Предмети:
- Определете и инсталирайте сензори за системата за управление на двигателя
- Сензор за положението на коляновия вал
- Импулсно колело
- Сензор за карта
- Сензор за температура на охлаждащата течност
- Ламбда сонда
Определете и инсталирайте сензори за системата за управление на двигателя:
Системата за управление на двигателя изисква редица сензори. Сензорите служат като „вход“ на системата. Сензорите преобразуват физическо количество в електрически сигнал, който може да бъде обработен от компютър, в този случай MegaSquirt.
Процесът на сглобяване на MegaSquirt трябва да вземе предвид компонентите, които ще бъдат монтирани на двигателя, тъй като структурата на MegaSquirt може да се различава.
Фигурата показва различните сензорни вериги, в които са разположени тези компоненти. Входните сигнали, показани на фигурата, идват от ламбда сензора, сензора за положение на дросела, сензора за температура на охлаждащата течност и сензора за температура на въздуха.
В допълнение към сензорите, диаграмата съдържа и редица резистори и кондензатори. Съставът на тези компоненти образува филтри; Тези филтри служат за улавяне на смущаващи сигнали и шум. Ако сигналът на сензора е изкривен от шум, това може да има сериозни последствия за управлението на задвижващите механизми и следователно също и за функционирането на двигателя.
Сензор за положението на коляновия вал:
Важен вход за системата за управление на двигателя е скоростта на коляновия вал.
Скоростта на коляновия вал се измерва с помощта на сензор за положение на коляновия вал и импулсно колело. Сензорът за положение на коляновия вал има две важни функции:
- Скоростта на коляновия вал може да се определи въз основа на честотата на сигнала;
- Липсващият зъб в импулсното колело показва позицията на коляновия вал, в която буталата на цилиндри 1 и 4 са няколко градуса преди ГМТ.
Оборотите на двигателя влияят върху управлението на инжекторите и запалването. Липсващият зъб в импулсното колело 36-1 е важен за определяне на времето за запалване и инжектиране. Беше решено да се използва сензор на Хол, а не индукционният импулсен генератор като сензор за скорост. Индуктивен сензор генерира променливо напрежение, което трябва да се преобразува в постоянно напрежение в контролера MegaSquirt. Сензорът на Хол генерира напрежение с квадратна вълна, което се усилва до напрежение от 5 или 12 волта с вътрешен или външен издърпващ резистор. Това прави сензора на Хол по-подходящ за формиране на надежден сигнал. Този избор трябва да бъде направен предварително преди сглобяването на MegaSquirt; и двата сензора изискват различна конструкция на веригата.
Импулсно колело:
Сензорът за положение на коляновия вал измерва промяната във въздушната междина на импулсно колело, монтирано на двигателя. Двигателят на Land Rover обаче първоначално няма сензор за положение на коляновия вал и следователно няма импулсно колело. Следователно импулсното колело трябваше да бъде монтирано след това. Много мисли са отишли за местоположението и положението на импулсното колело. Възможностите бяха:
- Диск с 36 зъба, който е прикрепен към външната страна на шайбата на коляновия вал посредством скоба или болтова връзка.
- Регулиране на текущата шайба на коляновия вал чрез фрезоване на зъби от шайбата.
Обичайно е да се използва импулсно колело 36-1 или 60-2. Импулсното колело с 60 зъба се използва главно за по-големи диаметри. 36-1 е подходящ за употреба поради ширината на зъбите си. Много е важно импулсното колело да има възможно най-малко движение по височина. Промяна на височината означава промяна в магнитното поле между сензора и зъбците на импулсното колело. Това може да има неблагоприятни последици за работата на двигателя. Това разбира се трябва да се предотврати. Следователно регулирането на текущата шайба на коляновия вал беше за предпочитане. Външният ръб на съществуващата шайба на коляновия вал се обработва на фреза. Създадени са прорези чрез премахване на материал. Останалите 36 зъба служат, за да позволят на сензора да измерва промените в магнитните полета. За референтната точка е източен зъб. Картината по-долу показва обработената шайба на коляновия вал.
Шлифованият зъб се вижда в горната част на импулсното колело, точно под сензора. Когато коляновият вал е в това положение, това не означава, че буталата на цилиндри 1 и 4 са в ГМТ, а че тези бутала са на 90 градуса преди ГМТ, което отговаря на 9 зъба (360/36). В момента, в който липсващият зъб минава, MegaSquirt получава сигнал, че скоро трябва да се запали. От този момент нататък се изчислява кога трябва да се задейства запалителната бобина. При различни работни условия времето на предварително запалване също се определя въз основа на тази референтна точка.
Изображението от осцилоскопа (вижте изображението) показва сигнала на коляновия вал (отгоре) в сравнение със сигнала за управление на запалителната бобина (отдолу). Управляващият импулс към запалителната бобина се формира на осмия зъб след липсващия. При празен ход на двигателя паленето е напреднало с 10 градуса, което се равнява на 1 зъб. Това съответства на 90 градуса (9 зъба) между отстранения зъб и действителната горна мъртва точка.
За да се сглоби веригата на сензора на Хол в MegaSquirt, трябва да се монтират кондензатор C11, резистори R12 и R13, диод D2 и оптрон U3 (вижте фигурата по-долу). Сигналът от сензора на Хол влиза в диаграмата на фигура 105 под „Opto in“. Чрез диода и резистора сигналът достига до така наречения оптрон. Този компонент е обозначен с прекъсната пунктирана линия. Оптосъединителят е малка интегрална схема, в която светодиодът от лявата страна провежда фототранзистора от дясната страна, когато свети. Оптосъединителят може да се разглежда като превключвател без механични или електрически връзки между управляващите и превключващите части.
Когато транзисторът в оптосъединителя провежда, малък ток може да тече от Vcc към земята. В този момент има напрежение от 0 волта на “Opto Out”. Ако транзисторът не е проводник, няма ток и следователно няма спад на напрежението върху резистора R13. След това напрежението на “Opto out” е 5 волта.
С помощта на оптрон се прави галванично разделяне между диода и фототранзистора. По този начин опасните напрежения на смущения се предпазват от веригата на микроконтролера, тъй като напрежението на пробив обикновено е по-голямо от 5 kV.
MAP сензор:
MAP сензор (сензор за абсолютно налягане в колектора) измерва налягането във всмукателния колектор. MegaSquirt използва това налягане, скоростта на двигателя и температурата на входа, за да изчисли количеството въздух, влизащо в двигателя. С двигателя на Land Rover ще бъде измерено абсолютно налягане (налягане на външния въздух) или отрицателно налягане. Това е атмосферен двигател, който засмуква собствения си въздух. Двигателите, оборудвани с турбо, трябва да се справят със свръхналягане във всмукателния колектор. Диапазонът на измерване на MAP сензор обикновено е между 0,2 и 1.1 бара.
Налягането във всмукателния колектор, заедно с ъгъла на отваряне на дроселната клапа (който се измерва със сензора за положение на дросела) и оборотите на двигателя, могат да определят натоварването на двигателя. Поради липсата на MAF сензор (Manifold Air Flow), количеството всмукан въздух се изчислява въз основа на данните на двигателя и отрицателното налягане във всмукателния колектор. Решено е да не се използва MAF сензор, тъй като сигналът е по-малко надежден, тъй като не е предназначен за двигателя. Сравняването на настройките със свойствата на всмукателния колектор е сложно. За това са необходими много корекционни коефициенти.
Използваният MPX4250AP MAP сензор е показан на фигурата. Платката MegaSquirt е оборудвана стандартно с опции за свързване за този тип MAP сензор. Този сензор също е включен стандартно в строителния комплект. Количеството впръскано гориво зависи, наред с други неща, от количеството наличен въздух, тъй като се прави опит да се постигне стехиометрично съотношение на смесване (14,68 kg въздух към 1 kg гориво). Имаше опция да не се използват едновременно MAF и MAP сензори. След това количеството всмукан въздух ще бъде определено съгласно така наречената Alpha-N регулация. Отчита се позицията на газовата клапа, която е определяща за количеството въздух. Това обаче е по-малко точно от MAP сензор, така че не е избрано. В този проект сензорът за положение на дросела се използва само за обогатяване на ускорението.
Сензор за температура на охлаждащата течност:
При класическата настройка няма сензори за температура на блока на двигателя. Двигателят е стандартно оборудван с биметал, който има функцията да включва осветлението на таблото, ако температурата на охлаждащата течност е твърде висока. Тъй като системата за управление на двигателя взема предвид температурата на охлаждащата течност и входящия въздух, беше решено да се модернизират NTC резистори. NTC резистор има отрицателен температурен коефициент. Това означава, че стойността на съпротивлението намалява с повишаване на температурата. Избраният сензор за температура на охлаждащата течност е сензор със стойност на съпротивление от 2,5 килоома при 25⁰ по Целзий. Промяната на съпротивлението е най-голяма в най-важния температурен диапазон. Свойствата на NTC съпротивлението трябва да бъдат начертани, за да се изчисли правилната температура.
Промяната на съпротивлението е най-голяма при промяна на температурния диапазон между 0⁰C и 60⁰C. Това се вижда от хода на характеристиката; в споменатия температурен диапазон има намаление на съпротивлението от приблизително 5kΩ, докато при T ≥ 60⁰C съпротивлението почти не намалява. В някои случаи е желателно да се измерват и температури над 60°C. За да стане това възможно, вътрешният резистор на отклонение може да бъде превключен на резистор на отклонение с различна стойност при определена температура. Това създава две NTC характеристики. В този проект обаче температурата на охлаждащата течност се използва изключително за обогатяване при студен старт, което почти не се използва над 60°C.
Ниските температури също са най-интересни; тук ще се извърши обогатяване при студен старт; инжекторът се активира по-дълго, когато двигателят е студен. Когато двигателят е загрял достатъчно (T ≥ 60⁰C), обогатяването става все по-малко. От T = 90⁰C стратегията за впръскване работи според зададените стойности в референтното поле. Референтното поле е въведена стойност по подразбиране. Външни фактори, като например обогатяване при студен старт при ниска температура, формират корекционен коефициент към тази стандартна стойност. MegaSquirt вече не отчита температурата на охлаждащата течност.
Ламбда сонда:
В ауспуха е монтиран ламбда сонда (сензор), който измерва съотношението въздух/гориво в отработените газове. Ламбда сондата има важна задача да „настрои” управлението на двигателя на по-късен етап чрез попълване на таблиците AFR и VE. За да получите представа за идеалното съотношение на смесване и полезността и необходимостта от обогатяване или обедняване, първо се дефинират стехиометричното съотношение на смесване, обогатяването и изчерпването.
Стехиометричното съотношение на смесване показва съотношението между въздух и гориво, в което се използва целият кислород от въздуха. Такъв е случаят със съотношението 14,68:1 (закръглено като 14,7 кг въздух към 1 кг бензин). Тогава говорим за λ = 1.
Стойността на ламбда може да варира при различни условия на работа:
- Обогатяване: λ < 1;
- Обедняване: λ > 1.
Обогатяването до λ = 0,8 означава, че се прилага съотношение на смесване от 11,76 kg въздух към 1 kg бензин. Така че има по-малко наличен въздух за изгаряне на 1 кг гориво. Обогатяването или изчерпването на сместа трябва винаги да остава в границите на експлозия. Обогатяването се извършва, когато двигателят трябва да достави повече мощност. По-богатата смес осигурява и охлаждане. Бедната смес, от друга страна, дава по-добър разход на гориво. Изображението по-долу показва две графики, показващи максимална мощност и най-нисък разход на гориво.
Стойността на ламбда влияе не само върху мощността и разхода на гориво, но и върху емисиите на отработени газове. По-богатата смес осигурява по-ниско съдържание на NOx, но също така и по-високи емисии на CO и HC. При по-бедната смес, частиците на горивото са по-далеч една от друга, така че горенето вече не е оптимално; в резултат на което емисиите на HC също се увеличават. Изображението по-долу показва емисиите, свързани с ламбда стойността. При използване на катализатор е желателно да се гарантира, че инжекцията постоянно се редува между богата и бедна. В богата смес CO се образува в резултат на недостиг на кислород, с който катализаторът намалява NOx. Бедната смес съдържа излишък от кислород, който окислява CO и HC.
Има два вида ламбда сензори; сензора за скок и широколентовия сензор. MegaSquirt поддържа и двата типа. Въпреки това, когато настройвате таблицата VE, сензорът за скок е неподходящ и затова беше направен изборът да се използва широколентов сензор. Таблицата VE се настройва чрез коригиране на стойностите на VE към измерената AFR. Въпреки че стойностите на VE по принцип могат да бъдат въведени чрез изчисления и до голяма степен въз основа на кривата на въртящия момент, AFR бързо се намира извън обхвата на сензора за скок. Широколентовият сензор предлага решение поради големия си обхват на измерване; може да измерва AFR между 8,0 и 1,4. Съставът на сместа в почти всички случаи ще бъде в този диапазон на измерване, когато двигателят работи, така че широколентовият сензор е подходящ за настройка на таблицата VE. Настройката без широколентов сензор е практически невъзможна.
MegaSquirt няма вътрешен ламбда контролер. След като са известни свойствата на широколентовия сензор, те могат да бъдат въведени в таблица в програмата TunerStudio. В други случаи е необходим широколентов сензор с външен контролер. Изходното напрежение е направено линейно от външния контролер. Изходното напрежение от контролера към MegaSquirt е между 0 и 5 волта, като връзката между ламбда стойността и напрежението е линейна. Стойността на напрежението се преобразува в ламбда стойност в MegaSquirt. Фигурата показва графиката с линейния градиент.
Volgende: Актуатори.
