کامپیوتر ماشین یا همان ECU چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

طی دهه‌های اخیر پیشرفت تکنولوژی در بخش‌های مختلف صنعت چشمگیر و روزافزون بوده است. صنعت خودروسازی نیز از این قاعده مستثنا نبوده و حضور و ظهور مدرنیزه را در بخش‌‌های مختلف خودروها به صورت تجهیزات الکترونیکی و ریزپردازنده‌ها شاهد هستیم. افزایش استفاده از این اجزا و قطعات با هدف بالا بردن سطح امکانات رفاهی و تجهیزات ایمنی، کاهش سطح آلایندگی خودرو‌ها و کاستن از میزان سیم‌کشی‌ها و قطعات مکانیکی پیچیده صورت گرفت. همچنین استفاده از این قطعات در هزینه نهایی و روند تولید نیز موثر است. به این ترتیب که با حذف بسیاری قطعات مکانیکی و جایگزینی آن‌ها با تجهیزات الکترونیکی فرآیند تولید ساده‌تر شده و به دنبال آن هزینه‌های تمام شده کاهش می‌یابد. علاوه‌بر اینکه هنگام تعمیرات به کمک تکنولوژی‌های مربوطه، مسیر تشخیص نواقص و معایب قطعات مختلف خودرو سریعتر و ساده‌تر طی می‌شود. ای‌سی‌یو (ECU) یا همان کامپیوتر خودرو اصلی‌ترین تجلی‌ پیشرفت تکنولوژی در صنعت خودروسازی است.

کامپیوتر ماشین یا ECU چیست و چه وظایفی دارد؟

مهمترین عامل اضافه شدن ECU به سیستم فنی خودروها، وضع قوانین سختگیرانه محیط زیستی و به تبع آن دشواری کسب استانداردهای آلایندگی هوا از سوی خودروها بود. این قوانین و استانداردهای جدید خودروسازان را برآن داشت تا به دنبال کاهش مصرف سوخت موتورهای خود بروند. این هدف به کمک سیستم Engine Control Unit محقق شد. این سیستم بنیانگذار ورود ECU به قطعات و اجزای اصلی خودروها بود. این سیستم با تنظیم دقیق ترکیب سوخت و هوا، کارایی‌ کاتالیست را ارتقاء داده و موجبات کاهش آلایندگی خروجی از اگزوز را فراهم می‌کرد.

البته آنچه امروز با عنوان واحد کنترل الکترونیک خودرو (Electronic Control Unit) یا ECU می‌شناسیم در واقع کامپیوتر قدرتمندی است که اطلاعات لازم را از  حسگرها و کنترلر‌ها مختلف خودرو دریافت کرده و پس از تحلیل و بررسی سیگنال‌های دریافتی دستورهای لازم را به عملگرهای هر بخش ارسال می‌کند. قدرت ECU با بررسی حجم و تعداد اطلاعات دریافتی توسط آن از سنسورهای مختلف، تصمیمات اتخاذ شده به وسیله آن براساس این اطلاعات، و در نهایت دستورهای ارسالی‌اش قابل درک خواهد بود. بنابراین در یک جمله می‌توان گفت ECU مغز متفکر خودرو است که کنترل تمام ریزپردازنده‌ها و کنترلر‌های الکترونیکی خودرو را در دست دارد. به این معنی که ECU عوامل نظارتی، تنظیمی و کنترلی را در خودرو مدیریت می‌کند. بر همین اساس می‌توان وظایف ECU را در موارد زیر خلاصه کرد:

– نشان‌دادن معایب خودرو با روشن کردن چراغ چک برخی قطعات و اجزای اصلی

– تنظیم عملکرد برخی عملگرها در مواقع حساس مانند عملکرد ایربگ‌ها در زمان تصادفات رانندگی 

– کنترل مصرف سوخت با تنظیم عملکرد انژکتور و پمپ هوا

– کاهش سطح آلایندگی خودرو به کمک کنترل مصرف سوخت

– کنترل شتاب و سرعت خودرو در محدوده مجاز تعریف شده برای موتور

– تامین امنیت خودرو و پیشگیری از سرقت آن

همچنین اطلاعات مربوط به نواقص فنی بخش‌های مختلف خودرو در ECU (کامپیوتر ماشین) ثبت خواهد شد و کشف این اطلاعات و در پی آن مشکلات ایجاد شده تنها با اتصال یک کامپیوتر به ECU و ترجمه ‌زبان آن‌ها به زبانی انسانی ممکن خواهد بود. این عمل در واقع همان دیاگ زدن معروف است. نکته مهم دیگر این است که در خودروهای امروزی تعداد زیادی ECU به کار می‌رود که هریک نظارت، تنظیم و کنترل بخش‌های مشخصی را بر عهده دارند. مانند ECU مربوط به سیستم تهویه مطبوع یا سیستم تعلیق. اما در نهایت ECU مرکزی که وظیفه کنترل و نظارت بر اعمال موتور و گیربکس را بر عهده دارد مهمترین کامپیوتر خودرو و قوی‌ترین آن‌ها است.

اجزای ECU

ECU قطعه چندان بزرگی نیست ولی مانند دیگر تجهیزات کامپیوتری و الکترونیکی با وجود جثه کوچک توانایی‌های عظیمی دارد. اما در کل می‌توان برای سیستم کامپیوتر یا مرکز کنترل الکترونیک مرکزی خودرو چند بخش مجزا تعریف کرد. این بخش‌ها عبارتند از:

• مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال

خروجی سنسورهای مختلف را پردازش‌کرده و از حالت آنالوگ به دیجیتال تبدیل می‌کند. چرا که ECU تنها قادر به خواندن اعداد دیجیتالی با بیت‌های مشخص است.

• خروجی‌های دیجیتال

خروجی‌های دیجیتال که در خودروهای امروزی شاهد آن‌ها هستیم وظیفه کنترل سیستم جرقه‌زنی، باز و بسته کردن سوپاپ تزریق سوخت و همچنین روشن و خاموش کردن فن سیستم خنک‌کننده را بر عهده دارند. در واقع خروجی‌های دیجیتال بخشی از دستوراتی هستند که ECU صادر می‌کند. این دستورها به اجزایی فرستاده می‌شوند که قادر به پردازش پیام‌ها دیجیتالی هستند.

• مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ

همانطور که برخی سنسورها و کنترلرها پیام‌های آنالوگ به ECU ارسال می‌کنند، بسیاری از عملگرها نیز قادر به خواندن دستورات آنالوگ هستند. این مبدل‌ها دستورات دیجیتالی صادر شده توسط ECU را به صورت آنالوگ تبدیل و ارسال می‌کنند.

حتما بخوانید: نحوه تشخیص دستکاری کیلومتر ماشین

• فرم‌دنده سیگنال

این قطعه که کاندیشنر سیگنال نیز نامیده می‌شود سیگنال‌های ارسالی ECU را در فرم و شرایط قابل خوانش اجزای مختلف تعریف می‌کند. چرا که تنها آنالوگ یا دیجیتال بودن این پیام‌ها مهم نیست بلکه سطح آن‌ها باید قابل دریافت و پردازش از سوی گیرنده باشد.

• چیپ‌های ارتباطی

چیپ‌ها یا تراشه‌های ارتباطی واسطه و رابط بین ورودی‌ها و خروجی‌ها هستند و ارتباط بین بخش‌های مختلف ECU را قوی‌تر و سریع‌تر کرده‌اند. این چیپ‌ها همچنین نقش حافظه فعال ECU را بازی می‌کنند و  مشکلات و نواقص بخش‌های مختلف را در خود حفظ کرده تا در زمان دیاگ زدن قابل بازخوانی باشند.

انواع حافظه ECU مرکز کنترل الکتریکی خودرو

کامپیوترهای ماشین برای عملکرد دقیق و صحیح خود و انجام وظایف‌شان نیاز به حافظه‌ای برای نگه‌داشتن و حفظ اطلاعات دریافتی خود دارند. چرا که برای بررسی این اطلاعات در کنار هم به همه آن‌ها نیاز دارد. همچنین برای بررسی مشکلات خودرو در هنگام دیاگ زدن به این اطلاعات نیاز است. بنابراین حافظه ECU از بخش‌های اصلی آن است. ECU دارای دو نوع حافظه است:

۱. حافظه موقت

این بخش از حافظه ECU به شناسایی و پردازش فعالیت‌های موتور و چرخ‌دنده‌های گیربکس می‌پردازد و از آن‌ها جهت محاسبات و تنظیمات لحظه‌ای استفاده می‌کند. مساله مهم در این نوع حافظه پاک شدن آن با قطع برق باتری است. البته که این اطلاعات به روش‌های مخصوصی با عنوان انشیالیز قابل برگشت و بازیابی هستند. اعمالی که باعث پاک شدن این حافظه می‌شوند عبارتند از

– جدا کردن کابل باتری

– جدا کردن سوکت‌های ECU

– جدا کردن سوکت رله

– جدا کردن سوکت BSM

این جداسازی‌ها باید بیش از ۱۵ ثانیه به طول انجامد تا حافظه موقت ECU پاک شود. در این بین جدا شدن کابل باتری از ECU ریپ زدن خودرو را به دنبال دارد و برای رفع این مشکل نیاز به بازیابی حافظه آن است.

۲. حافظه دائمی

این نوع حافظه مانند سیستم‌عامل و Setup کامپیوترهای PC است. به این معنی که قطع برق به آن آسیبی نمی‌زند اما در صورت ایجاد هرگونه نقص و مشکل در آن اطلاعاتش قابل برگشت نخواهد بود. این حافظه برای پردازش اطلاعات و سیگنال‌های سنسورهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حتما بخوانید: استعلام خلافی خودرو؛ چگونه خلافی خودرو را کم کنیم؟

نحوه عملکرد ECU

مغز متفکر خودرو به صورت همزمان یک کامپیوتر، سیستم سوئیچینگ و سیستم مدیریت انرژی است که وظایف خود را در سه مرحله ورودی، پردازش و خروجی انجام می‌دهد. این مراحل هرکدام پیچیدگی‌های خاص خود را دارند و یک حوزه عملیاتی محسوب می‌شوند. در بخش ورودی، داده‌ها و سیگنال‌های ماژول‌ها و حسگرهای مختلف وارد و همزمان به کد‌های تعریف شده در سیستم ECU تبدیل می‌شوند. در بخش پردازش، علاوه بر خوانش این کد‌ها بر اساس دستورهای برنامه‌ریزی شده در ECU و پردازش آن‌ها در CPU کامپیوتر، این کد‌ها در حافظه ECU ذخیره می‌شوند. در مرحله خروجی کد‌های دستوری ECU در قالب پالس‌های مشخص و قابل خوانش توسط بخش‌های فعال موتور، ارسال می‌شوند. این کد‌ها و دستورها نیز در حافظه ECU ثبت می‌شوند.

سنسور‌هایی که با ECU مرکزی در ارتباط هستند

هر روز بر تعداد سنسورهایی که به کامپیوتر مرکزی خودرو یعنی ECU موتور وصل شده و اطلاعات دقیقی از بخش‌های مختلف خودرو به آن ارسال می‌کنند افزوده می‌شود. اما به طور معمول و در پایه‌ای‌ترین حالت این سنسور‌ها با ECU در ارتباط هستند:

• سنسور اکسیژن یا لاندا
• سنسور فشار داخل مانیفولد یا MAP
• سنسور TPS یا موقعیت دریچه گاز
• سنسور دمای آب یا CTS
• سنسور دمای هوا یا ATS
• سنسور ضربه
• سنسور دور موتور یا RPM

کامپیوتر ماشین یا ECU برای کنترل فعالیت موتور و تنظیم سوخت‌رسانی، احتراق و انتقال قدرت، نیاز مبرم به اطلاعات تمامی این سنسورها دارد.