ECU خودرو، کامپیوتر خودرو و یا واحد کنترل الکترونیکی، دستگاهی کوچک است که یک یا چند سیستم الکتریکی را در خودرو کنترل می‌کند. ای سی یو معمولاً شامل یک تراشه‌ی اختصاصی است که نرم‌افزار یا سیستم‌عامل خاص خود را اجرا می‌کند و تقریباً مشابه BIOS در کامپیوترها است. عملاً ECU مغز متفکر خودرو است و بر عملکردهای مختلف ماشین نظارت دارد. در این مقاله از وبلاگ ایگل، تصمیم داریم که شما را بیشتر با ECU خودرو و وظایف آن آشنا کنیم. در ادامه همراه ما بمانید.
کامپیوتر یا ECU خودرو چیست؟
ECU خودرو، کامپیوتری با تراشه‌های از پیش برنامه‌ریزی شده و قابل برنامه‌ریزی داخلی است که تفاوت چندانی با کامپیوتر یا لپ‌تاپ ندارد. ECU خودرو با استفاده از سنسورهای ورودی و خروجی، تمام عملکردهای موتور ماشین را کنترل می‌کند. ورودی‌های این کامپیوتر، سنسورهایی (مثل سنسور میل لنگ، سنسور اکسیژن و…) هستند که سرتاسر خودرو نصب شده‌اند و خروجی‌های آن نیز دستورهایی جهت ارسال به چراغ‌ها یا سایر پردازنده‌ها هستند. در واقع ECU ماشین، اطلاعات لازم را از حسگرها و کنترلر‌های مختلف خودرو دریافت کرده و پس از تحلیل و بررسی سیگنال‌های دریافتی دستورهای لازم را به عملگرهای هر بخش ارسال می‌کند.
سنسورهای تحت کنترل ECU
ECU خودرو چه وظیفه‌ای دارد؟
در یک جمله می‌توان گفت ECU مغز متفکر خودرو است که کنترل تمام ریزپردازنده‌ها و کنترلر‌های الکترونیکی خودرو را در دست دارد. در واقع ECU عوامل نظارتی، تنظیمی و کنترلی را در خودرو مدیریت می‌کند. بر همین اساس می‌توان وظایف ECU را در موارد زیر خلاصه کرد:
1. کنترل مصرف سوخت
وظیفه‌ی اصلی یک ECU در خودرو، کنترل مصرف سوخت است. در خودروهای مجهز به تزریق سوخت الکترونیکی، یک ECU می‌تواند میزان سوختی که وارد سیلندرهای موتور می‌شود را کنترل کند. این کار، ترکیب سوخت و هوا را در سیلندر در هنگام فشرده شدن، بهینه کرده و به‌نوبه‌ی خود قدرت خودرو را به حداکثر می‌رساند و میزان هدر رفت سوخت را کاهش می‌دهد.
2. دیاگ خودرو
فرایند دیاگ خودرو نیز از طریق ECU انجام می‌شود. هنگامی‌که ECU خودرو مشکلی را در هر یک از قطعات داخلی خودروی شما تشخیص می‌دهد، یک کد برای آن مشکل ایجاد می‌کند و از طریق روشن کردن چراغ چک موتور، وجود مشکل را به راننده هشدار می‌دهد. این کدها اغلب با عنوان کدهای خطای دیاگ شناخته می‌شوند و شما با اتصال دستگاه دیاگ به کامپیوتر ماشین، می‌توانید این کدهای خطا را بخوانید و مشکلات موجود در خودرو را تشخیص دهید.
3. کنترل سرعت، شتاب و دور موتور ماشین
کارخانه‌های خودروسازی، برای جلوگیری از بالا رفتن سرعت خودرو از یک حد مجاز، دور موتور خاصی را در کامپیوتر ماشین به‌عنوان آستانه‌ی کات‌آف ثبت می‌کنند. از این‌رو، با رسیدن دور موتور به محدوده‌ی سرعت مشخص شده، کامپیوتر دستور قطع سوخت‌رسانی به موتور را صادر می‌کند، به این ترتیب دور موتور کاهش می‌یابد.
4. نظارت بر عملکرد خودرو در شرایط بحرانی
این نیز برعهده‌ی ECU خودرو است که در شرایط بحرانی، عملکرد خودرو را کنترل و دستور باز شدن ایربگ، به‌کار افتادن سیستم ترمز اضطراری و… را مطابق با شرایط پیش آمده صادر کند.
اجزای ECU خودرو چیست؟
ECU خودرو یک قطعه‌ی کوچک است، با این حال از اجزای مختلفی تشکیل شده است که این بخش‌ها عبارتند از:
رابط ورودی: جایی که تمام سیگنال‌ها را از سنسورهای مختلف دریافت و برای درک بهتر توسط CPU به سیگنال‌های دیجیتال تبدیل می‌کند.
رابط خروجی: سیگنال‌های دیجیتال را از واحد کنترل و CPU دریافت و آن‌ها را به سیگنال آنالوگ تبدیل می‌کند تا توسط حسگرها و محرک‌های موتور یا سایر دستگاه‌های کنترل شده توسط واحد ECU قابل درک باشد.
واحد پردازش مرکزی (CPU): پردازنده، داده‌ها را دریافت کرده، محاسبات را انجام داده و مطابق برنامه پاسخ را ارسال می‌کند.
حافظه‌های ذخیره سازی:
- حافظه‌ی ROM: اطلاعات اولیه را دارد.
- حافظه‌ی قابل برنامه‌ریزی (eeprom / Flash): اطلاعات موجود در این حافظه، قابل تغییر است. این نوع حافظه، هنگام برنامه‌ریزی مجدد یا شبیه‌سازی ECU درصورت خرابی، دستکاری می‌شود.
- حافظه با دسترسی تصادفی (RAM): داده‌های موجود در این حافظه موقتی است که درصورت نیاز، مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند بارها نوشته و بازنویسی شود، درست مثل یک کامپیوتر معمولی.
منبع تغذیه: بخشی است که برق کل ECU را تامین و جریان الکتریکی را تنظیم می‌کند.
چیپ‌های ارتباطی: وظیفه‌ی چیپ‌ها یا تراشه‌های ارتباطی، جمع‌آوری داده‌های مرتبط با نقص‌ها در ماشین رابط بین ورودی‌ها و خروجی‌ها هستند و ارتباط بین بخش‌های مختلف ECU را قوی‌تر و سریعتر کرده‌اند.
انواع ECU مورد استفاده در خودرو
در خودروهای امروزی تعداد زیادی ECU به کار می‌رود که هر یک نظارت، تنظیم و کنترل بخش‌های مشخصی را برعهده دارند. برخی از انواع ECU به شرح زیر است:
۱. ماژول کنترل موتور یا ECM: ماژول کنترل موتور با سنسورهای خود، زمان مناسب برای جرقه زدن شمع، میزان سوخت ورودی، کنترل دریچه‌ی هوا و سایر امور مشابه را برای بهبود عملکرد موتور برعهده دارد.
۲. ماژول کنترل پیشرانه‌ی PCM: ماژول کنترل پیشرانه، یک ماژول ویژه است که می‌تواند عملکرد سیستم انتقال قدرت خودرو را تنظیم کند. این ماژول در واقع، جریان نیرو را از موتور خودرو به چرخ‌ها منتقل می‌کند.
۳. ماژول کنترل ترمز BCM: این ماژول که در خودروهای دارای فناوری ترمز ABS استفاده می‌شود، برای تنظیم سیستم ترمز و جلوگیری از لیز خوردن یا قفل شدن چرخ‌ها در جاده‌های لغزنده مفید است.
۴. ماژول کنترل انتقال یا TCM: ماژول کنترل انتقال یا کنترل گیربکس که در ماشین‌های اتومات استفاده می‌شود، با ارزیابی دور موتور و شتاب خودرو کمک می‌کند که دنده‌ها را نرم‌تر تعویض کنید.
۵. ماژول کنترل تعلیق یا SCM: این ماژول سیستم تعلیق را کنترل می‌کند و با تنظیم جداگانه‌ی هر چهار فنر، کمک می‌کند تا نرم‌ترین سواری ممکن را بسته به شرایط جاده تجربه کنید.
نحوه‌ی ارتباط با ECU خودرو
همانطور که گفتیم هر زمان مشکل و ایرادی در خودرو پیش می‌آید یک کد خطا در ECU خودرو ایجاد می‌شود. برای اینکه بتوانید این کدها را بخوانید و به عیب‌یابی خودروی خود بپردازید لازم است که با ECU ارتباط برقرار کنید. به‌طور کلی دو روش برای ارتباط با ECU و خواندن کدهای خطای ثبت شده در آن وجود دارد که در ادامه به بررسی هر دو روش به‌طور مجزا می‌پردازیم:
ارتباط با ECU از طریق پورت OBD
پورت OBD یک پورت استاندارد در خودرو است که امکان ارتباط با ECU خودرو را فراهم می‌کند. این پورت معمولاً در زیر داشبورد و سمت راننده قرار دارد. یکی از کاربردهای رایج پورت OBD برای تشخیص عیوب و ایرادات خودرو است. برای ارتباط با ECU از طریق این پورت نیاز به دستگاه یا ردیاب دیاگ داریم.
دستگاه‌های دیاگ از طریق این پورت به ECU خودرو متصل شده، شروع به اسکن اطلاعات موجود در کامپیوتر می‌کنند و پس از تجزیه و تحلیل کدهای خطا، آن‌ها را روی مانیتور متصل به دستگاه دیاگ نمایش می‌دهند. در نهایت، تعمیرکار با خواندن این کدها می‌تواند به تشخیص عیب خودرو (مثل خرابی موتور، خرابی سنسورها و…) بپردازد.
ارتباط با ECU از طریق شبکه‌ی CAN
گذرگاه CAN (Controller Area Network) مشهورترین پروتکل ارتباطی است که در وسایل نقلیه مدرن استفاده می‌شود تا به واحدهای کنترل الکترونیکی مختلف از جمله ECU اجازه برقراری ارتباط با یکدیگر را بدهد. گذرگاه CAN راه سریعتر و کارآمدتری را برای این واحدها فراهم می‌کند تا اطلاعات را به اشتراک بگذارند و اقدامات خود را هماهنگ کنند.
ECU با استفاده از یک سری فریم داده با واحدهای دیگر در گذرگاه CAN ارتباط برقرار می‌کند. این فریم‌های داده حاوی اطلاعاتی درباره وضعیت فعلی خودرو از جمله سرعت موتور، دمای مایع خنک‌کننده و سرعت خودرو هستند. ECU همچنین می‌تواند داده‌ها را از واحدهای دیگر مانند ABS (سیستم ترمز ضد قفل) یا ماژول کنترل گیربکس دریافت کند.
به‌عنوان مثال، اگر ABS تشخیص دهد که یکی از چرخ‌های خودرو در شرف قفل شدن است، سیگنالی را به ECU ارسال می‌کند تا مقدار گشتاور تحویلی به چرخ‌ها را کاهش دهد، همچنین می‌تواند از لغزش یا از دست دادن کنترل خودرو توسط راننده جلوگیری کند.
امروزه برخی از ردیاب‌های موجود در بازار نیز مجهز به قابلیت دیاگ خودرو هستند و شما را از مراجعه‌ی دائمی به تعمیرگاه بی‌نیاز می‌کنند. ردیاب دیاگ همانند دستگاه دیاگ، از طریق پورت OBD خودرو یا شبکه‌ی CAN به کامپیوتر خودرو متصل شده و به کدهای خطا دسترسی پیدا می‌کند، سپس کدهای خطا را به‌همراه شرح آن‌ها روی اپلیکشن نصب شده در تلفن همراه ارسال می‌کند و شما می‌توانید با خواندن کدهای خطا، مشکل خودروی خود را تشخیص داده و تنها برای رفع مشکل به تعمیرگاه مراجعه کنید.
به‌طور خلاصه
ECU خودرو وظیفه‌ی مدیریت و کنترل سیستم‌های مختلف خودرو مانند موتور، گیربکس، تزریق سوخت، آلاینده‌ها و سایر اجزا را بر عهده دارد و از برنامه‌های نرم‌افزاری برای انجام محاسبات مختلف و انجام تنظیمات لازم برای حفظ روان و کارآمد موتور استفاده می‌کند.
ECU علاوه بر مدیریت و کنترل سیستم های مختلف در خودرو، کدهای خطای دیاگ (DTC) را نیز ذخیره می‌کند که مکانیک‌ها می‌توانند با استفاده از دستگاه دیاگ و ردیاب دیاگ بخوانن و به‌طور دقیق‌تر و کارآمدتر مشکلات خودرو را تشخیص دهند.
منابع:
