انواع ECU خودرو – معرفی، طرز کار و مقایسه کار

با گسترش استفاده از قطعات برقی در خودرو و پیشرفت‌هایی که در زمینه یونیت‌های کنترل الکترونیکی ایجاد شده است. امروزه شاهد استفاده گسترده‌ای از انواع ECU در خودرو هستیم. ECUهایی که در قسمت‌های مختلف خودرو استفاده می‌شوند، هرکدام کنترل قطعات برقی موجود در قسمت مربوطه را برعهده دارند. در مواردی نیز لازم می‌شود تا اطلاعات سنسورها در یک بخش در اختیار ECUهای بخش‌های دیگر قرار گیرد. این موضوع در خودروهایی که از شبکه مالتی پلکس استفاده می‌کنند باعث ارتباط بین ECUهای مختلف شده است. بنابراین هر کدام از انواع ECUها در خودرو بخش مهمی از خودرو محسوب می‌شود. در این مطلب از مجله فرادرس در ابتدا ایسیو و انواع آن را شرح می‌دهیم. برای این منظور ECUهای موتور، گیربکس، ترمز ضدقفل را شرح می‌دهیم و در پایان ارتباط آنها را با استفاده از شبکه مولتی پلکس بیان می‌کنیم.

ECU چیست؟

«واحد کنترل الکترونیکی» (Engine Control Unit | ECU) به‌عنوان مغز الکترونیکی خودروهای امروزی وظیفه مدیریت و تنظیم کارکردهای متنوع خودرو را برعهده دارد. ECU موتور یکی از انواع ایسیو در خودرو است. این قطعه واحدی الکترونیکی است که عملکرد موتور را کنترل می‌کند و باعث می‌شود تا موتور کارکرد بهینه‌ای داشته باشد.

ECU موتور را کامپیوتر خودرو نیز می‌‌گویند. ECU خودرو می‌تواند اطلاعات را از سنسورها دریافت کند و پس از پردازش آنها سیگنال‌های مناسبی را به‌ عنوان دستور به قطعات برقی دیگری به‌نام عملگرها ارسال کند. در این میان با توجه به اینکه ECU خودرو مربوط به کدام قسمت از خودرو می‌شود می‌تواند کنترل و تنظیم قسمت‌های مربوطه را انجام دهد. بنابراین برای آشنایی بیشتر با نحوه کارکرد ECU در ادامه مطلب انواع ECU در خودرو را شرح می‌دهیم.

انواع ECU در خودرو

با توجه به استفاده گسترده‌ای که امروزه از قطعات برقی در خودرو می‌شود، کنترل و اداره هماهنگ این قطعات به‌گونه‌ای که بتواند عملکرد مناسبی را برای خودرو ایجاد کند، از اهمیت بالایی برخوردار است. این کنترل و هماهنگی برای کارکرد بهینه قطعات برقی در قسمت‌های مختلف خودرو بر عهده قطعه‌ای الکترونیکی به‌نام ECU است.

هر قسمتی از خودرو دارای ایسیویی مخصوص به خود است. برای مثال موتور خودرو از قطعات برقی مختلفی تشکیل شده است که همگی تحت کنترل ایسیوی موتور کار می‌کنند. یا قطعاتی که در داخل بدنه و در ارتباط با آن در خودرو قرار دارند، همگی تحت نظارت یکی دیگر از انواع ECU در خودرو به‌نام BCM هستند.

دسته‌بندی انواع قطعات برقی مرتبط با ECU خودرو

ECU خودرو بدون درنظر گرفتن اینکه کنترل کدام قسمت از خودرو را در اختیار دارد، با دو گروه از قطعات برقی در ارتباط است که در ادامه هر کدام را شرح می‌دهیم.

وظیفه انواع سنسورها در ارتباط با ECU خودرو

سنسورها گروهی از قطعات برقی هستند که اطلاعات را از قسمت‌های مختلف خودرو در اختیار ECU قرار می‌دهند. برای مثال سنسور موقعیت میل سوپاپ اطلاعات مربوط به وضعیت سوپاپ‌ها را در اختیار ECU قرار می‌دهد. یا سنسور موقعیت دریچه گاز اطلاعات مربوط به وضعیت دریچه گاز را در اختیار ECU قرار می‌دهد. با اطلاعاتی که سنسورها در اختیار ایسیو قرار می‌دهند، این امکان برای ECU فراهم می‌شود تا بتواند با توجه به برنامه‌ریزی انجام شده این اطلاعات را پردازش کند و به دسته دیگری از قطعات برقی که در ادامه توضیح می‌‌دهیم، دستورات لازم را ارسال کند.

وظیفه انواع عملگرها در ارتباط با ECU خودرو

عملگرها قطعاتی برقی در خودرو هستند که فرامین دریافتی از ECU را اجرا می‌‌کنند. پس از پردازش اطلاعات دریافتی از سنسورها، ECU به عملگر مربوطه فرمان موردنظر را ارسال می‌کند. برای مثال با توجه به اطلاعات دریافتی از انواع سنسورهای مربوط به وضعیت دریچه گاز، سنسور فشار منیفولد و سنسورهای دیگر، ECU موتور میزان مصرف سوخت را با کنترل میزان پاشش انژکتورها تنظیم می‌کند.

طرز کار انواع ECU در خودرو

بدون توجه به اینکه ECU موردنظر کنترل کدام قسمت از خودرو را بر عهده دارد، تمامی آنها کارکردی مشابه دارند. بنابراین هر ECU این قابلیت را دارد تا اطلاعات را از سنسورهای قسمت مربوطه دریافت کند و پس از پردازش آنها دستورات لازم را به عملگرهای موردنظر ارسال کند. بنابراین درصورتی که بخواهیم نحوه عملکرد انواع ECU در خودرو را شرح دهیم می‌توانیم آن را به‌طور کلی در سه بخش خلاصه کنیم.

• دریافت اطلاعات: ECU برای اینکه بتواند دستورات لازم را به عملگرها بدهد نیاز دارد تا اطلاعات موردنیاز خود را از سنسورها دریافت کند.
• پردازش اطلاعات: هر ECU با توجه به الگوریتمی که برای آن درنظر گرفته شده است، می‌تواند اطلاعات را پردازش کند و با توجه به آن دستورهای لازم را برای عملگرها ارسال می‌کند.
• ارسال دستور به عملگرها: در آخرین مرحله و پس از پردازش اطلاعات دریافتی از سنسورها، ECU دستورات لازم را به عملگرهای مربوطه ارسال می‌کند.

مقایسه کار انواع ECU در خودرو

هر کدام از انواع ECU در خودرو با توجه به قابلیت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری موردنیاز، برای قسمت‌های متفاوتی از خودرو طراحی می‌شوند. برای مثال ایسیوی موتور به‌گونه‌ای طراحی می‌شود تا بتواند اطلاعات مربوط به سنسورهای موردنظر در قسمت‌های مختلف موتور را پردازش کند و با توجه به اطلاعات به‌دست آمده دستورات لازم را به عملگرها ارسال کند.

در این حالت با توجه به خصوصیات موتور در مدل‌های مختلف خودرو ایسیوهای متفاوتی طراحی شده‌اند که هر کدام برای مدل مربوطه کاربرد دارند. اما از لحاظ کلی کارکرد مشابهی دارند. علاوه بر این برای قسمت‌های مختلفی همانند گیربکس اتوماتیک، ترمز ضدقفل و اجزای برقی داخل کابین و بدنه نیز ایسیوهای مجزایی طراحی شده‌اند که هر کدام عملکرد قطعات برقی در قسمت مربوطه را کنترل می‌کنند. برای درک بهتر این موضوع در ادامه انواع ECU در قسمت‌های مختلف خودرو را به‌طور جداگانه توضیح می‌دهیم.

انواع ECU موتور در خودرو

موتور هر خودرو با توجه به طراحی آن دارای ECU مخصوص به خود است که برای همان مدل طراحی و از لحاظ نرم‌افزاری برنامه‌ریزی می‌شود. بنابراین ECU موتور دارای انواع مختلفی است که برای هر مدل از خودرو می‌تواند متفاوت باشد. اما تمامی انواع ECU موتور در خودرو طرز کار مشابهی دارند. به‌عبارت دیگر تمامی انواع ایسیو موتور اطلاعات دریافتی از سنسورها را پردازش می‌کند و با توجه به این اطلاعات دستورات لازم را به قطعات موردنظر ارسال می‌کند.

بنابراین عملکرد انواع ECU موتور در خودرو در نهایت باعث کارکرد بهینه موتور خودرو و تنظیم کارکرد قسمت‌های مختلفی همانند سیستم سوخت‌رسانی و سیستم برق خودرو می‌شود که می‌بایست با هماهنگی کاملی نسبت به‌هم عمل کنند. بنابراین ECU موتور نیاز دارد تا اطلاعات مختلفی را از سنسورهای مربوطه دریافت کند.

علاوه بر این ECU می‌بایست با توجه به شرایط مختلف رانندگی دستورات لازم را به عملگرهایی همانند کوئل‌ها و انژکتورها ارسال کند. برای روشن‌تر شدن این موضوع در ادامه مطلب انواع سنسورها و عملگرهایی که با ECU موتور ارتباط دارند را به‌طور جداگانه شرح می‌دهیم. نمونه‌ای از ECU موتور را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

انواع سنسورهای مرتبط با ECU موتور در خودرو

ECU موتور برای اینکه بتواند دستورات لازم را برای عملکرد بهینه موتور به عملگرها ارسال کند، نیاز دارد تا از سنسورهای گوناگونی اطلاعات موردنیاز خود را دریافت کند. در ادامه این مطلب برخی از سنسورهای مربوط به موتور را شرح می‌دهیم.

سنسور جریان هوای ورودی

سنسور جریان هوای ورودی همان‌طور که از نام آن می‌توان متوجه شد، حجم و چگالی جریان هوای ورودی به موتور را نشان می‌دهد. برای اینکه موتور خودرو بتواند کارکرد بهینه‌ای در شرایط مختلف رانندگی داشته باشد، می‌بایست سوخت و هوا را با ترکیب مناسبی باهم مخلوط کند. برای این منظور به اطلاعات دقیقی از میزان حجم هوای ورودی به داخل موتور نیاز دارد تا بتواند متناسب با آن میزان پاشش سوخت توسط انژکتورها را تنظیم کند. بنابراین ECU موتور پس از دریافت اطلاعات مربوطه به این سنسور و اطلاعاتی که از سنسورهای دیگر به‌دست می‌آید، میزان پاشش سوخت را برای کارکرد بهینه موتور کنترل می‌کند.

سنسور فشار مطلق داخل منیفولد

این سنسور فشار هوای داخل منیفولد هوا را اندازه‌گیری می‌کند. با دریافت اطلاعات مربوط به فشار مطلق داخل منیفولد، ECU موتور این امکان را پیدا می‌کند تا بتواند میزان بار موتور را محاسبه کند. این موضوع درنهایت باعث می‌شود تا ECU موتور مقدار پاشش مناسبی از سوخت را برای داخل سیلندرها تنظیم کند.

سنسور دریچه گاز

سنسور دریچه گاز یکی دیگر از سنسورهایی است که اطلاعات مهمی را در اختیار ECU قرار می‌دهد. زمانی که راننده پدال گاز را فشار می‌دهد، متناسب با آن دریچه گاز باز شده و هوا به داخل موتور کشیده می‌‌شود. سنسور دریچه گاز میزان باز و بسته بودن این دریچه را به اطلاع ECU می‌رساند. بنابراین ایسیوی موتور با پردازش اطلاعات دریافتی دستورات لازم را برای کارکرد بهینه موتور به عملگرهایی همانند انژکتورها ارسال می‌کند.

سنسور موقعیت میل لنگ

‌سنسور موقعیت میل‌لنگ یکی از سنسورهای مهم در خودرو است که اطلاعات مربوطه به موقعیت میل‌لنگ و سرعت دوران آن را در اختیار ECU قرار می‌دهد. ECU موتور با استفاده از این اطلاعات می‌تواند زمان پاشش سوخت و جرقه را تنظیم کند.

سنسور موقعیت میل‌‌بادامک

سنسور موقعیت میل‌بادامک در کنار میل‌بادامک قرار دارد و سرعت دوران و موقعیت آن را رصد می‌کند. این سنسور به‌همراه سنسور موقعیت میل‌لنگ اطلاعات دقیق‌تری از وضعیت باز یا بسته بودن سوپاپ‌ها در اختیار ECU قرار می‌دهد. این موضوع به ایسیو کمک می‌کند تا بتواند زمان پاشش سوخت و جرقه‌زنی را با دقت بیشتری تنظیم کند.

سنسور اکسیژن چیست؟

یکی دیگر از سنسورهایی که در خودرو استفاده می‌شود سنسور اکسیژن است که میزان اکسیژن گازهای خروجی اگزوز را اندازه‌گیری می‌کند. با اندازه‌گیری میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی اگزوز، ایسیو موتور می‌تواند نحوه عملکرد درست کاتالیزور را رصد کند و برای احتراق بهینه سوخت در محفظه احتراق مقدار پاشش سوخت را تنظیم کند. در این حالت می‌تواند نسبت بهتری از ترکیب سوخت و هوا را برای احتراق داخل سیلندرها فراهم کند.

سنسور ضربه چیست؟

از دیگر سنسورهای مرتبط با ایسیوی موتور می‌توان به سنسور ضربه اشاره کرد. سنسور ضربه که در بلوکه سیلندر قرار داده می‌شود، تکان‌های بلوکه سیلندر را در زمان کارکرد موتور به ایسیوی موتور گزارش می‌دهد. این تکان‌ها ناشی از احتراق خودبه‌خود در موتور است که موجب ایجاد ضربه در بلوکه سیلندر می‌شود. با اطلاعات دریافتی از این سنسور، ایسیوی موتور می‌تواند از ایجاد این احتراق‌های خودبه‌خود جلوگیری کند. برای این منظور ایسیوی موتور معمولا جرقه‌زنی را مقداری عقب می‌اندازد یا در اصطلاح ریتارد می‌کند. ریتارد زمان جرقه باعث می‌شود تا زمان کافی برای مخلوط هوا و سوخت برای احتراق یکنواخت‌تر در سیلندر ایجاد شود.

انواع عمگرهای مرتبط با ECU موتور در خودرو

انواع عملگرهای مرتبط با ECU موتور در خودرو با دریافت سیگنال‌هایی از ECU، اقدامات لازم را برای کارکرد بهینه موتور انجام می‌دهند. در ادامه سه نمونه از آنها را شرح می‌دهیم.

• انژکتورها: انژکتورها وظیفه پاشش سوخت به محفظه احتراق در داخل سیلندرها را برعهده دارند. انژکتورها با توجه به سیگنال دریافتی از ECU مقدار مشخصی از سوخت را در سیلندرها پاشش می‌کنند.
• کوئل: کوئل عملگری است که ولتاژ کم باتری خودرو را به ولتاژ بالا برای ایجاد جرقه برای سر شمع‌ها فراهم می‌کند.
• عملگر دریچه گاز: این عملگر میزان باز یا بسته بودن دریچه گاز را با توجه به میزان فشار پدال گاز توسط راننده و اطلاعات دریافتی از ایسیوی موتور تنظیم می‌کند.

طرز کار انواع ECU موتور در خودرو

با توجه به ویژگی‌های طراحی موتور در خودروهای مختلف، انواع متفاوتی از ایسیوها برای آنها طراحی شده است. اما در حالت کلی تمامی آنها کارکردی مشابه دارند و با هدف مدیریت و افزایش کارآیی موتور طراحی شده‌اند. برای اینکه بتوانیم درک بهتری از نحوه عملکرد ECU موتور داشته باشیم در ادامه این مطلب طرز کار ECU موتور را در کنترل سیستم سوخت‌رسانی و جرقه‌زنی به‌‌طور جداگانه بررسی می‌کنیم.

طرز کار انواع ECU خودرو در میزان مصرف سوخت

برای اینکه خودرو بتواند کارکرد بهینه‌ای داشته باشد، نیاز است تا ترکیب مناسبی از سوخت و هوا برای احتراق فراهم شود. برای این‌ منظور ECU موتور میزان پاشش سوخت را به‌گونه‌ای کنترل می‌کند که در شرایط مختلف رانندگی علاوه بر مصرف بهینه سوخت، میزان قدرت موردنیاز خودرو نیز تامین شود. در ادامه نحوه کنترل میزان مصرف سوخت توسط ECU را در شرایط مختلف رانندگی شرح می‌دهیم.

کنترل پاشش سوخت در دور‌ آرام موتور

حالت دور آرام در موتور به حالتی گفته می‌شود که خودرو روشن می‌شود و درجا کار می‌کند. به‌عبارت دیگر در دور آرام گاز داده نمی‌شود. در این حالت ECU موتور به‌گونه‌ای تنظیم شده است تا با توجه به مقدار هوای ورودی به موتور مقدار پاشش سوخت توسط انژکتورها را به‌گونه‌ای تنظیم کند که ترکیب مناسبی از سوخت و هوا در داخل سیلندر خودرو برای احتراق وجود داشته باشد. در این حالت با توجه به ترکیب مناسب سوخت و هوا در داخل محفظه احتراق، خودرو می‌بایست بدون لرزش در حالت درجا کار کند و آلایندگی ناشی از گازهای خروجی اگزوز باید در سطح استانداردی باشد.

کنترل پاشش سوخت در زمان شتاب‌گیری

زمانی که راننده پدال گاز را فشار می‌دهد، دریچه گاز بیشتر باز می‌شود و امکان مکش هوای بیشتری به داخل سیلندرها امکان‌پذیر می‌شود. در این حالت با توجه به حجم هوای ورودی به موتور که ECU از طریق سنسورهایی نظیر سنسور جریان هوای ورودی دریافت می‌کند و مقدار باز شدن دریچه گاز، ایسیو می‌تواند میزان پاشش سوخت مناسب را توسط انژکتورها تنظیم کند. بنابراین با توجه به نیاز خودرو به قدرت بیشتر در زمان شتاب‌گیری، ترکیب سوخت و هوای غنی‌تری برای موتور تامین می‌شود.

تنظیم پاشش سوخت در زمان حرکت با سرعت ثابت

حرکت با سرعت ثابت یکی دیگر از حالات رانندگی است. در این حالت ECU موتور میزان پاشش سوخت توسط انژکتورها را به‌گونه‌ای تنظیم می‌کند تا خودرو بتواند با کمترین میزان مصرف سوخت با سرعت ثابت حرکت کند. در شرایطی نیز ممکن است راننده تصمیم بگیرد با سرعت ثابت بیشتری رانندگی کند. در این شرایط نیز با توجه به افزایش مقدار هوای ورودی به موتور ECU مقدار سوخت را افزایش می‌دهد تا خودرو بتواند همزمان با مصرف بهینه سوخت قدرت مورد نیاز در سرعت‌های بالاتر را تامین کند.

کنترل زمان جرقه‌زنی در انواع ECU موتور در خودرو

تمامی انواع ECU موتور در خودرو از سازوکار مشابهی برای کنترل زمان جرقه‌زنی شمع‌ها در خودرو استفاده می‌کنند. برای این منظور در ابتدا اطلاعات مربوطه به موقعیت میل‌لنگ و سرعت دورانی آن به‌همراه اطلاعات تکمیلی از وضعیت باز و بسته بودن سوپاپ‌های خودرو توسط سنسورهای میل‌لنگ و میل‌بادامک به‌طور جداگانه دریافت می‌شود.

در این حالت ECU موتور اطلاعات دیگری نیز از سنسورهایی نظیر سنسور دریچه گاز و دیگر سنسورهای مرتبط دریافت می‌کند. در این حالت ECU با تحلیل و پردازش این اطلاعات فرمان لازم برای زمان جرقه‌زنی را به کوئل مربوطه در سر شمع‌ها ارسال می‌کند. بنابراین در شرایط مختلف رانندگی ECU با اعمال تغییراتی که در سرعت ایجاد جرقه در شمع‌ها می‌دهد، کارکرد موتور را در شرایط مختلف رانندگی در وضعیت بهینه‌ای نگه می‌‌دارد.

تنظیم اوانس و ریتارد در انواع ECU موتور در خودرو

یکی از مواردی که ایسیوی موتور برای کارکرد بهینه موتور انجام می‌دهد، ایجاد آوانس و ریتارد در موتور است. با توجه به شرایط مختلفی که موتور در آن کار می‌کند، در برخی اوقات نیاز است تا زودتر از موقع شمع‌ها جرقه بزنند که به آن آوانس جرقه می‌گویند. در برخی اوقات نیز می‌بایست شمع‌ها دیرتر جرقه بزنند که به آن ریتارد می‌گویند که در ادامه این مطلب هر کدام را به‌طور جداگانه توضیح می‌دهیم.

آوانس جرقه در خودرو

آوانس جرقه به‌معنای زودتر جرقه زدن شمع‌ها قبل از رسیدن پیستون به انتهای مسیر حرکت خود در زمان تراکم است. کارکرد موتورهای چهار زمانه به‌ این صورت است که در ابتدا پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و هوا را از طریق سوپاپ ورودی به داخل سیلندر مکش می‌کند. در این مرحله سوپاپ دود بسته و سوپاپ هوا باز است.

در ادامه پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند و مخلوط هوا و سوخت را متراکم می‌کند. در این زمان هر دو سوپاپ هوا و دود بسته است. شمع‌ها در این مرحله از سیکل کارکرد موتور که به مرحله تراکم معروف است، برای ایجاد انفجار مخلوط هوا و سوخت در سیلندر جرقه می‌زنند. در این حالت ایسیوی موتور کمی قبل از رسیدن پیستون به انتهای مسیر خود به سمت بالای سیلندر که به آن نقطه مرگ بالا می‌گویند، فرمان جرقه را صادر می‌کند که به آن آوانس جرقه می‌گویند.

ریتارد جرقه توسط ایسیو موتور چیست؟

در برخی از شرایط کارکردی موتور ایسیو زمان جرقه را کمی به تاخیر می‌اندازد که به آن ریتارد جرقه می‌گویند. در این حالت زمانی که پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند تا مخلوط سوخت و هوا را برای انفجار متراکم کند، فرمان جرقه مقداری دیرتر از سمت ایسیو موتور صادر می‌شود. این موضوع باعث می‌شود تا از انفجارهای خودبه‌خودی در محفظه احتراق اجتناب شود و در مجموع موتور کارکرد بهتری داشته باشد. در ادامه این مطلب اهمیت آوانس و ریتارد جرقه را توضیح می‌دهیم.

اهمیت آوانس و ریتارد جرقه

آوانس و ریتارد جرقه در استفاده از حداکثر توان خروجی موتور اهمیت پیدا می‌کند. زمانی که پیستون در مرحله تراکم به سمت بالا حرکت می‌کند، سوپاپ‌های ورودی و خروجی هر دو بسته هستند. در این حالت مخلوط هوا و سوخت با بالاتر آمدن پیستون در درون سیلندر متراکم می‌شود. در صورتی که جرقه شمع‌ها مقداری آوانس داشته باشد، باعث می‌شود تا مخلوط هوا و سوخت زمان کافی برای اشتعال بهتر داشته باشند. این موضوع در توان خروجی موتور تاثیرگذار است و باعث می‌شود تا موتور بتواند از حداکثر توان خود استفاده کند.

از سویی دیگر در مواردی به دلایل مختلفی نظیر افزایش دما و فشار داخل محفظه احتراق، اشتعال‌های خودبه‌خودی در سیلندر به‌وجود می‌آیند که این موضوع باعث ایجاد لرزش در موتور می‌شود. سنسور ضربه که در بلوکه سیلندر قرار دارد این لرزش‌ها را به ایسیو گزارش می‌‌دهد. ایسیو موتور نیز با توجه به شرایط کارکردی موتور مقداری ریتارد برای جرقه شمع‌ها در نظر می‌‌گیرد تا از این انفجارهای جانبی در داخل سیلندر جلوگیری شود.

عملکرد انواع ECU در شناسایی عیوب خودرو

عملکرد انواع ECU خودرو در شناسایی عیوب مربوط به موتور خودرو به این ترتیب است که ECU موتور عیوبی که در هنگام کار در قسمت‌های مختلف خودرو همانند سنسورها و عملگرها شناسایی می‌کند را به‌صورت کدهای خطا ذخیره می‌کند. زمانی که تکنسین برای عیب‌یابی خودرو دستگاه دیاگ را به خودرو متصل می‌کند می‌تواند کد خطای مربوطه را مشاهده کند.

در این حالت هر کد خطا مربوط به عدم عملکرد مناسب برای قسمت خاصی از خودرو است. با خواندن این کدهای خطا تکنسین می‌تواند عیب‌یابی بهتری برای خودروی موردنظر انجام دهد. هر کد خطا از کاراکترهایی تشکیل شده است که هر کدام دارای معنای خاصی است. تکنسین با مشاهده این کاراکترها در کد خطا می‌تواند قطعه معیوب را شناسایی کند.

برای مثال کدهای خطای P0171 تا P0175 این موضوع را نشان می‌دهد که سوخت و هوا به‌طور مناسبی باهم ترکیب نشده‌اند. به‌عبارتی دیگر میزان سوخت نسبت به هوا بیشتر یا کمتر است. با مشاهده این کد خطا تکنسین مربوطه عوامل و قطعات مربوط به این مشکل را بررسی می‌کند تا بتواند ایراد اصلی را برطرف کند.

TCM در نقش یکی از انواع ECU در خودرو

«واحد کنترل الکترونیکی گیربکس» (Transmission Control Module | TCM) یکی دیگر از انواع ECU در خودرو است که عملکرد گیربکس اتوماتیک را کنترل می‌کند. گیربکس‌های اتومات نوعی از گیربکس هستند که عمل تعویض دنده به‌طور خودکار توسط آنها انجام می‌شود.

بنابراین ECU گیربکس که به آن TCM نیز می‌گویند، مواردی نظیر انتخاب نوع دنده مناسب را در شرایط مختلف رانندگی انجام می‌دهد. برای این منظور TCM اطلاعات موردنیاز خود را از سنسورها دریافت می‌کند و پس از پردازش اطلاعات دریافتی، دستورات لازم را به‌ عملگرهای مربوطه ارسال می‌کند. در تصویر زیر نمونه‌ای از واحد کنترل الکترونیکی در گیربکس اتوماتیک را مشاهده می‌کنید.

انواع سنسورهای مرتبط با ECU گیربکس خودرو

برای اینکه ECU گیربکس خودرو بتواند اطلاعات موردنیاز خود را پردازش کند، نیاز دارد تا این اطلاعات را از طریق سنسورهای مربوطه دریافت کند. در ادامه برخی از این سنسورها را شرح می‌دهیم.

• سنسور وضعیت دنده: این سنسور وضعیت دنده‌ای که هم‌اکنون خودرو در آن قرار دارد را به ECU گیربکس خودرو اطلاع می‌دهد. بنابراین ECU گیربکس خودرو می‌تواند با توجه به اطلاعات دریافتی از این سنسور و سنسورهای دیگر دستورات لازم را برای تعویض دنده مناسب به عملگرها ارسال کند.
• سنسور سرعت: سنسور سرعت شفت‌های ورودی و خروجی گیربکس از دیگر سنسورهایی است که اطلاعات مربوط به سرعت را در اختیار ECU گیربکس خودرو قرار می‌دهد.
• سنسور وضعیت دریچه گاز: برای اینکه گیربکس اتوماتیک بتواند با توجه به شرایط مختلف رانندگی تعویض دنده مناسبی انجام دهد، نیاز دارد تا اطلاعات مربوط به میزان باز بودن دریچه گاز را نیز از سنسور مربوطه دریافت کند. اطلاعات این سنسور علاوه بر گیربکس برای ECU موتور نیز کاربرد دارد.

نحوه تعویض دنده در گیربکس اتوماتیک

گیربکس‌های اتوماتیک همان سازوکاری که راننده در تعویض دنده گیربکس‌های معمولی انجام می‌دهد تا با کمک ایسیوی گیربکس انجام می‌دهند. در این حالت ایسیو گیربکس اطلاعات دریافتی از سنسور دور موتور و وضعیت دریچه گاز را درنظر می‌گیرد تا بتواند دنده مناسب را برای خودرو انتخاب و تعویض کند.

در دورهای بالاتر و با توجه به اطلاعات دریافتی از سنسور دریچه گاز دنده را سبک‌تر می‌کند. در حالتی که راننده از سرعت خودرو می‌کاهد نیز ایسیو توسط اطلاعاتی که از سرعت خودرو و موقعیت دریچه گاز دریافت می‌کند، دنده را سنگین‌تر می‌کند تا بتواند در شرایط مختلف رانندگی دنده مناسب را برای خودرو تعویض کند. برای مثال در زمانی که راننده پدال گاز را رها می‌کند و سرعت خودرو را کاهش می‌دهد، در این حالت ایسیو گیربکس دنده را سنگین می‌کند.

ارتباط انواع ECU موتور و گیربکس در خودرو

ارتباط ECU موتور و گیربکس امری ضروری در خودرو است. نیروی خودرو برای اینکه به چرخ‌ها منتقل شود، در ابتدا نیاز دارد تا از طریق گیربکس به دور و گشتاور مناسبی برسد. دور و گشتاور خروجی درگیربکس عکس هم هستند. به عبارتی دیگر زمانی که به نیرو و گشتاور زیادی نیاز داریم دور کاهش پیدا می‌کند و زمانی که به دور بالایی نیاز داریم، گشتاور به همان میزان کاهش پیدا می‌کند.

تنظیم دور و گشتاور مناسب برای خودرو از وظایف جعبه‌دنده است. این موضوع بدون توجه به دستی یا خودکار بودن گیربکس این امکان را به راننده می‌دهد تا بتواند گشتاور و سرعت موردنیاز خود را با انتخاب دنده مناسب تامین کند. در گیربکس‌های اتوماتیک این انتخاب برعهده ایسیوی گیربکس است. بنابراین ایسیو برای تعویض دنده به اطلاعاتی نیاز دارد که بخشی از آنها از اطلاعات مربوط به سنسورهای موتور تامین می‌شود.

BCM چیست؟

«مدول کنترل‌کننده بدنه» (Body Control Module | BCM) یکی از انواع ECU در خودرو است که قطعات برقی مربوط به بدنه و کابین خودرو را کنترل می‌کند. قطعات برقی فراوانی در خودروهای امروزی استفاده شده است. این قطعات برقی تنها به قسمت موتور و انتقال قدرت در خودرو محدود نمی‌شود.

قسمت‌های مختلفی همانند شیشه‌‌‌بالابرهای برقی و سیستم قفل‌مرکزی در خودرو همگی توسط یکی از انواع ECU خودرو به‌نام مدول کنترل‌کننده بدنه هماهنگ و کنترل می‌شوند. همان‌طور که تمامی قطعات برقی به‌کاررفته در قسمت موتور خودرو با ایسیوی موتور در ارتباط هستند، قطعات برقی داخلی موجود در کابین برخی از خودروها تحت نظارت و کنترل نوعی از انواع ایسیو به‌نام BCM کار می‌کنند. برخی از قطعات برقی که تحت کنترل BCM عمل می‌کنند را در فهرست زیر مشاهده می‌کنید.

• شیشه‌بالابر برقی
• آینه‌های برقی
• سیستم تهویه مطبوع خودرو
• سیستم ضدسرقت در خودرو
• سیستم قفل مرکزی خودرو
• چراغ‌های خودرو
• سیستم راهنما
• برف‌پاک‌کن‌ها
• بوق
• سیستم هشدار کمربند ایمنی
• سیستم گرم‌کن صندلی‌ها
• سانروف

نحوه عملکرد BCM

BCM این امکان را دارد تا اطلاعات موردنیاز خود را با استفاده از سیستم مالتی پلکس دریافت کند و با توجه به برنامه‌ریزی انجام شده، قطعات برقی تحت کنترل خود را مدیریت کند. بنابراین BCM اطلاعات موردنیاز را درباره وضعیت خودرو از ایسیو‌های متنوع در خودرو دریافت می‌کند و با توجه به این اطلاعات، دستورهایی به قطعات برقی داخلی خودرو می‌دهد.

برای مثال زمانی که ترمزگیری شدیدی توسط راننده انجام شود، BCM این موضوع را از طریق اطلاعات دریافتی از شبکه مالتی‌پلکس متوجه می‌شود و فلاشرها را روشن می‌کند تا خودروهای دیگر را در جریان خطر احتمالی قرار دهد. BCM همواره اطلاعات دریافتی از سنسورها را از شبکه مولتی‌ پلکس خودرو دریافت و بررسی می‌کند تا بتواند قطعات برقی داخل خودرو را تنظیم کند.

مشکلات ناشی از عدم کارکرد درست BCM

در صورتی که مشکلی برای BCM به‌وجود آید هر کدام از اجزایی که با این قطعه کنترلی در ارتباط هستند ممکن است با مشکل مواجه شوند. در فهرست زیر برخی از مشکلات ناشی از خرابی BCM را مشاهده می‌کنید.

• عدم عملکرد صحیح قفل درها
• عدم عملکرد صحیح شیشه‌بالابرها
• عدم کارکرد سیستم تهویه مطبوع
• عدم کارکرد مناسب چراغ‌ها
• عدم کارکرد سیستم راهنما
• عدم کارکرد بوق

لازم به ذکر است در صورت خرابی هرکدام از این قسمت‌های خودرو، تکنسین مربوطه در ابتدا قطعه موردنظر را از نظر خرابی بررسی می‌کند و پس از مطمئن شدن از کارکرد صحیح قطعه موردنظر و سالم بودن سیم‌کشی مربوطه، می‌تواند در مرحله بعدی موارد مربوط به خرابی BCM را بررسی کند.

نحوه عیب‌یابی BCM

برای عیب‌یابی BCM خودرو تکنسین مربوطه از دستگاه دیاگ برای خواندن کد خطا و شناسایی خرابی استفاده می‌کند. در این حالت دستگاه عیب‌یاب با نشان دادن کد خطایی که در BCM قرار دارد، تکنسین را جهت شناسایی قطعه معیوب راهنمایی می‌کند. در این حالت ممکن است مشکل موردنظر به‌علت خرابی BCM باشد که تکنسین مربوطه با توجه به کدخطای مربوطه می‌تواند اقدامات لازم را برای رفع عیب خودرو انجام دهد.

ECU ترمز ضدقفل چیست؟

یکی دیگر از یونیت‌های کنترل الکترونیکی موجود در خودروهای امروزی ایسیو ترمز ضد قفل است. این ایسیو یکی از انواع ECU در خودرو است که با استفاده از دیگر اجزای سیستم ترمز ABS این امکان را به راننده می‌دهد تا بتواند در ترمزگیری‌های شدید کنترل بهتری بر روی هدایت خودرو داشته باشد. اما سوالی که مطرح می‌شود این است که ترمز ضدقفل چیست و چرا استفاده می‌شود.

در جواب به این سوال در ابتدا به این موضوع دقت کنید که زمانی که ترمزگیری شدیدی انجام می‌شود با قفل شدن چرخ‌ها و لیز خوردن آنها در سطح جاده، راننده نمی‌تواند توسط فرمان، خودرو را کنترل کند. این موضوع باعث ایجاد تصادفات رانندگی می‌شود. در ترمز ضدقفل همان‌طور که از نام آن می‌توان متوجه شد، نیروی ترمزی بر روی چرخ‌ها به‌گونه‌ای وارد می‌شود که از قفل شدن چرخ‌ها جلوگیری شود. این موضوع باعث عدم لغزش چرخ‌ها در ترمزگیری‌های شدید می‌شود. در ادامه این مطلب نحوه عملکرد ایسیو ترمز ضدقفل را به‌عنوان یکی از انواع ECU در خودرو شرح می‌دهیم. در تصویر زیر نمونه‌ای از مدول و پمپ ترمز ضدقفل را مشاهده می‌کنید.

طرز کار ECU ترمز ضدقفل

طرز کار ECU ترمز ضدقفل به‌ این صورت است که این ایسیو توسط سنسورهای سرعت که در کنار چرخ‌ها قرار دارد، اطلاعات مربوط به سرعت چرخ‌ها را دریافت می‌کند. بنابراین ایسیوی مربوطه می‌تواند احتمال قفل شدن چرخ‌ها را با استفاده از این سنسورها ردیابی کند. در این حالت برای جلوگیری از قفل شدن چرخ‌‌ها، ایسیوی مربوطه عملگر سیستم ترمز ضد قفل را فعال می‌کند.

این عملگر که نوعی تنظیم کننده فشار نیروی ترمزی به چرخ‌ها است، با تنظیم فشار هیدرولیک ترمزی در مجاری مربوطه، از قفل شدن چرخ‌ها جلوگیری می‌کند. این عملگر که نوعی تنظیم‌کننده فشار هیدرولیکی است، با استفاده از پمپ روغن ترمز و سوپاپ‌های سلنوئیدی مربوطه روغن ترمز را با فشار در لوله‌های روغن به سمت چرخ‌ها هدایت می‌کند. این مدولاتور با باز و بستن سریع سوپاپ‌های سلنوئیدی، فشار ترمزی را بین چرخ‌ها تنظیم می‌کند.

طرز کار انواع ECU مربوط به پایداری خودرو

موضوع پایداری خودرو در هنگام رانندگی از اهمیت بالایی برخوردار است. برای این منظور انواع ECU مربوط به ترمزهای ضدقفل در گذر زمان به‌گونه‌ای تکامل یافته‌اند که با استفاده از پردازنده‌هایی قوی‌تر علاوه بر کنترل نیروی ترمزی بتوانند با ارتباط با ECU موتور نیروی موتوری را نیز در راستای تامین پایداری و امنیت خودرو کنترل کنند. بنابراین برای پایداری اتومبیل، در برخی از خودروها علاوه بر ایسیوی مربوط به کنترل پایداری، از ECU موتور نیز برای کنترل بیشتر خودرو در شرایط خاص استفاده می‌شود.

برای مثال در پیچ‌های تند جاده با توجه به سرعت بالای خودرو این احتمال وجود دارد که خودرو از مسیر خود منحرف شود. این موضوع زمانی که خودرو تغییر جهت‌هایی با سرعت بالا انجام می‌دهد نیز اهمیت پیدا می‌کند. در این مواقع همانند موقعیت رانندگی با سرعت بالا در سر پیچ‌ها نیروی گریز از مرکز که به‌صورت افقی به خودرو وارد می‌شود باعث عدم پایداری و لغزش خودرو می‌شود.

بنابراین برای کنترل خودرو از لغزش‌های جانبی که در برخی موارد ممکن است باعث حوادث ناگواری شود از ایسیوی مربوط به کنترل پایداری استفاده می‌شود. البته این واحد کنترل الکترونیکی به‌تنهایی قادر به تامین پایداری خودرو نیست و برای این منظور نیاز به سنسورها و عملگرهای پیچیده‌تری در سیستم ترمز دارد. برای درک بهتر این موضوع در ادامه برخی از اجزای این سیستم را بررسی می‌كنیم.

• سنسور سرعت چرخ‌ها: سنسور سرعت برای هر چرخ تعبیه می‌شود تا با اطلاعات دریافتی از ایسیو بتواند لغزش در هر چرخ را رصد کند.
• سنسور زاویه فرمان: سنسور زاویه فرمان جهت گردش فرمان را به اطلاع ایسیوی مربوطه می‌رساند تا ایسیوی کنترل پایداری خودرو از جهت‌گیری فرمان توسط راننده مطلع شود.
• سنسور شتاب جانبی: این سنسورها نیروی جانبی ناشی از نیروی گریز از مرکز وارد به خودرو را اندازه‌گیری می‌کنند.

ارتباط انواع ECU خودرو در سیستم مولتی پلکس

سیستم مولتی‌پلکس در خودرو امکان ارتباط انواع ECU خودرو را با یکدیگر امکان‌پذیر می‌کند. امروزه تعداد زیادی از واحد‌های کنترل الکترونیکی در خودرو استفاده می‌شوند که هرکدام وظیفه دارند عملگرهای مربوط به قسمت موردنظر را کنترل کنند. در موارد مختلفی برای کارکرد بهینه قسمت‌های مختلف نیاز است تا اطلاعات سنسورهای بخشی از خودرو در اختیار سایر بخش‌ها قرار داده شود.

از سویی دیگر با توجه به تعداد زیاد سنسورها و عملگرهای به‌کاررفته در خودروهای مدرن، نمی‌توان ارتباط نقطه به نقطه‌ای بین اجزای برقی ایجاد کرد. بنابراین برای کاهش حجم سیم‌کشی داخل خودرو مهندسان این حوزه سیستم مولتی پلکس را برای ارتباط بین قطعات برقی خودرو در نظر گرفته‌اند که در ادامه این مطلب درباره نحوه کارکرد سیستم مولتی‌ پلکس برای ارتباط انواع ECU خودرو توضیحاتی ارائه می‌کنیم.

نحوه کارکرد مولتی پلکس برای ارتباط انواع ECU خودرو

سیستم مولتی‌ پلکس در خودرو باعث می‌شود تا انواع ECU در خودرو بتوانند از اطلاعات همدیگر استفاده کنند. برای این منظور اطلاعات موجود در انواع ECU خودرو در شبکه‌ای به اشتراک گذاشته می‌شود تا همه ایسیوها بتوانند در صورت نیاز از این اطلاعات استفاده کنند. به‌کارگیری شبکه مولتی‌ پلکس این امکان را برای ایسیوهای قسمت‌های مختلف ایجاد می‌کند تا بتوانند به‌صورت هماهنگ با یکدیگر عمل کنند.

هماهنگی بین انواع ECU خودرو می‌تواند علاوه بر افزایش کارآیی قسمت‌های مختلفی همانند موتور و گیربکس در مواردی باعث افزایش ایمنی در رانندگی شود که در ادامه به این موضوع می‌پردازیم.

ارتباط انواع ECU خودرو برای افزایش ایمنی

یکی از فواید ارتباط انواع ECU خودرو که با استفاده از سیستم مولتی‌ پلکس ایجاد می‌شود، افزایش ایمنی خودرو در رانندگی است. در ادامه این مطلب به دو نمونه از این ارتباطات که باعث افزایش ایمنی در زمان رانندگی می‌شود، به‌طور جداگانه اشاره می‌کنیم.

ارتباط ایسیوهای گیربکس و ترمز ضدقفل

یکی از مواردی که باعث افزایش ایمنی در رانندگی می‌شود، هماهنگی میان ایسیوهای گیربکس و ترمز ضدقفل است. سیستم ضدقفل از اجزای مختلفی تشکیل شده است و اطلاعات سنسورهای مربوط به این قسمت از طریق ایسیوی ABS در اختیار شبکه مولتی پلکس قرار داده می‌شود. این موضوع باعث ایجاد هماهنگی میان قسمت‌های مختلف خودرو باهم می‌شود.

نمونه‌ای از این هماهنگی را می‌توان در ارتباط بین ایسیوی مربوط به ترمز ضدقفل و گیربکس‌ اتوماتیک در زمان ایجاد اشکال در یکی از اجزای سیستم ترمز مشاهده کرد. برای مثال در برخی از خودروها که از استانداردهای مربوط به ایمنی بالایی برخوردار هستند، زمانی که مشکلی در سیستم ترمزگیری ایجاد شود، اطلاعات مربوطه در شبکه اشتراک‌گذاری می‌شود.

در این حالت ایسیوی گیربکس اتوماتیک با استفاده از این اطلاعات با خلاص کردن دنده از ادامه حرکت خودرو جلوگیری می‌کند. این موضوع باعث می‌شود تا در صورت خرابی در سیستم ترمز خودرو راننده نتواند با خودرو رانندگی کند و مشکل مربوطه را هرچه سریع‌تر برطرف کند.

ارتباط بین ایسیوهای موتور و ترمز ضدقفل

در موردی دیگر می‌توان به ارتباط بین ایسیوهای ترمز ضدقفل با ایسیوی موتور برای افزایش ایمنی در رانندگی اشاره کرد. در این حالت اطلاعاتی که از سنسورهای شتاب جانبی، سرعت چرخ‌ها، زاویه فرمان و دیگر سنسورها به ایسیوی ترمز ضدقفل منتقل می‌شود، پس از پردازش توسط این ایسیو در اختیار شبکه قرار داده می‌شود. سیستم مولتی پلکس به‌گونه‌ای طراحی شده است که ایسیوی هر بخش به اطلاعات موردنیاز خود در شبکه دسترسی دارد.

بنابراین در شرایط مختلف رانندگی ایسیوی موتور نیز می‌تواند وارد عمل شود و با ارسال سیگنال‌هایی به عملگرهای مربوطه ایمنی خودرو را حفظ کند. برای مثال در زمانی که خودرو با سرعتی زیاد در مسیرهای پرپیچ حرکت می‌کند، نیروی گریز از مرکزی که به‌ خودرو وارد می‌شود، ممکن است باعث انحراف خودرو از مسیر اصلی شود. برای جلوگیری از این موضوع همان‌طور که پیش‌تر در قسمت کنترل پایداری خودرو توضیح دادیم. ایسیوی ترمز ABS با توزیع مناسب نیروی ترمزی بین چرخ‌های خودرو، پایداری بهتری برای خودرو ایجاد می‌کند.

در این حالت سیستم مولتی پلکس اطلاعات دریافتی از سنسورهای مربوط به پایداری خودرو را در اختیار ایسیوی موتور قرار می‌دهد. ایسیوی موتور نیز با توجه به الگوریتمی که برای چنین مواقعی برای آن تعریف شده است، دستورات لازم را به عملگرهای تحت کنترل خود ارسال می‌کند تا به پایداری بیشتر خودرو در شرایط خاص رانندگی کمک کند. این موضوع در برخی از خودروهای دارای استانداردهای بالای ایمنی مشاهده می‌شود. در این حالت ایسیوی موتور با ارسال سیگنال‌هایی به بخش‌هایی نظیر دریچه گاز از شتاب‌‌گیری خودرو جلوگیری می‌کند.

جمع‌بندی

در ابتدای این مطلب از مجله فرادرس ایسیو و انواع مختلف آن را شرح دادیم و درباره انواع قطعات برقی مرتبط با آن توضیحاتی ارائه کردیم. سپس طرز کار انواع ECU خودرو را شرح دادیم. سپس هر کدام از انواع ECU در خودرو را به‌طور جداگانه توضیح دادیم. برای این منظور ECU موتور را شرح دادیم و انواع سنسورها و عملگرهای مرتبط با آن را توضیح دادیم.

سپس طرز کار انواع ECU موتور را بیان کردیم. برای درک بهتر این موضوع در ادامه طرز کار ECU در کنترل مصرف سوخت و زمان جرقه‌زنی را بیان کردیم. سپس تنظیم آوانس و ریتارد را برای خودروها شرح دادیم و عملکرد ECU در شناسایی عیوب خودرو را توضیح دادیم. از دیگر انواع ایسیو در خودرو، ECU گیربکس اتوماتیک است که در ادامه این مطلب آن را توضیح دادیم. برای این منظور انواع سنسورهای مرتبط با ECU گیربکس را شرح دادیم و نحوه تعویض دنده در گیربکس‌های اتوماتیک را بیان کردیم.

BCM را شرح دادیم و نحوه عملکرد آن را بیان کردیم. در ادامه مشکلات ناشی از عدم کارکرد درست آن را توضیح دادیم و نحوه عیب‌یابی BCM را شرح دادیم. ECU ترمز ضد قفل را توضیح دادیم و طرز کار آن را بیان کردیم. در ادامه انواع ECU مربوط به پایداری خودرو را شرح دادیم. سپس سیستم مولتی پلکس در خودرو را توضیح دادیم و نقش ان را در ارتباط ECU‌های خودرو بیان کردیم. در پایان نیز ارتباط انواع ECU برای افزایش ایمنی در خودرو را بیان کردیم.