電腦如何改,近來已成為改裝玩家間的發燒話題,現在就跟著我們一起揭開「電腦」的神秘面紗吧…

一般俗稱的行車電腦 ECU,依照不同品牌有著不同的型式,為整個引擎管理系統的靈魂,扮演司令官的角色。目前台灣的改裝技術,跟日本可以說是相差無幾,不論是施工品質或是改裝搭配,都有相當優異的水準,唯一的差異就是「軟體」的調校,雖然說目前可程式電腦已成為改裝界的趨勢,調校的方式與觀念卻有著極大的差異,比如說「點火正時」的控制、凸輪軸「氣門重疊角」的調整、以及電腦內部「供油點火」的調校模式等,這些在日本早已是「電子計算機」可以推算出的(以公式搭配壓縮比、排氣量、噴油嘴大小與開頻率、增壓值等等),但在國內卻很少有店家知道這些數據間的關連性。

§ ECU 內部其實和一般家用電腦的主機差不多,主要結構為積體電路板、晶片、電容等等,黑色部分即是每個不同系統的控制晶片,內部有寫好的程式來控制每個系統的正常運作。§

改裝技術最純熟的應該是英國,原因在於競技賽事投入已有百年以上的歷史,其次是美國與澳洲,至於國人最常師法的對象日本,其對於改裝的技術則仍與美國有五到十年的差距,也就是說,日本的改裝水準仍落後英、美澳洲等改裝先進國家至少五年以上!



引擎管理系統運作模式,來自於電壓變化

相信很多改裝迷一定聽過「引擎管理系統」這名詞,對於現今的噴射引擎來說,引擎管理系統是整體輸出表現的靈魂,所謂的引擎管理系統也就是包含 ECU、各種不同類型感知器(Sensor)或加裝的可程式電腦、外加監控儀錶和阿撒不魯控制器等等所組成的系統,在這個系統中,不同的原件透過「線路」將上述這些設備串連在一起,藉由「訊號」的輸出與輸入來控制引擎或其他系統的作動模式,然而這些設備所接收或回饋的訊號其實只有一種,那就是「電壓」的變化!

§ 節氣門旁有插頭的部分即為節氣門位置感知器,負責感應集氣門的開度,也就是油門的深淺。§

這個原理是利用裝設在不同位置的各式「感知器」(Sensor),依照其所偵測到每個部位高低不同「電壓值」變化,來驅動各項功能的運作,這就是引擎管理系統的基本工作原理,就目前車廠新科技的整合來說,新式管理系統甚至可以連結到防滑、循跡等等極大的範圍,因此應該以「行車管理系統」來稱呼比較貼切,但本單元僅針對引擎輸出部分來做探討,因此還是稱呼這個系統叫做「引擎管理系統」。

§ 負責感應進氣量的感知器有很多種型式,比較常見的二種,圓柱型者為進氣流量感知器,通常安裝於節氣門至空氣濾芯間的進氣管路上,負責感應進氣流量的變化;另一種是稱為 MAP 的進氣壓力感知器,通常安裝於節氣門之後的進氣歧管上,負責感應進氣歧管內的氣壓量化,來作為進氣量的依據。§

在整個引擎管理系統中,又以 ECU 為最重要的關鍵,所謂的 ECU,就是原廠的「行車電腦」,這是由 Electronic(電子)、Control(控制)、Unit(單元)三個英文字縮寫而來,其主要功能就是扮演發號施令的角色,將安裝在各個部位不同感知器所回饋的信號,依照 ECU 內部晶片所設定的程式,參考電壓變化所代表的實際行駛狀況來發出指令,同時控制噴油嘴該噴多少油量、點火系統的點火時機、水溫或吸氣溫議程時該有什麼反應措施等,以維持引擎的正常運作。

§ 判斷空燃比最重要的依據為含氧感知器,主要功能在於判讀空氣與燃油的比例,通常裝設於排氣頭段上。§

有了上述的基本瞭解後,是不是忽然覺得電腦這個東西其實很間單,說穿了整個系統的運作只不過是「電壓」的變化罷了,但是這些不同的電壓有著不同的形式,也就是「波形」或者「電阻」的不同,有些波形的形式是方波、有些是週期波,有些則是圓形波,這也是日系電腦無法流用到歐系車上的主要原因,但這個問題可以由改變訊號波形來解決,所以國內有愈來愈多的店家買進「示波器」,為的就是要解決這個困擾。

§ 各種感知器與 ECU 之間的訊號交換與回饋,皆是透過「線路」來傳遞,不同顏色的線路代表不同感知器的訊號。§

另外一種方式則是換掉整個系統的「感知器」,不過這個方法成本過高,一般消費者根本無法接受,以日本 HKS 的改裝實例來說,曾經為一輛 Prosche 996 Twin Turbo 換上旗下最強的管理系統 - HKS F-Con V Pro,不過卻把原車所有感知器全數更換為日系專用型式,且必須犧牲許多原有功能如冷氣等,重點是在換裝的過程中,幾乎動用了整個 HKS 技術團隊,如果依照正常的計價方式,該車的改裝費用將高達上千萬日圓!

§ 各種不同的「插頭」則是線路與感知器,或線路與 ECU 之間的連接埠。§



管理系統的重要原件

引擎管理系統的原件相當之多,包含了 ECU 以及各種不同的感知器,這些感知器裝設的位置不同,形狀也不同,有些是感應溫度變化、有些負責傳遞壓力變化,有些則在感應「位置」的不同,或是「速度」的變化,以噴射引擎來說,最基本可維持引擎正常運作的感知器包括節氣門位置感知器(Throttle Position Sensor)、進氣流量感知器(Air Flow)或進氣壓力感知器(MAP Sensor)、曲軸位置感知器或凸輪軸位置感知器、爆震感知器、含氧感知器、以及吸氣溫度/水溫感知器等,由這些感知器回饋到 ECU 的訊號,是讓引擎正常運作所需的基本數據,但不管是負責感應哪一種變化,其回傳的訊號都是「電壓值」的變化。



為什麼要改電腦?發揮效率的關鍵

讀到這裡,相信大家對於引擎管理系統已經有了初步的認識,接下來我們要問:為什麼要改電腦呢?這個答案很簡單,改裝的目的就是要提昇性能與操控表現,讓車輛的極限提昇,以動力提昇來說,加裝或更換渦輪、提高壓縮比、或者擴缸提昇排氣量,是壓榨輸出數據最直接的方法,但當我們進行了上述的改裝之後,原廠電腦內部的程式是否可以完全對應。

§ HKS F-Con V Pro 為目前國內最紅的 Full Computer 取代型電腦,強大的功能以及多達數十項的補正,可將內部程式調校到極為精細,甚至在改裝界有「日系機王」的稱譽。§

有沒有辦法發揮效率倒是其次,能否確保引擎正常且穩定的運作就是動力壓榨後所遇到的第一個關卡,因為原廠電腦內部的程式在車輛出廠時已經有固定的版本,也就是說在哪個區域噴多少油、點火時機為何等,早已由原廠工程師設定好,即為「Open Loop 開路模式」,但當引擎處於異常工作環境時,也就是引擎 Check 燈亮起時,內部程式會轉換為「Closed Loop 閉路模式」。

所謂的「Open Loop 開路模式」,意指在原廠程式下,每個區域都有原廠認為最理想的空燃比設定,而含氧感知器會在引擎運轉過程中,不斷以不同電壓回饋給 ECU 目前所偵測到的空燃比值,也就是燃燒狀況,ECU 則依據這個訊號,來判別此時供油狀況是過濃或過稀,同時不斷調整噴油嘴供油量或點火時機,以維持原廠所設定下每個區域的理想空燃比,由於含氧感知器不斷回饋訊號,ECU 也一直在過濃與過稀狀況下反覆修正,這種往復的狀況就是所謂的「Open Loop 開路模式」。

§ GReddy e-manage為國內能見度最高的可程式電腦,屬於跨接式設計,必須與原廠 ECU 做串連,功能與運算速度稍差是其缺點,不過俗稱終極版或「白金版」的 e-manage Ultimate,為目前國內市面上唯一可以破解原廠轉速限制的跨接型電腦,運算速度快、功能齊全,重點是價格合理,較能為一般消費者所接受,不過在國內的能見度卻不甚高。§

而「Closed Loop 閉路模式」,就是原廠 ECU 在某些狀況下不理會含氧感知器回饋的訊號,這些狀況通常處於未達工作溫度、高負載全油門、或者出現異常訊號、引擎 Check 燈亮起時等狀況,此時 ECU 會依照晶片內建的異常狀況程式來進行供油點火的特殊調整方式,此狀況就是「Closed Loop 閉路模式」。改電腦的用意就是要讓引擎永遠處於「開路模式」,也就是正常運作的狀態,讓引擎能夠依照改裝電腦內部的新程式來運作,這樣才能發揮改裝後應有的效益跟輸出水準。



改裝電腦有差異 功能作用各不同

目前市面上所謂的「改裝電腦」,若依照控制項目來區分,則可分為單一功能電腦以及複合功能電腦二種,所謂單一功能電腦就是僅能控制某一項功能的產品,如 GReddy 最近發表、針對 i-VTEC 與 VVT-i 這類可變氣門系統的 V-manage,或是外加噴油嘴控制電腦等屬之,至於本單元所要探討的主要是「複合功能電腦」,這類產品大致上可分為「Full Computer 全功能電腦」(又可稱為「取代型電腦」)、「Sub Computer 跨接式電腦」二大類。

§ 可程式電腦的調校介面,通常橫軸會設定為引擎轉速,縱軸則多為節氣門開度(自然進氣車款)或者 MAP 壓力值,縱軸採 MAP 壓力值設定,從負壓到正壓,代表該車輛為渦輪增壓設定,HKS F-Con V Pro 的調校畫面,每個格子代表一個區域,裡頭所顯示的數字即為噴油嘴的噴射時間。§

所謂的 Full Computer 全功能電腦,就是不需跨接原廠 ECU,可取代直接原廠 ECU 直接控制引擎各項感知器者,包括怠速、冷氣、節氣門、曲軸訊號等,引擎與周邊系統的驅動,可以完全由這類電腦來控制,並由使用者自行調校。

這類電腦其訊號來源有些是沿用原廠感知系統,日系機種以 HKS F-Con V Pro、Apex'i Power FC 等屬之,但若遇到信號波形不符時則不可安裝,這也是一般日系電腦無法使用在歐系車上的主因;另外,如歐美或澳洲品牌的取代型電腦,幾乎都可選購各項訊號專用的訊號 Sensor,比如像 Haltech E11V2/E6X、MoTec M800、Autronic、Omex 等皆屬此類,由於引擎各訊號來源皆可換裝專用感知器,故不論任何車種皆可使用,不過偏高的價格以及偏向競技的設定取向,令消費者望之卻步。

除了基本的供油點火設定外,可程式電腦還可依照不同條件設定各項補正功能,所問的補正功能則類似原廠電腦的「Close Loop 閉路模式」,只有在達到某些條件後才會開啟,這些補正一般較常使用的包含車速補正、ACC 再加速補正、水溫補正、吸氣溫補正等,精細的程式則是由基本功能與各項補正重疊而來。

Sub Computer 跨接式電腦,須與原廠 ECU 做串連,擷取原廠 Sensor 訊號重新發送處理後的信號來回饋 ECU,以「欺騙」的方式,讓 ECU 認為目前引擎處於正常狀態,來達到控制空燃比並進行各項補正功能,其控制範圍無法涵蓋全部,故仍有部分功能(如怠速、冷氣等)需交由原廠 ECU 來執行,但價格較為合理,市面上以GReddy e-manage(Ultimate)、HKS F-Con SZ/F-Con iS、以及 AAI 全美所引進的 Unichips 等屬之。

可程式電腦調校需要參考依據,這些依據的來源除了 Tuner 本身的經驗外,最基本的配備為空燃比計、爆震感知器(顯示型)與爆震監聽器。

至於坊間歐系車所流行的「改晶片」其實就是破解原廠電腦的保護程式,以原廠晶片加以重新修改內部的點火程式,這其實是一套系統,在日本的 Spoon、Mugen 無限等大廠皆以此系統來改寫原廠 ECU 的程式後,就變成所謂的「改裝電腦」了。至於日本車所謂的「二樓版」則是在原廠 ECU 內部的點火或供油控制晶片上,再加上一塊重新寫入程式的供油或點火晶片,也有用換裝的方式,這大概就是目前市面上所謂「改裝電腦」所有的種類了吧!

上述二者間最大的差異在於Full Computer軟體中供油與點火調校Map格子中所顯示的為「實際」數據,如噴油嘴噴出多少毫秒的油量、點火正時多少角度;但Sub Computer則為「補正」係數,通常供油以增減多少「%」、點火則為提前或延後多少「度」,且增減的範圍有限,無法得知調校後實際的噴油時間與點火角度等數據。

電腦調校還有另一項基本配備,那就是手提電腦,以及使用產品的調校軟體,以目前國內的改裝店家來說,軟體幾乎都不是來自於國內的產品代理商,可能產生的問題在於調校後的程式有時會出現不正常的狀況。

加裝跨接式可程式電腦後,由於採用擷取含氧感知器所發出的異常訊號,並發送正常訊號讓 ECU 認為此時引擎處於正常狀態,來維持全時 Open Loop 開路模式,以解除 ECU 對調校時的干涉,但如果原廠 ECU 的控制功能太強,尤其是新式採用 OBD II 系統的車款,必須確實找出 Close Loop 的區域,否則寫好的程式過一段時間又會被原廠 ECU 給蓋掉,讓改裝效益大打折扣!



蝦密係「OBD II」

基本上 OBD I 和 OBD II 這二種都是原車檢測系統的名稱,在全球環保意識不斷高漲下,車廠為了通過愈來愈嚴苛的廢氣排放標準,逐漸採用新式的 OBD II 系統,與傳統 OBD I 最大的差異,在於含氧感知器(O2 Sensor)的數量、含氧感知器的回饋訊號,OBD II 系統通常具備二個以上的含氧感知器,而且連接整個系統整合、牽一髮而動全身,比如說供油點火系統與電子節氣門、以及防滑系統作串連,在一般駕駛狀況下,可以確保車輛「正常行駛」下安全無虞,不過對於激烈操駕卻是不適合的。

當車輛在彎中出現 Spin 時,通常我們會補油門修方向盤來讓車輛回到正常路線上,但新的循跡系統與 OBD II 整合後,當感應車輛 Spin 時,會自動改變供油或點火,此時就算油門踩到穿過擋火牆去還是無法提高轉速!這就是上述「Close Loop 閉路模式」的一種,也是新型日系車如俗稱鷹眼鯊與豬鼻鯊的 Impreza GD-E/F Type 等,加裝可程式電腦後無法調校出理想表現的主因。

透過新系統 ECU 可精確地控制空燃比,讓燃燒效率提昇,同時新型含氧感知器具有回饋功能,讓 ECU 對於空燃比監測更精準、容許誤差縮小,但卻也意味著 ECU 的監管功能更強,加裝可程式電腦後,Tuner 能調整的範圍更小、難度更高!



電腦調校的方式

近年來可程式電腦成為國內改裝主流產品,幾乎所有改裝店家都在使用可程式電腦,以發揮動力升級後應有的輸出實例與表現,不過目前國內的電腦調校方式,幾乎都以「路試」為主,也就是裝上空燃比計、爆震監聽器等配備,先在原地做好基本設定,然後上高速公路一邊跑一邊調,其實這樣是不安全的方式。

在國外,一般都會先在馬力機上完成所有設定,之後才進行路試微調的最後整修,但這種方式在國內僅有少部分店家使用,一方面是因為馬力機太貴,另一方面是國內店家普遍不相信馬力機的數據,先撇開輸出表現不說,全程路試其實是很危險的方式,先前南部就曾經有店家在調電腦時不慎發生意外,差點成為植物人,因此電腦調校時一定要注意安全,盡可能使用馬力機來進行調校,這樣才能安心調出最為理想的模式。
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亨董 Says ……

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  • 王揚理
  • 開閉迴路寫反了 順便補充 兩種情況下 是開示迴路 冷車 與全負載 另外OBDI與II主要還是整診斷街頭差距 OBDII原版就是要賣來美國的車子 一定要給我裝這個 所以OBDII的插頭全世界統一 而OBDI並沒有 你所說的部分 準確來說 就是時代的演變 東西總是會新 跟OBD本身沒有關係 現在全世界所有車子都適用OBDII 剩下就是規範問題了 如J1939這類的 只是做個修正^^