Projekt MSII LR-Einstellungen

Themen:

Tuning des Motormanagementsystems
VE-Tisch
AFR-Tabelle
Zündvorschubtabelle und Kaltvorlauf
Korrektur der Verweilbatterie
Zündung einschalten und starten, Kurbelimpuls
Stationair
Beschleunigung
Priming-Puls
Zusätzliche Bereicherung

Tuning des Motormanagementsystems:
In den vorherigen Kapiteln wird beschrieben, wie der Motor vorbereitet wird und welche Entscheidungen zur Gestaltung des Motormanagementsystems getroffen wurden. Die Implementierung beschreibt, wie die gewonnenen Daten im Motormanagementsystem verarbeitet werden. Die Eingabe aller Parameter reicht nicht aus, um den Motor zum Laufen zu bringen. Das „Tuning“ muss noch durchgeführt werden, wobei Anpassungen auf der Grundlage von Messungen und experimentellen Ergebnissen vorgenommen werden müssen.

Die Softwareanpassung des Motors hat großen Einfluss auf seinen Betrieb. Eine falsche Einstellung kann zu unregelmäßigem Lauf, Abwürgen und sogar zum Motorschaden führen. Letzteres kann auftreten, wenn das Gemisch zu mager ist. Die Injektionszeit und die Injektionsmenge hängen von mehreren Faktoren ab:

U/min;
MwSt;
Temperatur.

Um bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen jederzeit eine gute Gemischbildung zu erreichen, muss das Steuergerät vor dem ersten Motorstart richtig eingestellt werden. Die Einstellungen werden durch Ausfüllen einer Reihe von Tabellen vorgenommen, nämlich:

Die VE-Tabelle für den volumetrischen Wirkungsgrad;
Die AFR-Luft/Kraftstoff-Verhältnistabelle;
Die Zündtabelle für den Zündzeitpunkt.

Die Tabellen werden in das TunerStudio-Programm eingegeben. Die Eingabe falscher Werte kann dazu führen, dass der Motor nicht richtig funktioniert; Daher sind hier Systemkenntnisse erforderlich. In den folgenden Absätzen wird erläutert, wie die Tabellen ermittelt wurden. Die Grundeinspritzzeit, also ohne Anreicherung, wird durch mehrere Berechnungen ermittelt.

Die spezifische Masse der Luft (ρ) wird aus der gemessenen Temperatur der angesaugten Luft und dem Unterdruck (dem Wert des MAP-Sensors) berechnet. Es ist daher klar, dass ordnungsgemäß ausgefüllte Tabellen für die ordnungsgemäße Funktion des Motors erforderlich sind.

VE-Tabelle:
Im Kapitel Einspritzsystem Es wird erklärt, wozu die VE-Tabelle dient. In diesem Abschnitt wird erläutert, wie die Daten für die VE-Tabelle für den Land Rover-Motor ermittelt werden.

In der VE-Tabelle gibt jede Zelle den Prozentsatz an, der dem Unterdruck im Verhältnis zur Geschwindigkeit zugeordnet ist. Dieser Prozentsatz ist bei der Drehzahl am höchsten, bei der das Drehmoment am höchsten ist. Denn dort ist der Motor am effizientesten, weil er am besten füllt. Die Drehmoment- und Leistungskurve des Land Rover-Motors ist im Bild unten dargestellt.

Die Abbildung zeigt eine VE-Tabelle komplettiert mit einem Generator. Die Y-Achse zeigt den vom MAP-Sensor erfassten Ansaugkrümmerdruck. 100 kPa entsprechen 1 bar (Außenluftdruck) und sind der maximale Druck im Ansaugkrümmer eines Saugmotors. Die X-Achse gibt die Motordrehzahl an.

Bevor der Motor zum ersten Mal gestartet wird, muss die geschätzte VE-Tabelle ausgefüllt werden. Die endgültige Einstellung der VE-Tabelle muss auf einem Prüfstand mit Breitband-Lambdasonde und deaktivierter Lambdaregelung erfolgen. Das Programm „TunerStudio“, das den MegaSquirt mit der Software und den Parametern versorgt, verfügt über ein Dienstprogramm, das die Werte in der VE-Tabelle berechnet. Die VE-Werte können jedoch auch über Formeln berechnet werden. Die Daten aus der Tabelle werden zur Vervollständigung der Formeln verwendet.

V Luft wird unter den gleichen Bedingungen wie in einer vorherigen Berechnung bestimmt; nämlich bei der Motordrehzahl, bei der das Drehmoment am höchsten ist. Die Antwort aus einer vorherigen Berechnung wird daher der folgenden Formel entnommen.

Der (Unter-)Druck im Saugrohr und die Ansauglufttemperatur beeinflussen die spezifische Masse der Luft und damit auch die Formel für den Füllgrad. Mit den bekannten und berechneten Daten aus Tabelle 3 und dieser Formel kann der Füllstand ermittelt werden.

In der VE-Tabelle können 2500 % bei 100 U/min und 70 kPa in die Zelle eingetragen werden. Dies ist in der obersten Reihe der Zahlenreihe, bei vollständig geöffnetem Gashebel. Die Berechnungen können mehrmals wiederholt werden, um weitere Zahlen in die VE-Tabelle einzutragen. Mittels einer Interpolationsfunktion können Zwischenzellen erzeugt werden. Die Zwischenwerte ermittelt der Computer dann über einen linearen Verlauf. Dadurch wird sichergestellt, dass der in der 3D-Ansicht sichtbare „Hügel“ möglichst flach ist und keine Löcher oder Punkte dazwischen liegen. Wenn die Zellen im 100-kPa-Bereich zwischen Leerlauf- und Höchstdrehzahl ausgefüllt sind, kann daraus der Drehmomentverlauf abgeleitet werden. Wenn beispielsweise das Drehmoment bei maximaler Drehzahl halbiert wird, beträgt auch der VE-Wert die Hälfte des Maximalwerts; in diesem Fall etwa 35 %. Wenn entschieden wird, die Zellen als Schätzung auszufüllen, kann auf diese Weise auch die gesamte VE-Tabelle ausgefüllt werden. Die mit den vorherigen Berechnungen und Überlegungen zusammengestellte VE-Tabelle reicht aus, um den Motorbetrieb zu ermöglichen, ist aber mit Sicherheit nicht korrekt. Die endgültige Einstellung der VE-Tabelle muss auf einem Prüfstand mit Breitband-Lambdasonde und deaktivierter Lambdaregelung erfolgen, um AFR-Korrekturen zu verhindern, bei denen der Motor über längere Zeit belastet werden kann. Da bei diesem Projekt kein Prüfstand zum Einsatz kommt, wird die Anpassung möglichst im stationären Bereich und bei erhöhter Geschwindigkeit bei geringer Last erfolgen.
Es ist der schwierigste Teil, ihn richtig in den Leerlauf zu bringen, und er wird zuletzt erledigt. Es empfiehlt sich, den Motor auf hoher Drehzahl (ca. 2000 U/min) laufen zu lassen und ihn warmlaufen zu lassen, bis er Betriebstemperatur erreicht. Temperaturänderungen haben dann möglichst wenig Einfluss auf die VE-Werte. Nachdem die komplette VE-Tabelle korrigiert wurde, können Korrekturen für niedrigere Temperaturen (z. B. bei einem Kaltstart) eingegeben werden. Dies ist in den separaten Einstellprogrammen wie der Kaltstartanreicherung möglich.

Die maximale Drehzahl des Motors ist ein Faktor, der beim Ausfüllen der Tabelle berücksichtigt werden muss. Bei einer Tabelle mit 16 * 16 = 256 Zellen ist es für die Zwischengeschwindigkeiten genauer, die Höchstgeschwindigkeit so weit wie möglich zu begrenzen. Es macht keinen Sinn, den Tisch mit bis zu 7000 U/min zu betreiben. auszufüllen, wobei die maximale Drehzahl 4500 U/min beträgt. beläuft sich auf.

Bei der Anpassung der annähernd vollständigen VE-Tabelle wird der aktuelle Lambda-Wert berücksichtigt, um den Prozentsatz bei korrektem Ansaugkrümmerdruck (MAP) und korrekter Drehzahl zu korrigieren. Dieser Wert muss durch Anpassen des VE-Werts auf λ = 1 erhalten werden. Wenn beispielsweise ein Mischungsverhältnis von 12,3 gemessen wird, während in der AFR-Tabelle 14,7 eingestellt ist, muss der VE-Wert reduziert werden, bis ein Mischungsverhältnis von 14,7 gemessen wird. Durch die Senkung des VE-Wertes wird weniger Kraftstoff eingespritzt. Das Gemisch wird magerer.

Die Innovate Breitband-Lambdasonde mit externer Steuerung misst die Gemischzusammensetzung und übermittelt diese mit einer Spannung zwischen 0 und 5 Volt an den MegaSquirt. Die Software wandelt diesen Spannungswert in einen AFR-Wert um (z. B. Lambda = 1). Nach dem Messen und Anpassen verschiedener Zellen in der VE-Tabelle können die Zwischenzellen automatisch durch Interpolation ausgefüllt werden. Die Anpassung des VE-Wertes führt zu einer anderen Einspritzstrategie. Die Ansteuerung des Injektors wird aus dem Wert abgeleitet, der angibt, wie viel Luft im Motor vorhanden ist: also dem Wert in der VE-Tabelle.

Leider hatten wir keinen Leistungsprüfstand und es war nicht möglich, den Motor unter Last auf der Straße zu testen. Daher sind wir etwas auf den Betrieb ohne Last beschränkt. Es ist eine Bremstrommel vorhanden, die ursprünglich als Feststellbremse diente. Zur Belastung des Motors kann diese Bremse kurzzeitig betätigt werden. Bei eingelegtem Gang (zum Beispiel dem vierten) und einer Servobremse kann der Lambdawert bei bestimmten Geschwindigkeiten korrigiert werden. Die Zwischenwerte korrigieren wir mit der Interpolationsfunktion. Während des Tests kann es zu einer Detonation kommen. Zu einem früheren Zeitpunkt wurde die Zündtabelle vervollständigt, in der die Zündverstellung eingetragen wurde. Der gewünschte Vorschuss kann von den in der Tabelle eingetragenen Werten abweichen. Wenn Sie leichte Klopfgeräusche hören, sollte die Zündung um einige Grad nach vorne (d. h. verzögert) erfolgen. Ein Abschluss oder 3 reicht oft aus. Dies kann natürlich später angepasst werden, wenn die VE-Tabelle fertig ist. Die Werte der VE-Tabelle können auch in einer 3D-Ansicht dargestellt werden. Dies gibt Aufschluss darüber, ob größere Abweichungen, wie z. B. Abweichungen und Schlaglöcher, vorliegen.

Es kann nicht nur überprüft werden, ob die vom Generator berechneten Werte logisch sind, sondern die VE-Tabelle könnte auch teilweise ohne Verwendung des Generators vervollständigt werden. Der Motor ist rund um die Drehzahl am effizientesten, bei der das Drehmoment am höchsten ist: Hier ist der Füllstand am höchsten und auch der Wert in der VE-Tabelle ist am höchsten. Die VE-Tabelle gibt den Füllstand des Motors in Prozent an.

Nachdem die VE-Tabelle vollständig ausgefüllt wurde, kann die Lambdaregelung wieder eingeschaltet werden.

Die Bilder unten zeigen die fertige VE-Tabelle und die 3D-Ansicht, die eine ordnungsgemäße Funktion des Land Rover-Motors ermöglichen.

AFR-Tabelle:
Auf der Seite zum Einspritzsystem wird die Funktion der AFR-Tabelle beschrieben und warum eine Entleerung und Anreicherung für die Bereitstellung von Leistung und wirtschaftlichem Fahren erforderlich ist. Auf dieser Seite wird beschrieben, wie die AFR-Tabelle für den Land Rover-Motor festgelegt wird.

Zuerst wird die VE-Tabelle eingestellt, erst dann wird die AFR-Tabelle korrigiert. Allerdings muss die AFR-Tabelle zu Beginn komplett auf 14,7 eingestellt werden, damit der MegaSquirt beim Ausfüllen der VE-Tabelle keine Korrektur vornimmt (siehe Bild). Zunächst wird von einem stöchiometrischen Mischungsverhältnis ausgegangen. Auch die Lambdaregelung ist ausgeschaltet. Erst nach Einstellung der VE-Tabelle wird die AFR-Tabelle vervollständigt und die Lambdaregelung eingeschaltet.

Das Bild zeigt eine vollständige AFR-Tabelle, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen 12,5 (fett) und 15,1 (mager) variiert. Beim Ausfüllen der AFR-Tabelle wird das Gemisch im Volllastbereich angereichert. Die Anreicherung ist im gesamten Bereich zwischen 75 und 100 kPa erkennbar. Die Drosselklappe ist vollständig geöffnet. Bei Teillast und etwa bei Drehmomentdrehzahl ist das Gemisch mager; das Mischungsverhältnis beträgt hier 15:1. Dies ist zwischen 1500 und 3100 U/min zu erkennen. bei einem Unterdruck von 15 bis 40 mbar. Die Drosselklappe ist nur teilweise geöffnet. In diesem Bereich ist der Motor am effizientesten.

Zündverstellungstabelle und Kaltverstellung:
Auf der seite Zündanlage beschreibt, was der Zündvorlauf bedeutet.
Die Zündverstellungstabelle wird basierend auf den Werksdaten der Zentrifugalverstellung mit Vakuumsteuerung eingestellt. Die schwarze Linie zeigt den mechanischen Vorschub an.
Die blaue Linie zeigt das Kartenschema. Um zu verhindern, dass der Teillast-Klopfbereich eintritt, wird eine Korrektur vorgenommen; Der tatsächliche Fortschritt folgt der roten Linie.

Die 3D-Ansicht zeigt, dass es keine abnormalen Werte wie Löcher oder Hügel gibt. Der Tisch sollte einigermaßen „eben“ sein und nicht zu viele Unebenheiten aufweisen.

Zusätzlich zu den Standardeinstellungen in der Zündtabelle bietet die „Cold Advance“ auch die Möglichkeit, die Zündung bei kaltem Motor zusätzlich vorzuverstellen.
Bei kaltem Motor muss weiter nach vorne gefahren werden, da die Verbrennung dann etwas langsamer erfolgt. Um diese Verzögerung auszugleichen, wird der Vorschub um bis zu 6 Grad erhöht. Das Bild zeigt diese Einstellungen.

Korrektur der Dauerbatterie:
Auf der Seite „Aktuatoren“ wird im Abschnitt zum verwendeten Zündsystem der Einfluss der Batteriespannung auf die Ladezeit der Primärzündspule beschrieben. Das Bild zeigt den Einstellungsbildschirm, in dem die bereits berechneten Korrekturen eingetragen sind.

Zündung einschalten und starten, Anlassimpuls:
Nach dem Einschalten der Zündung wird nicht nur die Kraftstoffpumpe bestromt, sondern auch einmal die Einspritzdüsen angesteuert. Dies wird als „Priming-Puls“ bezeichnet. Das während des Ansaugimpulses eingespritzte Benzin lagert sich an den – vermutlich – kalten Wänden des Ansaugkrümmers ab. Der Startvorgang wird nun einfacher, da das zum Starten eingespritzte Benzin in der oben genannten Situation nicht verschwendet wird. Die während des Ansaugimpulses eingespritzte Kraftstoffmenge hängt von der Motortemperatur ab. Ein warmer Motor benötigt einen niedrigeren Ansaugimpuls. Die gewünschte Menge kann in TunerStudio grafisch eingestellt werden.

Die Startdrehzahl beträgt oft weniger als die Hälfte der Leerlaufdrehzahl. Im MegaSquirt muss der sogenannte „Cranking Pulse“ eingestellt werden. Da beim Anfahren kein Gas gegeben wird und die Drosselklappe daher geschlossen bleibt, muss die benötigte Luft über das Leerlaufregelventil kommen. Es ist möglich, eine Drosselklappenstellung einzustellen, bei der die Einspritzung gestoppt wird. In diesem Projekt wird ein Schrittmotor verwendet. Dieser Schrittmotor wird daher beim Starten teilweise geöffnet. Die Position hängt von der Kühlmitteltemperatur ab; mehr Luft, wenn der Motor kalt ist, und weniger, wenn der Motor warm ist. Neben der Luftzufuhr muss auch die Einspritzung an die Startbedingungen des Motors angepasst werden. Die Benzinmenge wird durch Variation der Einspritzzeit angepasst. Bei einer Kühlmitteltemperatur von 25 ⁰C verdoppelt sich die Einspritzmenge gegenüber einem betriebswarmen Motor (ca. 90 ⁰C). Das Bild zeigt die Kurve, bei der die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur angepasst werden kann. Ein PWM von 100 % entspricht der berechneten Kraftstoffmenge, alles darüber hinaus ist eine zusätzliche Anreicherung.

Stationär:
Im Leerlauf muss die Drosselklappe vollständig geschlossen sein. Die Luftzufuhr im Leerlauf wird vollständig durch den verwendeten Schrittmotor gesteuert.

Beschleunigung:
Die Beschleunigung erfordert ein fetteres Gemisch. Das Mischungsverhältnis muss an die Geschwindigkeit angepasst werden, mit der das Gaspedal betätigt wird. Im TunerStudio-Programm wird die Beschleunigungsanreicherung mit der Option „Acceleration Enrichment“, abgekürzt „AE“, eingestellt. Das Einstellen der Beschleunigungsanreicherung sollte nur dann durchgeführt werden, wenn die VE-Tabelle korrekt ausgefüllt wurde.

Da der Motor in diesem Projekt sowohl mit einem Drosselklappenstellungssensor als auch einem MAP-Sensor ausgestattet ist, können sowohl die Drosselklappenstellung als auch der Unterdruck im Ansaugkrümmer bestimmt werden. Der TPS-Punkt wird für die Änderung der Drosselklappenstellung verwendet. Der „Punkt“ gibt die Geschwindigkeit der Änderung an und wird in Prozent ausgedrückt. Abhängig von diesem Prozentsatz wird mehr Kraftstoff eingespritzt. Die Injektionsdauer verlängert sich um einige Millisekunden. Ein TPS-Dot-Wert von 100 % zeigt an, dass sich die Drosselklappe innerhalb von 1 Sekunde von geschlossen auf vollständig geöffnet bewegt hat. Erfolgt die Öffnung noch schneller, erhöht sich der Prozentsatz. Es ist wichtig zu wissen, bei welchem Wert die Drosselklappe geöffnet wird; Wenn der Motor vor dem Beschleunigen längere Zeit im Teillastbetrieb gelaufen ist, kann nicht davon ausgegangen werden, dass die Drosselklappe vollständig geschlossen war. Die Stellung der Drosselklappe wird als sogenannte Beschleunigungsschwelle angezeigt. Der Schwellenwert gibt an, ab welcher Drosselklappenstellung die Drosselklappe vollständig geöffnet wurde. Die Beschleunigungsverjüngung stellt die Übergangszeit vom Beschleunigungseinspritzzeitpunkt bis zum Ende der Einspritzanreicherung dar. Dadurch wird verhindert, dass die Beschleunigung zu schnell endet.

Die Einstellung der Beschleunigungsanreicherung kann zunächst mit dem Simulator überprüft werden. Eine abschließende Anpassung muss experimentell erfolgen, mit oder ohne Zuhilfenahme der Breitband-Lambdasonde.

Ansaugimpuls:
Der Ansaugimpuls ist eine Funktion, um beim Einschalten der Zündung eine kleine Menge Kraftstoff auf die Einlassventile zu sprühen. Dies erleichtert den Startvorgang. Bei warmem Motor verringert sich die Einspritzmenge. Der Priming-Puls wird mit den blauen Punkten in der Kurve eingestellt (siehe Bild).

Zusätzliche Bereicherung:
Unmittelbar nach dem Starten des Motors erfolgt eine Anreicherung. Dies wird als „AfterStart Enrichment“ bezeichnet. Der MAP ist immer noch zu hoch, da die Geschwindigkeit noch nicht hoch genug ist, um genügend Vakuum bereitzustellen. Insbesondere bei kaltem Motor erfolgt die Anreicherung für eine gewisse Zeit, bis der Motor entsprechend den VE-Einstellungen anläuft.

Das „Warmup Enrichment“ (WUE) sorgt für eine Anreicherung während der Warmlaufphase des Motors. Wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht, sollte die Anreicherung 0 % betragen.

Weiter: testen.