讓電腦控制你的汽車
ECU，現(xiàn)代汽車的大腦
如同人有大腦，汽車的大腦就是ECU了，我們談ECU如何改裝，先得從ECU的基本原理說起……
發(fā)動機控制系統(tǒng)，Engine Control Unit，這是ECU的全稱。顧名思義，ECU就是用來對發(fā)動機進行管理的，ECU是隨著發(fā)動機供給系統(tǒng)的進步而出現(xiàn)的。
在1967年之前，汽油機的供給系統(tǒng)是由化油器來供油的，這與今天的電噴發(fā)動機原理完全不同，化油器利用節(jié)氣門前后的壓力差吸油，不僅無法精準地控制燃油補給量，更制約了汽車動力性、環(huán)保性能的提升。Bosch等一批企業(yè)因此開發(fā)了電子燃油噴射系統(tǒng)，最早的Bosch電噴系統(tǒng)是D-Jetronic，后期發(fā)展出了K-Jetronic和L-Jetronic，在電子技術介入后，Bosch開發(fā)了多套電子化管理的燃油噴射系統(tǒng)，其中KE-Jetronic就是今天被廣泛采用的電噴技術，雖然各家企業(yè)的商品名不盡相同，但在構造上大同小異。
電噴系統(tǒng)的工作特性在于“定量、定時”噴射燃油，發(fā)動機需要多少燃油，在什么時刻噴入，這與發(fā)動機的轉速、空氣流量等有著直接的關系，此外還牽涉到水溫、機油壓力等各種各樣的參數(shù)，這么多參數(shù)如何進行處理，并向噴射系統(tǒng)發(fā)出噴油指令呢？這就需要發(fā)動機控制單元的介入了，ECU應運而生。
ECU=家用電腦？
簡單地說，ECU就是一臺家用電腦，同樣由處理器CPU、輸入/輸出接口I/O、模數(shù)轉換器A/D、存儲單元ROM+RAM組成。
只是ECU的CPU無法像我們的電腦一樣達到“雙核”、“3.2G”等高速處理，一臺車用ECU主頻僅需數(shù)十KHz足矣，即使是再高性能的ECU也無法達到家用電腦的處理速度。輸入/輸出接口I/O等同于電腦的顯示器、鼠標鍵盤，用來與處理器進行“溝通”，當然，這只是機器和機器之間的溝通，普通車主很少有和ECU溝通的機會；模數(shù)轉換器A/D是ECU工作的先決條件，將接收到的傳感信號轉化成數(shù)據，這樣才能在ECU中進行運算。
如何工作？
那么，ECU是如何工作的呢？簡單地說就是一個將軍的指揮過程：“思考”、“指揮”，并最終“確認”。
“偵察”交給Sensor(傳感器)來完成，傳感器負責對整個發(fā)動機進行“偵察”，在一臺發(fā)動機上，大大小小的傳感器有數(shù)十個之多。節(jié)氣門開度傳感器、曲軸轉速傳感器、氧傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、進氣溫度傳感器、水溫傳感器、爆震傳感器是一臺轎車發(fā)動機中最基本的傳感器。傳感器無處不在，他們負責采集相關的信息，并以電信號的形式傳入ECU中，通過模數(shù)轉換器A/D變成數(shù)字信號后，ECU經過運算，判斷出此時發(fā)動機的工作狀態(tài)，這就是ECU的“思考”過程。
而“思考”過程依照什么為標準呢？電腦固然不會有思維，這需要的是ROM存放的程序。這相當于一個軟件，當數(shù)據傳入ECU時，ROM程序的故有數(shù)據與采集而來的信號進行對比運算，由此ECU得出調整方法。這一套程序是ECU的靈魂所在，這一程序的編寫是建立在大量的實驗數(shù)據的基礎上的，往往需要經過臺架實驗、道路試驗才能建立起來。通常改裝商更改ECU程序的做法，就是對ROM程序進行重新編寫或者修訂，以改變ECU的運算準則。
當然，ECU也不是一成不變的，RAM另一個功能如同飛機“黑匣子”，能夠記錄汽車行駛的數(shù)據，通常很多ECU都會有“學習”能力，ECU能從RAM記錄的數(shù)據中不斷地學習駕駛者的駕駛風格，從而更加人性化。當然，一旦出現(xiàn)故障，也可以從RAM上讀取到信息， 從而為維修做出支持。
完成“思考”之后，ECU下一步需要做的就是“指揮”。受到ECU控制的是噴油器，負責調整噴油量和噴油時刻，同時汽油泵負責向其供油；點火控制器與點火線圈如何進行點火等等都受到ECU的控制。而在此之后，ECU需要再次接收數(shù)據以確認一個閉環(huán)控制的結束。
隨著今天汽車技術的進步，ECU肩負起了越來越多的重擔。i-VTEC等可變氣門正時技術就需要額外添加凸輪軸的位置傳感器，并經過ECU運算，對凸輪軸的相位進行轉換，尤其是寶馬Double-VANOS等連續(xù)可變氣門正時系統(tǒng)，更需要ECU做出精密的運算來控制其相位、氣門升程。
ECU，不只是發(fā)動機管理
而環(huán)保技術的發(fā)展，讓排氣管上越來越密集地布滿了傳感器，他們負責監(jiān)控排放的廢氣是否超標，一旦發(fā)現(xiàn)超標，立刻反饋給ECU，由ECU控制點火和噴油，對發(fā)動機的工作進行重新調整，如此達到發(fā)動機的正常運轉。
今天，汽車添加的諸多設備都需要ECU的管理，例如為了減少發(fā)動機的無用功，寶馬采用了電動水泵，這就需要ECU進行控制。而隨著汽車不斷進步，汽車的ABS系統(tǒng)需要單獨的控制系統(tǒng)，自動變速箱需要單獨的控制系統(tǒng)，四輪驅動扭矩分配需要單獨的控制系統(tǒng)，越來越多的ECU出現(xiàn)在汽車上，傳統(tǒng)的“Engine Control Unit”已經不能滿足時代發(fā)展了，所以，今天我們更愿意稱ECU為“Electrical Control Unit”——電子控制系統(tǒng)。
Electrical Control Unit——未來汽車控制的趨勢
我們不妨掰著手指頭數(shù)數(shù)，到底有多少個系統(tǒng)需要控制系統(tǒng)。自動變速箱、ABS系統(tǒng)、車載娛樂影音系統(tǒng)、四輪驅動扭矩分配系統(tǒng)、主動懸掛系統(tǒng)、安全氣囊+安全帶系統(tǒng)等等。
這么多系統(tǒng)，都有自己的傳感器和處理器，進行單獨的運算，井水不犯河水……
但是，自動變速箱與發(fā)動機之間是需要配合的，例如換擋過程需要發(fā)動機的收油，大腳油門時需要變速箱的Kickdown降擋……多種狀態(tài)下，二者是需要共享一大堆數(shù)據的，例如發(fā)動機的曲軸轉速，自動變速箱重新建立一套傳感器會造成成本浪費，而且也是不切實際的。最好的辦法就是變速箱與發(fā)動機ECU共享數(shù)據，這就催生了ECU之間的信息網絡系統(tǒng)——CAN數(shù)據總線。同樣的CAN數(shù)據總線也在底盤電子設備上采用，例如四驅扭矩分配系統(tǒng)和ABS共享了底盤的諸多傳感器參數(shù)。
統(tǒng)領汽車——ECU的明天
CAN數(shù)據總線的發(fā)展必然將所有的控制系統(tǒng)集為一體。有一種說法，未來的ECU將會是強大的電腦系統(tǒng)，將整合發(fā)動機、自動變速箱、ABS系統(tǒng)、車載娛樂影音系統(tǒng)、四輪驅動扭矩分配系統(tǒng)、主動懸掛系統(tǒng)、安全氣囊+安全帶系統(tǒng)等等所有需要管理的部件，我們可以享受汽車影音系統(tǒng)，可以玩PC-Game，可以接受GPS信號，甚至連一個杯架都會處于ECU的管理之中。
更有意思的說法是，今后的ECU有可能建立一套開放式交互軟件，如同比爾蓋茨的Windows，在此基礎上再安裝一堆的發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱管理系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)等等，那時候的發(fā)動機“ECU”管理系統(tǒng)，不過是一個可以實時更新的軟件而已，你可以選擇1.1版，也可以選擇2.0版。甚至你可以為自己的發(fā)動機植入舒馬赫式的駕駛方式，也可以選擇萊科寧式。當然，你還得面臨著病毒和黑客的危險，那時候你應該考慮的問題是，為自己的愛車準備一套正版卡巴斯基好呢，還是一套金山毒霸更好……
別驚訝，據說微軟已經開始進行可行性分析了……
