从控制逻辑聊起,你不知道的ECU升级秘密

汽车ECU升级是目前较为火热的一种汽车动力改装方式,但大多数升级的车友对ECU升级的具体方法,如何实现的性能提升却一无所知,并有很多人空穴来风将ECU升级妖魔化。

今天这篇文章简略的给大家聊一聊ECU升级的原理。


ECU是英文Electronic Control Unit 的缩写,直译的意思是“电子控制单元”。采用电子控制技术控制燃油喷射量、混合气比例、引擎正时、点火控制等引擎工作的各种必要条件。

电喷车EFI(电子燃油喷射)的ECU控制逻辑掰开了说很简单,传感器读信号发给ECU,ECU经过判断发出对应的数值给执行器,执行器工作给出对应的点火,喷油,气门升程,节气门开度。


一般人看到这,可能已经被绕晕了,以煮面为例子

尝一口,面很硬,多煮一会

尝一口,面很咸,多放水

尝一口,面很淡,多放调料


这就是简单的ECU控制逻辑,

嘴就是传感器,负责尝面,给出面硬、咸、淡的反应。

脑子就是ECU,知道面硬、咸、淡之后指挥手做出对应的行为。

手就是执行器,负责接受脑子开火,放水,放调料的指令。

ECU有三大模块协同进行工作,分别是传感器(采集数据)执行器(喷油嘴点火模块等)和运算模块(ECU电脑)。



上面这个就是奔驰A45 AMG的原厂电脑,由德国博世制造。



ECU侧边两个黑色的塑料插口中有独立单一的插口,单独接受发送信号


传感器读取当前发动机的工作状态,通过电信号传输给ECU电脑的对应接口,ECU通过运算调取对应的数值输出给执行器,例如喷油嘴,点火模块,气门正时等部件,达到精确控制发动机工作的目的。


以上就是一张典型三维map图,在经过台架开发计算后,将对应的数据以二维、三维、多维的形式录入到ECU中的ROM(存储单元)中。


在这张三维的MAP图中横坐标对应转数(RPM),纵坐标对应节气门开度(TPS),横纵坐标的交叉点是喷油量数据(FUEL MS )。


有了MAP图,ECU读取到相对应的转速,节气门开度,就能调取出对应的喷油量。

同理其他控制单元,例如点火模块,在ECU读取当前的电压,水温,爆震值,节气门开度,进气温度,空燃比等等数值后,在一个恰当的时机进行一次或多次的点火。



以发动机启动这个过程举个例子

大家的车,着车,热车,热车到转速下降这个过程


转钥匙通电,踩刹车,转到启动位置

ECU读取曲轴位置传感器的信号判定使用启动MAP

ECU读取水温传感器发现水温没有到85度使用热车MAP

ECU读水温传感器发现水温到达85度 油门传感器读到没有踩下油门使用怠速MAP


ECU在结合不同传感器数据就能调取对应的MAP,输出对应的数值。


上面举的例子只单一的以几个传感器的工作为视角,实际上的控制更为复杂,由于篇幅所限和介绍的人群,在这里就不展开了。


我们通过修改ECU中的MAP图。做到修改点火,喷油等对应的数值,达到控制火花塞点火,喷油嘴喷油的目的,实现控制发动机输出的结果。





主机厂进行市售的量产车需要满足大多数人的需求,需要留有硬件的余量,还需要符合油耗和尾气排放法规,在种种苛刻的条件下原厂车并不能发挥出硬件100%的性能,留有比较多的余地,我们可以通过后期适当的优化ECU的数据,在安全的范围内解锁这些动力(请注意适当和安全两字)




老式的日系性能车,例如R34,SUPRA,STI,EVO等等,受制于当时的电控技术和燃油排放法规比较宽松,ECU电脑中存储的MAP图只有4张左右




而现在的ECU电脑在科技和法规的不断进步下,以宝马N20为例,已经有上万张对应的MAP图,对应不同温度、环境、燃油、工况下的精准控制。


在速度与激情1那个时代日系车因为原厂ECU存储单元无法支持多次的读写,当时主流的ECU改装有两种,分别是可以多次读写的全取代电脑,和截取修改传感器信号的外挂电脑两种方式。


全取代电脑是一个全新的空白ECU,根据使用者的需求,选择不同接口版本的电脑,通过专用的电脑程序写入ECU,在这个过程中需要重新标定反复测试,耗时费力并且电脑本身也是一笔高额的支出,过高的门槛导致这种方案只能成为少数高阶改装玩家的选择。

当然也有以官方高性能部门推出用原厂电脑写入竞技程序的替换电脑,这里就不展开讨论了。



而改装较为简单,使用比较便捷的外挂电脑成为当时日系性能车的主要选择,由于当时的车ECU MAP图很少,加上传感器数量少,没有过多复杂的控制逻辑,外挂电脑在修改传感器的数值不会导致ECU逻辑的错乱,所以外挂电脑成为当时日系性能车较为主流的改装方式。





以EVO8为例,没有可变正时VVT,没有电子节气门,机械节温器控制的冷却液循环,ECU中存储的MAP很少,整车原厂的控制就比较简单,通过改写对应传感器的输出值即可将对应的MAP整体提升,而且原厂是手动档车型,不需要考虑自动档车型上换挡扭矩冲击等问题。


但随着环保法规的完善和科技的进步,可变气门升程,可变气门正时,直喷发动机,歧管+直喷混合喷射,电子节气门等一系列技术逐步引入并出现可读写的ECU后,使用外挂电脑的方案就被追求精准控制的用户店家列为备选方案了。



以宝马B48发动机为例,进气传感器有三个,氧传感器有2个,原厂发动机就拥有极为严密的控制逻辑。


在这种情况下点火启动怠速控制的MAP就多达几百张,整车有多达上万张的MAP图,在这种情况下如果继续使用外挂电脑来进行对原厂电脑ECU的控制,在经过外挂电脑修饰的传感器信号中,很容易导致ECU选择错误的工况输出错误的指令。ECU很容易产生逻辑崩溃。



在这种情况下最直接的表现是发动机在低速响应很差,换挡时顿挫严重,在直线加速时很快,日常驾驶动态响应比原厂差很多。经常会出现一些很奇怪的故障。


目前使用外挂电脑进行车辆性能升级的,大多数都是不想放弃原厂质保又想有性能提升的用户,但这种方法实际对车的伤害比较大。

在当前ECU过度严密的逻辑下,无法通过像老车那样简单修改几个传感器的值得到很好的输出表现,这种隔靴搔痒的性能升级方式已经被主流店家所放弃。


下面介绍的是目前所比较流行,升级效果较为明显的刷ECU程序。

刷ECU程序从调教理念上

有压榨发动机寿命,一切为了性能的竞技程序。

还有在硬件允许和不破坏可靠性前提下适当提升性能的优化程序。


竞技程序顾名思义,按照竞技用途和思维,不计使用寿命和使用成本,用发动机的寿命换取性能的程序


竞技程序的使用场景和使用条件比较苛刻,只为打破在某项记录,例如直线加速。

由于竞技程序过于极端,通过关闭发动机爆震控制、涡轮超压等保护强硬提升动力,虽然短时间可以有很大马力提升,但经过一段时间的超负荷运转后带来的硬件过度损耗是不可逆转的。




天上不会掉馅饼,没有运动员会穿拖鞋打NBA,在这里还是建议大家做好对应的硬件升级,不要因小失大,爆缸带来的经济和精神双重损失,比通过硬件升级的花费大多了,硬件升级后能安全轻松跨过原厂狭窄的瓶颈,安全无忧的提升是压榨硬件的竞技程序给不了的。


由于竞技程序升级的区间并不贴合日常使用的部分,对于极限输出过于执着的投入,在实际驾驶中比起原厂程序有严重的顿挫和抖动,由于是通过取消爆震保护和通过涡轮超压强行等提升的动力,很容易导致涡轮和发动机的损坏。


这种伤敌80自损8000的升级方式随着大多数车友思想的成熟,渐渐就不被大部分人接受。


下面聊一聊目前市面上主流的优化程序

优化程序就是在原厂ECU数据的基础上在安全的范围内保守的优化发动机的输出。



在目前过于严苛的环保与排放法规下,主机厂为了应对积分例如cafc企业平均燃料消耗量(Corporate Average Fuel Consumption)

这个规定很复杂,简单的概括一下

每个车企需要在对应车重生产符合油耗标准的车(油耗标准是在特定油耗测试方法中测出)

如果生产了一台超出油耗车重比的车,车企就要用很多台符合油耗标准的车抵扣

例如宝马M3和普通3系,M3是超标车,需要很多台省油的普通3系进行油耗的抵扣,一台丰田埃尔法的销售需要搭上很多辆混动凯美瑞平衡


如果车企车型比较单一,比如说法拉利,就需要对车企多收税罚款


最明显的例子就是马自达MX5 ND RF,虽然只有6.5L的油耗 超轻的车重(1000KG)在CAFC规则中需要面临高额的罚款


在这种严苛的油耗积分政策下,车企制造出的车需要在测试中尽可能省油,省油越多对车企越有利,需要注意的是这个“省油”是在特殊的测试条件下测出的。

在以往欧洲NEDC思维主导的油耗测试不够贴近生活使用,工况循环较为单一。

车企采用应试教育的方法钻空子,尽可能将车辆ECU和变速箱TCU标定符合这种特殊测试方法,尽可能满足特定几个工况下的测试

在大家实际使用中很难把车开到这种油耗测试中测得的油耗值。

例如已经被新标准取代的工信部油耗测试中,小排量涡轮增压车型在测试项目中更加比自然吸气车型更占优势

这种油耗测试的方法,场景比较单一,脱离实际驾驶的环境,匀加速、匀速、然后匀减速的过程与大家日常驾驶的状态不相符,车厂在通过着重标定这些工况和适当降低动力,就可以很容易通过这些测试。

但造成的后果是在大家实际驾驶的过程中,很容易感受到油门的钝木,变速箱的顿挫,转速上升的很慢,这并非是主机厂工程师能力的问题,政策导向占了很大的因素。


对优化程序来说就是升级的目的就是消除原厂在应试教育思路下的限制,适当的将原厂下降动力恢复的同时,针对换挡顿挫,油门钝木,输出表现不理想的情况针对性做出优化。

达到输出线性,换挡不顿挫,发动机响应快速的特点。


说完了优化程序的逻辑,下面聊一聊特调和罐头程序

罐头程序顾名思义,就是像罐头一样即开即用,对店家来说不需要有技术储备就能操作,刷罐头程序时只需要讲电脑与汽车OBD接口连接,打开对应的软件,通过读取汽车ECU版本号,调取服务器中存储的对应程序进行程序的写入,整个过程快速便捷,缺点是没有办法针对车主的某些特殊要求例如低转速小油门等工况下进行调整,并且由于某些车型ECU版本号较为特殊可能出现无法读写的情况。


针对这种情况,又出现了可以针对车主需求针对性做出调整的特调程序,店家在读取ECU中存储的数据后,发给程序技师对数据进行一对一的调整,技师在了解车主需求和读取log等进行参考后,对ECU进行调整,再发给店家,经过测试后根据车主的反馈和log再进行修改。



有人认为目前所谓的特调一阶二阶就是罐头程序,真正的特调程序需要上马力机反复调,而且价格很贵。





在这里需要澄清,上马力机反复调整是在ECU程序的开发阶段或者在开发完成后针对某一类型的特定使用环境,燃油针对性进行调整,例如针对直线加速或者场地需要特殊的动力输出,使用更高标号燃油进行ECU的调整



对于一阶二阶程序是不是罐头程序的问题

最简单一点,特调程序能够根据车主的需求在适当的范围内进行修改,例如针对性调整小油门低转速和延后扭矩峰值输出 。罐头程序是修改不了的。


一阶二阶程序在硬件上改动不大,只需要告知技师相应的管径,尾鼓类型,三元头端类型,技师都能在根据以往技术的积累做出对应的调整,所以也不用担心掉低扭的问题。



以上大致从ECU控制,ECU调整方法,ECU升级理念为大家简单的介绍了一些ECU升级的主要知识点,希望大家读完这篇文章能对ECU有一个更清醒更全面的认识,不要神化也不要妖魔化ECU改装,在想明白从自己的需求切实出发,尽可能少交学费走对路,找到适合自己的动力改装方案。



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标签: 改装车
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