行车电脑电子控制单元

什么是ECU?

 

  人类有大脑,电脑有CPU,而汽车则有ECU。显然,如果将一辆车比喻成一个人的话,那么,四个轮子就是人的四肢,车身和底盘是人的骨骼,各种电路和线路是人的反馈神经,而ECU则是控制人的各种思维和行为的大脑。很多时候看一个人是否聪明则看他脑子是否好使,而看一辆车性能怎么样,一般人多半是看它的发动机性能,而其实决定整车性能的最重要的部分就是它的ECU。那么ECU究竟是怎么一回事呢?通过以下几个问题我们就会比较明白了。

  执行各种预定控制功能的电子控制单元

  ECU是Elecmal Control Unit 的缩写,即电子控制单元,也可以叫 “行车电脑 ”。作为现代汽车电子的核心元件之一 ,ECU电子控制单元在汽车中也许有好几个,每个管理不同的功能;而每个ECU系统之间又有信息交换。虽然在整车上的控制系统越来越复杂 ,但它仍然必须具备最基本的结构—微处理器(CPU) 、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路。从外观上也很好辨认—在发动机电子燃油喷射系统中有一个形似方盒子的控制元件,它就是ECU。元件周围有许多细密的插槽 ,用来连接众多的输入输出电路,它和其他电子控制元件一起组成了汽车的大脑神经中枢系统 ,随时监控着输入的各种数据(比如刹车、换档等)和汽车运行的各种状态 (加速、打滑、油耗等 ),并按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息 ,经过处理以后,把各个参数发送给各相关的执行机构 ,执行各种预定的控制功能。

  ECU的工作电压范围一般在6.5~16V ,工作电流在0.015~0.1A ,工作温度在一40~ +80度,能承受1000HZ以下的振动,因此ECU损坏的概率非常小,除了处理数字信号外它还具有故障自我诊断、保护和学习功能。当系统产生故障时,它能在存储器RAM中自动记录故障,并采取保护措施,通过读取存储器中程序来维持发动机的运转 ,使汽车能开到修理厂。正常情况下 ,RAM也会不停地记录你行驶中的数据,成为ECU的学习程序,为适应你的驾驶习贯提供最佳的控制状态 ,这个程序也叫自适应程序。不过RAM一旦断电后所有的数据就会丢失。

  车辆运行中的一举一动均在的监控范围内

  如果电脑没有了CPU就无法运行 ,人没有了大脑就不会思考,而现代的汽车没有了ECU则无法正常工作。汽车设计工程师们正不断致力于设计出重量和能耗更低,同时安全性和舒适性更高的汽车。工程师们越来越排斥利用常规的技术—笨重而高成本的机械解决方案来达到这样的目标。因为汽车每额外增加50KG的重量或100W的功率会带来0.2L/100KM的油耗增加 ,因此消费者所寄希望太多的汽车性能革新都需要依靠电子器件来实现,而其中的关键就是 ,因为所有的数据处理和执行命令都由它来完成。

  对于发动机ECU来说 ,工作原理是根据与发动机相连的传感器的反馈来控制燃油混合(空气燃比,一般空燃比AFT值设定在14.7:1,即一份燃料混合14.7份空气,这个比例最符合发动机燃油的理想燃烧状况,最符合环保要求)和点火正时(点火提前及持续时间)。即以发动机的转速、负荷为基础 ,经过ECU计算和处理,向喷油器 、供油泵等发送动作指令,使每一个汽缸都有最合适的喷油量 、喷油率和喷油时间 ,保证每一个汽缸进行最佳的燃烧。燃油混合和点火正时的控制是相当复杂的 ,一般发动机在出厂前都需要经过精密的调校。其控制信号的采集就来源于分布在汽车上的数量众多的传感器 ,比如油门位置传感器、发动机转速传感器、轮速传感器、空气质量(氧气含量)传感器 、发动机温度传感器等 ,所有传感器收集到信息 ,都及时传给ECU进行计算 ,并根据计算结果下达执行指令。由于人们的需求是用更少的燃油产生更大的功率 ,而且由于发动机转速的高速变化,所以对燃烧的控制越来越精密,的数据处理量也越来越大。随着微处理器的频率越来越高、内存越来越大 ,信息处理能力也越来越强。

  其实我们平时了解的对燃油和转速的控制只是ECU最基本的功能而已 ,除了控制发动机运行外ECU还具备保护发动机和汽车安全的功能,当发动机转速或汽车行驶速度超过限定值时,ECU会切断发动机燃油供给 ,以保护车辆安全。而且随着轿车电子化自动化的提高,ECU的控制范围已经扩张到巡航控制、灯光控制 、安全气囊控制 ,悬架控制 、燃油加热控制、排气控制、制动控制、EGR和增压压力控制等。当然 ,随着车上电子元件的日益增多,线路也越来越复杂 。为了简化电路和降低成本,现在汽车上多个ECU之间的数据交换是通过一种称为多路复 用通信网络技术连接起来的,通过它将整车的ECU形成一个网络系统 ,也就是所谓的 “CAN一BUS”数据总线。


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