改裝學(xué)堂又開(kāi)課了,本期的話(huà)題相信大家都會(huì )十分感興趣,因為這期的教學(xué)內容對于動(dòng)力的提升可以說(shuō)不必大費周章,且可得到立竿見(jiàn)影的效果,不用多說(shuō),相信一直關(guān)注改裝的同學(xué)們已經(jīng)猜到是發(fā)動(dòng)機ECU的升級改裝了。尤其是國內很多歐系車(chē)型改裝經(jīng)常會(huì )提到的一階、二階,說(shuō)的就是發(fā)動(dòng)機的ECU程序(當然改裝套件中也同時(shí)包括硬件部分改裝)。對于想提升動(dòng)力性能的車(chē)主來(lái)說(shuō),ECU改裝是目前動(dòng)力系統改裝中最為炙手可熱的一種。事不宜遲,今天我們就來(lái)聊聊這個(gè)很多人都知道但又不是太了解的ECU動(dòng)力系統改裝!
隨著(zhù)近年來(lái)國內改裝市場(chǎng)的逐漸成熟,提升車(chē)輛的動(dòng)力性能的改裝早已不是最初只涉及到基本的進(jìn)排氣、點(diǎn)火等入門(mén)級改裝了。使用渦輪/機械增壓器亦或是通過(guò)高角度凸輪軸采用高壓縮比等方法來(lái)達到高轉速大馬力的自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機的改裝也早已不是什么新鮮事,眾所周知,不同于過(guò)去的化油器時(shí)代,現在汽車(chē)的動(dòng)力單元的總指揮是發(fā)動(dòng)機ECU,一臺車(chē)的硬件設備再完美,缺少一個(gè)優(yōu)秀的ECU也是無(wú)法運行的,“刷電腦”就是通過(guò)一些手段將原廠(chǎng)保守的ECU程序改寫(xiě),從而實(shí)現提升發(fā)動(dòng)機某方面性能的目的。
這樣說(shuō)看似很容易理解,但如果要問(wèn)到是如何通過(guò)改寫(xiě)ECU來(lái)提升性能的話(huà),我猜大部分朋友一定是一知半解說(shuō)不清楚。這次我們就來(lái)簡(jiǎn)單的聊聊發(fā)動(dòng)機ECU的改裝,希望通過(guò)這篇文章,在你面對刷電腦這個(gè)詞時(shí)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(chēng)“行車(chē)電腦”、“車(chē)載電腦”等。從用途上講則是汽車(chē)專(zhuān)用微機控制器,也叫汽車(chē)專(zhuān)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)、模數轉換器(A/D)以及整形、驅動(dòng)等大規模集成電路組成。用一句簡(jiǎn)單的話(huà)來(lái)形容就是“ECU就是汽車(chē)的大腦”。而本次我們說(shuō)的改裝ECU,是指發(fā)動(dòng)機ECU部分。
☆ 發(fā)動(dòng)機ECU的控制理論:
在說(shuō)到發(fā)動(dòng)機ECU的改裝時(shí),我們先要了解一下發(fā)動(dòng)機ECU的控制原理:首先,我們的發(fā)動(dòng)機工作狀態(tài)是一個(gè)閉環(huán)控制:通過(guò)固定的程序(不同工況下的空燃比以及點(diǎn)火正時(shí))設定好發(fā)動(dòng)機的工作規律。然后在排氣管加入氧傳感器,用氧傳感器判斷發(fā)動(dòng)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(diǎn)火正時(shí)是提前了還是延后了;水溫傳感器,可以判斷發(fā)動(dòng)機燃燒室溫度是否正常來(lái)修正供油量,保護發(fā)動(dòng)機,等等。將這些情況發(fā)送到ECU,然后ECU就會(huì )根據它們的反饋,不斷地調整噴油量以及點(diǎn)火正時(shí)。
ECU通過(guò)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(dòng)機的各部分工作狀態(tài)信息,由負責傳輸的線(xiàn)路發(fā)送至ECU。在ECU接收了這些信號之后,就會(huì )對各種信號進(jìn)行分析,便會(huì )得知發(fā)動(dòng)機各部件功能處于什么樣的狀態(tài),運作情況如何的信息,然后根據事先寫(xiě)好的程序自動(dòng)運算,在這個(gè)狀態(tài)下應該讓哪些執行元件做哪些事情,繼而將指令發(fā)送到執行元件,命令執行元件工作。
『是臨時(shí)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(kāi)環(huán)控制。目前所有的ECU都采用閉環(huán)控制,使得發(fā)動(dòng)機管理更精確?!?/p>
做個(gè)簡(jiǎn)單的比喻:EUC更像人的大腦以及神經(jīng)系統,一般成年人,百米跑下來(lái)13-15秒,平時(shí)呢,你可能20秒跑完,因為那樣你不覺(jué)得累。更改ECU程序就類(lèi)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(lái)點(diǎn)興奮劑,結果10秒跑完了。其實(shí),你的肌肉和骨骼已經(jīng)收到傷害了。
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☆ ECU改裝是什么?
看過(guò)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(guò)改變處理問(wèn)題的方法(原先設定好的ECU程序),來(lái)達到改變發(fā)動(dòng)機運行的目的。
所謂的“ECU程序”,其實(shí)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(lái)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參數的修改,實(shí)際上就是在修改運算法則。
然而這時(shí)問(wèn)題就出現了,當輸入信號超過(guò)ECU內默認的正常值(過(guò)多或過(guò)少),不僅調校無(wú)效,更加有可能亮起故障信號燈。這時(shí)我們能做的,是讓這個(gè)信號不超出正常值;要么干脆放棄這個(gè)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(shí)現你的運算法則,而同時(shí)讓它“騙”原廠(chǎng)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(gè)籠統的說(shuō)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(chē)場(chǎng)非常常見(jiàn)的“替換式電腦”,用“全職替換式ECU”控制發(fā)動(dòng)機,例如Motec、Haltech等品牌,就是較為著(zhù)名的全取代式電腦,這種改裝通常都是搭配重度的發(fā)動(dòng)機硬件改裝使用,由于改裝后發(fā)動(dòng)機的工作溫度、進(jìn)氣量、噴油量、壓縮比等數據大大超出原廠(chǎng)設定范圍,也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機經(jīng)過(guò)了非常大的改裝作業(yè)后,原廠(chǎng)ECU完全無(wú)法滿(mǎn)足硬件的需求時(shí),這種競技型產(chǎn)品是最合適的選擇,替換式電腦完全無(wú)需考慮到原廠(chǎng)數據的局限性,所有數據任由技師隨意設定。雖說(shuō)替換式電腦有著(zhù)無(wú)比強大的可調性,但這種電腦也正因沒(méi)有固定的形式與規格,一切需要從頭開(kāi)始。使得對技師的要求非常之高。至于多困難,光是讓車(chē)輛正常啟動(dòng)后怠速穩定,一兩天的調校時(shí)間一點(diǎn)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(chē)隊。
○ 寫(xiě)入式
而寫(xiě)入式改裝ECU則保留了原廠(chǎng)ECU硬件部分,采用將新的運行管理程序寫(xiě)入ECU程序的方法,因為改變了原廠(chǎng)設定程序,寫(xiě)入式ECU又稱(chēng)改寫(xiě)ECU或民間常說(shuō)的刷電腦。這種改裝方式雖然受原廠(chǎng)ECU與傳感器所限,可調整范圍相對較小,但由于不會(huì )破壞原廠(chǎng)其他功能的使用以及更為穩定安全的特點(diǎn),近年來(lái)受到了更多改裝玩家的青睞。許多品牌都會(huì )推出對應特定車(chē)型的ECU程序,目前較為流行的一些寫(xiě)入式ECU改裝品牌更是宣傳其設定的ECU程序會(huì )針對當地油品、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(chǎng)更省油的ECU改裝程序。
○ 外掛式
外掛式改裝ECU簡(jiǎn)單說(shuō)就是通過(guò)將信號“偷偷”更換,欺騙帶有保護程序的ECU來(lái)達到改變執行程序的目的。首先外掛ECU將各個(gè)傳感器所反饋回ECU的信號進(jìn)行攔截,針對需要調整的信號進(jìn)行修改(可以理解為作弊,目的是騙過(guò)原廠(chǎng)ECU),將本來(lái)超過(guò)原廠(chǎng)ECU認可上限的信號變成正常信號輸入原廠(chǎng)ECU,ECU接收到“正常信號”后將原廠(chǎng)設定的執行程序輸出至外掛ECU,這時(shí)外掛ECU再將信號進(jìn)行修改(這時(shí)原廠(chǎng)ECU發(fā)出的指令并不適合執行元件進(jìn)行工作)。這一系列動(dòng)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。但由于現代汽車(chē)ECU的性能越來(lái)越強大,自我保護程度更高,外掛式電腦的操作難度也越來(lái)越大。
三種方式各自有自己的優(yōu)缺點(diǎn),替代式適合重度改裝甚至競技改裝,刷寫(xiě)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據的原裝ECU。
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☆ ECU改裝原理
我們已經(jīng)了解到發(fā)動(dòng)機的控制系統簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是由三部分組成的,即傳感器Sensor、中央控制單元ECU以及執行元件,理論上只要這三大系統都在正常工作,發(fā)動(dòng)機就可以正常運轉(其他硬件正常狀態(tài)時(shí)),但正常工作只是內燃機工作的最低要求。拋開(kāi)發(fā)動(dòng)機排量、零部件強度、精度、進(jìn)排氣系統、點(diǎn)火、供油系統、冷卻系統等部件的性能不說(shuō),單就ECU程序設定而言,原廠(chǎng)車(chē)型設定的ECU程序會(huì )顧慮到車(chē)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(dòng)力輸出特性,強調低扭輸出)。
原裝電腦會(huì )根據發(fā)動(dòng)機不同負載以及轉速,設定一個(gè)最為穩定的噴油以及點(diǎn)火參數,既不會(huì )使得燃燒溫度過(guò)高,也不會(huì )使混合氣過(guò)濃或過(guò)稀,同時(shí)考慮到不同地區的燃油品質(zhì)差異(點(diǎn)火時(shí)間控制保守)。但是既然是廣泛適用,那么這個(gè)設定一定是較為保守的。通過(guò)改變ECU程序來(lái)更加精確化的控制噴油量、點(diǎn)火正時(shí)等就可以提升發(fā)動(dòng)機的燃燒效率或者動(dòng)力性能。亦或是兩者兼顧,這時(shí)一定人會(huì )問(wèn),提高燃燒效率不是更省油嗎?那豈不是與我們所認知的動(dòng)力更強會(huì )更費油的慣性思維相互矛盾了嗎?
我們首先要明白一個(gè)道理,內燃機是通過(guò)燃燒燃料,爆炸而產(chǎn)生動(dòng)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(dòng)力。當然,所謂的濃或者稀,一定是在保證發(fā)動(dòng)機在正常工作狀態(tài)之下,過(guò)低或者過(guò)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(huì )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(jìn)氣發(fā)動(dòng)機,當發(fā)動(dòng)機處于9200rpm節氣門(mén)全開(kāi)時(shí),原廠(chǎng)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(dòng)機,減少爆震風(fēng)險,同時(shí)較多的汽油可以起到冷卻發(fā)動(dòng)機的作用),而MUGEN(無(wú)限)的原廠(chǎng)替換式ECU的數值是12.0,而在更激進(jìn)的技師手上,空燃比可進(jìn)一步升高至13以上。此時(shí)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(huì )有所降低(當然這種狀態(tài)下沒(méi)有人會(huì )考慮油耗的),不過(guò)同時(shí)發(fā)動(dòng)機的溫度會(huì )上升得很快,需要冷卻系統的跟進(jìn)來(lái)幫助降溫。
但是我們之前所提的問(wèn)題似乎仍沒(méi)有解決,不緊張下面繼續解答:就拿空燃比舉例,性能改裝必定不是單純一個(gè)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、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(dòng)機散發(fā)熱量便會(huì )會(huì )調多噴油量,所以涉及動(dòng)力性能的提升往往都會(huì )較未改裝前費油,而提升動(dòng)力性能后為什么會(huì )出現噴黑煙甚至是噴火的現象那就不難理解了。
☆ 疑問(wèn):為什么渦輪增壓發(fā)動(dòng)機的ECU經(jīng)升級后,功率和扭矩的提升會(huì )比自然吸氣發(fā)動(dòng)機要大那么多?
其實(shí)這個(gè)不難理解,渦輪增壓器的增壓值是可以調節的,增壓值增大,帶來(lái)的結果是進(jìn)氣密度增加,同等體積下氧分子含量會(huì )增加,只要供油點(diǎn)火部分進(jìn)行跟進(jìn),馬力自然提升明顯,但相對于自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)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(dòng)機硬件部分的強度要求也更高。
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實(shí)例分析:
上面說(shuō)完了原理之后,是時(shí)候改用實(shí)例來(lái)進(jìn)行分析了,下面便是通過(guò)一個(gè)德國的著(zhù)名ECU升級技術(shù)公司的案例來(lái)分析一下ECU升級之后的動(dòng)力表現變化。
通過(guò)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(dòng)機的提升效果要明顯強于自然吸氣發(fā)動(dòng)機,就拿本次提升的途安1.8T車(chē)型來(lái)說(shuō),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(dòng)機。
全文總結:
通過(guò)整節課的介紹,相信大家對ECU的改裝也有了一定的認識,其實(shí)ECU改裝是個(gè)看似簡(jiǎn)單實(shí)則較為復雜的動(dòng)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據指令上面的變化,而是涉及眾多整車(chē)匹配方面的問(wèn)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(jià)值。希望熱愛(ài)改裝的朋友們多多相互交流,廣泛討論,共同推動(dòng)國內ECU改裝文化的進(jìn)步。
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