Hoe werkt een ECU (Electronic Control Unit) in een auto?

De ECU is het brein van het motorblok en daardoor niet meer weg te denken uit de auto van vandaag. Tijdens het autorijden is het regelapparaat constant informatie aan het verzamelen om vervolgens andere onderdelen te kunnen aansturen. Maar wat meet zo’n ECU precies? En wat is nu de belangrijkste functie van dit onderdeel? Deze vragen zullen we in dit artikel beantwoorden.

Het tijdperk voor de ECU: de carburateur

Zoals gezegd is een ECU-unit niet meer weg te denken uit moderne auto’s. Maar hoe ging dat ‘vroeger’ dan? Voordat er motorstuurapparaten in auto’s werden gebruikt, maakten de autofabrikanten gebruik van een carburateur om het lucht-brandstofmengsel te regelen. Echter, deze techniek heeft een groot nadeel: het systeem is statisch. Er moest één ideale afstelling gevonden worden voor werkelijk alle omstandigheden: koud of warm, vochtig of droog, zuinig of juist veel koppel…

Het was bijna onmogelijk om een goede mix te vinden tussen vermogen, brandstofverbruik en emissiewaarden die onder alle omstandigheden werkte. Gedreven door het feit dat de auto’s steeds schoner moesten rijden, bood de ECU hiervoor de oplossing. Een unit kan immers per situatie de mengverhouding aanpassen en daarmee altijd zorgen voor een optimale brandstofinjectie.

Optimale brandstofinjectie

Een optimale brandstofinjectie heeft alles te maken met de samenhang van de hoeveelheid zuurstof en brandstof. Bij een te kort aan zuurstof verbrandt niet alle brandstof, waardoor er vermogensverlies optreedt, maar bij een overschot aan zuurstof treedt er ook vermogensverlies op. Zoals de kenners weten is de optimale verbrandingsverhouding voor een volledige verbranding tussen beide 14,7 op 1: voor één gram benzine is 14,7 gram lucht nodig. Jammer genoeg is deze verhouding niet geschikt voor elke situatie. Het meeste vermogen heb je namelijk bij een verhouding van 12,5 op 1 en het zuinigst rijdt je met een verhouding van 15 op 1. Aan de ECU dus te taak om per situatie in te schatten welke verhouding op een bepaald moment het beste is.

Input voor de ECU

Om de brandstofinjectie aan te sturen, zullen de processoren in de ECU aan het werk gezet moeten worden. Hiervoor krijgt de ECU informatie van tal van sensoren. Het gaat te ver om al deze sensoren te bespreken. Daarom zullen we hieronder een aantal van de belangrijkste sensoren bespreken die input aan het motorregelapparaat leveren.

MAP-sensor

De Manifold Absolute Pressure sensor (MAP-sensor) wordt in het elektronische systeem van een verbrandingsmotor gebruikt. De MAP sensor levert informatie over de druk in het inlaatspruitstuk. Deze informatie wordt gebruikt om een berekening van de luchtdichtheid en de luchtmassaratio te maken.

Koelvloeistoftemperatuur-sensor

Wat de koelvloeistoftemperatuur-sensor doet, spreekt uiteraard voor zich. Deze sensor kan overigens ook data aanleveren voor bijvoorbeeld de elektrische ventilatoren of de koelvloeistoftemperatuur op het instrumentenpaneel.

Lambda-sensor

De lambda-sensor is een sensor die ook wel bekend staat als de zuurstofsensor (O2-sensor). Deze sensor meet letterlijk de hoeveelheid zuurstof in de uitlaatgassen.

Krukaspositie-sensor en nokkenas-sensor

De krukaspositie-sensor is een elektronisch onderdeel die zowel in benzine- als in dieselmotoren te vinden is. De krukaspositie-sensor kan ook in combinatie met een nokkenas-sensor gebruikt worden om de relatie tussen de zuigers en kleppen in de motor te meten, wat vooral bij motoren met variabele kleptiming belangrijk is.

Deze methode wordt ook gebruikt om een viertaktmotor bij het opstarten te ‘synchroniseren’, zodat de ECU weet wanneer de brandstofinjectie plaats moet vinden. De krukaspositie-sensor wordt vaak als bron gebruikt om het toerental te meten. Je kunt je dus voorstellen dat een probleem met deze sensor een direct effect heeft op de algehele werking van het brandstofinjectiesysteem.

Klopsensor

De klopsensor meet wanneer er detonatie ontstaat: het moment waarop benzine te vroeg en uit zichzelf ontbrandt. De klap (of klop) die dit veroorzaakt, wordt door de sensor opgemerkt en direct doorgegeven aan de ECU. Het uit zichzelf ontbranden van benzine kan namelijk flinke motorschade veroorzaken, dus de unit dient direct enige zaken bij te stellen. Meestal wordt in deze situatie het inspuitmoment aangepast.

Gaspedaalpositiesensor

Deze sensor wordt gebruikt om te bepalen wat de stand van het gaspedaal is. Wanneer het gaspedaal dieper wordt ingetrapt, zal de hoeveelheid lucht en brandstof die naar de motor gestuurd wordt uiteraard ook toenemen.

Van input naar output

Naast de directe sensor-signalen die een ECU ontvangt, komt ook veel informatie binnen via het CAN-netwerk. Met al deze input is het belangrijk dat de ECU-unit weet welke informatie op dat moment belangrijk is om hierop vervolgens actie te ondernemen. Hierin speelt het CAN-filter een belangrijke rol. Het CAN-filter scheidt, zoals de naam al doet vermoeden, de belangrijke van de wat minder belangrijke informatie om deze vervolgens naar de processor van de ECU door te sturen. In deze processor wordt vervolgens de input-informatie na tal van berekeningen omgezet naar output-informatie.

Output van de ECU

De gegenereerde output-informatie zal ook weer naar verschillende onderdelen in de auto gestuurd moeten worden. Welke informatiestromen dit zijn, is erg afhankelijk van het type auto. Bij auto’s met een turbo-injectiemotor is het bijvoorbeeld goed mogelijk dat de ECU informatie via het CAN-netwerk doorstuurt naar de turboactuator. Echter, zoals eerder gezegd, is de belangrijkste functie van de ECU het zo optimaal presteren van de motor door computergestuurde brandstofinjectie.