به وجود می‌آوردند. مشکلاتی از جمله :
- افزایش چشمگیر گازهای گلخانه‌ای
- مصرف بیش از اندازه از منابع سوختی
- محدودیت سیستم‌های مکانیکی
- و مواردی از این قبیل
خودروسازان برای حل این مشکل به فکر استفاده از کامپیوتر برای کنترل احتراق در موتور خودرو افتادند تا جایگزینی برای سیستم کاربراتوری قدیمی باشد
در این سیستم وظیفه کاربراتور و دلکو به طور کامل به کامپیوتر خودرو یا همان ایسیو واگذار شد
با قرار گرفتن انژکتور در اتومبیل‌های امروزی قطعات الکترونیکی دیگری نیز با آن در سیستم کنترلی اتومبیل به وجود آمدند ایسیو یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی است که نقش هدایت و کنترل یک خودروی انژکتوری را بر عهده دارد
ایسیو با استفاده از اطلاعاتی که از سنسور های مختلف دریافت میکند اقدام به تنظیم مقدار پاشش انژکتورها و تعیین زمان مناسب جرقه توسط شمعها میکند ؛ و با تحلیل این اطلاعات ، از عملکرد مناسب موتور مطمئن و با افزایش عملکرد مناسب موتور ، همواره بهترین مصرف سوخت و کمترین تولید آلایندگی را در موتور ایجاد میکند
برخی از سنسورهایی که این اطلاعات را به ایسیو ارائه میکند موارد زیر هستند :
- سنسور اکسیژن
- سنسور دما
- سنسور فشار و حجم هوا ورودی
- سنسور دور موتور
- سنسور ناک ( ضربه )
ECU مخفف Electronic Control Unit یا واحد کنترل الکترونیک می باشد و این سیستم همچنین به عنوان یک هدایت کننده در این ماشین ها و همچنین به عنوان مغز آنها شناخته می شود .
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 .
ای سی یو ECU در دنیای مدرن خودروها نقش مهمی را بر عهده دارد ؛ و در واقع کارایی این بخش تعیین کننده کیفیت یک موتور و در ابعادی دیگر کیفیت خودرو خواهد بود؛ بدین معنی که هرچقدر ای سی یو ECU یک موتور بهتر طراحی شده باشد ، آن موتور کیفیت بهتری خواهد داشت
خـودروهـای انژکتوری بدلیل عملکرد بهتر و توانایی پاس کردن استانداردهای آلودگی ، بطور کامل در تمـام دنیـا جایگزین خـودروهــای کاربراتوری شده اند و مغز این سیستم ECU می باشد. ECU با توجه به سنســورهــایــی که به موتور متصل است وضعیت و شرایــط خودرو را تحلیـل کرده و پاسخـهای لازم را به خـروجیهــا می دهد . که عبارتند از : انژکتورها ، جرقه زنها و …
در تعریفی دیگر میتوان ایسیو را اینطور تعریف کرد :
ECU یک میکرو کامپیوتر است که به کمک سنسورها و با تعیین شرایط لحظه‌ای موتور به یک سری عمل کننده یا فرمان‌برهای نصب شده بر روی موتور فرمان دهد تا از این طریق ، زمان و مدت پاشش سوخت ، زمان جرقه و فراهم‌سازی شرایط مناسب برای ایجاد احتراق را در داخل سیلندرها تامین کند . این میکرو کامپیوتر نیز مانند دیگر همنوعان خود شامل CPU ، حافظه و برنامه‌ریز است
در زیر تصویری از ارتباط ECU با سنسورها و برخی قطعات خودرو را مشاهده میکنید :
سنسورهای کیت های انژکتوری مــختلف هستند که هر چه تعداد آنها بیشتر باشد ECU بهتر می تواند شرایط موتور را درک کند .
ای سی یو بر اساس سنسورهایی که بدان متصل است شرایط کار موتور را درک کرده و فرامین مناسب را به انژکتورها و شمعها صادر میکند
از جمله 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
در شکل زیر به صورت شماتیک محل قرار گیری تعدادی از سنسورها و ایسیوها را مشاهده میکنید :
از آنجا که دینامیک خودرو بسیار پیچیده و غیر خطی میباشد ، طراحان ای سی یو 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 ، ای سی یو 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 ECU ها 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 .
در یک خودرو چند ایسیو وجود دارد؟
خودروهای امروزی می‌توانند از یک ایسیو تا چندین ایسیو بسته به میزان تجهیزات خودرو داشته باشند . به عنوان مثال «یک مرسدس بنز S-Class 2008 » می تواند تا 74 ایسیو داشته باشد . این مقدار در برخی از خودروها حتی به بیش از 100 ایسیو هم می‌رسد !
چطور ECU یا کامپیوتر خودرو را برنامه ریزی میکنند ؟
دستگاه هایی در بازار با نام پروگرامر ( ECU Programmer ) وجود دارند که توسط آنها ایسیو ها را تعمیر یا برنامه ریزی میکنند
یکی از کاملترین دستگاه ها جهت پروگرام کردن قطعات قابل پروگرام خودرو مثل ECU خودرو با قابلیت خواندن و نوشتن اییپرام ایسیو ( eprom ECU ) دستگاه پروگرامر TNM است که مناسب برای اکثر ایسیو های موجود در ایران و بهترین ابزار کمکی در مباحث عیب یابی ( دیاگ زنی ،دانلود و فلش ) میباشد
بطور کلی دو روش برای تیونینگ خودروهای انژکتوری وجود دارد :
روش اول خواندن دیتاهای 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 ای سی یو امکان خواندن و تغییر دیتاهای آن مشکل و گاهی غیرممکن می شود ، مگر آنکه شرکت سازنده ای سی یو ECU خود نحوه دسترسی به اطلاعات را در اختیار شرکتهای تیونینگ بگذارد.
روش دوم اضافه کردن یک سخت افزار جانبی به ای سی یو 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 ای سی یو 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
سازندگان معروف ای سی یو 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 یا ای سی یو ECU بوش 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 ای سی یو 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 ای سی یو 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. ای سی یو 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 …
در داخل ایسیو چند نوع حافظه موجود است :
در داخل ECU دو نوع حافظه موجود است :
1 – حافظه موقت
این نوع حافظه با قطع برق باطری از بین می‌رود اما مجددآ قابل استحصال است. به روش برگرداندن حافظه ، روش تجدید حافظه و یا Initialize می‌گویند.
حافظه موقت شناسایی استپ موتور ، دنده‌ها و حالات عملی موتور و محاسبات لحظه‌ای برای تنظیمات لحظه‌ای را به عهده دارد و محلی برای نگهداشت معایب موقت و دائم سیستم انژکتور است.
تذکر: اگر هر یک از سه کار زیر را انجام دهید حافظه موقت موجود در ECU پاک شده و خودرو تا مدتی به دلیل از دست دادن برخی از پارامترهای لحظه‌ای موتور بد کار میکند :
جدا کردن کابل باطری بیش از 15 دقیقه
جدا کردن سوکت های ECU بیش از 15 دقیقه
جدا کردن سوکت رله دوبل در خودروهای غیر مولتی‌پلکس و سوکت‌های BSM در خوردوهای مولتی‌پلکس بیش از 15 دقیقه
در چنین حالتی باید خودرودوباره تجدید حافظه شود. در این حالت خودرو سکته‌های بی‌دلیل و نابه‌هنگام نموده و در هنگام تعویض دنده و به خصوص در هنگام معکوس کشیدن راننده احساس میکند که خودرو لحضه‌ای دچار مکث می‌شود. البته این در خودرو های نو زیاد محسوس نیست ولی در هر صورت تجدید حافظه ECU کاملآ مفید خواهد بود.
روش تجدید حافظه ECU :
اصولآ با توجه به این‌که در کارخانه‌های مختلف روش‌ها و متدهای مختلفی برای تولید وجود دارد و نیز نظر به استفاده خودرو در کشورها و مناطق مختلف با شرایط متفاوت، در ECU نوعی قابلیت سازگاری و یکسان‌سازی وجود دارد که این توانایی بر مبنای چهار عنصر ذیل پایه‌گذاری می‌شود:
سنسور اکسیژن
سنسور موقعیت دریچه گاز
سنسور ضربه
استپ موتور
برای انجام عملیات تجدید از روش پیشنهادی شرکت پژو به شرح زیر استفاده می‌کنیم:
سوئیچ را به مدت حداقل 10 ثانیه ببندید
سوئیچ را به مدت حداقل 10 ثانیه باز کنید
خودرو را روشن کنید و به مدت حداقل 10 ثانیه گاز ندهید
دنده ها را یک به یک معرفی کنید
2 – حافظه دائم
این نوع حافظه که مانند سیستم‌عامل و Setup کامپیوترهای PC است و با قطع برق از بین نمی‌رود؛ اما در صورت خراب شدن دیگر قابل برگشت نبوده و میتوان گفت ECU سوخته است. حافظه دائم شامل جدول بزرگی به نام Look up table است که در این جدول به مانند جدول ضرب ردیف‌ها و ستون‌ها و خانه‌هایی وجود دارد. با این تفاوت که تعداد ردیف‌ها و ستون‌های این جدول از عدد دو بیشتر بوده و تعداد آن برابر تعداد سنسورهای موجود در سیستم موتور میباشد
نحوه ﺗﻌﻤﻴﺮات ایسیو
ساختار پیچیده خودروهای امروزی و استفاده از عناصر هوشمند مانند پردازنده های سریع و دقیق الکترونیکی ، سنسورها و عملگرهای الکتریکی ، کار تعمیر و خدمات پس از فروش را برای خودروسازان دچار تحولی جدی کرده است ؛ به گونه ای که دیگر نمی توان بدون وجود دستگاه عیب یاب چنین خودروهایی را تعمیر و عیب یابی کرد . آشنایی با نحوه عیب یابی و اشکال زدایی یک سیستم انژکتوری از ضروریات اولیه ای است که هر تعمیرکار باید از آن اطلاع داشته باشد
به طور کل ECU می ﺗﻮاﻧﺪ از دو ﺟﻨﺒﻪ اﯾﺮاد ﭘﻴﺪا کند :
1 – مشکلات نرم افزاری
حدود بالای 90% از مشکلات ECU مشکلات نرم افزاری می باشد
مشکلات نرم افزاری معمولا با دستگاه های برنامه ریزی ای سی یو ( ECU Programmer ) یا پروگرامر ECU قابل حل هستند .
یکی از دستگاه های معروف در زمینه برنامه ریزی ECU ، پروگرامر TNM است . پروگرامر TNM A5000 Plus یا دستگاه دیاگ TNM 5000 یا TNM A5000 Plus ، ساخت شرکت طراحان نوین مدار ، یکی از کاملترین دستگاه ها جهت پروگرام کردن قطعات قابل پروگرام خودرو مثل ECU خودرو با قابلیت خواندن و نوشتن اییپرام ایسیو بدون جدا سازی قطعه ( جیتگ ) میباشد
2 – مشکلات سخت افزاری
خیلی کم رخ می دهد . در هنگامی که یکی از درایورهای حسگرها یا عملگرها بسوزد ، که در این صورت شکل ظاهری آن کاملا مشخص می باشد و یا اگر ارتباطی قطع گردیده باشید که می توان با اهم متر آن ارتباط را مشخص نمود ولی قابل تعمیر نمی باشد اما در صورت سوختن درایورها میتوان آن ها را تعویض نمود