ECU là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

ECU LÀ GÌ?

33BET ECU là viết tắt của cụm từ Electronic Control Unit – hệ thống điều khiển điện tử của xe (ô tô, xe tải, xe khách). Để dễ hình dung, ECU (hay còn gọi là hộp đen) được ví như một “bộ não” có thể tiếp nhận thông tin, chi phối và ghi lại các hoạt động của xe ô tô. “ Bộ não” điều khiển chi phối tất cả mọi hoạt động của động cơ thông qua việc tiếp nhận dữ liệu các cảm biến trên động cơ hoặc ô tô, sau đó được truyền về ECU xử lý tín hiệu và đưa ra “mệnh lệnh” buộc các cơ cấu chấp hành phải thực hiện như việc điều khiển nhiên liệu, góc đánh lửa, góc phối cam, ga tự động, lực phanh ở mỗi bánh…

Tóm lại, ECU ngày nay trên những mẫu ô tô hiện đại có thể hiểu đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, gửi đi các tín hiệu thích hợp và quyết định chức năng làm việc của xe sao cho hiệu quả nhất trong các tình huống khác nhau.

CẤU TẠO CỦA ECU

ECU được tạo nên từ 3 bộ phận chính:

1. Bộ nhớ trong

Bộ nhớ trong được cấu thành bởi 4 yếu tố: RAM, ROM, KAM, PROM, mỗi yếu tố lại đảm nhiệm một vai trò khác nhau.

RAM: viết tắt của cụm từ Random Access Memory , có vai trò lưu giữ các thông tin mới.

ROM: viết tắt của cụm từ Read Only Memory, nắm vai trò lưu trữ thông tin thường trực. ROM được mặc định và cài đặt sẵn cho xe mà không thể tiếp nhận thêm các thông tin chuyển vào từ bên ngoài. Vì vậy, đây chính là nơi cung cấp mọi thông tin cho bộ vi xử lý.

PROM: viết tắt của cụm từ Programmable Read Only Memory, có cấu trúc tương tự như ROM. Điểm khác biệt của PROM so với ROM đó chính là khả năng ghi nhớ và thu nạp các thông tin, dữ liệu từ bên ngoài mà không phải thông tin mặc định từ nhà sản xuất. Ngoài ra, PROM còn có thể sửa đổi các chương trình điều khiển với những lựa chọn khác nhau.

KAM: viết tắt của cụm từ Keep Alive Memory, là nơi lưu trữ tất cả các thông tin mới nhất để cung cấp cho bộ vi xử lý. KAM còn có thêm chức năng duy trì bộ nhớ của xe mặc dù động cơ đã ngưng hoạt động hoặc ngay cả khi bạn đã tắt máy xe. Thế nhưng không phải KAM sẽ tồn tại được mãi, KAM sẽ biến mất nếu bạn tháo nguồn cung cấp từ acquy đến máy tính.

2. Bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý có tên tiếng Anh là Microprocessor),  là bộ phận quan trọng nhất được coi như “cánh tay phải” của ECU, có khả năng tiếp nhận mọi thông tin và các tín hiệu khác nhau. Khi nhận được thông tin từ bộ nhớ trong của ECU, bộ vi xử lý sẽ có những tính toán hợp lý để đưa ra những yêu cầu, mệnh lệnh chính xác nhất cho các bộ phận khác.

3. Đường truyền BUS

Đúng như cái tên của nó, Đường truyền BUS dùng để truyền và phát đi các số liệu và lệnh của ECU. BUS truyền thông tin từ bộ vi xử lý tới các cơ quan, bộ phận chấp hành một cách nhanh nhất. Máy tính điều khiển động cơ cần phải sử dụng loại 4,8, 16 bit hoặc 8,16,32 bit thì mới đáp ứng được nhu cầu truyền tin nhanh và chính xác cho ECU.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ECU

Nhờ vào cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston,  ECU xác định được chính xác thời điểm đánh lửa và phun xăng tối ưu để tạo ra khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hiệu suất xe được tốt nhất.

ECU còn có quá trình tính toán để đưa ra các góc đánh lửa theo các chế độ hoạt động khác nhau của động cơ tùy thuộc vào các loại cảm biến. Với những cảm biến khác như vị trí bướm ga: Bướm ga xác định lưu lượng khí nạp, gửi đến ECU tính toán lượng nhiên liệu phun thích hợp với từng chế độ tải, song song với các dữ liệu về tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ… nhờ các cảm biến mã hoá tín hiệu đưa vào ECU xử lý và tính toán, ECU sẽ đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu theo từng chế độ hoạt động của động cơ.

Trên thế giới hiện nay, nhiều nước châu Âu hướng đến tiêu chuẩn khí thải (EURO4, EURO 5, EURO 6) hạn chế gây hại ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy, ECU đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc làm giảm khí thải, một cách phổ biến hiện nay là việc ô tô được trang bị thêm bộ hoá khử (TWC – Three way catalyst), bộ hoá khử này sẽ hoạt động cao nhất ở tỷ lệ hoà khí lý tưởng, thông qua cảm biến Oxy xác định phần hoà khí tức thời trong khí nạp gửi tín hiệu về ECU nhằm điều chỉnh tỷ lệ hoà khí thích hợp ở từng điều kiện nhất định.

Ngoài ra, ECU còn can thiệp sâu vào các hệ thống an toàn trên ô tô có thể kể đến như: hệ thống cân bằng ESP, hỗ trợ phanh khẩn cấp BA, hệ thống phân bổ lực phanh EBD… thông qua việc cảm biến chịu trách nhiệm liên tục ghi lại và truyền tín hiệu về ECU, nhiệm vụ của ECU sẽ so sánh dữ liệu với những chương trình đã tính toán trước. Do đó, khi gặp những sự cố nguy hiểm, người lái có khuynh hướng phản xạ đột ngột như đánh lái gấp, lực phanh tăng nhanh, hiện tượng trượt bánh khi phanh… lập tức ECU sẽ nhận tín hiệu, buộc xe phải hoạt động theo những chương trình lập trình sẵn như điều chỉnh góc xoay, kiểm soát tốc độ từng bánh xe, lực phanh mỗi bánh nhằm hạn chế tối đa sự mất kiểm soát của người lái.

VAI TRÒ CỦA ECU

ECU là một trong những bộ phận có chức năng quan trọng nhất của xe ô tô chính bởi lẽ đó mà chi tiết này lại được ví như “bộ não” của con người. ECU có rất nhiều các vai trò khác nhau, đều là những chức năng, vai trò đặc biệt quan trọng không thể thiếu đối với tất cả mọi loại xe ô tô, xe tải, xe khách.

– Vai trò tiếp nhận mọi dữ liệu, thông tin quan trọng của xe. Mọi hoạt động của xe ô tô, xe khách hay xe tải đều do ECU theo dõi và kiểm soát để tạo ra sự ổn định và thống nhất đối với sự vận hành của xe đúng như tên gọi “hệ thống điều khiển điện tử” của mình. Thông qua việc tiếp nhận dữ liệu các cảm biến trên động cơ hoặc ô tô, sau đó được truyền về ECU xử lý tín hiệu và đưa ra “mệnh lệnh” buộc các cơ cấu phải thực hiện theo yêu cầu như việc: điều khiển nhiên liệu, ga tự động, lực phanh ở các vị trí bánh xe, góc phối cam, hay góc đánh lửa,…

Ngoài ra, ECU và cảm biến còn có mối liên hệ mật thiết với nhau để tạo ra sự chính xác cho khả năng vận hành, đồng thời làm giảm thiểu các chất độc hại thải ra ngoài môi trường của xe.

– Vai trò “bắt bệnh” . ECU có khả năng phát hiện ra các lỗi hoặc những sự cố thường gặp phải trên các động cơ vô cùng nhanh nhạy để từ đó bạn có thể tìm ra phương án khắc phục và hướng giải quyết nhanh nhất.

– Vai trò đảm bảo an toàn. Trong các tình huống nguy hiểm ECU chính là “người hùng” ra tay trực tiếp xử lý và can thiệp vào các trường hợp nguy hiểm, mất kiểm soát và các sự cố người dùng thường xuyên gặp phải.

33 BET Tóm lại, vai trò của ECU là không thể phủ nhận đối với một mẫu xe ôtô, xe tải, xe khách. Từ việc lưu trữ thông tin, phán đoán tình hình, tính toán các trường hợp khác nhau của xe, phát đi các tín hiệu khi cần thiết và trực tiếp quy định chức năng làm việc của xe sao cho hiệu quả nhất trong các tình huống khác nhau.