改装不迷糊之ECU程序,浅析发动机ECU升级改装

作者: ca88手机版会员登录中心  发布:2020-02-12

第一,ECU调校技术的背景。

汽车改装早已经不是新鲜事了,从入门到重度改装甚至F1、勒芒、WRC赛车都逃不了“刷程序”的步骤。那么问题来了,汽车的程序是什么?刷程序改变的又是什么?凭什么一个程序能提升20%马力。

改装学堂又开课了,本期话题与大家聊聊发动机的ECU升级。原厂的发动机ECU设定,会考虑车辆的尾气排放指标、燃油经济性、耐用性等问题,是相对保守的。对于动力有所要求的车主,可以通过合理的ECU升级改装,更加精确的控制发动机的运行,提升动力性能。

第二,该品牌可以对什么品牌车型进行ECU改装,种类数量是否充足。

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近年来国内改装市场的逐渐成熟,提升车辆的动力性能的改装早已不是最初只涉及到基本的进排气、点火等入门级改装了。使用涡轮/机械增压器亦或是采用高压缩比等方法来达到高转速大马力的自然进气发动机的改装也早已不是什么新鲜事。

第三:改装案例的更新是否频繁。而现在好一部分的ECU改装会采用一种“罐头程序”的模式,就是直接采用国外改装案例中的ECU程序,虽然“罐头程序”并不是有问题,但是不能更具车主的需要来进行ECU的定制,达到一个个性化的需求。而且“罐头程序”是否能适应国内的油品,路况的等也要经过一段时间的考察。

笔者几年前恰好从事汽车改装行业,至今仍十分热爱汽车改装,并且始终坚持“扮猪吃老虎”的改装理念,也就是俗称的动力改装。对现今的改装乱象和车友间的改装交谈方式实在想去纠正,可惜势单力薄只能眼看一个又一个受骗,活在自己的“改装世界”里无法自拔。无法难耐手中的键盘,是时候该浅层科普一下了。

众所周知,不同于过去的化油器时代,现在汽车的动力单元的总指挥是发动机ECU,一台车的硬件设备再完美,缺少一个合格的ECU也是无法运行的,改装ECU就是通过一些手段将原厂保守的ECU程序改写,从而实现提升发动机某方面性能的目的。

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什么是ECU:

刷程序改变了什么?

ECU电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。它和普通的电脑一样,由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等大规模集成电路组成。用一句简单的话来形容就是“ECU就是汽车的大脑”。而本次我们说的改装ECU,是指发动机ECU部分。

目前主流程序多以涡轮发动机为主(NA发动机“刷程序”提升较低),在进气量保持不变的前提下,改变喷油量和点火提前角可以有效提升发动机燃烧效率,从而达到提升动力的目的。最理想的点火状态为:活塞未到达上止点时喷油嘴喷油,火花塞随即点火,也就是点火提前角。等到活塞到达上止点时恰好汽油被完全点燃,形成做功。

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倘若活塞没有达到上止点时汽油已被完全点燃便会形成爆震!爆震会对发动机机械结构造成不可逆的损伤,轻者熔活塞,重者碎活塞断连杆。爆震时汽油燃烧速度会比正常更快,普通汽油的燃烧速率为30~60米/秒,为防止因油品差异对发动机造成损坏,以及制造装配中存在的公差带,原厂车会将点火提前角做的稍微靠后。一款刚设计完成的新车,ECU内均采用特调程序,量产后让其宽容度和稳定性达到一致,功率统一,所以采用相同的程序,也就是俗称的“罐头程序”。(具体罐头程序有特调程序的区别今后细分)

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偏时点火

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有点火提前角自然也有跟它相辅相成的滞后,俗称点火滞后或点火偏时,在改装“啪啪啪”偏时点火时会用到该方法。点火偏时的缺点为:点火过于滞后,即发动机第三冲程活塞已经开始下行时点火。该现象持续发生会导致发动机达不到理想功率,动力不足,燃烧不充分。而改装偏时点火恰恰利用了燃烧不充分这点,甚至某些程序会在发动机第四冲程时少量喷油。目的在于将未能完全燃烧的可燃废气排出,首先到达超过1000度高温的排气歧管,迅速燃烧膨胀后推动涡轮器,以确保涡轮始终保持高转,即便油门踏板收油也不会存在负压!

ECU改装是什么?

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改装ECU,就是通过改变处理问题的方法,来达到改变发动机运行的目的。所谓的“ECU程序”,其实就是一套运算法则,它存放在储存器内,对从输入设备经控制器转化而来的信号,处理生成对应的指令信号,从输出设备传输出去。于是,我们对于ECU参数的修改,实际上就是在修改运算法则。

发动机爆震判定原则及特调程序调试

然而这时问题就出现了,当输入信号超过ECU内默认的正常值,不仅调校无效,更加有可能亮起故障信号灯。这时我们能做的,是让这个信号不超出正常值;要么干脆放弃这个原装设定的法则,当然就是不用原装电脑;又或者狡猾地用另外一套电脑实现你的运算法则,而同时让它“骗”原厂ECU。

工程师根据发动机爆震传感器的信号判定,给出推点火、退点火的ECU修正指令。刷写ECU程序最直观的便是推点火,即让点火提前角更为靠前,随后适当加大喷油量。值得一提的是,改写后最好到正规加油站使用高标号汽油,以免发生爆震。

● ECU改装的方式

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这就引入到三种ECU改装的方式了。ECU改装只是一个笼统的说法,这当中又可以分为直接改变ECU运算器硬件的改装与改变内部程序的改装。“行骗”的方式主要有三种。

对于某些采用电子泄压阀的涡轮增压器,则可以通过调整涡轮控制器改变涡轮持压。不过对于目前量产车而言,厂家在涡轮的选择上都会将迟滞效应最小化,得到了涡轮的快速起压和响应效率,牺牲了高转时的发动机后劲。

○ 替换式

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直接改变ECU运算器硬件,就是我们在赛车场非常常见的“替换式电脑”,用“全职替换式ECU”控制发动机,例如Motec、Haltech等品牌,就是较为著名的全取代式电脑,这种改装通常都是搭配重度的发动机硬件改装使用,由于改装后发动机的工作温度、进气量、喷油量、压缩比等数据大大超出原厂设定范围,也就是说发动机经过了非常大的改装作业后,原厂ECU完全无法满足硬件的需求时,这种竞技型产品是最合适的选择。

改写程序有多大差距?

替换式电脑完全无需考虑到原厂数据的局限性,所有数据任由技师随意设定。虽说替换式电脑有着无比强大的可调性,但这种电脑也正因没有固定的形式与规格,一切需要从头开始。使得对技师的要求非常之高。至于多困难,光是让车辆正常启动后怠速稳定,一两天的调校时间一点也不稀奇,所以这种替换式电脑多用于不计成本的职业车队。

以2.0T奥迪A4L低功版为例,代号CWN发动机原厂190匹,峰值扭矩320牛米。改写ECU程序后,提升至260匹和400牛米。相比原厂,仅特调程序一项就榨取了近40%马力,而费用还不到5位数。

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总结:以后不要再问ECU特调程序稳不稳定,只有油品靠谱,发动机想爆缸都挺困难!罐头程序例外!初级、中度、重度改装后都需要重新改写ECU程序。ECU程序好比软件,它可以让硬件达到它的极限,也可以极大的限制它的工作范围。

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○ 写入式

而写入式改装ECU则保留了原厂ECU硬件部分,采用将新的运行管理程序写入ECU程序的方法,因为改变了原厂设定程序,写入式ECU又称改写ECU或民间常说的刷电脑。这种改装方式虽然受原厂ECU与传感器所限,可调整范围相对较小,但由于不会破坏原厂其他功能的使用以及更为稳定安全的特点,近年来受到了更多改装玩家的青睐。

许多品牌都会推出对应特定车型的ECU程序,目前较为流行的一些写入式ECU改装品牌更是宣传其设定的ECU程序会针对当地油品、气候等因素,亦可选择低扭增强型、峰值马力增高型甚至是比原厂更省油的ECU改装程序。

○ 外挂式

外挂式改装ECU,简单说就是通过将信号“偷偷”更换,欺骗带有保护程序的ECU来达到改变执行程序的目的。首先,外挂ECU将各个传感器所反馈回ECU的信号进行拦截,针对需要调整的信号进行修改,将本来超过原厂ECU认可上限的信号变成正常信号输入原厂ECU,ECU接收到“正常信号”后将原厂设定的执行程序输出至外挂ECU,这时外挂ECU再将信号进行修改。

在上述一系列动作之后,一次成功的欺骗算是完成了。外挂式改装ECU可调范围介于其他两种方式之间。但由于现代汽车ECU的性能越来越强大,自我保护程度更高,外挂式电脑的操作难度也越来越大。

总的来说,三种方式各自有自己的优缺点,替代式适合重度改装甚至竞技改装,刷写式适合原装ECU保护性较强以及轻度改装,外挂式的电脑则适合轻度至中度的改装,并且对应较为容易修改数据的原装ECU。

● 发动机ECU的控制理论:

我们还是有必要了解一下发动机ECU的控制原理:首先,我们的发动机工作状态是一个闭环控制:通过固定的程序设定好发动机的工作规律。然后在排气管加入氧传感器,用氧传感器判断发动机的工作状态,油量多了还是少了;在汽缸加入爆震传感器,判断点火正时是提前了还是延后了;水温传感器,可以判断发动机燃烧室温度是否正常来修正供油量,保护发动机,等等。将这些情况发送到ECU,然后ECU就会根据它们的反馈,不断地调整喷油量以及点火正时。

ECU通过各种传感器收集发动机的各部分工作状态信息,由负责传输的线路发送至ECU。在ECU接收了这些信号之后,就会对各种信号进行分析,便会得知发动机各部件功能处于什么样的状态,运作情况如何的信息,然后根据事先写好的程序自动运算,在这个状态下应该让哪些执行元件做哪些事情,继而将指令发送到执行元件,命令执行元件工作。

临时制作的闭环控制示意图。如果“氧残余量反馈”去掉,那就是不带反馈的开环控制。目前所有的ECU都采用闭环控制,使得发动机管理更精确。

做个简单的比喻:整个过程就好像一根绒毛,轻轻的触碰到你的鼻孔,鼻毛,然后大脑就对信息进行分析,确实有异物进入鼻孔了,接着便会对鼻孔的各部分发出指令,命令鼻孔进行气体喷射,然后达到清理异物的目的,如果异物造成的影响超出了系统可以承受的范围,随之会伴随着各种巨大的喷嚏响声。

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● ECU改装原理

我们已经了解到发动机的控制系统简单来说是由三部分组成的,即传感器Sensor、中央控制单元ECU以及执行元件,理论上只要这三大系统都在正常工作,发动机就可以正常运转,但正常工作只是内燃机工作的最低要求。抛开发动机排量、零部件强度、精度、进排气系统、点火、供油系统、冷却系统等部件的性能不说,单就ECU程序设定而言,原厂车型设定的ECU程序会顾虑到车辆的尾气排放性能、燃油经济性、耐用性等问题,甚至会顾及到是否适用于城市道路行驶。

原装电脑会根据发动机不同负载以及转速,设定一个最为稳定的喷油以及点火参数,既不会使得燃烧温度过高,也不会使混合气过浓或过稀,同时考虑到不同地区的燃油品质差异。但是既然是广泛适用,那么这个设定一定是较为保守的。通过改变ECU程序来更加精确化的控制喷油量、点火正时等就可以提升发动机的燃烧效率或者动力性能。亦或是两者兼顾。

我们首先要明白一个道理,内燃机是通过燃烧燃料,爆炸而产生动力的,那么燃料与空气之间的配比就非常重要。稀薄的混合气能省油,浓混合气可以提供更大的动力。当然,所谓的浓或者稀,一定是在保证发动机在正常工作状态之下,过低或者过高的混合比例,都不能得到好的工况,不同发动机工况下的空燃比调校也会有所不同,一切要视具体情况而定。

拿空燃比举例,性能改装必定不是单纯一个方面的改变,往往需要搭配其他部件一同变化,比如供油系统等,而往往是因为加大马力之后,为了减少爆震和和更好的为发动机散发热量便会会调多喷油量,所以涉及动力性能的提升往往都会较未改装前费油,而提升动力性能后为什么会出现喷黑烟甚至是喷火的现象那就不难理解了。

疑问:

改装ECU会影响发动机寿命吗?

我想这一定是大家最为关心的一个问题了,没错,经过ECU的改装,我们可以得到更加强劲的动力,但这是我们同样会担心发动机是否会吃的消。其实这个问题并不难解决,首先,对于动力提升不大的改装来说,原厂发动机结构、材质设计完全可以承受所增加的功率输出,通过对空燃比与点火正时的精确调整来提高输出,对于油品的要求会更高,只要不乱用劣质汽油与辛烷值不够的汽油,就没有问题。另外对于调校与改装幅度比较大的车来说,需要另外追加冷却系统来帮助发动机降温,重度改装的话当然要强化发动机内胆,所以耐用度是一个相对而言的问题,无法给出绝对的答案。

为什么涡轮增压发动机的ECU经升级后,功率和扭矩的提升会比自然吸气发动机要大那么多?

其实这个不难理解,涡轮增压器的增压值是可以调节的,增压值增大,带来的结果是进气密度增加,同等体积下氧分子含量会增加,只要供油点火部分进行跟进,马力自然提升明显,但相对于自然进气发动机,对油品、温度等要求也更加苛刻与敏感,大马力当然对发动机硬件部分的强度要求也更高。

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实例分析:

上面说完了原理之后,是时候改用实例来进行分析了,下面便是通过一个德国的著名ECU升级技术公司的案例来分析一下ECU升级之后的动力表现变化。

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通过对比可得知,对ECU的升级,功率提升的幅度大小与排量成正比,排量越大,功率提升的幅度越大,随之扭矩提升幅度也随之增大。但在提升比例方面则涡轮增压发动机的提升效果要明显强于自然吸气发动机,就拿本次提升的途观1.8T车型来说,功率提升比例达到了22%,远比自然吸气的5%-7%要强,扭矩提升比例也是远远强于自然吸气发动机。

全文总结:

通过整节课的介绍,相信大家对ECU的改装也有了一定的认识,其实ECU改装是个看似简单实则较为复杂的动力改装项目,本文涉及到的也仅仅是一些最为初级的理论知识。ECU的改装并非单纯的指输出数据指令上面的变化,而是涉及众多整车匹配方面的问题,改装ECU是一件软件与硬件相辅相成的工程,ECU要配合硬件,才能发挥出硬件百分百的效能;而ECU改装也要以硬件为依托,才能显示出ECU改装的价值。希望热爱改装的朋友们多多相互交流,广泛讨论,共同推动国内ECU改装文化的进步。

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