آشنایی با عملکرد و ساختمان داخلی ایسیو (ECU)

در این مقاله به معرفی کلی یکی از حیاتی ترین اجزای خودروهای انژکتوری یعنی ایسیو برداخته عملکرد و ساختمان داخلی ایسیو (ECU) را به طور کامل و جامع توضیح می دهیم.

ایسیو (ای سی یو ECU) چیست؟

در سیستم های انژکتوری برای کنترل دقیق زمان و مدت پاشش سوخت و زمان جرقه زنی موتور نیاز به دستگاهی می باشد که در بهترین حالت ممکن دستور تزریق سوخت به انژکتورها را بدهد و همچنین در بهترین زمان ممکن فرمان زدن جرقه را برای کوئل دوبل و شمع ها صادر کند. چنین دستگاهی برای عملکرد نیاز به مرکزی برای پردازش اطلاعاتی که از سنسورها می آید و داشتن برنامه از پیش نوشته شده و به عنوان الگوی رفتاری در داخل آن است. این دستگاه واحد کنترل الکترنیک یا ^ECU نام دارد.

نحوه کار و عملکرد ایسیو ECU خودرو

اطلاعات ارسالی از سنسورها به صورت پالس و سیگنال آنالوگ و پیوسته از دسته سیم متصل به کانکتور ^ECU وارد ^ECU می شود . این اطلاعات بر حسب ولت و بین مقادیر ۰ تا ۱۲ ولت می باشند. در صورتی که میکرو کنترلر فقط می تواند بر روی سیگنال های در محدوده میکرو ولت پردازش انجام دهد، بنابراین از مقاومت های تعبیه شده در روی مدار گذشته و پس از تقلیل وارد میکروکنترلر می شود.

در میکروکنترلر روی آن پردازش انجام می گیرد، سپس به آی سی های قدرت رفته ، ولت و آمپر آن افزایش می یابد و به عملگرها می رود. به طور مثال در ادامه در آی سی کنیستر و انژکتور تعدادی پایه ورودی وجود دارد که به میکرو کنترلر متصل است .این پایه ها پالس ضعیف میکروکنترلر را دریافت می کند.  آی سی قدرت این پالس ضعیف را که در محدوده میکرو آمپر و میکرو ولت می باشد،  تقویت می کند و از طریق پایه های خروجی به عملگرها می فرستد. به عبارتی می توان گفت آی سی های قدرت یک واسطه بین میکرو کنترلر و عملگرها می باشد که فرامین صادر شده از میکروکنترلر را  از پایه های ورودی خود گرفته و پس ازتقویت کردن به عملگر ها می فرستد .

مشخصات ^ECU

مشخصات ECU sagem S 2000 (ساخت شرکت ساژم متعلق به وزارت دفاع فرانسه ) به صورت زیر است:

• دارای ۳ کانکتور و  ۱۱۲ پایه سیستم پاشش سوخت MPFI (Full Sequential)
• Semi-Static-DLI سیستم جرقه زنی
• سیستم عیب یاب قابل نصب E.O.B.D (Rs232)
• سیستم ارتباطی با سایر واحدهای کنترل الکترونیک CAN1

المان های به کار رفته در ساختمان داخلی ECU

• یک عدد میکروکنترلر برای پردازش اطلاعات
• یک عدد کریستال برای تولید فرکانس مرجع
• یک عدد حافظه فلش برای ذخیره برنامه نوشته شده
• یک عدد آی سی دو طرفه برای ارتباط با دستگاه عیب یاب
• یک عدد آی سی ^EEPROM به عنوان حافظه موقت و برنامه ریزی کردن
• یک عدد آی سی شبکه برای اتصال   ^ECU با سیستم مالتی پلکس خودرو
• دو عدد آی سی قدرت برای کوئل دوبل
• دو عدد ترانزیستور برای تقویت برق گرمکن سنسور اکسیژن
• یک عدد ترانزیستور برای رله دوبل
• یک عدد آی سی ورودی برای سنسور ضربه
• یک عدد آی سی رگولاتور برای تثبیت سازی برق تغذیه
• یک عدد آی سی قدرت برای عملگرهای فن- پمپ بنزین-رله کولر
• یک عدد آی سی قدرت برای شیر برقی کنیستر
• یک عدد آی سی قدرت برای انژکتورها
• و المانهای دیگر نظیر خازن های ذخیره انرژی و نویز گیر، مقاومت های کاهنده و…

تشریح المان های ECU

آی سی میکرو کنترلر ایسیو

این قطعه به عنوان مغز یک مرکز کنترل عمل میکند، به این معنی که تمام اطلاعات ارسالی از سنسورهای خودرو را دریافت کرده و پس از پردازش، فرامین لازمه را برای عملگرها ارسال می کند.

بخش های مختلف میکروکنترلر ایسیو

• واحد پردازش و واحد محاسبات
•  ورودی ها و خروجی ها
•  حافظه اصلی میکروکنترلر(^Ram)
• حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره می گردد(^Rom)
• زمان سنج برای کنترل زمان ها
• مبدل آنالوگ به دیجیتال

عملکرد میکروکنترلر ایسیو

سیگنال های آنالوگ توسط سنسورها از طریق پورت ورودی وارد مبدل آنالوگ به دیجیتال می شود. این اطلاعات به ^CPU  می رود و پس از پردازش به مبدل دیجیتال به آنالوگ فرستاده می شود و از آنجابه عملگرها ارسال می گردد. دلیل استفاده از مبدل های آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ این است که اطلاعات ارسالی از سنسورها همیشه به صورت آنالوگ و پیوسته است؛ ولی زبان میکروکنترلر دیجیتال می باشد. از طرفی اطلاعات دیجیتال پس از پردازش برای عملگرها قابل فهم نیست و باید آنالوگ تبدیل شود.

هنگامی که راننده پدال گاز را می فشارد، دریچه گاز حرکت دورانی انجام می دهد، سنسور دریچه گاز این حرکت دورانی را به صورت ولتاژ مثلاً ۴ ولت به ^ECU ارسال می کند، این عدد قابل فهم برای مرکز محاسبات و پردازش میکروکنترلر نمی باشد بنابراین مبدل آنالوگ به دیجیتال آن را به صورت ۱۰۱ تبدیل کرده تا قابل فهم برای ^CPU داخل میکروکنترلر گردد.

در این مرحله ابتدا این اطلاعات دیجیتال به حافظه فلش رفته ، در آن جا با برنامه از پیش نوشته شده که مربوط به دستورالعمل های سنسور دریچه گاز می باشد، مقایسه می گردد و از آنجا به مرکز محاسبات فرستاده می شود و با توجه به پارامترهای دیگری نظیر  دمای هوای ورودی، فشار هوای ورودی، دمای آب و … بهترین فرمان لازم را برای انژکتورها صادر می نماید.

آی سی فلش ایسیو

برنامه اصلی میکروکنترلر توسط برنامه نویسان متخصص به زبان نوشته می شود سپس توسط کامپایلر به زبان هگز تبدیل می شود. این برنامه در فلش نگه داری می گردد. فلش این برنامه را خط به خط می خواند و پردازش می نماید. این برنامه در اصل الگوی رفتاری میکروکنترلر می باشد و تمام دستورات در آن قرار دارد.

کریستال ایسیو

میکرو کنترلر برای شروع به کار نیاز به یک پالس مرجع دارد تا خودش را با آن بسنجد وظیفه این کار با کریستال می باشد.

گرمکن سنسور اکسیژن ایسیو

گرمکن سنسور اکسیژن یک ترانزیستور می باشد که وظیفه کنترل گرمکن سنسور اکسیژن را به عهده دارد. دلیل استفاده از این قطعه این است که سنسور اکسیژن در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد به بالا کار می کند. بنابراین در لحظه شروع کار موتور به علت کم بودن درجه حرارت ،^ECU از طریق این ترانزیستور به گرمکن سنسور اکسیژن فرمان می دهد تا سنسور را گرم وآماده به کار کند.این قطعه دارای دوپایه می باشد که پس از عبور از مقاومت های کاهنده و فیوز اطمینان به پایه ۴۳ میکروکنترلر می رود.

آی سی کوئل دوبل ایسیو

از آی سی های قدرت می باشد که فرمان صادر شده برای جرقه زنی را از میکروکنترلر می گیرد و پس از تقویت به  عملگرکوئل دوبل ارسال می کند.

آی سی سنسور ضربه ای ایسیو

این آی سی پالس صادر شده از عملگر سنسور ضربه را می گیرد و آن را برای میکروکنترلر ارسال می کند. این آی سی تنها آی سی ورودی در میکروکنترلر می باشد، زیرا از بین سنسور های موجود در موتور خودرو فقط سنسور ضربه است که در ^ECU دارای آی سی مخصوص به خود می باشد.

دلیل این که برای این سنسور در  EC  آی سی تعبیه شده این است که اگر موتور خودرو دارای رزونانس بیش از اندازه شود، سیگنال ارسالی از این سنسور بسیار زیاد می شود  و اگر به صورت مستقیم وارد مدار شود باعث آسیب رساندن به ^ECU می شود پ. ورودی های این آی سی هم  از سنسور ضربه است و هم برای گرفتن پالس مرجع کریستال به میکروکنترلر  ولی همه خروجی های آ ن به میکروکنترلر می رود.

ویژگی های آی سی سنسور ضربه ای ایسیو

• قابل برنامه ریزی توسط میکروپروسسور
• ثابت های زمانی قابل برنامه ریزی دیجیتال
• ویژگی های فیلتر قابل برنامه ریزی دیجیتال
• تقسیم کننده فرکانس قابل برنامه ریزی
• فرکانس های زمان سنج خارجی تا ۲۴ مگا هرتز
• میزان دمای عملیاتی بین ۴۰ درجه سانتیگراد تا۱۲۵ درجه سانتیگراد

آی سی کنیستر ایسیو

این آی سی از آی سی های قدرت می باشد که سیگنال های ارسالی از میکروکنترلر را تقویت می کند و به شیربرقی کنیستر می فرستد.

انژکتور ایسیو

آی سی انژکتور یک آی سی قدرت است که همانند آی سی کنیستر  ،^TLE6220 می باشد.پس از رسم جدول آن صرف نظر کرده و به تحلیل پایه های آن پرداخته می شود.

آی سی کانکت ایسیو

این آی سی دارای ۴۴ پایه بوده و تنها آی سی به کار رفته در میکروکنترلر می باشد که در هر چهار طرف دارای پایه است و ورودی – خروجی می باشد. این آی سی برای ارتباط  ^ECU با دستگاه عیب یاب به کار می رود. تعمیرکاران خودروهای انژکتوری برای تشخیص عیب از دستگاه عیب یاب یا همان دیاگ استفاده می کنند .

حال ممکن است این سوال پیش آید که چگونه این امر صورت می گیرد اگر عملکرد قطعه ای دچار مشکل شود و سیگنال های غیر معمولی برای ^ECU ارسال کند، در این صورت ^ECU این عیب را تشخیص داده و در حافظه خود نگهداری می کند؛ تا زمانی که تعمیر کار دستگاه دیاگ را به کانکتور ^ECU متصل کند.

در این زمان این عیب که توسط میکروکنترلر ^ECU تشخیص داده شده  و در حافظه ^EEPROM نگه داری شده بود از طریق آی سی کانکت با دستگاه، بر روی نمایشگر دیاگ نشان داده می شود و تعمیر کار می فهمد که خرابی از کدام قسمت موتور می باشد. البته آنچه که از مرکز کنترل به دستگاه عیب یاب فرستاده می شود فقط یک کد است و این بستگی به قدرت برنامه و پایگاه داده دستگاه عیب یاب دارد که این کد را چگونه تعبیر کند.

تمام عملیات زیر توسط دستکاه دیاگ و از طریق آی سی کانکت صورت می گیرد:

• خواندن کد خطا
• پاک کردن کد خطا
• نمایش اطلاعات لحظه ای Live Data
• راه اندازی مستقیم عملگرها ه- برنامه ریزی

حتما بخوانید: آشنایی با اجزای اصلی ایسیو (ECU)

آی سی استپر موتور ایسیو

این آی سی از آی سی های قدرت می باشد که سیگنال ارسالی از میکروکنترلر را تقویت کرده و به استپرموتور روی دریچه گاز می فرستد.

آی سی فن- پمپ بنزین-رله کولر ایسیو

این آی سی یک مدار راه اندازاست که برای برنامه های کاربردی خودرو  اختصاص داده شده است.

ویژگی ها ی آی سی فن- پمپ بنزین-رله کولر ایسیو

• قابلیت جریان خروجی ها تا ۰.۵ آمپر
• تنظیم مجدد عملکرد با تنظیم مجدد سیگنال یا ولتاژ تحت فشار در VDD
• خاموش شدن حرارتی خروجی ها به صورت مستقل
• تشخیص بارگذاری شدن به صورت باز
• تامین منطقی VDD به صورت واحد
• حالت خروجی قابل برنامه ریزی برای حدود جریان متحمل شده یا خاموش کردن

آی سی رگولاتور ایسیو

برقی که ^ECU از رله دوبل می گیرد، ۱۲ ولت می باشد. این در صورتی است که  ^ECU با برق ۵ ولت کار می کند این تقلیل ولت از طریق آی سی رگلاتور صورت می گیرد. از طرفی برق ارسالی به علت کارکرد آلترناتور خودرو کاملاً یک سو نمی باشد که وظیفه رگلاتور در این باره یک سو سازی برق دریافتی است.

ویژگی های آی سی رگولاتور ایسیو

• ولتاژ خروجی ۵ ولت با قابلیت جریان ۴۵۰ میلی آمپر
• دو خروجی ردیابی برای ۵۰ میلی آمپر و ۱۰۰ میلی آمپر
• فعال کردن عملکرد برای خروجی های اصلی و ردیابی
• تنظیم مجدد با آستانه قابل تنظیم
• محدوده وسیع دمایی
• حفاظت در درجه حرارت بیش از حد
• حفاظت در ولتاژ بیش از حد

 EEPROM  آی سی ایسیو

اطلاعات لحظه ای و موقت در آی سی ^EEPROM نگه داری می شود که معمولا با هر بار استارت زدن این اطلاعات تغییر می کند.همچنین این آی سی به عنوان میز کار آی سی فلش مورد استفاده قرار می گیرد، به این صورت که برنامه هایی که در لحظه می خواهند مورد استفاده قرار گیرند از فلش به ^EEPROM می آید. آنجا با اطلاعات ارسالی از سنسورها مقایسه می شود و پس از پردازش توسط ^CPU به عملگرها می رود. از دیگر استفاده های این آی سی برای برنامه ریزی ^ECU می باشد  .

ویژگی های آی سی  EEPROM ایسیو

• سازگار با رابط سریال گذرگاه ^SPI
•  سرعت بالا: ۱۰ مگاهرتز
•  رجیستر وضعیت
•  حفاظت سخت افزار از رجیستر وضعیت
•  نوشتن بایت و صفحه (تا ۳۲ بایت)
•  چرخه برنامه نویسی خود به هنگام
•  حفاظت در برابر  ^ESD پیشرفته
•  بیش از ۱ میلیون سیکل نوشتن
•  بیش از ۴۰ سال حفظ اطلاعات
• ۵۱۲ بایت حافظه

آی سی شبکه ایسیو

تکنولوژی مالتی پلکس و شبکه در بسیاری از مدل های پژو استفاده شده است. وظیفه این آی سی ارتباط بر قرار کردن این  ^ECU با دیگر ^ECU های به کار رفته در سیستم شبکه خودرو می باشد .

هندسه شبکه های اطلاعاتی ^{ECU sagem S 2000} از نوع ^BUS  است که در این شبکه تمامی ^ECU ها به طور جداگانه پس از اتصال به دو خط گذرگاه داده ها، به یکدیگر متصل می شوند. از آنجاکه ^ECU موتور از قسمت های مهم و حیاتی خودرو به حساب می آید و تبادل اطلاعات آن با سایر ^ECU ها باید با سرعت زیادی انجام گیرد، لذا در این سیستم از شبکه Control Area ^Network) ^CAN) استفاده شده است.

انواع حافظه های ای سی یو ECU:

ایسیو زیمنس

حافظه های ECU یا همان شامل دو نوع حافظۀحافظه موقت و حافظه دائمی می باشد.

در این مطلب به آشنایی با ایسیو و اجزای اصلی ECU پرداختیم. در صورتی که قصد دارید به صورت حرفه ای تعمیرات ایسیو را فرا بگیرید، توصیه می کنیم در دوره های آموزش تعمیرات ecu  خودرو آموزشگاه فنون برق ثبت نام کرده و در مدت زمان کوتاهی به یک تعمیرکار حرفه ای ایسیو تبدیل شوید.