مهندسی مدرن خودرو به سطح پیچیدگی رسیده است که در آن موتور احتراق داخلی، به ویژه موتور چرخه اتو، تحت نظارت مداوم یک سیستم کامپیوتری اختصاصی عمل می کند. ادغام واحدهای کنترل الکترونیکی [FLT 1]، پیشرفت های سیستم های چرخه اتو (ECUs) به سیستم های مدیریت چرخه اتو نشان دهنده یک تغییر اساسی از مکانیکی به کنترل الکترونیکی، سطوح فعال سازی دقیق، و سازگاری هسته ای است که فقط در چند دهه قبل از آن، مزایای دقیق و دقیق را ارائه می دهد.

درک واحد کنترل الکترونیکی

یک واحد کنترل الکترونیکی یک سیستم جاسازی شده تخصصی است که به عنوان سیستم عصبی مرکزی یک موتور مدرن عمل می کند، در اطراف یک میکروکنترلر یا میکروپر، اجرای نرم افزار زمان واقعی است که داده ها را از یک شبکه از سنسورها و دستورات مسائل به محرک های مختلف تفسیر می کند.

اجزای اصلی یک ECU

یک ECU شامل چندین جزء کلیدی سخت افزار است:

  • میکروکنترلر : مغز ECU، اجرای الگوریتم های کنترل ذخیره شده در حافظه فلش آن، شامل CPU، رم، ROM و رابط ورودی / خروجی است.
  • : دستگاه هایی که پارامترهای موتور مانند موقعیتshaft، جریان جرم هوا، فشار چند برابر، دمای خنک کننده، غلظت اکسیژن در زاویه اگزوز و تروژل را اندازه گیری می کنند.
  • [FLT:] اجزایی مانند تزریق کننده سوخت، کویل های احتراق، زمان بندی دریچه های متغیر و دریچه های کنترل هوای بی وقفه که دستورات را از ECU دریافت می کنند.
  • ] تجهیزات و مدارهای مشروط : تنظیم ولتاژ پایدار و تهویه سیگنال برای اطمینان از خواندن دقیق سنسور و عملیات قابل اعتماد.
  • رابط های ارتباطی : اتوبوس، اتوبوس LIN، FlexRay یا Ethernet برای تبادل داده با دیگر ECU های خودرو (انتقال، ABS، کنترل بدن).

پردازش سیگنال و کنترل حلقه

ECU در یک چرخه پیوسته حلقه ای کار می کند. ورودی سنسور را می خواند، آنها را با استفاده از جداول پیش تعریف شده و الگوریتم های کنترل (مانند کنترل کننده های PID یا مدل های تطبیقی) پردازش می کند و سپس دستورات خروجی برای محرک ها را می گیرد، به عنوان مثال، سنسور اکسیژن در اگزوز بازخورد در نسبت سوخت هوا را فراهم می کند؛ ECU عرض تزریق سوخت را تنظیم می کند تا نسبت صدها بار احتراق واقعی را حفظ کند.

توابع ECU در موتورهای چرخه اتو

موتورهای چرخه اتو که بر اساس یک اصل چهار مرحله ای (در جذب، فشرده سازی، قدرت، اگزوز)، به زمان دقیق و اندازه گیری سوخت و هوا متکی هستند، ECU سه عملکرد اولیه را مدیریت می کند: تزریق سوخت [FLT 1]، زمان بندی دقیق ، و [FLT4:] حداکثر بازده سوخت را انجام می دهد.

مدیریت تزریق سوخت

در یک موتور چرخه مدرن اتو، سوخت از طریق تزریق کنندگان کنترل شده الکترونیکی تحویل داده می شود. ECU توده سوخت مورد نیاز را بر اساس سرعت موتور محاسبه می کند، بار (از موقعیت تروا و سنسور جریان هوا توده)، دمای خنک کننده و دمای هوای مصرفی، سپس عرض پالس دقیق را به هر یک از داخله ها، باز کردن آن برای یک استراتژی های پیشرفته تعریف شده شامل:

  • تزریق سوخت : زمان تزریق همگام با هر ضربه مصرف سیلندر برای اتم سازی سوخت بهینه.
  • تزریق مستقیم مسموژن [FLT 1]: سوخت به طور مستقیم به داخل محفظه احتراق تزریق، اجازه می دهد تا عملیات شارژ برای بهره وری بهتر پاره وقت.
  • ] سازگاری سوخت (FLT:1) : ECU پارامترهای تزریق را بر اساس نسبت مخلوط اتانول-گازoline که توسط سنسورهای ترکیب سوخت شناسایی شده است تنظیم می کند.

مدیریت تزریق سوخت مناسب، احتراق کامل را تضمین می کند، زباله های سوخت را به حداقل می رساند و انتشار هیدروکربن و کربن مونوکسید را کاهش می دهد.

کنترل کنترل تیم

زمان بندی زمان بندی زمانی تعیین می کند که آتش های جرقه نسبت به موقعیت پیستون (درجه رتبه) تنظیم زمان بر اساس سرعت موتور، بار، امتیاز شارژ، و تشخیص ضربه موتور ضربه زدن (کره معمولی) می تواند باعث آسیب شدید موتور شود؛ ECU از سنسور ضربه زدن برای تشخیص لرزش و عقب به عنوان زمان احتراق معمولی از 10 درجه قبل از اینکه بالا (DC) شامل کنترل الکترونیکی پایین در BT- و کنترل پایین در BT استفاده می شود.

  • بهینه سازی قدرت خروجی در سراسر محدوده برگشت
  • کاهش خطر کاهش
  • دمای گاز کم تر
  • بهبود عملکرد سرد شروع

دانلود بازی Valve Timing and Lift

بسیاری از موتورهای چرخه مدرن اتو شامل سیستم های زمان بندی دریچه متغیر (VT) کنترل شده توسط ECU هستند.با تنظیم زمان و گاهی اوقات آسانسور مصرف و دریچه های اگزوز، موتور می تواند بهره وری حجم را برای شرایط مختلف عملیاتی بهینه سازی کند، به عنوان مثال، در کم دور، گیرنده های شیر زود هنگام، گشتاور را بهبود می بخشد؛ در دور بالا، بستن دیرین قدرت بالا یا انتهای سیستم های کنترل کننده (همچنین اجازه می دهد تا سیستم های پمپاژ را کاهش دهند.

مزایای ادغام ECU در موتورهای چرخه اتو

تغییر از مکانیکی به مدیریت موتور الکترونیکی بهبود قابل اندازه گیری در دامنه های مختلف را ارائه داده است:

  • بهره وری سوخت : اندازه گیری دقیق سوخت و زمان احتراق مصرف سوخت را 10-20٪ در مقایسه با سیستم های تخلیه کاهش می دهد.
  • انتشار گازهای گلخانه ای؛ کنترل حلقه بسته با مبدل های کاتالیزور سه طرفه اجازه می دهد تا تبدیل نزدیک به کامل CO، HC و NOx.
  • افزایش تراکم قدرت ؛ احتراق بهینه اجازه می دهد تا نسبت های فشرده سازی بالاتر و افزایش فشار بدون ضربه.
  • [[۱] [۱۰]: [۱۰] بهبود قابلیت های خشک [[۱۰] [۱]:]: بی درنگ، مثبت، و عملکرد سازگار در طول ارتفاع و تغییرات دما.
  • ] خود-diagnostics : تشخیص Onboard (OBD-II) سیستم های مرتبط با انتشار گازهای گلخانه ای را نظارت می کند و کدهای خطای ذخیره شده برای عیب یابی آسان را ذخیره می کند.

Onboard Diagnostics و Maintenance

ECU های مدرن به طور مداوم سلامت موتور و سنسور آن را نظارت می کنند.هنگامی که یک خطا شناسایی می شود (به عنوان مثال، آتش سوزی، سنسور بهره وری از برد، بهره وری کاتالیزور زیر آستانه)، ECU نور موتور چک را روشن می کند و یک کد مشکل تشخیصی (DTC) را ذخیره می کند. تکنسین ها می توانند این کدها را با استفاده از یک ابزار اسکن بازیابی کنند.این توانایی به طور چشمگیری زمان تشخیصی را کاهش می دهد و یادگیری فعال برای مقایسه با استفاده از زمان و تجزیه و یا تجزیه و نگهداری عوامل.

روندهای آینده در تکنولوژی ECU برای موتورهای چرخه اتو

علی رغم ظهور وسایل نقلیه الکتریکی، موتور چرخه اتو همچنان در جریان های برق هیبریدی، گسترش دهنده های دامنه و بسیاری از بازارها رایج است.

  • افزایش قدرت پردازش ؛ 32 بیتی و 64 بیتی میکروکنترلرهای با معماری چند هسته ای اجازه اجرای مدل های پیچیده مانند شبیه سازی احتراق در زمان واقعی و کنترل مبتنی بر مدل را می دهد.
  • ادغام یادگیری ماشین؛ شبکه های عصبی می توانند نقشه های سوخت و احتراق را بر اساس الگوهای رانندگی بهینه سازی کنند، و بهره وری در دنیای واقعی را بهبود بخشند.
  • معماری مرکزی خودرو؛ کنترل کننده های دامنه یا ECU های زودی داخلی ممکن است توابع کنترل موتور را جذب کنند، اما ECU های ایمنی و بحرانی اختصاص داده شده برای کاهش هزینه ها باقی خواهند ماند.
  • ] امنیت سایبری و به روز رسانی های بیش از حد هوا: ECU ها اکنون نیاز به پروتکل های ارتباطی امن و توانایی دریافت به روز رسانی های سیستم عامل بدون دسترسی فیزیکی دارند.
  • Integration با سیستم های هیبریدی: ECU ها شروع / توقف موتور، گشتاور ترکیب با موتورهای الکتریکی و استراتژی های شارژ باتری را هماهنگ می کنند.

برای مطالعه بیشتر، منابع را از سیستم های مدیریت موتور (FLT:1) SAE بین المللی در مدیریت موتور [FLT3] و مهندسی در نظر سنجی.com

نتیجه گیری

ادغام واحدهای کنترل الکترونیکی به سیستم های مدیریت موتور اتو، دقت بی سابقه ای را در کنترل احتراق، انتشار گازهای گلخانه ای و عملکرد فعال کرده است.از مدیریت سوخت و زمان احتراق تا امکان تشخیص پیشرفته و یادگیری تطبیقی را فراهم کند، ECU قلب هوش موتور مدرن است، زیرا تکنولوژی خودرو به سمت هیبرید سازی و اتصال بیشتر پیشرفت می کند، ECU به تکامل ادامه خواهد داد، ترکیب ماشین آلات یادگیری و اقدامات پیشرفته تر در زمینه های درک امنیت سایبری، چگونه مهندسان انرژی ضروری و فن آوری های ضروری برای هر کسی است.