오토 사이클 엔진 관리 시스템의 전자 제어 장치 통합

현대 자동차 엔지니어링은 내부 연소 엔진, 특히 오토 사이클 엔진이 있는 정교한 임베디드 컴퓨터 시스템의 일정한 감독하에 작동되는 정교한 분석 수준에 도달했습니다. Electronic Control Units] (ECUs)는 오토 사이클 엔진 관리 시스템으로 기계에서 전자 제어까지 기본 이동을 나타내며 정밀, 효율성, 적응성이 뛰어나며 10년 전만에 상상할 수 없는 성능을 제공합니다. 이 기사에서는 ECUs의 핵심 기능을 제공하고, ECUs의 개발 및 개발의 이점을 제공합니다.

전자제어장치의 이해

전자제어장치는 현대 엔진의 중앙 신경계 역할을 하는 특수 임베디드 시스템입니다. 그것은 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서 주위에 내장되어 있으며, 센서와 문제 명령을 다양한 액추에이터로 해석하는 실시간 소프트웨어를 실행합니다. 범용 컴퓨터와 달리 ECU는 자동차 환경에서 일반적인 극단적인 온도, 진동 및 전기 소음을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.

ECU의 핵심 성분

ECU는 몇몇 중요한 기계설비 성분을 이루어져 있습니다:

Microcontroller: ECU의 뇌, 그 플래시 메모리에 저장된 제어 알고리즘을 실행합니다. CPU, RAM, ROM 및 입력/출력 인터페이스가 포함되어 있습니다.
Sensors: 크랭크축 위치, 공기 질량 교류, 입구 매니폴드 압력, 냉각 온도, 배기 산소 농도, 그리고 흉부 각도와 같은 엔진 매개 변수를 측정 하는 장치.
Actuators: 연료 분사기, 점화 코일, 가변 밸브 타이밍 솔레노이드, 그리고 ECU에서 명령을 받는 유휴 공기 제어 밸브와 같은 구성 요소.
Power Supplies 및 컨디셔닝 회로: 정확한 센서 읽기 및 안정적인 작동을 보장하기 위해 안정적인 전압 조절 및 신호 조절.
통신 인터페이스: 버스, 린 버스, FlexRay, 또는 다른 차량 ECU(Transmission, ABS, body control)를 가진 데이터 교환을 위한 이더넷이 가능합니다.

신호 처리 및 제어 루프

ECU는 연속 폐쇄 루프 사이클에서 작동합니다. 센서 입력을 읽고 사전 정의 된 검색 테이블과 제어 알고리즘 (예 : PID 컨트롤러 또는 적응 모델)을 사용하여 처리하고, 그 후 수행자가 명령을 출력합니다. 예를 들어, 배기의 산소 센서는 공기 연료 비율에 대한 피드백을 제공합니다. ECU는 연료 분사 펄스 폭을 조정하여 효율적인 연소를 위해 14.7 : 1의 기본 도수율을 유지합니다. 이 루프는 두 번째 당 수백 번의 시간을 발생하며 실시간 최적화를 가능하게합니다.

ECU 기능 오토 사이클 엔진

4 개의 스트로크 원리 (입출, 압축, 전력, 배출)에서 작동되는 오토 사이클 엔진은 연료 및 공기의 정확한 타이밍 및 미터링에 의존합니다. ECU는 3 가지 주요 기능을 관리합니다. 연료 분사], ]] 타이밍], valve actuation. 각 기능의 출력은 이러한 연료 효율을 최대화하고, 최대의 출력 효율을 달성하는 데 중요한 역할을 합니다.

연료주입 관리

현대 오토 사이클 엔진에서 연료는 전자적으로 제어 된 인젝터를 통해 전달됩니다. ECU는 엔진 속도, 부하 (스로틀 위치 및 질량 유량 센서에서), 냉각 온도 및 입구 공기 온도에 따라 필요한 연료 질량을 계산합니다. 그런 다음 각 인젝터에 정확한 펄스 폭을 출력하여 정의 된 기간 동안 열 수 있습니다. 고급 전략은 다음과 같습니다.

차동 연료 분사: 연료 원자화에 대한 각 실린더의 섭취 스트로크와 동기화되는 사출 타이밍.
Homogeneous 충전 직접 주입: 연료는 연소실로 직접 주사하여 더 나은 부품로드 효율을 위해 강제 충전 작업을 할 수 있습니다.
Flex-fuel adaptation: ECU는 연료 조성 센서에 의해 검출된 에탄올 가솔린 혼합 비율을 기반으로 주입 매개 변수를 조정한다.

Proper 연료 분사 관리는 완전한 연소를 보장하고, 연료 폐기물을 극소화하고, 탄화수소와 탄화수소 배출량을 감소시킵니다.

점화 타이밍 통제

점화 타이밍은 피스톤 위치 (크랭크 각)와 상대방 점화 플러그 불을 결정합니다. ECU는 엔진 속도, 짐, 연료 옥탄 등급 및 엔진 노크의 탐지에 근거를 둔 타이밍을 조정합니다. Knocking (abnormal 연소)는 가혹한 엔진 손상을 일으킬 수 있습니다; ECU는 필요로 한 대로 진동과 타이밍을 검출하기 위하여 노크 감지기를 이용합니다. 전형적인 점화 타이밍은 10°에서 최고 죽은 센터 (BTDC)에 높은 짐 및 낮은 rpm에 idle 30-40 BTDC에 배열합니다. 전자 점화의 전자 점화는 다음을 포함합니다:

개정 범위의 전력 출력 최적화
탈선 위험 감소
배기가스 온도
냉연 성능 향상

가변 밸브 타이밍 및 리프트

많은 현대 오토 사이클 엔진은 ECU에 의해 통제되는 가변 밸브 타이밍 (VVVT) 체계를 통합했습니다. 타이밍을 조정하고 때때로 입구와 배기 벨브의 상승에 의하여, 엔진은 다른 운영 조건을 위한 부피 측정 효율성을 낙관할 수 있습니다. 예를 들면, 낮은 rpm에, 이른 입구 벨브 닫히는 토크를 개량합니다; 높은 rpm에, 늦은 닫히는은 최고 최후 힘을 강화하십시오. ECU는 유압 또는 전기 액추에이터를 사용하여 캠축 phasing를 바꾸기 위하여 이용합니다. 몇몇 체계는 또한 벨브 상승 변속기 (VT)를 허용합니다 (VVTEC는) 혼다 VVT와 같은 넓은 힘에 공헌합니다.

ECU 통합의 장점은 오토 사이클 엔진에서

전자 엔진 관리에 기계에서 이동은 다수 도메인의 맞은편에 measurable 개선을 전달했습니다:

Enhanced Fuel Efficiency: 정밀한 연료 계량 및 점화 타이밍은 탄화한 체계와 비교된 10~20%에 의하여 연료 소비를 감소시킵니다.
출산:3방향 촉매 컨버터를 가진 닫히는 루프 제어는 CO, HC 및 NOx의 가까운 완전 변환을 허용합니다.
Increased Power density: 최적화된 연소는 높은 압축 비율을 허용하고 노크 없이 압력을 밀어줍니다.
Improved drivability: 부드러운 속눈썹, 반응형 팁 및 고도와 온도 변화에 걸쳐 일관된 성능.
Self-diagnostics: Onboard Diagnostics(OBD-II)는 배출 관련 시스템을 모니터링하고 오류 코드를 쉽게 문제 해결합니다.

Onboard 진단 및 유지 보수

ECU는 엔진과 센서의 건강을 지속적으로 모니터링합니다. 결함이 감지되면 (예 : 오해, 센서 아웃 범위, 임계값 아래 촉매 효율), ECU는 체크 엔진 조명을 조명하고 진단 문제 코드 (DTC)를 저장합니다. 기술자는 스캔 도구를 사용하여 이러한 코드를 검색 할 수 있습니다. 이 기능은 진단 시간을 크게 줄이고 능동적 유지 보수를 가능하게합니다. 일부 ECU는 또한 학습 및 적응력, 연료 또는 혼합에 대한 측정을 통해 시간과 적응력을 향상시킬 수 있습니다.

ECU 기술에 대한 미래 동향 오토 사이클 엔진

전기 자동차의 상승에도 불구하고, 오토 사이클 엔진은 하이브리드 파워트레인, 범위 확장기 및 많은 시장에서 전등합니다. ECU 기술의 진화는 계속됩니다.

Increased processing power: 멀티 코어 아키텍처를 가진 32 비트 및 64 비트 마이크로 제어기 실시간 연소 시뮬레이션 및 모델 기반 제어와 같은 복잡한 모델의 실행을 허용.
Machine Learning integration: Neural network canOptimize fuel and burn map based on driving pattern, real-world efficiency.
중앙화된 차량 아키텍처: 도메인 컨트롤러 또는 조율 ECU는 엔진 제어 기능을 흡수할 수 있지만, 전용 안전 크리티컬 ECU는 중복을 위해 지속될 것입니다.
Cybersecurity and over-the-air update]: ECUs는 이제 안전한 통신 프로토콜을 요구하고 물리적 액세스 없이 펌웨어 업데이트를 수신하는 능력이 필요합니다.
하이브리드 시스템 통합]: ECUs 좌표 엔진 시작/정지, 전기 모터와 혼합 토크, 배터리 충전 전략.

더 읽기를 위해, ]Bosch Engine Management Systems], ]]엔진 관리, 엔진링.com's ECU 개요]에서 자원 참조.