فاعل، موضوع:
- سنسورهای سیستم مدیریت موتور را تعیین و نصب کنید
- سنسور موقعیت میل لنگ
- چرخ پالس
- سنسور نقشه
- سنسور دمای مایع خنک کننده
- سنسور لامبدا
تعیین و نصب سنسورها برای سیستم مدیریت موتور:
سیستم مدیریت موتور به تعدادی سنسور نیاز دارد. سنسورها به عنوان "ورودی" سیستم عمل می کنند. حسگرها یک کمیت فیزیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند که می تواند توسط یک کامپیوتر پردازش شود، در این مورد MegaSquirt.
فرآیند مونتاژ MegaSquirt باید قطعاتی را که قرار است روی موتور نصب شوند در نظر بگیرد، زیرا ممکن است ساختار MegaSquirt متفاوت باشد.
شکل مدارهای حسگر مختلف را نشان می دهد که این قطعات در آنها قرار دارند. سیگنال های ورودی نشان داده شده در شکل از سنسور لامبدا، سنسور موقعیت دریچه گاز، سنسور دمای مایع خنک کننده و سنسور دمای هوا می آیند.
علاوه بر سنسورها، نمودار تعدادی مقاومت و خازن نیز دارد. ترکیب این اجزا فیلترها را تشکیل می دهد. این فیلترها برای ضبط سیگنال های تداخل و نویز استفاده می شوند. اگر سیگنال سنسور توسط نویز تحریف شود، این می تواند عواقب عمده ای برای کنترل محرک ها و در نتیجه برای عملکرد موتور داشته باشد.
سنسور موقعیت میل لنگ:
یک ورودی مهم برای سیستم مدیریت موتور، سرعت میل لنگ است.
سرعت میل لنگ با استفاده از سنسور موقعیت میل لنگ و چرخ پالس اندازه گیری می شود. سنسور موقعیت میل لنگ دو عملکرد مهم دارد:
- سرعت میل لنگ را می توان بر اساس فرکانس سیگنال تعیین کرد.
- دندانه از دست رفته در چرخ پالس موقعیت میل لنگ را نشان می دهد که در آن پیستون های سیلندرهای 1 و 4 چند درجه قبل از TDC قرار دارند.
دور موتور بر کنترل انژکتورها و احتراق تاثیر می گذارد. دندان از دست رفته در چرخ پالس 36-1 برای تعیین زمان جرقه زنی و تزریق مهم است. تصمیم گرفته شد که از سنسور هال و نه ژنراتور پالس القایی به عنوان سنسور سرعت استفاده شود. یک سنسور القایی یک ولتاژ متناوب تولید می کند که باید در کنترلر MegaSquirt به ولتاژ مستقیم تبدیل شود. سنسور هال یک ولتاژ موج مربعی تولید می کند که با یک مقاومت کششی داخلی یا خارجی به ولتاژ 5 یا 12 ولت تقویت می شود. این باعث می شود که سنسور هال برای تشکیل یک سیگنال قابل اعتماد مناسب تر باشد. این انتخاب باید قبل از مونتاژ MegaSquirt انجام شود. هر دو سنسور به ساختار مدار متفاوتی نیاز دارند.
چرخ پالس:
سنسور موقعیت میل لنگ تغییر در شکاف هوای چرخ پالس نصب شده روی موتور را اندازه گیری می کند. با این حال، موتور لندرور در اصل سنسور موقعیت میل لنگ ندارد و بنابراین چرخ پالس ندارد. بنابراین چرخ پالس باید بعد از آن نصب می شد. در مورد مکان و موقعیت چرخ پالس فکر زیادی شده است. احتمالات عبارت بودند از:
- دیسکی با 36 دندانه که به وسیله گیره یا اتصال پیچ و مهره ای به بیرون قرقره میل لنگ متصل می شود.
- تنظیم قرقره میل لنگ فعلی با آسیاب کردن دندانه ها از قرقره.
استفاده از چرخ پالس 36-1 یا 60-2 معمول است. چرخ پالس 60 دندانه عمدتاً برای قطرهای بزرگتر استفاده می شود. 36-1 به دلیل عرض دندان مناسب برای استفاده است. بسیار مهم است که چرخ پالس تا حد امکان کمتر از ارتفاع حرکت کند. تغییر ارتفاع به معنای تغییر در میدان مغناطیسی بین سنسور و دندانه های چرخ پالس است. این می تواند عواقب نامطلوبی برای کارکرد موتور داشته باشد. البته باید از این امر جلوگیری کرد. بنابراین تنظیم قرقره میل لنگ فعلی ارجح بود. لبه بیرونی قرقره میل لنگ موجود بر روی یک ماشین فرز ماشینکاری می شود. بریدگی هایی با حذف مواد ایجاد شده است. 36 دندان باقی مانده به سنسور اجازه می دهد تا تغییرات میدان مغناطیسی را اندازه گیری کند. یک دندان برای نقطه مرجع ساییده شده است. تصویر زیر قرقره میل لنگ ماشینکاری شده را نشان می دهد.
دندان زمین در بالای چرخ پالس، درست زیر سنسور قابل مشاهده است. هنگامی که میل لنگ در این موقعیت قرار دارد به این معنی نیست که پیستون های سیلندرهای 1 و 4 در TDC هستند، بلکه این پیستون ها 90 درجه قبل از TDC هستند که مربوط به 9 دندانه است (360/36). لحظه ای که دندان از دست رفته عبور می کند، MegaSquirt سیگنالی دریافت می کند که احتراق باید به زودی انجام شود. از آن نقطه به بعد محاسبه می شود که کویل احتراق چه زمانی باید فعال شود. با شرایط کاری متفاوت، زمان پیش اشتعال نیز بر اساس این نقطه مرجع تعیین می شود.
تصویر اسیلوسکوپ (تصویر را ببینید) سیگنال میل لنگ (بالا) را در مقایسه با سیگنال کنترل سیم پیچ احتراق (پایین) نشان می دهد. پالس کنترل به سیم پیچ احتراق در هشتمین دندان پس از از دست رفته تشکیل می شود. هنگامی که موتور در حالت دور آرام است، احتراق 10 درجه پیش می رود که معادل 1 دندان است. این مربوط به 90 درجه (9 دندان) بین دندان برداشته شده و نقطه مرگ واقعی بالایی است.
برای مونتاژ مدار سنسور هال در MegaSquirt، خازن C11، مقاومت‌های R12 و R13، دیود D2 و اپتوکوپلر U3 باید نصب شوند (شکل زیر را ببینید). سیگنال از سنسور هال در نمودار شکل 105 در زیر "Opto in" وارد می شود. سیگنال از طریق دیود و مقاومت به اصطلاح به کوپلر اپتو می رسد. این جزء با یک خط چین شکسته نشان داده شده است. Opto-coupler یک مدار مجتمع کوچک است که در آن LED در سمت چپ، ترانزیستور نوری سمت راست را هنگام روشن شدن هدایت می کند. کوپلر اپتو را می توان به عنوان یک کلید بدون اتصال مکانیکی یا الکتریکی بین قطعات کنترل و سوئیچینگ مشاهده کرد.
هنگامی که ترانزیستور در کوپلر نوری رسانا است، جریان کمی می تواند از Vcc به زمین جاری شود. در آن لحظه یک ولتاژ 0 ولت در "Opto Out" وجود دارد. اگر ترانزیستور رسانا نباشد، جریانی وجود ندارد و بنابراین افت ولتاژی در مقاومت R13 وجود ندارد. سپس ولتاژ "Opto out" 5 ولت است.
با استفاده از یک اپتوکوپلر، یک جداسازی گالوانیکی بین دیود و فوتوترانزیستور ایجاد می شود. بنابراین، ولتاژهای تداخلی خطرناک از مدار میکروکنترلر خارج می شوند، زیرا ولتاژ شکست معمولاً بیشتر از 5 کیلو ولت است.
سنسور نقشه:
یک سنسور MAP (سنسور فشار مطلق منیفولد) فشار را در منیفولد ورودی اندازه گیری می کند. MegaSquirt از این فشار، دور موتور و دمای ورودی برای محاسبه مقدار هوای ورودی به موتور استفاده می کند. با موتور لندرور، فشار مطلق (فشار هوای بیرون) یا فشار منفی اندازه گیری می شود. این یک موتور تنفس طبیعی است که هوای خود را می مکد. موتورهای مجهز به توربو باید با فشار بیش از حد در منیفولد ورودی مقابله کنند. محدوده اندازه گیری سنسور MAP معمولاً بین 0,2 تا 1.1 بار است.
فشار در منیفولد ورودی به همراه زاویه باز شدن دریچه گاز (که با سنسور موقعیت دریچه گاز اندازه گیری می شود) و دور موتور می تواند بار موتور را تعیین کند. به دلیل عدم وجود سنسور MAF (Manifold Air Flow)، مقدار هوای وارد شده بر اساس داده های موتور و فشار منفی در منیفولد ورودی محاسبه می شود. تصمیم گرفته شد از سنسور MAF استفاده نشود، زیرا سیگنال کمتر قابل اعتماد است زیرا برای موتور طراحی نشده است. تطبیق تنظیمات با ویژگی های منیفولد ورودی پیچیده است. برای این کار فاکتورهای اصلاحی زیادی لازم است.
سنسور MPX4250AP MAP استفاده شده در شکل نشان داده شده است. برد مدار MegaSquirt به طور استاندارد به گزینه های اتصال برای این نوع سنسور MAP مجهز شده است. این سنسور نیز به صورت استاندارد در کیت ساخت گنجانده شده است. مقدار سوخت تزریق شده از جمله به مقدار هوای موجود بستگی دارد، زیرا تلاش برای دستیابی به نسبت اختلاط استوکیومتری (14,68 کیلوگرم هوا به 1 کیلوگرم سوخت) است. گزینه ای برای عدم استفاده از هر دو سنسور MAF و MAP وجود داشت. سپس مقدار هوای جذب شده مطابق با مقررات Alpha-N تعیین می شود. موقعیت دریچه گاز در نظر گرفته می شود که برای مقدار هوای موجود تعیین کننده است. با این حال، این دقت کمتر از یک سنسور MAP است، بنابراین این انتخاب نشد. در این پروژه از سنسور موقعیت دریچه گاز فقط برای غنی سازی شتاب استفاده می شود.
سنسور دمای مایع خنک کننده:
در تنظیمات کلاسیک، هیچ سنسور دما روی بلوک موتور وجود ندارد. موتور به طور استاندارد به یک بی متال مجهز شده است که در صورت بالا بودن دمای مایع خنک کننده، عملکرد چراغ داشبورد را روشن می کند. از آنجایی که سیستم مدیریت موتور دمای مایع خنک‌کننده و هوای ورودی را در نظر می‌گیرد، تصمیم گرفته شد که مقاومت‌های NTC را مقاوم‌سازی کنیم. یک مقاومت NTC دارای ضریب دمایی منفی است. این بدان معنی است که با افزایش دما مقدار مقاومت کاهش می یابد. سنسور دمای مایع خنک کننده انتخاب شده، سنسوری است که دارای مقاومت 2,5 کیلو اهم در دمای 25 درجه سانتیگراد است. تغییر مقاومت در مهمترین محدوده دما بیشترین میزان را دارد. خواص مقاومت NTC باید برای محاسبه دمای صحیح ترسیم شود.
بیشترین تغییر مقاومت با تغییر در محدوده دما بین 0⁰C تا 60⁰C است. این را می توان از سیر ویژگی مشاهده کرد. در محدوده دمایی ذکر شده کاهش مقاومت تقریباً 5kΩ وجود دارد، در حالی که در T ≥ 60⁰C مقاومت به سختی کاهش می یابد. در برخی موارد، اندازه گیری دمای بالای 60 درجه سانتیگراد نیز مطلوب است. برای ایجاد این امکان، مقاومت بایاس داخلی را می توان به یک مقاومت بایاس با مقدار متفاوت در دمای معین تغییر داد. این دو ویژگی NTC تولید می کند. با این حال، در این پروژه دمای مایع خنک‌کننده منحصراً برای غنی‌سازی شروع سرد، که به سختی بالای 60 درجه سانتیگراد استفاده می‌شود، استفاده می‌شود.
دماهای پایین نیز جالب ترین هستند. غنی سازی شروع سرد در اینجا انجام خواهد شد. وقتی موتور سرد است انژکتور برای مدت طولانی تری فعال می شود. هنگامی که موتور به اندازه کافی گرم شد (T ≥ 60⁰C)، غنی سازی کمتر و کمتر انجام می شود. از T = 90⁰C، استراتژی تزریق طبق مقادیر تنظیم شده در فیلد مرجع اجرا می شود. فیلد مرجع یک مقدار پیش فرض است که وارد شده است. عوامل خارجی، مانند غنی سازی شروع سرد در دمای پایین، ضریب تصحیح این مقدار استاندارد را تشکیل می دهند. MegaSquirt دیگر دمای مایع خنک کننده را در نظر نمی گیرد.
سنسور لامبدا:
یک سنسور لامبدا (سنسور) در اگزوز نصب شده است که نسبت هوا به سوخت را در گازهای خروجی اندازه گیری می کند. سنسور لامبدا وظیفه مهمی برای "تنظیم" مدیریت موتور در مرحله بعدی با تکمیل جداول AFR و VE دارد. برای دستیابی به بینش نسبت اختلاط ایده آل و سودمندی و ضرورت غنی سازی یا فقیرسازی، ابتدا نسبت اختلاط استوکیومتری، غنی سازی و تخلیه تعریف شده است.
نسبت اختلاط استوکیومتری نشان دهنده نسبت بین هوا و سوخت است که در آن تمام اکسیژن هوا استفاده می شود. این مورد در مورد نسبت 14,68:1 است (به صورت 14,7 کیلوگرم هوا به 1 کیلوگرم بنزین گرد شده است). سپس در مورد λ = 1 صحبت می کنیم.
مقدار لامبدا ممکن است تحت شرایط عملیاتی مختلف متفاوت باشد:
- غنی سازی: λ < 1;
- فقیر کردن: λ > 1.
غنی سازی تا 0,8 = λ به این معنی است که نسبت اختلاط 11,76 کیلوگرم هوا به 1 کیلوگرم بنزین اعمال می شود. بنابراین هوای کمتری برای سوزاندن 1 کیلوگرم سوخت وجود دارد. غنی سازی یا تخلیه مخلوط باید همیشه در محدوده انفجار باقی بماند. غنی سازی زمانی اتفاق می افتد که موتور باید قدرت بیشتری ارائه دهد. مخلوط غنی تر نیز خنک کننده را فراهم می کند. از طرف دیگر، یک مخلوط بدون چربی، مصرف سوخت بهتری را به همراه دارد. تصویر زیر دو نمودار را نشان می دهد که حداکثر توان و کمترین مصرف سوخت را نشان می دهد.
مقدار لامبدا نه تنها بر توان و مصرف سوخت تأثیر می گذارد، بلکه بر انتشار گازهای گلخانه ای نیز تأثیر می گذارد. یک مخلوط غنی‌تر، محتوای کمتر NOx را تضمین می‌کند، اما همچنین انتشار CO و HC بالاتری دارد. با یک مخلوط لاغرتر، ذرات سوخت از هم دورتر هستند، به طوری که احتراق دیگر مطلوب نیست. در نتیجه انتشار HC نیز افزایش می یابد. تصویر زیر میزان انتشار مربوط به مقدار لامبدا را نشان می دهد. هنگام استفاده از یک کاتالیزور، مطلوب است که اطمینان حاصل شود که تزریق دائماً بین غنی و لاغر متناوب است. در یک مخلوط غنی، CO در نتیجه کمبود اکسیژن تشکیل می شود که با آن کاتالیزور NOx را کاهش می دهد. یک مخلوط بدون چربی حاوی اکسیژن اضافی است که CO و HC را اکسید می کند.
دو نوع سنسور لامبدا وجود دارد. حسگر پرش و حسگر پهنای باند. MegaSquirt از هر دو نوع پشتیبانی می کند. با این حال، هنگام تنظیم جدول VE، یک سنسور پرش نامناسب است و بنابراین انتخاب برای استفاده از سنسور پهنای باند انجام شد. جدول VE با تنظیم مقادیر VE به AFR اندازه گیری شده تنظیم می شود. اگرچه مقادیر VE اصولاً می توانند از طریق محاسبات و عمدتاً بر اساس منحنی گشتاور وارد شوند، AFR به سرعت فراتر از محدوده سنسور پرش قرار می گیرد. حسگر پهنای باند به دلیل محدوده اندازه گیری بزرگ راه حلی ارائه می دهد. می تواند AFR را بین 8,0 تا 1,4 اندازه گیری کند. ترکیب مخلوط تقریباً در همه موارد در این محدوده اندازه گیری زمانی که موتور در حال کار است خواهد بود، بنابراین سنسور پهنای باند برای تنظیم جدول VE مناسب است. تنظیم بدون سنسور پهنای باند عملا غیرممکن است.
MegaSquirt کنترلر لامبدا داخلی ندارد. هنگامی که ویژگی های حسگر پهنای باند شناخته شد، می توان آنها را در جدولی در برنامه TunerStudio وارد کرد. در موارد دیگر، یک سنسور پهن باند با کنترل کننده خارجی مورد نیاز است. ولتاژ خروجی توسط کنترلر خارجی خطی شده است. ولتاژ خروجی از کنترلر به MegaSquirt بین 0 تا 5 ولت است که رابطه بین مقدار لامبدا و ولتاژ خطی است. مقدار ولتاژ در MegaSquirt به مقدار لامبدا تبدیل می شود. شکل نمودار را با گرادیان خطی نشان می دهد.
بعد: عملگرها.
