تحقیق ۲۰۶۷ : واحد کنترل الکترونیک (ECU) _ سنسور ها و عملگرها 

 واحد کنترل الکترونیک ECU – Electronic Control Unit

واحد کنترل الکترونیک براساس یک برنامه مشخص که توسط کارخانه سازنده براساس مشخصات موتور و خودرو طراحی شده که اصطلاحا برنامه کالیبراسیون نام دارد عمل می‌نماید پارامترهای به کار گرفته شده توسط واحد ECU در مورد خودروی پراید عبارتند از:

– دور موتور

– فشار منیفولد و دمای هوای ورودی

– وضعیت دریچه گاز

– دمای مایع و خنک کننده موتور

– سرعت خودرو

– موقعیت میل سوپاپ

– میزان نسبت هوا به سوخت

– میزان کوبش موجود در موتور

– عملکرد سیستم تهویه

– ولتاژ باطری

ECU از اطلاعات فوق الذکر برای کنترل مقادیر زیر استفاده می کند:

– میزان و زمان پاشش سوخت

– زمان جرقه زنی و طول مدت داول

– دور آرام موتور

– عملکرد پمپ بنزین

– عملکرد شیر برقی کینستر

– قطع تزریق سوخت برای جلوگیری از افزایش دور موتور (cut off)

– عملکرد فنی کندانسور

– سیستم عیب یابی (MILLamp)

علاوه بر این از اطلاعات ارسال شده به ECU برای نمایش اطلاعات زیر استفاده می شود:

– دور موتور

– دمای مایع سیستم خنک کننده

– سرعت خودرو

*نحوه عملکرد ECU در شرایط مختلف:

 در زمان استارت موتور: در زمان استارت زدن، ECU فرمان فعال شدن انژکتورها را به صورت پالس (موج های پله ای) با عرض ثابت صادر می کند، بدین معنی که انژکتورها به طور متناوب شروع به پاشش یکنواخت سوخت می نماید.

مقدار سوخت تزریق شده با توجه دور موتور، دمای مایع سیستم خنک کننده، و همچنین دما و فشا رهوای ورودی تنظیم می شود. در عین حال مقدار هوای اضافی توسط موتور پله‌ای دور آرام و با توجه به پارامترهای عملکردی موتور تعیین می گردد. پس از استارت زدن و روشن شدن موتور، دور آرام با توجه به دمای مایع خنک کننده موتور تعیین می‌گردد.

عملکرد در دورهای مختلف: در زمان تغییرات لحظه ای موتور (شتابگیری یا کاهش سرعت) مدت زمان تزریق سوخت توسط انژکتورها براساس تغییر در مقادیر پارامترهای زیر تعیین می‌شود:

– دور موتور (بوسیله سنسور دور موتور)

– وضعیت دریچه گاز (بوسیله سنسور موقعیت زاویه ای دریچه گاز)

– فشار هوای ورودی (بوسیله سنسور فشار هوای مانیفولد ورودی)

– دمای مایع خنک کننده (بوسیله سنسور دمای مایع خنک کننده موتور)

قطع پاشش سوخت انژکتورها:

 در زمان کاهش سرعت خودرو و زمانی که به طور ناگهانی راننده پای خود را از روی پدال گاز برمی دارد، ECU پاشش سوخت انژکتورها را به دلایل زیر قطع می کند:

– کاهش مصرف سوخت

– کاهش گازهای آلاینده خروجی اگزوز

– برای جلوگیری از افزایش بیش از حد دور موتور تقریبا از دور موتور ۵۵۰۰rpm پاشش سوخت توسط انژکتورها قطع می‌شود.

شروع مجدد پاشش انژکتورها

بعد از قطع پاشش سوخت، هنگامی که دور موتور به مقدار مشخصی برسد، عمل پاشش سوخت مجددا آغاز شده تا از خاموش شدن موتور جلوگیری شود.

 در داخل ECU دو نوع حافظه قرار دارد:

الف) حافظه دائم 

حافظه دائم ECU با قطع باطری از میان نمی رود و در واقع محل قرا گیری اطلاعات مربوط به کالیبراسیون موتور و خودرو است که توسط آنها ECU اطلاعات دریافتی از سنسورهای مختلف سیستم را پردازش می نماید.

ب) حافظه موقت

حافظه موقت ECU با برداشتن کابل باطری پس از مدت زمان معینی از بین می رود.

سنسورها Sensors

۱- سنسور دور موتور و موقعیت میل لنگ:

اطلاعات مربوط به میزان دور موتور و موقعیت TDC نقطه مرگ بالای سیلندر ۴و۱ را اندازه گیری و به واحد کنترل الکترونیک ارسال می نماید این سنسور توسط تغییر میدان مغناطیسی ولتاژ مناسب را ایجاد می کند. اطلاعات این سنسور توسط ECU برای محاسبه پارامترهای گوناگون نظیر پاشش سوخت، زمان جرقه زنی و …. مورد استفاده قرار می گیرد.

۲- سنسور موقعیت میل سوپاپ camshaft sensor

وظیفه این سنسور تعیین موقعیت TDC و یا نقطه مرگ بالای سیلندر یک و تفکیک آن از موقعیت اندازه گیری شده توسط سنسور دور موتور است.

۳- سنسور فشار منیفولد و دمای هوای ورودی

این سنسور در بالای مخزن آرامش منیفولد هوای ورودی نصب شده و اطلاعات مربوط به دمای هوای ورودی و فشار هوای داخل منیفولد را به طور پیوسته اندازه گیری و به ECU ارسال می کند ولتاژ این سنسور توسط ECU تامین می گردد.

ولتاژ بازگشتی از SENSOR متناسب با افزایش فشار اندازه گیری شده توسط پیزوالکتریک (مقاومت متغیر با فشار) تغییر می‌کند. ECU از این اطلاعات برای محاسبه موارد زیر استفاده می‌نماید:

– اندازه گیری جرم هوای ورودی به موتور

– تغییر نسبت سوخت به هوا متناسب با بار وارده به موتور و فشار هوای محیط

– اوانس جرقه

مقاومت به کار رفته در سنسورهای هوا از نوع NTC می باشد یعنی مقاومت آن با افزایش دما کاهش می یابد. ECU برای محاسبه جرم هوای ورودی به موتور از اطلاعات این سنسور استفاده می کند.

۴- سنسور دمای مایع خنک کننده Water Temperature Sensor

۵- سنسور سرعت خودرو Vehicle speed sensor

این سنسور بر روی دنده کیلومتر شمار گیربکس نصب شده و یک سیگنال متناسب با سرعت شفت خروجی گیربکس تولید می نماید و در نتیجه سرعت حرکت خودرو اندازه گیری می‌شود.

۶- سنسور اکسیژن oxygen sensor

بر روی منیفولد اگزوز در مسیر گازهای خروجی اگزوز بین موتور و کاتالیست نصب می گردد. این سنسور اطلاعات مربوط به میزان غنی یا رقیق بودن مخلوط سوخت و هوای ورودی به موتور را اندازه گیری نموده و به ECU ارسال می کند. ECU از این اطلاعات برای محاسبات زیر استفاده می کند:

– محاسبه نسبت مخلوط سوخت و هوا

– تنظیم نسبت خطوط سوخت و هوا جهت عملکرد بهینه موتور

توابع مربوط به مقادیر بهینه نسبت سوخت و هوا جهت کارکرد مناسب مبدل کاتالیست به طور دائم در ECU ذخیره شده است. ECU با استفاده از اطلاعات مربوط به غنی بودن یا رقیق بودن مخلوط سوخت و هوا که به صورت ولتاژ بین صفر و یک ولت از سنسور اکسیژن دریافت می‌کند و با استفاده از توابع موجود در حافظه ECU نسبت به تنظیم نسبت سوخت و هوای ورودی به موتور جهت عملکرد بهینه مبدل کاتالیست اقدام می نماید.

مخلوط رقیق: ولتاژ ارسالی از سنسور اکسیژن کمتر از ۵% ولت

غلیظ: ولتاژ ارسالی از بیشتر از ۵% ولت

۷- سنسور ناک (کوبش) KNOCK SENSOR

اطلاعات مربوط به میزان ناک در داخل موتور توسط سنسور ناک (کوبش) اندازه گیری به واحد کنترل الکترونیک ارسال می گردد. ناک پدیده ای ارتعاشی است که در اثر احتراق زودهنگام مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر موتور ایجاد می گردد. در صورت ایجاد این پدیده در داخل سیلندر موتور واحد کنترل الکترونی با استفاده از اطلاعات دریافتی از سنسور ناک، میزان واکنش موتور را کاهش داده و همزمان با نسبت سوخت به هوا را افزایش می‌دهد…….. 

دانلود کامل مقاله در ادامه : واحد کنترل الکترونیک- سنسورها و عملگرها