Motorlu taşıtlarda elektronik kontrollü üniteler ve seyir (cruise) kontrol sistemleri
Electronic control units and cruise control systems on vehicles
Yazar: MUSTAFA ASIM KÜLAH
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET TEKİN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1999
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Cruise denetim sistemi = Cruise control systems ; Denetim sistemleri = Control systems ; Enjeksiyon sistemi = Injection system ; İmmobilizer sistemler = Immobilizer systems

Özet:
ÖZET Otomotiv teknolojisi her yıl büyük değişimlerle ve belirgin adımlarla ilerlemektedir İnsanların giderek artan performans talepleride bu durumu kamçılamaktadır. Yakın gelecekte en önemli değişiklikler dış görünüm ile birlikte, gövde içerisinde gerçekleşecektir. Daha hafif fakat mukavemeti fazla malzemelerden üretilecek mekanik sistemlere yoğun elektronik ve güvenlik donanımlarına, uydu yardımıyla yön bulma sistemlerine sahip olacaktır. Elektronik endüstrisi tüm dünyada öncelikli olarak üç konuda ilerlemektedir Tıp teknolojisi, Harp teknolojisi, Otomotiv teknolojisi. ( insan sağlığı, güvenliği ve konforu. ) Bu üç sektörde kendi alanlarında lokomotif sektör olup, yan sanayi kuruluşları ile birlikte düşünüldüğü zaman mevcut endüstrinin çok büyük bir bölümünü teşkil etmektedir. İnsanı hedefleyen tüm bu çalışmalar yapılırken sağlık, can ve mal güvenliği, çevre korunması, verimlilik gibi konularında göz ardı edilmemesi gerekmektedir. Yeryüzünde yaşayan tüm insanları ilgilendiren bu konularda özellikle otomobil, insanların bireysel olarak sahip olabilecekleri bir nesne olarak kabul edilirse, yapılan tüm çalışmaların gayesi optimum verime dayalı tatmin edici sonuç almak olacaktır. Bu çalışmanın ikinci bölümünde, taşıtlar üzerindeki sistemlerde elektronik üniteler incelenmiş olup, mal güvenliğine yönelik bir sistem olan immobilizer sistemler ele alınmıştır. Her geçen gün gelişmekte olan bu sistemin temel yapısı üzerinde durulmuş olup her imalatçı firmanın detay olarak sisteme eklediği bazı ilaveler bulunmaktadır. Sigorta şirketleri tarafından desteklenmekte olan bu sistem gelecekte aracın ana kumanda üniteleri arasında yer alacaktır. Üçüncü bölümde ise aracın konfor seviyesini yükselten organ olan Seyir (Cruise) Kontrol Sistemi gerek orijinal montajlı, gerekse sonradan monte edilebilen sistemler teorik ve uygulamalı olarak incelenmiş ve sistem iki ayrı araç üzerine monte edilerek yol testi yapılmış ve olumlu sonuçlar alınmıştır. VIITezin dördüncü bölümünde elektronik teknolojisinin motorlarda uygulanması ele alınmış olup, çok noktadan enjeksiyonlu sistemler irdelenmiştir. Bu bölümle bağlantılı olarak motorlardaki sensörler ve ilgili parametre değerlerinin ECU tarafından nasıl algılandığına yer verilmiştir. Son bölümde ise Kapalı Çevrim (Closed - Loop) sistemine göre çalışan elektronik enjeksiyonlu araçlarda geri besleme geriliminin elde edildiği eleman olan 02 sensörünün arızalanması durumunda, meydana gelecek sonuçlar ve önlemler ele alınmıştır. Araçlarda şu an böyle bir arızanın oluşması durumunda sürücüyü ikaz edecek bir sistem bulunmamaktadır. Bu nedenle arızalı sensöre sahip araçlar Açık Çevrim ( Open - Loop ) sistemine göre çalışacak olup, gerekli güç temini ve kesintisiz çalışma için ECU, motoru zengin bölgede çalıştıracaktır. Bu durumuda ; - Yakıt tüketiminin artması, - Katalizör ömrünün azalması, - Çevre kirliliği gibi hususlar oluşacaktır. Bu nedenle 02 sensörü arızalı olan araç sürücüsünün ikaz edilmesi için bir elektronik devre yapılmış ve olumlu sonuçlar alınmıştır. 02 sensöründen alınan arıza sinyalin yükseltilerek iki aşamalı karşılaştırma sistemi ile gösterge tablosundaki ikaz lambasının yakılması ve sürücüye bildirilmesi hedeflenmiştir. VIII

Abstract:
SUMMARY ELECTRONIC CONTROL UNITS AND THEIR DIAGNOSIS Nowadays the electronic industries are developed usually three main sciences. These are medical, that is related with human healty, the other is military weapons that is related with human security and last one is automobile technologies that is related human comfort. Firstly the electronic technologie is used in automotive sector for controlling exhaust gas emission which is possible with electronic injection system. Later on costumer expectation has changed to comfort, in this case manufacturer are to be directed toward for detail works on electronics. As a result the electronic technologie is not only developed on comfort but also effected security and economy of the vehicle. These are; Comfort which are, Automatic gear box, regulated climatisation, tripmeter, electronic suspension, memorised driver seat, cruise control, variable steering wheel ext. Security which are, ABS system, air bag, pretensioner, speech synthesizer and navigation system. Protecting property and economy which are, Immobilization, alarm and injection system. Each system has their own ECU. When the vehicle is equipped this kind of electronic system, all working function of vehicle is controlled by ECU's, and also possible the control of working condition the vehicle with test equipment without demonting any pieces. During the using period of car, even chances the working condition of engine, ECU prepares new working strategies according to atmospher pressure, air filter dust or deformed ignition plug. All this changed circumstances is controlled by ECU and protecting of environmental pollution. In other hand, periodic maintenance time of vehicle is prolonged so, electronic control is prefered, because ECU is worked with digital system. The advantage of this, to have very quick decide for determinated situation. System has two possibility "1" or "0". If information comes to ECU as "1" its meaning that exist, "0" information comes, which means absent. In ordinary life decimal system is used that, has 10 possibility so, decision of any situation take a time. IXIn the nature life, all quantities and values are analogue, in other word, for obtain something, time is necessaire and occurs gradually. During to decide something causing of wasting time and prolonged. ( for exam, obtain of voltage, heating of water or sun rises ) In the digital or logic circuit, situation changes are not happen time by time ( Electrical switch is opened or closed ) there is no time differences between two situation changes. When the signal is come to integrated circuit, its meaning that "1" or exist, signal is not applied its meaning that "0" or absent but voltage value must be raised suddenly ( like a square wave voltage form ) not gradually. With this system control is very easy, all kind of analogue value is transfered by sensor to ECU, inside it CPU and some integrated circuit converts signal to digital value. This information or signal is evaluated according to memorised cartography, if it is suitable, allows to control mechanism, if not stopped. Thus all mechanism is controlled by ECU and decided in a very sort time as correctly, (for examble : Opening time of injection valve ) One of the protecting system of the vehicle is called " engine immobilizer system " besides of car alarm. This system absolutely electronics, it controls ECU according to receiving signal from electronic key of car. When owner of car is pressed head of electronic key, key is send a signal which is described as TIR. (Transmitted Infra Red ) This signal is received by interface circuit, amplified and it is sent to decoder unit. First code is sent to decoder in factory and decoder is used it as a referance code. When the decoder receives any signal, compares with referance. If it is expected signal in this case decoder unit is sent some signal to ECU of injection system, central locking or internal lighting ext. The advantage of this system no one can start the engine without special signal, so all car insurance company is supported this, If the vehicle is equipped with this system they make some discount. Other examinated subject is Cruise Control System which is effected comfort level of vehicle. Especially on motorway it brings great advantage to driver. The purpose of this system, during the cruising, keep of the vehicle speed stably which means the selected speed is not changes by configuration of road (ascent/ descent). Keeping this condition, throttle valve assembly is controlled by vacuum, if the road Xconfiguration changes throttle valve angle is oriented by vacuum unit, so that speed of vehicle is always kept desired value. Providing of this working, desired speed and real speed of vehicle is always compared by ECU. The information comes via speed sensor. Depending of speed diferences, throttle valve angle is changed by ECU via vacuum unit. Especially for long distance journey or urban, it is big facilty and comfort for driver. ( It is not recommended in city or town use ) The other advantage of system, provides high comfort to driver, so physical defective is reduced and healty driver could be more carefull and prevent of accident as well. This system is recommended beside of automobiles, more convenient for autobus, lorry and truck. Later on, the injection system of engine is examinated. This system brings some advantage that, for examble on carburettor equipped vehicle, fuel quantity is depend on sucked air volume to engine, because vacuum sucks the fuel, it is absolutely analogue situation. But on injection system sucked air mass is measured by sensor and transfered to ECU, according to this information injection valve is opened by ECU and also it is decided fuel injection quantity, so that mixture ratio arranged by electronics. It is not only depends on sucked air mass, but also air heats or coolant water heats is important. Quality of combustion is measured by lambda sensor, knock ( pinking) sensor. These informations are evaluated for calculating of advance value. Of course this parameters effect opening time of the injection valve. In any defect on sensors ECU chances working strategy as "mode -degrade" and continue to work. As a result the injection system more expensive and more combined, even this it is preferred, because of exhaust gas emission is controlled. After 1 993 the injection system fixed on the vehicle as compulsory in Europe by law. The last examinated subject is that "Closed Loop System"of electronic injection The injection system normally works according to closed loop system. This is realised by measuring quality of combustion and according to result, inlet mixture is changed by ECU. Measurement of combustion is made by X sensor The sensor gives voltage to air differential of atmospher and exhaust gas emmission.The voltage value is depending on quantity of 02 differential between atmosphere and exhaust gases. XIÖZET Otomotiv teknolojisi her yıl büyük değişimlerle ve belirgin adımlarla ilerlemektedir İnsanların giderek artan performans talepleride bu durumu kamçılamaktadır. Yakın gelecekte en önemli değişiklikler dış görünüm ile birlikte, gövde içerisinde gerçekleşecektir. Daha hafif fakat mukavemeti fazla malzemelerden üretilecek mekanik sistemlere yoğun elektronik ve güvenlik donanımlarına, uydu yardımıyla yön bulma sistemlerine sahip olacaktır. Elektronik endüstrisi tüm dünyada öncelikli olarak üç konuda ilerlemektedir Tıp teknolojisi, Harp teknolojisi, Otomotiv teknolojisi. ( insan sağlığı, güvenliği ve konforu. ) Bu üç sektörde kendi alanlarında lokomotif sektör olup, yan sanayi kuruluşları ile birlikte düşünüldüğü zaman mevcut endüstrinin çok büyük bir bölümünü teşkil etmektedir. İnsanı hedefleyen tüm bu çalışmalar yapılırken sağlık, can ve mal güvenliği, çevre korunması, verimlilik gibi konularında göz ardı edilmemesi gerekmektedir. Yeryüzünde yaşayan tüm insanları ilgilendiren bu konularda özellikle otomobil, insanların bireysel olarak sahip olabilecekleri bir nesne olarak kabul edilirse, yapılan tüm çalışmaların gayesi optimum verime dayalı tatmin edici sonuç almak olacaktır. Bu çalışmanın ikinci bölümünde, taşıtlar üzerindeki sistemlerde elektronik üniteler incelenmiş olup, mal güvenliğine yönelik bir sistem olan immobilizer sistemler ele alınmıştır. Her geçen gün gelişmekte olan bu sistemin temel yapısı üzerinde durulmuş olup her imalatçı firmanın detay olarak sisteme eklediği bazı ilaveler bulunmaktadır. Sigorta şirketleri tarafından desteklenmekte olan bu sistem gelecekte aracın ana kumanda üniteleri arasında yer alacaktır. Üçüncü bölümde ise aracın konfor seviyesini yükselten organ olan Seyir (Cruise) Kontrol Sistemi gerek orijinal montajlı, gerekse sonradan monte edilebilen sistemler teorik ve uygulamalı olarak incelenmiş ve sistem iki ayrı araç üzerine monte edilerek yol testi yapılmış ve olumlu sonuçlar alınmıştır. VII