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行车电脑改装需知

2011-04-23 11:34:57  西祠胡同   霹雳狂剑 6579次阅读

今天的汽车在每个环节上都应用了计算机,光是驾驶席上的微型计算机便可把座椅、后视镜和方向盘等设定记忆下来,不同的驾驶者要使用时可以很快地切换到自己先前设定的理想驾驶位置。但在改装发烧友眼中,计算机只有一个芯片,那就是控制整车动力的Engine Control Unit(ECU发动机控制单元)。很多人都知道汽车的ECU是一项非常重要但却又非常神秘的东西,因为一般的汽修厂或改装店都不会(或不懂)随便改动它,现在让我们先来了解一下ECU的功能是什么,然后再看它的改装方法。
 

电脑控制相关原理:


  要让一台发动机产生动力,我们首先要按一定的比例把空气和燃料供应到汽缸内(一般空燃比AFR值设定在1:14.7,即一份燃料,14.7份空气,这比例最符合环保要求),然后在一个适合的时机把这空燃混合体点燃,在燃烧过程中产生的膨胀气体会把刚好到达汽缸冲程顶点的活塞入下推以产生动力。这个基本要领看上去甚为简单,应该用不上什么高超的电子讲述,但现实往往是比想象中复杂很多,首先是汽车的行车速度并不是固定的,行车速度越高,发动机便需获取越多的空气。为了保持稳定的空燃比例,车子的供油系统必须相应地修正燃料的供应量。此外,发动机在不同的转速尤其是在一些特殊工况(如起动、急加速、急减速等)下,对混合气体浓度会有特别的要求。另一方面活塞的运动周期也会因发动机的转速(rpm)而改变,因此车子必须可以随着rpm的高低来调节点火时间才可以发挥发动机的最大性能。能够在每个时刻和工况下都使最适量的空燃混合体进入发动机内并在最佳时机完全燃烧,是自汽车发明后工程师一直追求的最理想境界,但*机械式的化油器和点火系统始终达不到这样全面而完美的效果,直至计算机化的电子ECU出现才把这种情形完全改观。电子ECU是一个微型计算机,内有集成电路以及其它精密的电子组件,作用相当于一个“中枢神经”,里面储存了大量对应不同天气环境与发动机工况下理想的燃油供应值和点火正时值组合。“中枢神经”通过对来自众多传感器的进气管空气流量、温度、节气门的开启角度、删节轴转速等数据进行汇集、分析和计算,在千分之几秒内高速油量来配合实时的环境和工况,再在形成理想比例的混合气进入气缸后发出点火指令,保证气缸内的燃料完全燃烧,减少了废气排放物和燃油消耗之余亦提高了进气效率,增强了发动机的功率和扭矩。经计算机监控的发动机,基本上在全时间都能控制发挥最佳效率的空燃比和点火时间,达到了在化油器和机械点火系统时代不可想象的省油+大楞率的梦幻效果。以国内车迷都很熟悉的上海大众桑塔纳为例,老款的化油器1.8升发动机只有88.5hp(66kw)功率,但转用了由电子ECU监控的电喷发动机后,在排量和基本设计不变的情况下,最大功率竟提升超过12%——达到99hp(74kw)!而耗油量更从每百公里7.9升下降至5.7升,另外同系的1.6升发动机在电子化后最大功率也有86hp,几乎追上了老款1.8升的功率。最后在计算机优化整个燃烧过程和在三元催化器的帮助下,这款二十多拭上前设计的汽车尾气排放也达到了欧2标准,由此可见电子ECU的威力。

  新型的ECU除了能控制发动机外,还有很多控制或配合车上其它设备的效能。如牵引力控制(防滑)装置(TCS),助力转向阴尼系统和自我检测、自我保护系统等,但上而提到的实时调节供油量和点火时间(及增压值——如果是turbo发动机)是直接关系到发动机动力输出的重要功能,亦是我们车辆改装的焦点所在。

为何要改ECU

  由于现代的汽车要适应各种天气、环境(如高原、沙漠、严寒和劣质汽油等恶劣条件)及各种驾驶者的不同要求,同时它也要保证这种复杂的情况下依然能够挥洒自如行驶并通过严格的尾气排放、油耗标准,因此在大多情形下,原装ECU内的程序是一个符合众多条件的取佳妥协。以空燃比(AFR)为例,原厂编程员可能会把某些行车情况下(如在等速行车时)的AFR调得稀一点(即油少气多)来减低油耗,以便通过一些国家的油耗测试标准,面貌一新其它的时间里原厂ECU的AFR大都会设定在上文提及的1:14.7,因为这是最容易符合尾气标准的比例。但对大部份发动机来说,能发出最大动力的AFR却是在混合气较浓(即油多气少)的范围内。同样为了拓宽车子的燃油适应性(不同地区的不同标号的燃油),原厂设定的点火提前角一般都可适应较低标号的燃油(发动机在不同的点火提前角点火时输出功率是不一样的),也就是说你现在发动机的点火提前角未必能与你现在使用标号的燃油搭配最佳……如果可以把原装程序向偏向动力表现方面修改一个,便能把马力增大5-8%(turbo车更可达15%),看到这里,你是否心痒痒地想动手改ECU呢?

  如果你真的不想妥协,最佳的方法是按个别驾驶者的要求重定ECU程序,但因为成本和技术水平的关系,有些车迷会退而求其次地为爱车装上一些俗称“二次进气”或“燃油追加“等配件来增加进入发动机的燃油和空气量,这些配件其实都是以绕过原装传感器或改变传感器电压的方式来”欺骗“ECU,使其在不知情下改变进入发动机内的空燃比值,令发动机在某些情形(工况)下的动力表现有所改善。但这种不全面的改扭亏为盈方式会带来其它副作用甚至可能产生安全问题,而正统的改ECU方法虽然成本较高,却能免却很多不良的后遗症,因此在下期我们将会详谈多种不同的ECU改装方法。

行车电脑改装分类

在上期的“改装物语”里我曾说过:“如果把原装程序向偏向动力表现方面修改一下,便可以把马力增大5-8%(turbo车更可达15%),这可能是车迷们想向ECU动手的原因吧。”文章刊出后,车队的技术总监对我说:“啊啊,你说得可轻松,哪有那么容易,弄一下便可多5%马力? 你可不要误导人啊!” 技术总监的保留绝对是有理由的,要NA车(自然吸气Normal Aspiration)在其它条件不变、光*改动ECU的情况下多出5%马力,并不是一件简单的事,要知道原厂工程师也绝不是省油的灯,如果不是有专业的设备、深厚的理论基础和丰富的经验,随便地改动原装ECU内的设定不但不会有预期的改装效果,更有可能会把发动机弄坏!(就像大家在F1里见到比赛中的赛车时突然“拉缸”一样,发动机在一阵白烟中就报销了) 因此大家在动ECU的脑筋时要切记小心行事。

转存程序芯片

改装ECU有多种方法,其中最简单的是一种已流行十多年的转换储存程序芯片方式,更换不同编程的芯片时,只要把ECU的背板拆开,拔掉原来的芯片再换上新的芯片便完事了,由于一些旧款的E-ROM芯片仅可写入程序一次,因此每次修改程序后都须用刻录机把程序刻入空白芯片来替换出原来的芯片。近年很多新车的ECU使用了可以多次重复读写的Flash-Rom (快闪记忆)芯片,在修改程序时不用更换空白芯片便可直接加载,较E-Rom方便多了。但不论是哪种形式的芯片,原厂和芯片改装商设计时都会加入保护设计来防止被译码和盗拷,因此在改装时,芯片改装经销商先要把每台车的数据上传到芯片改装商去认证车身号码、ECU编号、年份/规格。在数据确定后,相关的程序才下传到经销商的电脑,技师再用刻录机把数据写入空白芯片或经原来用作连接原厂检测电脑的插口,把ECU内的Flash-Rom芯片程序更新。这种形式的ECU改装方法不会给予车迷任何的调整空间,但好处是省心省时,十分适合一些没有或只是轻度改动过发动机(包括进排气系统)的原装车。著名的Superchips是这行的佼佼者,其售价约为6000至10000 元不等。(此种改装能保存车上的原装电子功能)

外挂可调式计算机

另一种较为复杂但可给车迷较大调校自由度的是外挂可调式计算机,又称为跨接式的可调式计算机。它是要依附原装ECU一起使用,其控制机制是利用“截取”或“绕过”来变换原装传感器至ECU间的线组讯号,达至改变供油量和点火时间的效果。部分外挂式电脑会有一个基本行车程序随机附送,一般情形下已有不错的表现(要注意国外型号和国产型号在规格上可能有分别,因不同车型和不同的改装电脑匹配性是不一致的,需要改装店家技师进行调整),但此类型产品的最大卖点是它的可调性。不同品牌和级别的外挂电脑可提供不同的调校空间,例如有些高档型号允许大幅度改动供油和点火、turbo发动机的增压值、Vtec的开关时机和发动机的断油限制等,但有些基本型产品调校范围和功能就少得多。如果你的爱车动力系统经过大幅改装,重要的性能数据(如压缩比,涡轮增压值等)已严重偏离原厂标准,外挂电脑可以把发动机改装后的潜能完全发挥出来,而且由于原厂ECU的存在,车上大部分原装电子功能仍能得以保存。但在使用这类电脑作大幅度调校时要非常小心,偶有不慎就会为发动机带来灾难性的后果。著名的外挂电脑品牌有Buddy Club 和HKS的FC-Con等,硬件价钱约在4000多元以上(未包括程序修改的工费)。以上两种ECU改装现在一般的改装店都可以进行。

专业级ECU

如果你的爱车经过重度改装,发动机内(活塞、凸轮轴)外(进排气)等已经全改并加装了Turbo或超级增压器,甚至是预备参加专业赛事,那么你需要的就是更大调校幅度、更好调控精细度和更高使用方便度的专业级ECU。这类型ECU除可操控车子动力系统上现有的电子部份外,一些后加的重改装如额外的喷油咀和中冷器洒水系统等也完全在控制范围之内,更可以记录运行数据,并有自动修正功能。装设专业级ECU时首先要把整个原装ECU移走,然后配上新的传感器,再重整电脑线组和插口以便连上新的ECU。在安装ECU这个步骤上绝不能含糊,以我的经验,很多专业ECU在使用时出现的问题其实都与安装不当有关,亦是很多改装后不快经历的主因。在程序设定方面,个别专业型ECU也有一些流行车型的基本行车程序提供,但很多情况下使用者都要重新对其进行编程,因此负责改装的必须是资深的技术人员。

总的来说,如果改装得宜,专业级ECU可以支持天空海阔般的改装空间(改变增压、排量甚至是换上一颗完全不同品牌和工作原理的发动机都不成问题),但如果做得不好,则连发动机启动都成问题。此外由于原装ECU已不存在,一些车上原有的电子功能(如自我诊断故障和防打滑等)亦会失去。Autronic、Motec等都是专业级ECU中的名厂产品,售价约从一万多元起。

按需选择

大部分人在谈到ECU改装时都只是盯着硬件上的搭配,好像换上某名牌ECU后车子便会有立竿见影的动力性能提升,这实是改装上的一大误区。ECU只是一件工具,不同的类别和品牌的差异要看你实际的需要。打个比喻:如果只是做一般的加减运算,那么你用一台计算器、一台PDA,或是一台笔记本电脑、桌面电脑(无论IBM、DELL还是联想),它们的运算速度几乎没有分别。同理,如果你要做的改装只是最基本的层面,即便用上名牌也不见得比普通产品好上多少。归根究底,改装ECU的效果要看编程人员的功力和是否有足够的测试设备(如专业用的空燃比表、测功机等)。试想,如果编程员只抱着笔记本电脑,坐在副驾位置和车主在公路上一边“生死时速”,一边凭感觉去调校供油量和点火正时,这不但危险而且也不科学,调出来的效果可能比原来还要差(当然在一般街车的改装程度上,这种方法也是基本可取的)。而在赛车场上,你常看到工程师现场用手提电脑调校程序,这是在原有改装程序上根据天气、赛道情况的程序细微调整,但不会偏离原改装程序太多。事实上改装ECU的最大成本并不在硬件而是在软件,要开发一套完全根据个别改装车情况量身定做的ECU程序,需要一名资深编程员连同其他技术人员在测功机上工作一整天甚至是更长时间。说到底,如果调校技术不过硬,或是专业设备不足,应采用一些著名品牌的芯片或沿用外挂式附加计算机的随机程序,这些可能并不是最理想的ECU改装,但绝对是最保险和最合乎成本效益的方法。回想起来,我真是把“修改一下便可多5%马力”这句话说得太轻松了。

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