ECU (unitatea de control a motorului) sau ECM (modulul de control al motorului) este o unitate electronica de control care controleaza numeroase aspecte ale operatiilor unui motor cu combustie interna. Cele mai simple ECU controleaza doar cantitatea de carburant injectata in fiecare cilindru sau coordonarea scanteii de la bujii. ECU-urile avansate gasite pe majoritatea vehiculelor moderne controleaza coordonarea aprinderii (procesul setarii timpului cand o scanteie va aparea in camera de ardere relative la pozitia pistonului si a velocitatii unghiulare a vibrochenului), presiunea in turbina si alte periferice.
ECU determina cantitatea de carburant, momentul aprinderii si alti parametrii prin monitorizarea motorului prin senzori, si citind valori din harti multidimensionale. Acesti senzori pot include senzorii MAP (unul dintre senzorii folositi in controlul electronic al unui motor cu ardere interna), senzorul pentru pozitia clapetei de acceleratie, senzorul pentru temperatura aerului (combinat cu volumul de aer sau cu presiunea aerului se poate determina cantitatea de aer), senzorul de oxigen (pentru masurarea oxigenului ramas nefolosit dupa combustie) si multi alti senzori.
Inainte de aparitia ECU-lui, cantitatea de carburant, scanteia, relanti-ul erau controlate direct de senzori mecanici si pneumatici.
Pentru un motor cu injectie, un ECU va determina cantitatea de carburant care va fi injectata bazandu-se pe o multime de parametri. Daca pedala de accelerarie e apasata mai tare, acesta va deschide admisia si va da voie la mai mult aer sa fie atras in motor. ECU va injecta mai mult carburant conform cu cantitatea de aer care intra in motor. Daca motorul nu s-a incalzit inca, mai mult carburant va fi injectat (cauzand motorul sa mearga mai “bogat” pana acesta se incalzeste).
Un motor cu aprindere necesita o scanteie care sa initieze combustia in camera de ardere. Un ECU poate regla precis momentul aprinderii pentru a furniza o mai buna putere si economie. Daca ECU detecteaza detonatii (acestea apar cand amestecul de aer/carburant nu se efectueaza corect), o conditie care este potential distructiva motorului, si le “judeca” ca fiind un rezultat al aprinderii timpurii in faza compresiei, el va intarzia momentul aprinderii pentru a preveni aceste detonatii.
O alta sursa mult mai comuna a acestor detonatii este folosirea motorului in rotatii mult prea mici pentru “munca” necesara in acel moment. In acest caz rezultatul detonatiilor rezulta de la piston, care nu este capabil sa coboare atat de repede pe cat se extinde arderea. Dar aceste detonatii apar numai la vehiculele echipate cu transmisie manuala. Un ECU care controleaza o transmisie automata va schimba treapta de viteza intr-una inferioara.
Majoritatea motoarelor au controlul relanti-ului incorporat in ECU. Turatia motorului este monitorizata de catre senzorul de turatie de pe vibrochen, care are un rol primar in sincronizarea motorului pentru injectie, scanteie, si sincronizarea supapelor.
Unele motoare sunt dotate cu tehnologia sincronizarii variabile a supapelor. In asemenea motoare, ECU controleaza momentul din ciclul motorului la care supapele se deschid. Supapele sunt de obicei deschise mai tarziu la rotatii mari decalt la rotatii mici. Aceasta optimizeaza admisia de aer in cilindru, crescand puterea si economia.
Au fost construite si testate motoare experimentale care nu au vibrochen, dar au control electronic complet al deschiderii si inchiderii supapelor de admisie si a celor de evacuare. Asemenea motoare pot fi pornite fara un electromotor.
O categorie speciala de ECU-uri sunt cele care pot fi programabile. Aceste unitati nu au un comportament predefinit, dar pot fi reprogramate de catre utilizator.
ECU-urile programabile sunt necesare cand au fost aduse modificari semnificative unui motor standard. Exemplele includ instalarea sau schimbarea unei turbine, instalarea sau modificarea unui intercooler (intercoolerul este un instrument de schimb de caldura aer-aer sau aer-lichid folosit la motoarele turbo sau supraalimentate pentru a le imbunatati performantele, aerul rece fiind mai dens, ca atare combustia este mai mare, deci performantele motorului cresc), modificarea evacuarii, etc. Ca o consecinta a acestor modificari, ECU-ul original este posibil sa nu poata oferi controlul optim pentru aceste modificari. In aceste situatii, un ECU programabil poate fi instalat. Acestea pot fi programate/mapate cu un notebook conectat folosind un cablu serial sau USB, in timpul functionarii motorului.
ECU-rile programabile pot controla volumul de carburant care sa fie injectat in fiecare cilindru. Aceasta variaza in functie de turatia motorului si de pozitia pedalei de acceleratie.
Prin modificarea acestor valori si in acelasi timp monitorizand evacuarea folosind o sonda lambda pentru a vedea daca motorul functioneaza la parametrii optimi sau nu, tunerul de motor poate gasi amestecul optim de carburant care sa fie injectat in motor la diferite turatii ale motorului. Acest proces este deseori efectuat pe un dinamometru, oferindu-i tunerului un mediu controlat in care sa lucreze.
Alti parametri care pot fi mapati sunt:
Aprinderea – definirea momentului cand o bujie sa produca scanteie in cilindru
Turatia maxima – Defineste turatia maxima pe care o poate atinge motorul, dupa care carburantul si/sau aprinderea este taiata;
Corectia racirii motorului – permite alimentarea cu combustibil suplimentar atunci cand motorul este rece (se ineaca);
Alimentarea rapida – ii transmite ECU-lui sa adauge o anumita cantitate de carburant cand este folosita pedala de acceleratie; >
Modificarea presiunii scazute a carburantului – ii transmite ECU-lui sa mareasca timpul de injectare a carburantului pentru a compensa pierderea presiunii carburantului;
Bucla inchisa a sondei lambda – ii permite ECU-lui sa monitorizeze sonda lambda si sa modifice amestecul aer/carburant pentru a obtine o combustie ideala.
Cateva din ECU-urile avansate folosite pentru curse includ functionalitati ca “launch control”, care limiteaza puterea motorului in treapta intai de viteza pentru a evita deraparile. Alte exemple de functionalitati avansate sunt:
Controlul Wastegate – seteaza comportamentul unei turbine Wastegate (o supapa care deviaza gazele de evacuare pe langa turbina) controland presiunea.
Injectie grupata – seteaza comportamentul injectoarelor duble pe cilindru, folosite pentru a obtine un control mai precis al injectiei si pulverizarii de carburant pe o scara larga a turatiei motorului.
Sinconizarea variabila a axelor – ii transmite ECU-ului cum sa controleze axele de admisie si evacuare variabile.
Controlul treptei de viteza – ii transmite ECU-ului sa taie aprinderea in timpul (la cutiile de viteza secventiale) cresterii treptelor de viteza sau sa taie acceleratia in timpul scaderii treptelor de viteza.
Un ECU pentru curse este deseori echipat cu sistem de inregistrare de date (data logger) care inregistreaza toti senzorii pentru analize ulterioare folosind un soft special pe un calculator. Acest lucru este folositor pentru a detecta pierderile de viteza ale motorului, rateurile sau alte comportamente nedorite in timpul unei curse.
Pentru a comunica cu pilotul, un ECU de curse poate fi deseori conectat la un tablou de bord, care sa ii ofere pilotului turatia motorului, viteza si alte date de baza ale motorului.
Masinile produse recent (incepand cu anul 1996) folosesc OBD-II ECU (On Board Diagnostics) care sunt uneori capabile de a le fi schimbate programarea lor prin mufa OBD. Pasionatii din domeniul auto, cu masini moderne, profita de aceasta tehnologie atunci cand doresc sa isi imbunatateasca performantele motorului. Mai degraba decat sa foloseasca un sistem nou de management al motorului, ei pot folosi un soft corespunzator pentru a regla computerul cu care e echipat din fabrica motorul. Facand asta, este posibil sa se pastreze toate functiile de baza si instalatiile electrice originale in timp ce se foloseste un program modificat la comanda (acest lucru nu trebuie confundat cu “chip tuning” unde se inlocuieste ECU-ul original cu unul modificat). La “ECU Flashing” nu se adauga nici o modificare de piese, este necesar doar echipamentul adecvat.
Design-ul hibrid digital era foarte popular la mijlocul anilor 1980. Acesta folosea tehnici analogice pentru a masura si procesa parametrii de intrare de la motor (imput parameters), pe urma folosea un tabel de cautare a datelor memorat intr-un cip digital (digital ROM chip) pentru a compara si calcula valorile de iesire (output values). Sistemele aparute ulterior procesau aceste valori de iesire dinamic. Sistemul ROM este tipul de sistem care se preteaza la tuning, daca se cunoaste foarte bine acest tip de sistem. Dezavantajul unui asemenea sistem este ca valorile precalculate sunt optime doare pentru un motor nou. In timp motorul se uzeaza, iar acest sistem este tot mai putin capabil sa compenseze decat un sistem bazat pe un CPU.
ECU-ul modern foloseste un microprocesor care poate procesa datele de intrare de la senzorii motorului in timp real. O unitate de control electronica contine partea hardware si software. Partea hardware este alcatuita din componente electronice pe o placa de circuite (PCB), substrat ceramic sau un strat laminat subtire. Componenta principala a acestei placi de circuite este un microcontroller chip (CPU). Partea software este inmagazinata in acest microcontroller sau alte cipuri de pe PCB, de obicei in EPROM sau memoria flash prin urmare CPU-ul poate fi reprogramat prin incarcarea unui soft actualizat sau prin inlocuirea cipurilor. Acestui sistem I se mai spune si (electronic) Engine Management system (EMS).
Sistemele sofisticate de management ale motorului primesc date si de la alte surse, de exemplu, unele sisteme de sincronizare variabila a supapelor (VVT) sunt controlate electronic, sistemele de turbine cu wastegate pot fi controlate.
ECU-urile moderne deasemenea pot include trasaturi cum ar fi “cruise control”, transmission control, sistem a
