Motor Elektrik Sistemleri

Motor elektrik sistemleri arabanın her türlü aksamını yönetme görevini üstlenen elektronik kontrol ünitelerinden, elektrik kablolarından ve bunlara gücü sağlayan aküden oluşmaktadır. Günümüz modern arabalarda elektrik sistemleri ön plana çıkmış ve hemen hemen her mekanik parçayı kontrol eder hale gelmiştir. Bunların en bilineni motor kontrol ünitesi ‘dir. Motor kontrol ünitesi (ECU – Engine Control Unit) ‘ni anlatmadan önce elektronik kontrol ünitesi (ECU – Electronic Control Unit) ‘nin ne olduğunu anlamak gerekir.

Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU – Electronic Control Unit) Nedir?

Otomotiv sektöründe kullanılan elektronik kontrol ünitesi (ECU – Electronic Control Unit) bütün motor elektrik sistemleri ‘ni kontrol eder. Elektronik kontrol ünitesi bünyesinde birçok modül bulunmaktadır. Bunlardan bazıları ise;
– Motor kontrol Modülü (ECM – Engine Control Module)
– Güç Kontrol Modülü (PCM – Powertrain Control Module)
– Transmisyon Kontrol Modülü (TCM – Transmission Control Module)
– Fren Kontrol Modülü (BCM – Brake Control Module)
– Merkez Kontrol Modülü (CCM – Central Control Module)
– Merkez Zamanlama Modülü (CTM – Central Control Module)
– Genel Elektronik Modül (GEM – General Electronic Module)
– Kasa Kontrol Modülü (BCM – Body Control Module)
– Süspansiyon Kontrol Modülü (SCM – Suspension Control Module)
şeklindedir. Bu sistemlerin bütününe araba beyni denir. Bir çok modülden meydana gelebilir. 80 ECU modülüne sahip modern arabalar bulunmaktadır.

Bu kontrol üniteleri arasındaki bilgi alışverişi CAN BUS hattı üzerinden yapılır. CAN: Controller Area Network (Kontrol Alan Ağı) CAN-BUS sistemi ECU ‘ların birbirleriyle haberleşmesini, sensörlerden ECU ‘lara ve ECU ‘lardan aktivatörlere sinyal aktarımını sağlarlar.

Motor Kontrol Ünitesi Nedir ve Ne İşe Yarar? (ECU – Engine Control Unit), (ECM – Engine Control Module) ECU Nedir?

Motor elektrik sistemleri ‘ndeki elektronik kontrol ünitesi içerisinde en önemli kısmı motor kontrol modülüdür. Bir diğer ismi ile motor kontrol ünitesi yani ECU (Engine Control Unit) ‘dur. Motor beyni olarakta nitelendirilen motor kontrol ünitesi motorun çalışmasını sağlayan bir çok sistemi yöneterek motorun performanslı çalışmasını sağlar. Dizel ve benzinli motorların çalıştırılıp yönetilmesinde kullanılan motor kontrol ünitesi içerisinde mikro işlemcili bir kart bulunmaktadır. Bu ECU kart hafızasında bütün sistemlerin belli bir düzende çalışmasını sağlayacak yazılıma sahiptir. Araba bünyesindeki bir çok sensörden aldığı bilgiler dahilinde yakıt ve hava sistemlerini hafızasındaki yazılım bilgileri ile karşılaştırarak yönetir.

Motor kontrol üniteleri kullanılmaya başlanmadan önce hava-yakıt karışımı, ateşleme zamanı ve rolanti ayarı mekanik olarak kontrol ediliyordu. Artık modern arabaların hepsinde kullanılan motor kontrol ünitesi (ECU) içerisinde yeniden programlanabilen mikro işlemcilere sahiptir. Hafızasında bulunan yazılımlar yardımıyla sensörlerden aldığı bilgileri yorumlayarak çeşitli sistemleri kumanda eder. Kısacası ECU motorun her devrinde ve çalışma şartında uygun enjeksiyon zamanını ve miktarını emisyon değerlerini gözeterek kontrol etmeye yarar.

Motor Kontrol Ünitesi (ECU) Ne işe Yarar?

Sensörlerden gelen bilgiler motor beyni olarak nitelendirilen motor kontrol ünitesi içerisindeki yazılımda karşılıkları bulunmaktadır. Bu gelen değerler doğrultusunda neler yapılacağı da belli durumdadır. Kayıtlı yazılıma göre motorun çalışmasını sağlayan aktüatörleri kumanda ederek gerekli hava-yakıt karışımı sağlar. Aşağıda başlıklar halinde neler yaptığı anlatılacaktır.

– Hava yakıt karışımını kontrol eder

Modern arabalardaki motorlarda silindirlere yakıtı vermek için yakıt enjeksiyon sistemleri kullanılmaktadır. Motor kontrol üniteleri sensörlerden aldığı bilgi ile püskürteceği yakıt miktarını ve zamanını ayarlarlar.
Oksijen sensörleri düzenli olarak motor beynine yani motor kontrol ünitesine yanmanın kalitesi hakkında bilgi vermektedir. Verdiği bilgi dahilinde motor kontrol ünitesi yanma kalitesini zengin, fakir veya normal olmak üzere sınıflandırır. Bu sınıflandırma neticesinde motor beyni yakıtı kumanda ederek hava yakıt karışım oranını belirler.
Boğaz kelebeği pozisyon sensörü, siz gaz pedalına bastığınızda gaz kelebeğinin ne kadar açık olduğunu ECU ‘ya bildirir. Bu pozisyon bilgisine göre beyin yakıtı ayarlayacaktır.
Hava debimetresi (MAF Sensör) motora ne kadar hava girdiğini ECU ya bildirir. Bu bilgi dahilinde motor beyni yakıtı ayarlar.
Motor soğutma suyu sensörü sıcaklığı ölçer ve hala motor soğuksa ECU motora ek yakıt püskürtür.

– Rolanti devrini kontrol eder

Bir çok motor rolanti devri kontrolüne sahip motor kontrol ünitesine sahiptir. Motorun devri krank sensörü olarak bilinen krankşaft pozisyon sensörü (Crankshaft Position Sensor) tarafından okunur. Krank devir sensörü yakıt enjeksiyon zamanlamasında, ateşleme zamanlamasında ve sübap açılma zamanlamasında büyük rol oynar. Rolanti devri programlanabilir boğaz kelebeği veya rolanti motoru sayesinde ayarlanır. Krank devir sensöründen devir bilgisini alan motor kontrol ünitesi yazılımında kayıtlı olan rolanti devrine motoru getirmek için gaz kelebeği veya rolanti motoruna sinyal yollar. Burada kafanız karışmaması için söylemek gerekirse elektrik kontrollü gaz kelebeklerinde rolanti motoru buluınmadığını gaz kelebeği ve rolanti motoru ne işe yarar? isimli sayfada anlatılmıştır.

*Rolanti ayarını yapmaya yarayan programlanabilir boğaz kelebeği ile kontrollü sistemlerde, hız sabitleme (cruise control) ve hız limitleme (Speed Limitation) fonksiyonları da kullanılabilir.

– Değiştirilebilir sübap zamanlamasını kontrol eder.

VTEC motorlar gibi bazı motorlar değiştirilebilir sübap zamanlamasına (variable valve timing) sahiptir. Motor kontrol ünitesi motorun yanma çevriminde sübapların açılma zamanlarını kontrol eder. Yüksek hızlarda düşük hızlara göre sübapların daha erken açılmasını sağlar. Bu durum motor kontrol ünitesinin, silindirlere hava akışını arttırarak gücün artmasını sağlar ve yakıt ekonomisine katkıda bulunur.

Eksantirik milsiz makineler 2002’de keşfedilmiş ve 2009’da üretilmiştir. Yakıt harcamının azalmasına ve güç ve torkun artmasını sağlamıştır. Sübaplar motor kontrol ünitesi tarafından kontrol edilen hidrolik pompa yardımı ile açılmakdır.

– Elektronik Sübap Kontrolü

Emme ve egzoz sübaplarının açılması tamamen elektronik kontrolle kumanda edilen eksantrik mili olmayan motorlar yapılmış ve test edilmiştir. Bu gibi motorlar marş motoru olmadan çalışma özelliğine sahip olup motorun ilk hareketini sağlayan hassas zamanlamalı elektronik ateşleme ve yakıt enjeksiyonu ile donatılmışlardır. Bu sistem hibrid arabalarda kullanılmaktadır. Bu ilk hareket türüne statik start adı verilmektedir. Statik start çevreyi kirlilikten kurtarmakta ve aracın verimini arttırmaktadır. Kısacası hidrolik pompalar yardımıyla açılan sübaplar ECU tarafından kontrol edilir. Emme zamanında sübaplar motorun yüküne bağlı olarak defalarca açılabilir. Optimum yanmayı sağlamak için motor kontrol ünitesi ne kadar yakıt yollayacağına karar verir. Ani yük değişiminde yük artınca ECU bu durumu karşılayabilmek için çok fazla yakıt verecek ve bir sonraki stroke’da ne kadar yakıt vermesi gerektiğini ve ne zaman vermesi gerektiğini hesaplayarak verecektir. Bu nedenle tepki süresi kısalacaktır.

Özetlemek gerekirse;

Elektronik kontrol ünitesi, sensörlerden bilgi alır, bu bilgileri hafızasında kayıtlı olan bilgilerle karşılaştırır, mikroişlemcisi bu işlemleri yürütür, yorumlar, ve aktivatörlere sinyal yollayarak yönlendirir. Motor kontrol ünitesi, her yük ve devir şartında motorun ateşleme ve yakıt enjeksiyon sistemini en mükemmel şekilde ayarlamaya çalışır. Örneğin sabah ilk çalıştırmada motorun sıcaklık bilgisini, motor suyu sıcaklık sensörü ECU’ye iletir, ECU gelen sıcaklık bilgisine bakar, hafızasındaki değerlerle kıyaslar, motorun soğuk olduğunu yorumlar. ECU, bir aktivatör olan gaz kelebeği elektrik motoruna sinyal (emir) göndererek gaz kelebeğini biraz açar, gene birer aktivatör olan yakıt enjektörlerine emir vererek yakıt enjeksiyon süresinin arttırır. Böylece motorun rölanti devrini yükselterek motorun daha çabuk ısınmasını sağlar. Motor ısındığında rölanti devrinin de düştüğü gözlemlenecektir.

Motor Kontrol Ünitesi ‘nin (ECU) Görevleri Nelerdir ?

1. İlk ve Soğuk Çalıştırma; Yakıt miktarı, motor devrine ve soğutma suyu sıcaklığına göre hesaplanır. Çok düşük sıcaklıklarda püskürtme süresi uzatılarak zengin karışım elde edilir. Motor ısındığı zaman,püskürtme süresi azaltılarak karışım fakirleştirilir.
2. Motorun Isınma Devresi; Kontrol ünitesi, soğutma suyu sıcaklığına bağlı olarak karışımı zenginleştirir. Motorun ısınma süresinde zenginleştirilen karışım, soğutma suyu sıcaklığına göre püskürtme süresinin azaltılmasıyla ayarlanır.
3. Hızlanma; Hızlanma sırasında ECU soğutma suyu sıcaklığı, gaz kelebeğinin açılma hızı, motor devri, hızlanmaya başlama anındaki gaz kelebek açıklık değeri ile karışımı zenginleştirir.

4. Tam Güç; Motorun tam güç ile çalışması durumunda gaz kelebek açıklığının üçte ikisinden fazla açıldığında ECU püskürtme süresini uzatır.
5. Motor Devir Sınırlaması; Motor devri sınır değeri geçtiğinde ECU yakıtın püskürtülmesini keserek bu devrin geçilmesini önler.
6. Yavaşlama; Kontrol ünitesi yavaşlama sırasında motor devri, motor soğutma suyu sıcaklığı ve gaz kelebeği konumuna bağlı olarak enjektördeki yakıt püskürtme süresini azaltır veya tamamen kesebilir.
7. Sensör Sinyali Arızası Anında; Motor soğutma suyu ve hava sıcaklık sensörleri, rölanti motoru, gaz kelebek potansiyometresi, oksijen sensörü gibi elemanlardan bir veya birkaçının arızalı olduğu durumlarda bile motorun çalışmasını sağlayan bir emniyet sistemi vardır.

Elektronik Kontrol Ünitesinin Yapısında Bulunan Hafıza Birimleri:

RAM: Random Acces Memory (Geçici hafıza)
ROM: Read Only Memory (Sadece okunabilir hafıza, fabrikada yazılır)
EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory (Silinebilir programlanabilir salt okunur hafıza). Sensörlerden gelen anlık veriler (parametreler) de EPROM’a kaydedilir.
EEPROM : (Ekareprom) Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory (Elektronik olarak silinebilir ve programlanabilir salt okunur bellek) . ECU yazılımı (programı) yani motorun ayar verileri EPROM’da kaydedilir. Sistemlerin çalıştırılmasında, örneğin EGR oranının, sensörlerden gelen sinyallere göre düzeltilmiş değerleri EEPROM’da kaydedilir Kontrol ünitesine (ECU ’ya) yazılım yüklenmesi bu hafıza birimine yapılır.

OBD Nedir? (On-board Diagnostics)

Araç arıza tespit cihazı diğer bir adıyla OBD cihazı, arabanın OBD soketi üzerinden elektronik kontrol ünitesine bağlanarak araç sahibine veya tamir teknisyenine araç hakkında bilgi vermeye yarayan sistemdir. Arıza tespit cihazı arıza bilgisi dışında bazı sistemlerin durumları hakkında bilgi verebilmektedir. 1980’lerdeki versiyonu olan araç içi bilgisayar modelinden bu yana gelişmiş ve bilgi verme kapasitesi oldukça artmıştır. OBD ‘nin eski versiyonu sadece basit bir arıza lambası yaktırarak ayrıntı bilgisi vermiyordu. Modern OBD2 ‘lerde ise gerçek zamanlı bilgi akışı mümkün olup oluşan arızalar hakkında ayrıntılı bilgi ve nokta atışı tespitler yapabilmeye olanak sağlamaktadır. Ayrıca oluşan arızaları kayıt altına alınarak hafızasında saklayabilmektedir.

*OBD Nedir? Arıza tespit cihazı nedir ve nasıl kullanılır? gibi sorularınız varsa ayrıntılı bilgi için burayı tıklayabilirsiniz.

Motor Elektrik Sistemleri sayfası bittiğine göre bir sonraki konu olan motor egzoz sistemleri sayfasına burayı tıklayarak geçebilirsiniz. Çalışma prensipleri ana sayfasına dönebilir ve konular ve site hakkında bilgi sahibi olabilirsiniz. Ana sayfaya dönmek için burayı tıklayınız.

Kaynak: Carstechnic ve wikipedia