Tune it Part 40: Μονάδες ECU II

Simple Brain

Σε γενικές γραμμές όταν μιλάμε για την ECU, δεν πρόκειται για τίποτα περισσότερο από τον υπολογιστή, που μάλλον όλοι έχετε σπίτι ή στην τσέπη σας. Στην πραγματικότητα, είναι πολύ μικρότερο σε δυνατότητες, αν και κοστίζει περισσότερα χρήματα! Δουλειά του είναι η υποδοχή σημάτων, που έρχονται από τους διάφορους αισθητήρες, η σύγκρισή τους με τις αποθηκευμένες στη μνήμη τιμές, ώστε ύστερα από ένα μικρό υπολογισμό, να δώσει με κάποιο παλμό εντολή στα μπέκ και με άλλο παλμό εντολή στους πολλαπλασιαστές. Αυτά τα δύο αποτελούν και την κύρια λειτουργία του, τη μόνη, που είχαν αυτά τα μαραφέτια, όταν πρωτοεμφανίσθηκαν: καύσιμο και σπινθήρας. Στα χρόνια, που ακολούθησαν, προστέθηκαν πολλές ακόμα λειτουργίες, οι οποίες ολοένα και αυξάνονται. Τις πιο πολλές, βέβαια, τις έχουν τα αυτοκίνητα παραγωγής και αφορούν όλο το όχημα και όχι μόνο τη βασική λειτουργία του μοτέρ. Για όποιον έχει κάποια εμπειρία στον προγραμματισμό με υπολογιστές, η βασική ιστορία, που επιτελεί  ο εγκέφαλος, θυμίζει υπολογισμό τύπου Excel, όπου εισάγοντας ένα στοιχείο, το πολλαπλασιάζει, προσθέτει ή διαιρεί  μια σειρά παραμέτρων ανάλογα με την εντολή, που έχει δοθεί και το «κουτάκι», που βρίσκεται. Εφόσον οι συνθήκες λειτουργίας αλλάζουν διαρκώς και πολύ γρήγορα, ο υπολογισμός των παραμέτρων πρέπει και αυτός να γίνει σε ελάχιστο χρόνο, αν και πάλι πολύ αργά για ένα επιτραπέζιο PC. Σχεδόν όλα τα aftermarket συστήματα ανήκουν στο λεγόμενο τύπο alpha-N. Σε σχέση με το φορτίο του μοτέρ, τη γωνία πεταλούδας (που συνήθως στη Γεωμετρία ονομάζεται «α») και τις στροφές («Ν», αν θυμάστε από τη Φυσική) ψεκάζεται στον κύλινδρο μια ποσότητα καυσίμου. Τα στοιχεία αυτά είναι θεωρητικά επαρκή για τη λειτουργία. Στην πράξη, μεταβάλλονται σε σχέση με άλλες παραμέτρους, που προέρχονται από τους αισθητήρες.

Εξωτερικοί αισθητήρες

Η γνώση των αρχών λειτουργίας των διαφορετικών αισθητήρων, η τοποθέτησή τους και πως χρησιμοποιούνται είναι βασική προϋπόθεση για τη χρήση τους στο πρόγραμμα, αλλά κυρίως για να μπορούμε να εντοπίζουμε την πιο πιθανή προέλευση κάποιων προβλημάτων. Οι περισσότεροι «άγραφοι» της αγοράς, σας δίνουν τη δυνατότητα να προγραμματίσετε ακριβώς τα χαρακτηριστικά των αισθητήρων, οπότε μπορείτε να ξεκινήσετε με τους πιο αξιόπιστους, που βρίσκετε, ή τους πιο φτηνούς, αν είστε… Έλληνες συνταξιούχοι. Άλλοι άγραφοι «plug and play» εγκέφαλοι, που προορίζονται και έχουν προγραμματισθεί από τον κατασκευαστή τους για τελείως συγκεκριμένη εφαρμογή, λειτουργούν με τους εργοστασιακούς αισθητήρες απευθείας, αλλά υπάρχει και η δυνατότητα να προσαρμοστούν, αν χρειαστεί να χρησιμοποιηθεί πχ κάποιος άλλος αισθητήρας θερμοκρασίας. Πάμε, λοιπόν, στους αισθητήρες. Το πρώτο μέρος αφορά αυτούς, που επηρεάζουν άμεσα τη λειτουργία του μοτέρ (ψεκασμό/ανάφλεξη) και το δεύτερο αυτούς, που ασχολούνται με τη δυναμική συμπεριφορά του αυτοκινήτου. Η πλειοψηφία των αισθητήρων (πεταλούδα, θερμοκρασία, πίεση) είναι κάποιος τύπος, που περιέχει αντίσταση, είτε σε μορφή ποτενσιόμετρου ή τύπου NTC (Negative Temperature Coefficient) αντίστασης, που, δηλαδή, μικραίνει με την άνοδο της θερμοκρασίας. Τη μεταβολή αυτής της αντίστασης «βλέπει» ο εγκέφαλος μέσω του κυκλώματος σαν μεταβολή τάσης και την χρησιμοποιεί μέσα από τους «χάρτες» για να μεταβάλει με τη σειρά του τα στοιχεία ψεκασμού/ανάφλεξης. Ενώ στους εργοστασιακούς ανεγκέφαλους ο αριθμός και η συνδεσμολογία των αισθητήρων (που συνδέεται ο καθένας) είναι σταθερή, σε πολλούς εξελιγμένους άγραφους υπάρχει η δυνατότητα επιλογής εισόδων, αλλά και μεγαλύτερου αριθμού αισθητήρων ανάλογα με τις ανάγκες του μοτέρ και φυσικά, όσο πιο εξελιγμένο το εργαλείο, τόσο περισσότερο θα βαραίνει και το χέρι σας, όταν πληρώνετε! Αυτές οι δυνατότητες, όμως, απαιτούν και ανάλογες γνώσεις και δεν μπορεί ο κάθε …καραγκιοζάκος, που την έχει δει επιστήμονας, να παίζει τον ειδικό παντογνώστη με ένα πολύμετρο και τρία καλώδια. Πληρώνεις πολλά? Πηγαίνεις και σε άνθρωπο, που πραγματικά ξέρει πολλά. Δόξα τω Θεώ, υπάρχουν και μερικοί σοβαροί προγραμματιστές, που αξίζει να μνημονεύονται. Ονόματα, βέβαια, δεν λέμε αλλά μερικοί να προσέχουν μην πάθει καμιά ζημιά, βρε παιδί μου, το δυναμόμετρο απ’ την αλμύρα εκεί που είναι…

Αισθητήρας στροφών

Η μία από τις δύο βασικές πληροφορίες, που πρέπει να γνωρίζει ο εγκέφαλος, είναι η ταχύτητα περιστροφής του στροφάλου αλλά και το ακριβές σημείο, στο οποίο βρίσκεται ανά πάσα στιγμή στις 360⁰ του κύκλου. Σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό ο επαγωγικός αισθητήρας, που «διαβάζει» την κίνηση της τροχαλίας στροφάλου ή του βολάν, τοποθετημένος πολύ κοντά (1-1.5mm) στην οδοντωτή στεφάνη. Η κατασκευή του είναι πολύ απλή και -πιο συγκεκριμένα- θα έλεγα ότι πρόκειται για ένα μικρό ηλεκτρομαγνήτη. Κάθε φορά που θα περάσει από μπροστά του ένα «δόντι» της τροχαλίας (ή του βολάν ανάλογα με την τοποθέτησή του), διαταράσσει το μαγνητικό πεδίο και παράγεται ένας παλμός. Η τάση του εξαρτάται άμεσα από την ταχύτητα περιστροφής. Ο παλμός αυτός υφίσταται μια απαραίτητη επεξεργασία στο κύκλωμα εισόδου του εγκεφάλου, για να αποκτήσει την κατάλληλη τετραγωνισμένη μορφή, από την οποία ο εγκέφαλος μετράει το χρόνο και τον διαιρεί σε μοίρες. Για τη θεωρία του πράγματος, θα μπορούσαμε να πούμε ότι για τη λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος, αρκεί ένα και μόνο «δόντι» να περάσει μπροστά από τον αισθητήρα για κάθε μία περιστροφή του στροφάλου. Ο εγκέφαλος μπορεί και με αυτόν τον τρόπο να μετρήσει τις στροφές, αλλά θα αργούσε πάρα πολύ -αρκετές δηλαδή στροφές του μοτέρ- για να «καταλάβει» κάθε στιγμιαία επιτάχυνση/επιβράδυνση, ώστε να αλλάξει καύσιμο/αβάνς κλπ. Θα έπρεπε να μετρήσει μερικούς κύκλους πρώτα και ύστερα να υπολογίσει τα νέα στοιχεία… Βάζοντας, λοιπόν, περισσότερα δόντια στην τροχαλία, αυξάνεται η συχνότητα μέτρησης του εγκεφάλου και μπορεί να κάνει τις απαραίτητες διορθώσεις άμεσα, προς όφελος της αμεσότητας απόκρισης, των επιδόσεων, της οικονομίας, των καυσαερίων κλπ. Σύμφωνα με την παραγωγή αυτοκινήτων, τα περισσότερα μοτέρ έχουν τροχαλίες με 60-2 δόντια, πράγμα που σημαίνει 58 δόντια και 2 κενά. Τα 2 κενά είναι σημείο αναφοράς και απαραίτητα, ώστε  να ξέρει το σύστημα, που ακριβώς βρίσκεται ανά πάσα στιγμή, γιατί, ναι μεν μετράει μοίρες, αλλά από ποιο σημείο είναι η αρχή? Εκεί, λοιπόν, που είναι τα 2 κενά, παράγεται ένας διαφορετικός -από τους άλλους- παλμός, τον οποίο και αναγνωρίζει το σύστημα σαν έναρξη μέτρησης. Για να προλάβω κάποιες απορίες, το κενό αυτό δεν συναντά τον αισθητήρα, όταν ο 1^ος κύλινδρος είναι στο ΑΝΣ, αλλά σε διαφορετικό χρονισμό, που έχει να κάνει με το εσωτερικό λογισμικό. Πιο συγκεκριμένα, το κενό πρέπει να βρίσκεται περισσότερο από 90⁰ πριν το ΑΝΣ, ιδιαίτερα αν πρόκειται για σειριακό ψεκασμό, διότι ο ψεκασμός πρέπει να ξεκινήσει οπωσδήποτε αρκετές μοίρες πριν το ΑΝΣ. Σε παλιότερα μοτέρ, τα οποία δεν είχαν χρονισμένο ηλεκτρονικό ψεκασμό (σε αντιδιαστολή με το Jetronic CIS της Bosch), μπορείτε ίσως να βρείτε σε κάποιο συνεργείο τροχαλία, που ταιριάζει από κάποιο πιο σύγχρονο μοντέλο της εταιρίας ή, στην ανάγκη, να αγοράσετε και να προσαρμόσετε την οδοντωτή στεφάνη στη δική σας τροχαλία. Σε κάθε περίπτωση, η βάση (αν δεν υπάρχει) του αισθητήρα, που θα φτιάξετε, πρέπει να είναι τελείως σταθερή, χωρίς πιθανότητα μετακίνησης ή ταλαντώσεων λόγω κραδασμών κλπ, ώστε να εξασφαλίζεται η σωστή απόσταση της επιφάνειας του αισθητήρα από την οδόντωση. Φυσικά, θα ελέγξετε πολύ σχολαστικά πρώτα σε τόρνο την τελείως σωστή περιστροφή της τροχαλίας. Δεν επιτρέπεται καμία απολύτως εκκεντρικότητα, για την τροχαλία μιλάμε, όχι τα περίεργα …γούστα σας!

Αισθητήρας εκκεντροφόρου

Δεν αρκεί στον εγκέφαλο η πληροφορία για στροφές και ΑΝΣ, όταν υπάρχει σειριακός ψεκασμός. Τι είναι αυτό, που αναφέραμε και λίγο πιο πάνω? Μέχρι πριν λίγα χρόνια, ο ψεκασμός γινόταν δύο φορές στον κύκλο λειτουργίας, μία στο ΚΝΣ και μία στο ΑΝΣ του 1^ου κυλίνδρου (σύστημα batch injector firing). Με την πρόοδο, όμως, της τεχνολογίας (όχι, βέβαια, πάντα για καλό) βρέθηκε ότι μπορεί να βελτιωθεί με το χρονισμένο ψεκασμό η οικονομία, καθώς και οι επιδόσεις σε κάθε κύλινδρο. Για την ιστορική αλήθεια, θα σημειώσω ότι τα οφέλη αυτά είχαν βρεθεί αρκετά χρόνια πριν με το χρονισμένο μηχανικό ψεκασμό (Bosch, Spica, Lucas), που απλά μεταφράσθηκε σε σίγουρα πολύ φθηνότερο -στην κατασκευή- ηλεκτρονικό ισοδύναμο.    Ο εγκέφαλος, λοιπόν, αναγνωρίζει από την τροχαλία ότι πλησιάζει το ΑΝΣ, αλλά δεν ξέρει, αν βρίσκεται στη φάση εισαγωγής ή εξαγωγής. Πρέπει να ξέρει σε ποιο σημείο θα αρχίσει να κάνει τον υπολογισμό. Χρειάζεται, λοιπόν, μια ακόμα πληροφορία, που να του «λέει» ότι πλησιάζει το ΑΝΣ στη φάση της εισαγωγής και αυτή έρχεται από έναν αισθητήρα, που βρίσκεται κοντά στον εκκεντροφόρο. Το σήμα αυτού του αισθητήρα εμφανίζεται μία φορά κάθε δύο στροφές του στροφάλου -270⁰- καθότι ο εκκεντροφόρος γυρίζει με τη μισή ταχύτητα του στροφάλου. Η ανάφλεξη είναι αυτή, που απαιτεί μεγάλη χρονική ακρίβεια, γι’ αυτό και πολλοί εγκέφαλοι υπολογίζουν μέχρι και δέκατα της μοίρας, αλλά για τον ψεκασμό αρκεί ένα δόντι στον εκκεντροφόρο και τίποτα περισσότερο. Η ακριβής θέση του δοντιού (και κατά συνέπεια του σήματος) αυτού δεν είναι φοβερά σημαντική, αρκεί να βρίσκεται καμιά δεκαριά μοίρες μετά από την ανάφλεξη του κυλίνδρου, που προηγείται του 1^ου, έτσι ώστε να έχει αρκετό χρόνο ο εγκέφαλος να υπολογίσει το αβάνς του 1^ου με άνεση, ελπίζω να μη σας έχασα εδώ, αν σας ενδιαφέρει πραγματικά, δώστε λίγη προσοχή, αλλιώς συνάντηση στου Φονσό για σουβλάκια, αν δεν μας διώξει …που είναι σίγουρο! Αν, πάντως, σκεφθείτε με κάποια προσοχή το θέμα, θα καταλάβετε γιατί «δεν τρέχει τίποτα», όταν αλλάζετε το χρονισμό του εκκεντροφόρου μπρός-πίσω με τις περίεργες τροχαλίες σας, ψάχνοντας για το …χαμένο ιππόδρομο! Το σήμα του αισθητήρα εκκεντροφόρου είναι «συμβουλευτικό» και δεν χρήζει τεράστιας ακρίβειας τοποθέτησης. Όσο για την ακρίβεια της ανάφλεξης, στους καλούς aftermarket εγκέφαλους υπάρχει η δυνατότητα διαφορετικής ρύθμισης αβάνς μεταξύ κυλίνδρων για εξωγήινες περιπτώσεις, όπως πχ στα dragster των χιλιάδων ίππων, όπου ο στρόφαλος στρεβλώνει λόγω της τιτανοτεράστιας ροπής (= πολύ μεγαλύτερη από τη γαϊδουρινή) μέχρι και 10⁰ κατά μήκος, οπότε είναι επιβεβλημένος ο διαφορετικός χρονισμός αβάνς και άλλες διαστημικές τεχνικές, όπως τα παράκεντρα έκκεντρα στον εκκεντροφόρο κλπ. Αν νομίζετε ότι τελειώνει εδώ το φροντιστήριο για τους (αν)εγκέφαλους, κάνετε λάθος. Θα πήξετε στους αισθητήρες και τα μπεκ, μέχρι να μάθετε να σέβεστε τη δουλειά των προγραμματιστών και κυρίως μέχρι να συνειδητοποιήσετε πόσα ΔΕΝ ξέρετε, ιδίως τα ευκαιριακά μαστόρια, που πήραν ένα emulator και μου γίνανε …certified engine tuners! Τελικά, σε ένα δεν μπορώ να βγάλω άκρη: ένας καλός προγραμματιστής μου λέει ότι είναι καλύτερα ο πελάτης να μη ξέρει τίποτα από το άθλημα κι’ ένας άλλος θέλει να είναι ο πελάτης γνώστης. Σε ένα συμφωνούν, όμως, και οι δύο: αυτός που έχει τα περισσότερα παράπονα, είναι πάντα ο άσχετος! Α, και μη ξεχνιόμαστε, στις 14 να βάλετε τα καλά σας και να πλυθείτε για το πρόσωπο… άντε και μ’ ένα ωραίο λέλουδο…