當前位置:汽車配件110網(wǎng) >> 汽修百科 >> 汽車改裝技術 >> 改裝學堂之性能篇 解讀發(fā)動機ECU改裝 |
互聯(lián)網(wǎng) 俠名 汽車改裝技術 2014-01-15
改裝學堂又開課了,本期的話題相信大家都會十分感興趣,因為這期的教學內容對于動力的提升可以說不必大費周章,且可得到立竿見影的效果,不用多說,相信一直關注改裝的同學們已經(jīng)猜到是發(fā)動機ECU的升級改裝了。尤其是國內很多歐系車型改裝經(jīng)常會提到的一階、二階,說的就是發(fā)動機的ECU程序(當然改裝套件中也同時包括硬件部分改裝)。對于想提升動力性能的車主來說,ECU改裝是目前動力系統(tǒng)改裝中最為炙手可熱的一種。事不宜遲,今天我們就來聊聊這個很多人都知道但又不是太了解的ECU動力系統(tǒng)改裝! 隨著近年來國內改裝市場的逐漸成熟,提升車輛的動力性能的改裝早已不是最初只涉及到基本的進排氣、點火等入門級改裝了。使用渦輪/機械增壓器亦或是通過高角度凸輪軸采用高壓縮比等方法來達到高轉速大馬力的自然進氣發(fā)動機的改裝也早已不是什么新鮮事,眾所周知,不同于過去的化油器時代,現(xiàn)在汽車的動力單元的總指揮是發(fā)動機ECU,一臺車的硬件設備再完美,缺少一個優(yōu)秀的ECU也是無法運行的,“刷電腦”就是通過一些手段將原廠保守的ECU程序改寫,從而實現(xiàn)提升發(fā)動機某方面性能的目的。 這樣說看似很容易理解,但如果要問到是如何通過改寫ECU來提升性能的話,我猜大部分朋友一定是一知半解說不清楚。這次我們就來簡單的聊聊發(fā)動機ECU的改裝,希望通過這篇文章,在你面對刷電腦這個詞時不再霧里看花,搞得一頭霧水 ☆ 什么是ECU: ECU(Electronic Control Unit)電子控制單元,又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機控制器,也叫汽車專用單片機。它和普通的單片機一樣,由微處理器(CPU)、存儲器(ROM、、RAM)、輸入/輸出接口(I/O)、模數(shù)轉換器(A/D)以及整形、驅動等大規(guī)模集成電路組成。用一句簡單的話來形容就是“ECU就是汽車的大腦”。而本次我們說的改裝ECU,是指發(fā)動機ECU部分。 ☆ 發(fā)動機ECU的控制理論: 在說到發(fā)動機ECU的改裝時,我們先要了解一下發(fā)動機ECU的控制原理:首先,我們的發(fā)動機工作狀態(tài)是一個閉環(huán)控制:通過固定的程序(不同工況下的空燃比以及點火正時)設定好發(fā)動機的工作規(guī)律。然后在排氣管加入氧傳感器,用氧傳感器判斷發(fā)動機的工作狀態(tài),油量多了還是少了;在汽缸加入爆震傳感器,判斷點火正時是提前了還是延后了;水溫傳感器,可以判斷發(fā)動機燃燒室溫度是否正常來修正供油量,保護發(fā)動機,等等。將這些情況發(fā)送到ECU,然后ECU就會根據(jù)它們的反饋,不斷地調整噴油量以及點火正時。 ECU通過各種傳感器(包括溫度傳感器、壓力傳感器、旋轉傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氧氣傳感器、爆震傳感器等)收集發(fā)動機的各部分工作狀態(tài)信息,由負責傳輸?shù)木路發(fā)送至ECU。在ECU接收了這些信號之后,就會對各種信號進行分析,便會得知發(fā)動機各部件功能處于什么樣的狀態(tài),運作情況如何的信息,然后根據(jù)事先寫好的程序自動運算,在這個狀態(tài)下應該讓哪些執(zhí)行元件做哪些事情,繼而將指令發(fā)送到執(zhí)行元件,命令執(zhí)行元件工作。 『是臨時制作的閉環(huán)控制示意圖。若果將上圖的方框去掉,那就是不帶反饋的開環(huán)控制。目前所有的ECU都采用閉環(huán)控制,使得發(fā)動機管理更精確! 做個簡單的比喻:EUC更像人的大腦以及神經(jīng)系統(tǒng),一般成年人,百米跑下來13-15秒,平時呢,你可能20秒跑完,因為那樣你不覺得累。更改ECU程序就類似弱化累神經(jīng),你用15秒跑完,依然不向大腦累的信號。深度ECU改裝就是直接切斷累神經(jīng),再來點興奮劑,結果10秒跑完了。其實,你的肌肉和骨骼已經(jīng)收到傷害了。 本文導航
☆ ECU改裝是什么? 看過上面的舉例,我們可以更形象的理解ECU的工作原理,而改裝ECU就是通過改變處理問題的方法(原先設定好的ECU程序),來達到改變發(fā)動機運行的目的。 所謂的“ECU程序”,其實就是一套運算法則,它存放在儲存器內,對從輸入設備經(jīng)控制器轉化而來的信號,處理生成對應的指令信號,從輸出設備傳輸出去。于是,我們對于ECU參數(shù)的修改,實際上就是在修改運算法則。 然而這時問題就出現(xiàn)了,當輸入信號超過ECU內默認的正常值(過多或過少),不僅調校無效,更加有可能亮起故障信號燈。這時我們能做的,是讓這個信號不超出正常值;要么干脆放棄這個原裝設定的法則,當然就是不用原裝電腦;又或者狡猾地用另外一套電腦實現(xiàn)你的運算法則,而同時讓它“騙”原廠ECU。 ☆ ECU改裝的方式 ○ 替換式 這就引入到三種ECU改裝的方式了。ECU改裝只是一個籠統(tǒng)的說法,這當中又可以分為直接改變ECU運算器硬件的改裝與改變內部程序的改裝。直接改變ECU運算器硬件,就是我們在賽車場非常常見的“替換式電腦”,用“全職替換式ECU”控制發(fā)動機,例如Motec、Haltech等品牌,就是較為著名的全取代式電腦,這種改裝通常都是搭配重度的發(fā)動機硬件改裝使用,由于改裝后發(fā)動機的工作溫度、進氣量、噴油量、壓縮比等數(shù)據(jù)大大超出原廠設定范圍,也就是說發(fā)動機經(jīng)過了非常大的改裝作業(yè)后,原廠ECU完全無法滿足硬件的需求時,這種競技型產(chǎn)品是最合適的選擇,替換式電腦完全無需考慮到原廠數(shù)據(jù)的局限性,所有數(shù)據(jù)任由技師隨意設定。雖說替換式電腦有著無比強大的可調性,但這種電腦也正因沒有固定的形式與規(guī)格,一切需要從頭開始。使得對技師的要求非常之高。至于多困難,光是讓車輛正常啟動后怠速穩(wěn)定,一兩天的調校時間一點也不稀奇,所以這種替換式電腦多用于不計成本的職業(yè)車隊。 ○ 寫入式 而寫入式改裝ECU則保留了原廠ECU硬件部分,采用將新的運行管理程序寫入ECU程序的方法,因為改變了原廠設定程序,寫入式ECU又稱改寫ECU或民間常說的刷電腦。這種改裝方式雖然受原廠ECU與傳感器所限,可調整范圍相對較小,但由于不會破壞原廠其他功能的使用以及更為穩(wěn)定安全的特點,近年來受到了更多改裝玩家的青睞。許多品牌都會推出對應特定車型的ECU程序,目前較為流行的一些寫入式ECU改裝品牌更是宣傳其設定的ECU程序會針對當?shù)赜推、氣候等因素,亦可選擇低扭增強型、峰值馬力增高型甚至是比原廠更省油的ECU改裝程序。 ○ 外掛式 外掛式改裝ECU簡單說就是通過將信號“偷偷”更換,欺騙帶有保護程序的ECU來達到改變執(zhí)行程序的目的。首先外掛ECU將各個傳感器所反饋回ECU的信號進行攔截,針對需要調整的信號進行修改(可以理解為作弊,目的是騙過原廠ECU),將本來超過原廠ECU認可上限的信號變成正常信號輸入原廠ECU,ECU接收到“正常信號”后將原廠設定的執(zhí)行程序輸出至外掛ECU,這時外掛ECU再將信號進行修改(這時原廠ECU發(fā)出的指令并不適合執(zhí)行元件進行工作)。這一系列動作之后,一次成功的欺騙算是完成了。外掛式改裝ECU可調范圍介于其他兩種方式之間。但由于現(xiàn)代汽車ECU的性能越來越強大,自我保護程度更高,外掛式電腦的操作難度也越來越大。 三種方式各自有自己的優(yōu)缺點,替代式適合重度改裝甚至競技改裝,刷寫式適合原裝ECU保護性較強以及輕度改裝,外掛式的電腦則適合輕度至中度的改裝,并且對應較為容易修改數(shù)據(jù)的原裝ECU。 本文導航
☆ ECU改裝原理 我們已經(jīng)了解到發(fā)動機的控制系統(tǒng)簡單來說是由三部分組成的,即傳感器Sensor、中央控制單元ECU以及執(zhí)行元件,理論上只要這三大系統(tǒng)都在正常工作,發(fā)動機就可以正常運轉(其他硬件正常狀態(tài)時),但正常工作只是內燃機工作的最低要求。拋開發(fā)動機排量、零部件強度、精度、進排氣系統(tǒng)、點火、供油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等部件的性能不說,單就ECU程序設定而言,原廠車型設定的ECU程序會顧慮到車輛的尾氣排放性能、燃油經(jīng)濟性、耐用性甚至是否適用于城市道路行駛(動力輸出特性,強調低扭輸出)。 原裝電腦會根據(jù)發(fā)動機不同負載以及轉速,設定一個最為穩(wěn)定的噴油以及點火參數(shù),既不會使得燃燒溫度過高,也不會使混合氣過濃或過稀,同時考慮到不同地區(qū)的燃油品質差異(點火時間控制保守)。但是既然是廣泛適用,那么這個設定一定是較為保守的。通過改變ECU程序來更加精確化的控制噴油量、點火正時等就可以提升發(fā)動機的燃燒效率或者動力性能。亦或是兩者兼顧,這時一定人會問,提高燃燒效率不是更省油嗎?那豈不是與我們所認知的動力更強會更費油的慣性思維相互矛盾了嗎? 我們首先要明白一個道理,內燃機是通過燃燒燃料,爆炸而產(chǎn)生動力的,那么燃料與空氣之間的配比就非常重要。常識告訴我們,稀薄的混合氣(空燃比大于14.7)能省油,濃混合氣(空燃比小于14.7)可以提供更大的動力。當然,所謂的濃或者稀,一定是在保證發(fā)動機在正常工作狀態(tài)之下,過低或者過高的混合比例,都不能得到好的結果,不同工況下的空燃比調校也會有所不同,一切要視具體情況而定。例如,本田S2000的高性能F20C自然進氣發(fā)動機,當發(fā)動機處于9200rpm節(jié)氣門全開時,原廠ECU的空燃比設定為11.6左右(較濃的混合氣可以保護發(fā)動機,減少爆震風險,同時較多的汽油可以起到冷卻發(fā)動機的作用),而MUGEN(無限)的原廠替換式ECU的數(shù)值是12.0,而在更激進的技師手上,空燃比可進一步升高至13以上。此時引擎處于爆震邊緣了,但由于燃效最高,高轉爆發(fā)力比原裝要更好,油耗還會有所降低(當然這種狀態(tài)下沒有人會考慮油耗的),不過同時發(fā)動機的溫度會上升得很快,需要冷卻系統(tǒng)的跟進來幫助降溫。 但是我們之前所提的問題似乎仍沒有解決,不緊張下面繼續(xù)解答:就拿空燃比舉例,性能改裝必定不是單純一個方面的改變,往往需要搭配其他部件一同變化,比如供油系統(tǒng)、大噴油嘴或油泵等等,而往往是因為加大馬力之后,為了減少爆震和和更好的為發(fā)動機散發(fā)熱量便會會調多噴油量,所以涉及動力性能的提升往往都會較未改裝前費油,而提升動力性能后為什么會出現(xiàn)噴黑煙甚至是噴火的現(xiàn)象那就不難理解了。 ☆ 疑問:為什么渦輪增壓發(fā)動機的ECU經(jīng)升級后,功率和扭矩的提升會比自然吸氣發(fā)動機要大那么多? 其實這個不難理解,渦輪增壓器的增壓值是可以調節(jié)的,增壓值增大,帶來的結果是進氣密度增加,同等體積下氧分子含量會增加,只要供油點火部分進行跟進,馬力自然提升明顯,但相對于自然進氣發(fā)動機,對油品、溫度等要求也更加苛刻與敏感,大馬力當然對發(fā)動機硬件部分的強度要求也更高。 本文導航
實例分析: 上面說完了原理之后,是時候改用實例來進行分析了,下面便是通過一個德國的著名ECU升級技術公司的案例來分析一下ECU升級之后的動力表現(xiàn)變化。 通過對比可得知,對ECU的升級,功率提升的幅度大小與排量成正比,排量越大,功率提升的幅度越大,隨之扭矩提升幅度也隨之增大。但在提升比例方面則渦輪增壓發(fā)動機的提升效果要明顯強于自然吸氣發(fā)動機,就拿本次提升的途安1.8T車型來說,功率提升比例達到了22%,遠比自然吸氣的5%-7%要強,扭矩提升比例也是遠遠強于自然吸氣發(fā)動機。 全文總結: 通過整節(jié)課的介紹,相信大家對ECU的改裝也有了一定的認識,其實ECU改裝是個看似簡單實則較為復雜的動力改裝項目,本文涉及到的也僅僅是一些最為初級的理論知識。ECU的改裝并非單純的指輸出數(shù)據(jù)指令上面的變化,而是涉及眾多整車匹配方面的問題,改裝ECU是一件軟件與硬件相輔相成的工程,ECU要配合硬件,才能發(fā)揮出硬件百分百的效能;而ECU改裝也要以硬件為依托,才能顯示出ECU改裝的價值。希望熱愛改裝的朋友們多多相互交流,廣泛討論,共同推動國內ECU改裝文化的進步。 本文導航
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