Témata:
- Ladění systému řízení motoru
- VE stůl
- AFR stůl
- Tabulka předstihu zapalování a předběhu studeného vzduchu
- Korekce výdrže baterie
- Zapněte zapalování a nastartujte, Startovací impuls
- Stacionární vzduch
- Akcelerace
- Plnicí impuls
- Dodatečné obohacení
Vyladění systému řízení motoru:
Předchozí kapitoly popisují, jak je motor připraven a jaké volby byly provedeny při návrhu systému řízení motoru. Implementace popisuje, jak se získaná data zpracovávají v systému řízení motoru. Zadání všech parametrů nestačí pro spuštění motoru. Stále je třeba provést „tuning“ s úpravami na základě měření a experimentálních výsledků.
Zásadní vliv na jeho chod má softwarová úprava motoru. Nesprávné seřízení může způsobit nepravidelný chod, zablokování a může dokonce vést k selhání motoru. K tomu může dojít, pokud je směs příliš chudá. Doba vstřiku a množství vstřiku závisí na řadě faktorů:
- otáčky za minutu;
- Daň;
- Teplota.
Aby bylo dosaženo dobré tvorby směsi za všech okolností za různých provozních podmínek, musí být ECU před prvním startem motoru správně nastavena. Nastavení se provádí vyplněním několika tabulek, jmenovitě:
- VE tabulka pro objemovou účinnost;
- Tabulka poměru vzduch/palivo AFR;
- Tabulka zapalování pro časování zapalování.
Tabulky se zadávají do programu TunerStudio. Zadání nesprávných hodnot může způsobit, že motor nebude fungovat správně; znalost systému je zde tedy požadavkem. Následující odstavce vysvětlují, jak byly tabulky určeny. Základní doba vstřiku, tedy bez obohacení, se určuje pomocí řady výpočtů.
Měrná hmotnost vzduchu (ρ) se vypočítá z naměřené teploty nasávaného vzduchu a podtlaku (hodnota čidla MAP). Je tedy zřejmé, že pro správnou funkci motoru jsou nutné řádně vyplněné tabulky.
VE stůl:
V kapitole vstřikovací systém je vysvětleno, k čemu slouží tabulka VE. Tato část vysvětluje, jak se pro motor Land Rover určují data pro tabulku VE.
V tabulce VE každá buňka udává procento související s podtlakem ve vztahu k rychlosti. Toto procento bude nejvyšší při otáčkách, při kterých je nejvyšší točivý moment. Tam je totiž motor nejúčinnější, protože motor nejlépe plní. Křivka točivého momentu a výkonu motoru Land Rover je znázorněna na obrázku níže.
Obrázek ukazuje tabulku VE doplněnou generátorem. Osa Y označuje tlak v sacím potrubí snímaný snímačem MAP. 100 kPa se rovná 1 baru (tlak vnějšího vzduchu) a je to maximální tlak v sacím potrubí motoru s přirozeným sáním. Osa X ukazuje otáčky motoru.
Před prvním spuštěním motoru je nutné vyplnit odhadovanou tabulku VE. Konečné nastavení tabulky VE bude nutné provést na zkušební stolici pomocí širokopásmové lambda sondy a deaktivované lambda regulace. Program „TunerStudio“, který poskytuje MegaSquirt software a parametry, má nástroj, který vypočítává hodnoty v tabulce VE. Hodnoty VE však lze vypočítat také pomocí vzorců. Údaje z tabulky slouží k doplnění vzorců.
V vzduchu se stanoví za stejných podmínek jako v předchozím výpočtu; a to při otáčkách motoru, kde je točivý moment nejvyšší. Odpověď z předchozího výpočtu je tedy převzata z následujícího vzorce.
(Pod)tlak v sacím potrubí a teplota nasávaného vzduchu ovlivňují měrnou hmotnost vzduchu, a tedy i vzorec pro stupeň plnění. Hladinu naplnění lze určit pomocí známých a vypočtených údajů z tabulky 3 a tohoto vzorce.
2500 % lze zadat do buňky při 100 RPM a 70 kPa v tabulce VE. Toto je v horní řadě číselné řady s plně otevřenou škrticí klapkou. Výpočty lze několikrát opakovat a zadat další čísla do tabulky VE. Mezilehlé buňky lze generovat pomocí interpolační funkce. Počítač pak určí mezihodnoty pomocí lineární progrese. Tím je zajištěno, že „kopec“ viděný ve 3D pohledu je co možná pozvolnější a že mezi nimi nejsou žádné díry ani body. Když se zaplní články v rozsahu 100 kPa mezi volnoběhem a maximálními otáčkami, lze z nich odvodit křivku točivého momentu. Například, pokud se točivý moment sníží na polovinu při maximální rychlosti, hodnota VE bude také poloviční oproti maximální hodnotě; v tomto případě asi 35 %. Pokud je rozhodnuto vyplnit buňky odhadem, lze takto vyplnit i celou tabulku VE. Tabulka VE sestavená s předchozími výpočty a úvahami bude dost dobrá na to, aby umožnila chod motoru, ale určitě nebude správná. Finální nastavení tabulky VE je nutné provést na zkušební stolici pomocí širokopásmové lambda sondy a vypnuté lambda regulace pro zamezení korekcí AFR, kde může být motor dlouhodobě zatěžován. Protože se u tohoto projektu nepoužívá zkušební stolice, bude seřízení co nejlépe provedeno ve stacionární oblasti a při zvýšené rychlosti při nízké zátěži.
Správné uvedení do chodu naprázdno je ta nejsložitější část a provádí se jako poslední. Je vhodné udržovat motor ve vysokých otáčkách (cca 2000 ot/min) a nechat motor zahřát, dokud nedosáhne provozní teploty. Teplotní změny pak mají co nejmenší vliv na hodnoty VE. Po opravě kompletní tabulky VE lze zadat opravy pro nižší teploty (např. při studeném startu). To je možné v samostatných programech nastavení, jako je obohacení studeného startu.
Maximální otáčky motoru jsou faktor, který je třeba vzít v úvahu při vyplňování tabulky. S tabulkou 16 * 16 = 256 buněk je přesnější pro střední rychlosti co nejvíce omezit maximální rychlost. Nemá smysl pouštět stůl do 7000 otáček. k naplnění, přičemž maximální otáčky jsou 4500 ot./min. činí
Při úpravě přibližně vyplněné tabulky VE bude zohledněna aktuální hodnota lambda pro korekci procenta při správném tlaku v sacím potrubí (MAP) a rychlosti. Tuto hodnotu je nutné získat úpravou hodnoty VE na λ = 1. Pokud je například naměřen směšovací poměr 12,3, zatímco je v tabulce AFR nastaveno 14,7, bude nutné hodnotu VE snížit, dokud nebude naměřen směšovací poměr 14,7. Snížením hodnoty VE bude vstřikováno méně paliva. Směs se stává chudší.
Širokopásmová lambda sonda Innovate s externím ovladačem měří složení směsi a přenáší je do MegaSquirt pomocí napětí mezi 0 a 5 volty. Software převede tuto hodnotu napětí na hodnotu AFR (např. lambda = 1). Po změření a úpravě různých buněk v tabulce VE lze mezilehlé buňky automaticky vyplnit interpolací. Úprava hodnoty VE má za následek odlišnou strategii vstřikování. Ovládání vstřikovače je odvozeno od hodnoty, která udává, kolik vzduchu je přítomno v motoru: jinými slovy od hodnoty v tabulce VE.
Bohužel jsme neměli k dispozici výkonovou zkušebnu a nebylo možné otestovat motor pod zátěží. Proto jsme poněkud omezeni na běh bez zátěže. Je zde přítomen brzdový buben, který původně sloužil jako parkovací brzda. Tuto brzdu lze krátce použít pro zatížení motoru. Se zařazeným rychlostním stupněm (například čtvrtým) a posilovačem brzdy lze při určitých rychlostech korigovat hodnotu lambda. Mezilehlé hodnoty opravujeme pomocí interpolační funkce. Je možné, že během testu dojde k detonaci. V dřívější fázi byla dokončena tabulka zážehu, do které se zadával předstih zážehu. Požadovaný předstih se může lišit od hodnot zadaných v tabulce. Když uslyšíte slabé detonační zvuky, zapalování by mělo být pokročilo (tj. zpožděno) o několik stupňů méně. Stupeň nebo 3 často stačí. To lze samozřejmě upravit později, až bude tabulka VE dokončena. Hodnoty tabulky VE lze také zobrazit ve 3D pohledu. To poskytuje přehled o tom, zda existují nějaké velké odchylky, jako jsou odchylné body a výmoly.
Nejen, že lze zkontrolovat, zda jsou hodnoty vypočítané generátorem logické, ale tabulku VE lze také částečně doplnit bez použití generátoru. Motor je nejúčinnější kolem otáček, při kterých je nejvyšší točivý moment: zde je hladina naplnění nejvyšší a hodnota v tabulce VE je také nejvyšší. Tabulka VE udává úroveň naplnění motoru v procentech.
Po úplném dokončení tabulky VE lze lambda regulaci znovu zapnout.
Níže uvedené obrázky znázorňují dokončenou tabulku VE a 3D pohled, který umožňuje správné fungování motoru Land Rover.
AFR stůl:
Stránka vstřikovacího systému popisuje funkci tabulky AFR a proč je ochuzování a obohacování nezbytné pro dodání výkonu a hospodárnou jízdu. Tato stránka popisuje, jak je nastavena tabulka AFR pro motor Land Rover.
Nejprve se nastaví tabulka VE, teprve potom se opraví tabulka AFR. Tabulka AFR však musí být na začátku celá nastavena na 14,7, aby MegaSquirt neprovedl korekci při vyplnění tabulky VE (viz obrázek). Zpočátku se předpokládá stechiometrický směšovací poměr. Vypnutá je také lambda regulace. Teprve po nastavení tabulky VE je tabulka AFR dokončena a lambda regulace zapnuta.
Obrázek ukazuje kompletní tabulku AFR s poměrem vzduch/palivo v rozmezí 12,5 (bohaté) a 15,1 (chudá směs). Při kompletaci tabulky AFR dojde k obohacení směsi v oblasti plného zatížení. Obohacení lze pozorovat po celé ploše mezi 75 a 100 kPa. Škrticí ventil je plně otevřený. Během částečného zatížení a kolem otáček točivého momentu je směs chudá; směšovací poměr je zde 15:1. To je vidět mezi 1500 a 3100 otáčkami za minutu. při podtlaku 15 až 40 mbar. Škrtící klapka je otevřená jen částečně. Motor je v této oblasti nejúčinnější.
Tabulka předstihu zapalování a předběhu studeného motoru:
Na stránce zapalovací systém popisuje, co předstih zážehu obnáší.
Tabulka předstihu zážehu je nastavena na základě továrních údajů odstředivého předstihu s podtlakovým řízením. Černá čára označuje mechanický posun.
Modrá čára ukazuje schéma mapy. Aby se zabránilo vniknutí oblasti klepání částečného zatížení, použije se korekce; skutečný předstih sleduje červenou čáru.
3D pohled ukazuje, že neexistují žádné abnormální hodnoty, jako jsou díry nebo kopce. Stůl by měl být poměrně „rovný“ a neměl by mít příliš mnoho nerovností.
Kromě standardního nastavení v tabulce zapalování nabízí „Cold Advance“ také možnost dodatečného předstihu zapalování při studeném motoru.
Když je motor studený, bude nutné provést větší předstih, protože spalování bude o něco pomalejší. Pro kompenzaci tohoto zpoždění se předstih zvýší až o 6 stupňů. Obrázek ukazuje tato nastavení.
Korekce výdrže baterie:
Na stránce „Aktuátory“ je v části o použitém zapalovacím systému popsán vliv napětí baterie na dobu nabíjení primární zapalovací cívky. Na obrázku je obrazovka nastavení, ve které jsou vyplněny již vypočítané korekce.
Zapněte a nastartujte zapalování, Startovací impuls:
Po zapnutí zapalování dojde nejen k aktivaci palivového čerpadla, ale také k jedné aktivaci vstřikovačů. Toto se nazývá „spouštěcí puls“. Benzín vstřikovaný během pulsu plnění se ukládá na - pravděpodobně - studených stěnách sacího potrubí. Startovací proces bude nyní snazší, protože benzín vstřikovaný ke startování není ve výše zmíněné situaci plýtván. Množství paliva vstřikovaného během spouštěcího impulsu závisí na teplotě motoru. Zahřátý motor potřebuje nižší puls plnění. Požadované množství lze nastavit v grafu v TunerStudio.
Startovací otáčky jsou často menší než polovina volnoběžných otáček. Takzvaný “Cranking Pulse” musí být nastaven v MegaSquirt. Protože se při startování nedává plyn a škrticí klapka tedy zůstává v zavřené poloze, musí požadovaný vzduch procházet přes regulační ventil volnoběhu. Je možné nastavit polohu plynu, při které se vstřikování zastaví. V tomto projektu je použit krokový motor. Tento krokový motor je tedy při startování částečně otevřen. Poloha závisí na teplotě chladicí kapaliny; více vzduchu, když je motor studený, a méně, když je motor teplý. Kromě přívodu vzduchu je třeba přizpůsobit i vstřikování podmínkám, za kterých se motor spouští. Množství benzínu se upravuje změnou doby vstřikování. Při teplotě chladicí kapaliny 25 ⁰C se vstřikované množství zdvojnásobí ve srovnání se situací, kdy má motor provozní teplotu (kolem 90 ⁰C). Obrázek ukazuje křivku, kde lze upravit vstřikované množství v závislosti na teplotě chladicí kapaliny. PWM 100 % se rovná vypočítanému množství paliva, cokoliv nad to představuje další obohacení.
Stacionární:
Při volnoběhu musí být škrticí klapka zcela uzavřena. Přívod vzduchu při volnoběhu je plně řízen použitým krokovým motorem.
Akcelerace:
Zrychlení vyžaduje bohatší směs. Poměr směsi je nutné přizpůsobit rychlosti sešlápnutí plynového pedálu. V programu TunerStudio se akcelerační obohacení nastavuje volbou „Acceleration Enrichment“, zkráceně „AE“. Nastavení akceleračního obohacení by mělo být provedeno pouze tehdy, když byla správně vyplněna tabulka VE.
Protože je motor v tomto projektu vybaven jak snímačem polohy škrticí klapky, tak snímačem MAP, lze určit polohu škrticí klapky i podtlak v sacím potrubí. TPS dot se používá pro změnu polohy plynu. „Tečka“ označuje rychlost změny a je vyjádřena v procentech. V závislosti na tomto procentu se vstřikuje více paliva. Doba vstřikování se prodlouží o několik milisekund. Hodnota TPS-Dot 100 % znamená, že se škrticí klapka během 1 sekundy přesunula z zavřené do plně otevřené. Pokud dojde k otevření ještě rychleji, procento se zvýší. Je důležité vědět, při jaké hodnotě je škrticí klapka otevřena; Pokud motor před akcelerací nějakou dobu běžel na částečné zatížení, nelze předpokládat, že byl škrticí ventil zcela uzavřen. Poloha škrtící klapky je indikována jako tzv. zrychlovací práh. Prahová hodnota udává, ze které polohy škrticí klapky byl škrticí ventil posunut do úplného otevření. Kužel zrychlení představuje dobu přechodu od doby vstřikování zrychlení do konce obohacování vstřikem. Tím se zabrání příliš rychlému ukončení zrychlení.
Nastavení obohacení zrychlení lze zpočátku zkontrolovat pomocí simulátoru. Konečná úprava bude muset být provedena experimentálně, s pomocí širokopásmové lambda sondy nebo bez ní.
Plnicí impuls:
Plnicí impuls je funkce, která při zapnutí zapalování rozstříkne malé množství paliva na sací ventily. To usnadňuje proces spouštění. Když je motor teplý, vstřikované množství klesá. Plnicí impuls se nastavuje pomocí modrých bodů na křivce (viz obrázek).
Dodatečné obohacení:
Ihned po nastartování motoru se aplikuje obohacení. Toto se nazývá „Obohacení po spuštění“. MAP je stále příliš vysoká, protože rychlost ještě není dostatečně vysoká, aby zajistila dostatečné vakuum. Zejména při studeném motoru dochází po určitou dobu k obohacování, dokud se motor nerozběhne podle nastavení VE.
„Warmup Enrichment“ (WUE) zajišťuje obohacení během zahřívací fáze motoru. Když se motor blíží provozní teplotě, obohacení by mělo být 0 %.
Další: Testování.
