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發動機ECU調試的注意事項
作者: 二擋柒千三 來源: 網通社 日期: 2018年8月22日

關于如何在中國調試ECU(發動機控制電腦),最近的一些所思所想以及如果對想要進行調試的用戶有一些啟迪的話做了如下的記錄,以供參考。
 
首先,在調試ECU(發動機控制電腦)之前必須要進行的工作如下。
 
①對于當下現狀的把握(車輛現在狀況的把控)
 
②對于安裝配件的詳細了解
 

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關于①,普通保養范圍的火花塞,機油,機油濾清器,空氣濾網等雖不屬于調試難度高的范疇,但在進行調試ECU(發動機控制電腦)時仍然需要更換。
 
另外還有一些原裝配件根據行駛距離的不同也必須進行更換。例如:當車輛行駛距離超過7萬公里的時候,汽油濾清器以及汽油泵 需要更換,根據配件使用狀況,如果噴油嘴狀況不好也必須要更換,這是因為即使是正常配件,但在使用一段時間后也會發生老化的原故。如果沒有更換改裝配件的計劃,也建議更換原廠配件。這會使得ECU的設置工作更加順利進行。
 
另外為了分析發動機現在的狀況,需要進行發動機缸壓的測量并檢查ECU在過去是否出現過故障報警等等,如此一來便可以大致把握發動機的狀態。
 
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關于②安裝的改裝配件是哪個廠家的產品?排氣系統中,排氣口徑的變化會引起輸出功率的變化,因此產生的性能差別與我們所追求的目標輸出功率是否一致?各配件之間的磨合以及使用者的期望都必須考慮全面。
 
比如下面的馬力曲線圖。左側是320馬力的車,右側是367馬力的車。撇開重量,空氣阻力等因素單純對比二者的性能,即使兩輛車有將近50馬力的差別,但在賽道上馬力大的車未必圈速就一定快。左側馬力小的車扭力要比右側大馬力的車更好。車輛響應更快。操控更好。
 
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說得極端一點,哪怕是只有350馬力的車均衡性做好的情況下,賽道成績也有可能勝過800馬力的車。
 
也就是說不要過分執著于動力、抓地力,均衡性也是至關重要的。在改造前與使用者充分溝通,從配件的選擇開始,給使用者進行提案是很重要的一項能力。(重要的是車輛的均衡性)
 
我希望大家可以領悟到,制訂一套合理的理想改裝方案。是改裝修理,電腦調試,賽道駕駛經驗的結合。也是一種綜合的能力。
 
在技術方面,還想再說一下大家都了解的爆震
 
一般來講,活塞發動機內發生金屬碰撞的聲音以及振動現象。嚴重時可導致引擎故障。
 
產生爆震的主要原因是點火提前,壓縮比過高,渦輪壓力過大,燃料的耐爆性(辛烷值),空燃比不正確等。有效對策就是調整點火時間,降低渦輪壓力,使用高辛烷值的汽油,增加混合氣體的濃度或者使用添加劑等。
 
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內燃機工程學中出現的相同癥狀的早期點火與異常燃燒不在上述爆震范圍內,不做贅述。
 
通常所說的爆震有2種,活塞頂部爆震與活塞底部爆震。
 
活塞頂部爆震就是混合氣體進入燃燒室內壓縮,火花塞將高壓混合氣體點燃。以火花塞為中心火焰像四周擴散產生的可燃氣體膨脹。其中距離火花塞最遠的地方,未能充分燃燒的混合氣體,熱量被阻斷、壓縮,瞬間造成高溫高壓。當溫度以及氣壓超過一定界限時,氣體發生自燃,并產生沖擊波。
 
該沖擊波是產生金屬聲音以及導致發動機配件破損的主要原因。另外沖擊波還會破壞活塞以及氣缸壁面的斷熱層,導致熱量急劇傳導,致使配件熔解。
 
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為防止爆震,建議使用不易自己點火的燃料,延后點火時間,完善燃燒室使之最合理化。作為不易點火的材料有辛烷值比較高的汽油(95號以上汽油)以及含鉛汽油(很難弄到含鉛汽油)。
 
活塞底部爆震即活塞底部撞擊汽缸壁面而產生的聲音,也稱敲缸。在此不做贅述。
 
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作為故障的案例有如下幾種。活塞損傷,熔解,汽缸蓋一側燃燒室損傷,閥損傷等。
 
在調試ECU(發動機行車電腦)時必須要進行嚴格的爆震管理。最近發動機或ECU都載有可自動檢測機能的爆震感應器,當感知即將要爆震時,會自動延后點火時間,有著相當好的調節功能。所以胡亂的改變點火時間是沒有任何意義的。充分利用此調節功能可事半功倍。
 
借助爆震感應設備獲取準確數值的同時,請有經驗的技師聽發動機異響雜音是最放心的方法。
 
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調試ECU(發動機行車電腦)時,對于初次接觸的發動機,若使用的是原廠配件的話,各個配件的強度臨界點都要摸透,而唯一的辦法就是對其進行測試。例如,若要進行渦輪發動機的耐久測試,首先要將水溫調控到一定的溫度并徐徐升壓,如此經過不斷的反復測試來推斷何時發生引擎故障并獲得相關數據。
 
作為參考,對于日產的SR20DET原廠發動機來說,由于擔心發動機缸墊被刺穿。以及發動機活塞強度的問題,330ps是原廠發動機的極限。屆時設定渦輪壓力值為1.0-1.1㎏/cm²(14.2-15.6psi)左右。由于對發動機缸墊進行了更換,使得渦輪壓力空間擴大到1.3㎏/cm²(18.49psi);鍛造活塞的更換進而將范圍擴大到1.5-1.6㎏/cm²(21.3-22.8psi)。當然在增加動力的同時噴油嘴或燃油泵也要進行強化。
 
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上圖所示的普通活塞,乍一看會認為是由于爆震而引起的活塞與活塞環中間部分發生缺損。然而從活塞頂部看不出發生了爆震,與燃燒狀態的好壞也沒有關系,那么活塞發生缺損可推測是由于強度不足造成的。因此必須將渦輪壓力下調或采取降低發動機壓縮比等對策。
 
關于主軸承(大瓦)和連桿軸承(小瓦)故障
 
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主軸承一般會被稱作「METAL」(俗稱瓦),材質為三種金屬(軟鋼,鉛青銅軸承合金,合金度層)合成的合金,是一種特殊的配件。
 
除了三種合金之外也會使用鋁合金。
 
另外曲柄軸(大瓦)有一定的支撐機能,主軸承(曲軸)與曲柄軸(大瓦)一起為曲軸軸面供給機油起到重要的作用。
 
連桿軸承(小瓦)的基本構造與曲柄軸(大瓦)的構造基本相同只是沒有設置油孔以及油槽。在發動機工作時小瓦的承重,比大瓦承重量小。
 
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上面圖片是曲軸與缸體的曲軸軸面部的切面圖。藍色標記處是主軸承(大瓦)。
 
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曲軸與連桿的連結處是連桿軸承(小瓦)。
 
可以試想軸承(瓦)與曲軸軸面的接觸面由于油的關系而浮起,起到支撐作用。
 
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由于軸頸回轉產生拖拽作用,使得具有黏性的油通過狹窄的間隙時產生壓力(軸銷油膜壓力)。進而由于油壓(反力),軸頸浮起,但并不會與軸承直接接觸,原因是之間形成了一層油膜。大致原理如上所述。
 
但是軸承(瓦)為什么會發生故障呢?大多數情況下都是在跑賽道或是漂移時出現橫向離心力,致使無法確保一定的油壓而導致一系列故障。
 
『防止油偏離』『防止油壓低下』是濕式油殼形式發動機不可避免的課題。
 
作為液體狀態的油在油盤內受到離心力的作用,會傾斜、飛散,由此產生的力會成為曲軸回轉的抵抗力。另外如果油晃蕩的厲害會產生氣泡,而氣泡被吸收油膜發生破裂的可能性很大。
 
關于正時鏈發動機,鏈條驅動時也會引起油涌溢。
 
綜上所述,跑賽道時油盤中的油會呈現洶涌波濤的壯烈場面。
 
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比如北京金港賽道最終拐彎處,回旋離心力異常強,持續性的橫向離心力使得殘留在底盤內部的油產生離心力而發生偏離。
 
此時發動機的油吸入口相對于行駛方向發動機右側的橫向離心力使油偏離,從而導致油無法被吸入,油泵產生空吸,循環被切斷。此種現象被成為「油偏離」。
 
也就是說在長時間離心力做用下的中高速拐彎時經常會產生此現象。
 
在跑一般公路時不用擔心此種現象的發生。
 
車輛制造廠家生產的普通發動機,對于普通駕駛&一般常識速度范圍內會采取相應對策,輕松避免危險事態的發生,但對于環形賽道行駛這種特殊情況還無法對應。
 
在跑賽道或漂移時,監測油溫&油壓是非常必要的。那么到底油壓數值到多少會危險呢?有許多人不知道這個數值。
 
長回旋在高速拐彎回轉時確認油壓是件危險的事,即便是做了確認,在如此激烈的變動中,用售后廠家幾萬日元的測油壓表也未必能得出準確數據。
 
指針的響應差,指針不動,或者即使變動但大多數情況下憑目視無法讀取。
 
實際上在接近2.0kgf/c㎡時,有的售后廠家的測油壓計所顯示的數值仍停留在3.0kgf/c㎡之上。
 
我們從賽事中使用的數據記錄器顯示來看,該測量計1秒中可進行1000次抽樣調查(普通發動機油壓的話10HZ足夠),行駛后通過對該數據的觀測便可對此進行分析。
 
然而類似上述售后廠家所生產的油壓計因為無法及時作出正確的反應,會導致一瞬間無法補足油壓而引起瓦的損傷。久而久之會產生爆瓦的嚴重后果。
 
為了讓不敢置信的各位更好的了解現狀,我舉一個一般不會公開的鈴鹿賽道(數據記錄器)的例子來說明。圖片為MAZDA RX-7(FD3S)在圈速王時的記錄數據。
 
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為觀測以及解說方便,列舉3項指標來進行說明。從最上開始依次為發動機油壓,中間為車速,最下為發動機轉數。
 
接下來,針對賽道S字區間進行放大并解說。(左邊起第一塊紅色區域)
 
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上述圖片數據顯示油溫在90℃前后・轉速6000rpm以上時油壓若處在安定的條件下可達到6bar之上,油壓最低時下降到2bar以下。像這種情況下發動機是處于一種極其危險的狀態。
 
那么油壓下降到多少時開始呈現危險狀態呢?這個問題要考慮到各種條件及狀況(馬力、扭力、機油泵性能、機油粘度、機油溫度等因素)因為條件和狀況的不同會導致結果出入很大。
 
返回剛才的話題,僅限于本次所使用賽車且在此賽道情況下,油壓至少要控制在4bar以上。通過數據顯示在油壓下降后,若要使其恢復到4bar以上的話則需要3.2秒。僅僅是這3.2秒之間,發動機已經轉了6000rpm,如此下來著實累計不少受損。
 
從全體著眼根據所顯示的數據來分析的話,可以看出這輛賽車在右轉彎或減速時油壓下降極其明顯,對此不得不采取一些對應措施。
 
如大家所知,瓦的故障可表現為開始的異響,再比較嚴重時,連桿中的小瓦與曲軸軸面爆死。曲軸繼續工作,導致連桿將缸體刺穿。最糟糕時可引起車輛火災。
 
關于大小瓦出現故障的實例照片
 
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關于大小瓦的故障,并不是突然發生,而是慢慢累積的問題,最終一起爆發導致瓦的破損。
 
依據我個人意見,跑賽道或是漂移時如下圖所示,對油盤做一些加工處理或對配件安裝進行處理是很有必要的。
 
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另外,再考慮一下引起瓦故障的其它因素。諸如曲軸自身的振動,所使用的機油的擠壓性能和冷卻性能不足等。又或是機油容量不足、機油泵不良也可能導致一系列故障的產生。本次不做贅述。
 
記在最后
本次主要針對調試ECU(發動機行車電腦)時經常會遇到的問題:爆震和大小瓦故障進行了講述。
 
假如發現你的發動機大小瓦出了問題,但有些店家或生產發動機的廠家卻斷定這是ECU沒有設置好,那我只能很抱歉的說是這些店家完全不懂得發動機知識和構造,缺少對于這方面的了解。再說一句,如果做ECU設置的店家不具備能夠正確測定爆震的良好工具或記錄數據的器材。會導致不良后果。總而言之,但凡是通過詆毀其它店家而妄圖提升自己的人,都是對自己的技術缺乏自信的。或者說知識,經驗還不到位。

(轉載請注明來源: 汽車制動網/chebrake.com 責任編輯:sara)

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