المواضيع:
- تحديد وتركيب الحساسات الخاصة بنظام إدارة المحرك
- مستشعر موضع العمود المرفقي
- عجلة النبض
- خريطة الاستشعار
- مستشعر درجة المبرد
- مسبار لامدا
تحديد وتركيب الحساسات لنظام إدارة المحرك:
يتطلب نظام إدارة المحرك عددًا من أجهزة الاستشعار. تعمل أجهزة الاستشعار بمثابة "مدخل" للنظام. تقوم أجهزة الاستشعار بتحويل كمية مادية إلى إشارة كهربائية يمكن معالجتها بواسطة جهاز كمبيوتر، في هذه الحالة MegaSquirt.
يجب أن تأخذ عملية تجميع MegaSquirt في الاعتبار المكونات التي سيتم تركيبها على المحرك، لأن هيكل MegaSquirt قد يختلف.
يوضح الشكل دوائر الاستشعار المختلفة التي توجد بها هذه المكونات. إشارات الإدخال الموضحة في الشكل تأتي من مستشعر لامدا ومستشعر موضع الخانق ومستشعر درجة حرارة سائل التبريد ومستشعر درجة حرارة الهواء.
بالإضافة إلى المستشعرات، يحتوي المخطط أيضًا على عدد من المقاومات والمكثفات. تكوين هذه المكونات يشكل المرشحات. تعمل هذه المرشحات على التقاط إشارات التداخل والضوضاء. إذا تشوهت إشارة المستشعر بسبب الضوضاء، فقد يكون لذلك عواقب وخيمة على التحكم في المحركات، وبالتالي أيضًا على عمل المحرك.
مستشعر موضع العمود المرفقي:
من المدخلات المهمة لنظام إدارة المحرك سرعة العمود المرفقي.
يتم قياس سرعة العمود المرفقي باستخدام مستشعر موضع العمود المرفقي وعجلة النبض. يحتوي مستشعر موضع العمود المرفقي على وظيفتين مهمتين:
- يمكن تحديد سرعة العمود المرفقي بناءً على تردد الإشارة؛
- يشير السن المفقود في العجلة النبضية إلى موضع العمود المرفقي الذي تكون فيه مكابس الأسطوانات 1 و 4 قبل TDC ببضع درجات.
تؤثر سرعة المحرك على التحكم في الحاقنات والإشعال. السن المفقود في عجلة النبض 36-1 مهم لتحديد زمن الإشعال والحقن. تقرر استخدام مستشعر Hall وليس مولد النبض التعريفي كمستشعر للسرعة. يقوم المستشعر الحثي بتوليد جهد متناوب يجب تحويله إلى جهد مباشر في وحدة التحكم MegaSquirt. يقوم مستشعر Hall بتوليد جهد موجة مربعة، يتم تضخيمه إلى جهد 5 أو 12 فولت باستخدام مقاومة سحب داخلية أو خارجية. وهذا يجعل مستشعر Hall أكثر ملاءمة لتشكيل إشارة موثوقة. يجب أن يتم هذا الاختيار مسبقًا قبل تجميع MegaSquirt؛ يتطلب كلا المستشعرين بناء دائرة مختلفة.
عجلة النبض:
يقيس مستشعر موضع العمود المرفقي التغير في فجوة الهواء لعجلة النبض المثبتة على المحرك. ومع ذلك، فإن محرك لاند روفر لا يحتوي في الأصل على مستشعر موضع العمود المرفقي وبالتالي لا يحتوي على عجلة نبضية. لذلك كان لا بد من تركيب عجلة النبض بعد ذلك. لقد تم التفكير كثيرًا في موقع وموضع عجلة النبض. الاحتمالات كانت:
- قرص مكون من 36 سنًا يتم توصيله بالجزء الخارجي من بكرة العمود المرفقي عن طريق وصلة مشبك أو مسمار.
- ضبط بكرة العمود المرفقي الحالية عن طريق طحن الأسنان من البكرة.
من الشائع استخدام عجلة نبض 36-1 أو 60-2. يتم استخدام عجلة النبض ذات 60 سنًا بشكل أساسي للأقطار الأكبر. 36-1 مناسب للاستخدام نظرًا لعرض أسنانه. من المهم جدًا أن يكون لعجلة النبض أقل ارتفاع ممكن. تغيير الارتفاع يعني تغيرًا في المجال المغناطيسي بين المستشعر وأسنان عجلة النبض. وهذا يمكن أن يكون له عواقب سلبية على تشغيل المحرك. وهذا بالطبع يجب منعه. لذلك كان من الأفضل تعديل بكرة العمود المرفقي الحالية. يتم تشكيل الحافة الخارجية لبكرة العمود المرفقي الموجودة على آلة طحن. تم إنشاء الشقوق عن طريق إزالة المواد. تعمل الأسنان الـ 36 المتبقية على السماح للمستشعر بقياس التغيرات في المجالات المغناطيسية. تم طحن السن بعيدًا عن النقطة المرجعية. الصورة أدناه توضح بكرة العمود المرفقي الآلية.
يمكن رؤية السن الأرضي في الجزء العلوي من عجلة النبض، أسفل المستشعر مباشرة. عندما يكون العمود المرفقي في هذا الوضع فهذا لا يعني أن مكابس الأسطوانات 1 و 4 موجودة في TDC، ولكن أن هذه المكابس تقع بزاوية 90 درجة قبل TDC، وهو ما يعادل 9 أسنان (360/36). في اللحظة التي تمر فيها السن المفقودة، يتلقى MegaSquirt إشارة بأن الإشعال يجب أن يتم قريبًا. ومن تلك النقطة فصاعدًا، يتم حساب الوقت الذي يجب فيه تنشيط ملف الإشعال. ومع اختلاف ظروف التشغيل، يتم أيضًا تحديد وقت الإشعال المسبق بناءً على هذه النقطة المرجعية.
تُظهر الصورة من راسم الذبذبات (انظر الصورة) إشارة العمود المرفقي (أعلى) مقارنةً بإشارة التحكم في ملف الإشعال (أسفل). يتم تشكيل نبض التحكم في ملف الإشعال عند السن الثامن بعد السن المفقود. عندما يكون المحرك في وضع الخمول، يتم تقديم الإشعال بمقدار 10 درجات، وهو ما يعادل سنًا واحدًا. وهذا يتوافق مع 1 درجة (90 أسنان) بين السن المخلوع والمركز الميت العلوي الفعلي.
لتجميع دائرة مستشعر Hall في MegaSquirt، يجب تركيب المكثف C11 والمقاومات R12 وR13 والصمام الثنائي D2 والمقرنة الضوئية U3 (انظر الشكل أدناه). تدخل الإشارة الصادرة من مستشعر Hall إلى المخطط في الشكل 105 تحت عنوان "Opto in". تصل الإشارة إلى ما يسمى بالمقرنة الضوئية عبر الصمام الثنائي والمقاوم. تتم الإشارة إلى هذا المكون بخط متقطع. إن قارنة التوصيل الضوئية عبارة عن دائرة متكاملة صغيرة يقوم فيها مؤشر LED الموجود على الجانب الأيسر بتوصيل الترانزستور الضوئي على الجانب الأيمن عند الإضاءة. يمكن رؤية قارنة التوصيل البصرية كمفتاح بدون توصيلات ميكانيكية أو كهربائية بين أجزاء التحكم والتحويل.
عندما يكون الترانزستور الموجود في قارنة التوصيل الضوئية موصلاً، يمكن أن يتدفق تيار صغير من Vcc إلى الأرض. في تلك اللحظة يوجد جهد 0 فولت على "Opto Out". إذا كان الترانزستور غير موصل، فلن يكون هناك تيار، وبالتالي لن ينخفض الجهد عبر المقاومة R13. الجهد عند "Opto out" هو 5 فولت.
باستخدام قارنة التوصيل الضوئية، يتم إجراء فصل كلفاني بين الصمام الثنائي والترانزستور الضوئي. وبالتالي يتم إبعاد جهود التداخل الخطيرة عن دائرة المتحكم الدقيق، حيث أن جهد الانهيار عادة ما يكون أكبر من 5 كيلو فولت.
خريطة الاستشعار:
يقوم مستشعر MAP (مستشعر الضغط المطلق المنوع) بقياس الضغط في مشعب السحب. يستخدم MegaSquirt هذا الضغط وسرعة المحرك ودرجة حرارة المدخل لحساب كمية الهواء الداخل إلى المحرك. مع محرك لاند روفر، سيتم قياس الضغط المطلق (ضغط الهواء الخارجي) أو الضغط السلبي. هذا محرك ذو سحب طبيعي يمتص الهواء الخاص به. يجب على المحركات المجهزة بشاحن توربيني أن تتعامل مع الضغط الزائد في مشعب السحب. يتراوح نطاق القياس لمستشعر MAP عادةً بين 0,2 و1.1 بار.
يمكن للضغط في مشعب السحب، جنبًا إلى جنب مع زاوية فتح صمام الخانق (التي يتم قياسها باستخدام مستشعر موضع الخانق) وسرعة المحرك، تحديد حمل المحرك. نظرًا لعدم وجود مستشعر MAF (تدفق الهواء المنوع)، يتم حساب كمية الهواء المسحوب بناءً على بيانات المحرك والضغط السلبي في مشعب السحب. تقرر عدم استخدام مستشعر MAF، لأن الإشارة أقل موثوقية لأنها غير مصممة للمحرك. إن مطابقة الإعدادات لخصائص مشعب السحب أمر معقد. هناك حاجة إلى العديد من عوامل التصحيح لهذا الغرض.
يظهر في الشكل مستشعر MPX4250AP MAP المستخدم. تم تجهيز لوحة الدائرة MegaSquirt بشكل قياسي بخيارات الاتصال لهذا النوع من مستشعرات MAP. يتم تضمين هذا المستشعر أيضًا بشكل قياسي في مجموعة البناء. تعتمد كمية الوقود المحقون، من بين أمور أخرى، على كمية الهواء الموجود، لأنه جرت محاولة لتحقيق نسبة خلط متكافئة (14,68 كجم من الهواء إلى 1 كجم من الوقود). كان هناك خيار لعدم استخدام مستشعرات MAF وMAP. سيتم بعد ذلك تحديد كمية الهواء المسحوب وفقًا لما يسمى بتنظيم Alpha-N. يتم أخذ موضع صمام الغاز بعين الاعتبار، وهو أمر حاسم بالنسبة لكمية الهواء الموجود. ومع ذلك، فهذا أقل دقة من مستشعر MAP، لذلك لم يتم اختياره. في هذا المشروع، يتم استخدام مستشعر موضع الخانق فقط لتعزيز التسارع.
مستشعر درجة المبرد:
في الإعداد الكلاسيكي، لا توجد أجهزة استشعار لدرجة الحرارة على كتلة المحرك. تم تجهيز المحرك بشكل قياسي بثنائي المعدن، والذي له وظيفة تشغيل ضوء لوحة القيادة إذا كانت درجة حرارة سائل التبريد مرتفعة للغاية. نظرًا لأن نظام إدارة المحرك يأخذ درجة حرارة سائل التبريد وهواء السحب في الاعتبار، فقد تقرر تحديث مقاومات NTC. يحتوي المقاوم NTC على معامل درجة حرارة سالب. وهذا يعني أن قيمة المقاومة تنخفض مع زيادة درجة الحرارة. مستشعر درجة حرارة سائل التبريد المختار هو مستشعر له قيمة مقاومة تبلغ 2,5 كيلو أوم عند 25 درجة مئوية. يكون تغير المقاومة أكبر في نطاق درجات الحرارة الأكثر أهمية. يجب تحديد خصائص مقاومة NTC لحساب درجة الحرارة الصحيحة.
يكون تغير المقاومة أكبر مع التغير في نطاق درجة الحرارة بين 0 درجة مئوية و60 درجة مئوية. ويمكن ملاحظة ذلك من خلال مسار الخاصية؛ في نطاق درجة الحرارة المذكور هناك انخفاض في المقاومة يبلغ حوالي 5 كيلو أوم، بينما عند T ≥ 60 درجة مئوية، تنخفض المقاومة بالكاد. وفي بعض الحالات يكون من المرغوب أيضًا قياس درجات الحرارة أعلى من 60 درجة مئوية. ولجعل ذلك ممكنًا، يمكن تحويل المقاوم المتحيز الداخلي إلى مقاوم متحيز بقيمة مختلفة عند درجة حرارة معينة. وهذا ينتج اثنين من خصائص NTC. ومع ذلك، في هذا المشروع، يتم استخدام درجة حرارة المبرد حصريًا للتخصيب البارد، والذي نادرًا ما يستخدم فوق 60 درجة مئوية.
درجات الحرارة المنخفضة هي أيضًا الأكثر إثارة للاهتمام؛ سيتم إجراء التخصيب البارد هنا؛ يتم تنشيط الحاقن لفترة أطول عندما يكون المحرك باردًا. عندما يتم تسخين المحرك بدرجة كافية (T ≥ 60 درجة مئوية)، يحدث التخصيب بشكل أقل فأقل. من T = 90 درجة مئوية، تعمل استراتيجية الحقن وفقًا للقيم المحددة في المجال المرجعي. الحقل المرجعي هو القيمة الافتراضية التي تم إدخالها. تشكل العوامل الخارجية، مثل التخصيب البارد عند درجة حرارة منخفضة، عامل تصحيح لهذه القيمة القياسية. لم يعد MegaSquirt يأخذ درجة حرارة سائل التبريد في الاعتبار.
لامدا الاستشعار:
يتم تركيب مستشعر لامدا (حساس) في العادم لقياس نسبة الهواء/الوقود في غازات العادم. لدى مستشعر لامدا مهمة مهمة تتمثل في "ضبط" إدارة المحرك في مرحلة لاحقة من خلال استكمال جداول AFR وVE. للحصول على نظرة ثاقبة لنسبة الخلط المثالية وفائدة وضرورة الإثراء أو الإفقار، تم تعريف نسبة الخلط المتكافئة والإثراء والنضوب أولاً.
تشير نسبة الخلط المتكافئة إلى النسبة بين الهواء والوقود التي يتم فيها استخدام كل الأكسجين الموجود في الهواء. هذا هو الحال مع النسبة 14,68:1 (مقربة إلى 14,7 كجم من الهواء إلى 1 كجم من البنزين). ثم نتحدث عن π = 1.
قد تختلف قيمة لامدا في ظل ظروف التشغيل المختلفة:
- التخصيب: γ < 1؛
- إفقار: π> 1.
التخصيب إلى 0,8 = 11,76 يعني تطبيق نسبة خلط تبلغ 1 كجم من الهواء إلى 1 كجم من البنزين. لذلك يتوفر كمية أقل من الهواء لحرق XNUMX كجم من الوقود. ويجب أن يظل تخصيب الخليط أو استنفاده دائما ضمن حدود الانفجار. يحدث التخصيب عندما يتعين على المحرك توفير المزيد من الطاقة. كما يوفر الخليط الأكثر ثراءً التبريد. من ناحية أخرى، يوفر الخليط الخالي من الدهون استهلاكًا أفضل للوقود. توضح الصورة أدناه رسمين بيانيين يوضحان الطاقة القصوى وأقل استهلاك للوقود.
لا تؤثر قيمة لامدا على استهلاك الطاقة والوقود فحسب، بل تؤثر أيضًا على انبعاثات العادم. ويضمن الخليط الأكثر ثراءً محتوى أقل من أكاسيد النيتروجين، ولكن أيضًا انبعاثات أعلى لثاني أكسيد الكربون والهيدروكربونات. في حالة الخليط الأصغر حجمًا، تكون جزيئات الوقود متباعدة بشكل أكبر، بحيث لا يعد الاحتراق مثاليًا؛ مما يؤدي إلى زيادة انبعاثات الهيدروكلوريك أيضًا. توضح الصورة أدناه الانبعاثات المتعلقة بقيمة لامدا. عند استخدام المحفز، من المستحسن التأكد من أن الحقن يتناوب باستمرار بين الغني والهزيل. في الخليط الغني، يتشكل ثاني أكسيد الكربون نتيجة لنقص الأكسجين، مما يؤدي إلى تقليل المحفز لأكاسيد النيتروجين. يحتوي الخليط الخالي من الدهون على فائض من الأكسجين الذي يؤدي إلى أكسدة ثاني أكسيد الكربون وHC.
هناك نوعان من أجهزة استشعار لامدا؛ مستشعر القفز ومستشعر النطاق العريض. يدعم MegaSquirt كلا النوعين. ومع ذلك، عند ضبط جدول VE، يكون مستشعر القفز غير مناسب ولذلك تم اختيار استخدام مستشعر النطاق العريض. يتم ضبط جدول VE عن طريق ضبط قيم VE على AFR المقاسة. على الرغم من أنه يمكن من حيث المبدأ إدخال قيم VE من خلال الحسابات وتعتمد إلى حد كبير على منحنى عزم الدوران، إلا أن AFR يقع بسرعة خارج نطاق مستشعر القفز. يقدم مستشعر النطاق العريض حلاً بسبب نطاق القياس الكبير الخاص به؛ يمكنه قياس AFR بين 8,0 و 1,4. سيكون تكوين الخليط في جميع الحالات تقريبًا في نطاق القياس هذا عند تشغيل المحرك، وبالتالي فإن مستشعر النطاق العريض مناسب لضبط جدول VE. الضبط بدون مستشعر النطاق العريض أمر مستحيل عمليا.
لا يحتوي MegaSquirt على وحدة تحكم لامدا داخلية. بمجرد معرفة خصائص مستشعر النطاق العريض، يمكن إدخالها في جدول في برنامج TunerStudio. وفي حالات أخرى، يلزم وجود مستشعر واسع النطاق مزود بوحدة تحكم خارجية. لقد تم جعل جهد الخرج خطيًا بواسطة وحدة التحكم الخارجية. يتراوح جهد الخرج من وحدة التحكم إلى MegaSquirt بين 0 و5 فولت، وتكون العلاقة بين قيمة لامدا والجهد خطية. يتم تحويل قيمة الجهد إلى قيمة لامدا في MegaSquirt. يوضح الشكل الرسم البياني مع التدرج الخطي.
Volgende: المحركات.
