Aiheet:
- Määritä ja asenna toimilaitteet moottorin ohjausjärjestelmää varten
- Polttoainesuuttimet
- Sopivien injektorien valinta
- Injektorien asennus imusarjaan
- tulehdus
- Valmistelu tavanomaisella sytytyksellä
- Sytytyspuola moottorin ohjausjärjestelmää varten
- Virran muodostuminen ensiökäämässä
- Sytytysennakko
- Kaasukahvan runko
- Testaa askelmoottorin asennus simulaattorilla
- Askelmoottorin asetukset
- Polttoainepumpun piiri
- Mekaanisten töiden valmistuminen
Moottorinohjausjärjestelmän toimilaitteiden määrittäminen ja asentaminen:
MegaSquirtilla ohjattavia toimilaitteita ovat suuttimet, sytytyspuola, polttoainepumppu ja askelmoottori joutokäyntiä varten. Tässä luvussa kuvataan prosessi, jossa toimilaitteet testattiin ja asennettiin moottorilohkoon sekä tehtyjä valintoja.
Polttoainesuuttimet:
MegaSquirt ohjaa suuttimia. Injektorit on kytketty maahan. Maadoitetulla komponentilla on syöttöjännite, mutta virta kulkee vain, kun maa on kytketty päälle. Tässä tapauksessa injektori ruiskuttaa vain, kun MegaSquirt ECU kytkeytyy maahan. Heti kun aktivointi lopetetaan, injektori lopettaa ruiskutuksen. Ruiskutettavan polttoaineen määrä määräytyy VE-taulukon ja AFR-taulukon perusteella.
MOS FET kytkee ruiskun päälle ja pois päältä, jolloin polttoaine ruiskutetaan. MegaSquirtin määrittämä polttoainemäärä riippuu useista tekijöistä:
- Ihanteellinen kaasulaki, joka yhdistää ilman määrän sen paineeseen, tilavuuteen ja lämpötilaan;
- Moottorilohkon antureilla mitatut arvot: paine imusarjassa (MAP-anturi), jäähdytysnesteen ja imuilman lämpötila, kampiakselin nopeus ja tiedot kaasuläpän asentotunnistimesta;
• Säätöparametrit: vaadittu polttoainemäärä, täyttöaste (VE), suuttimen avautumisaika ja rikastus tietyissä olosuhteissa.
Ruiskutusajan tulee olla mahdollisimman pitkä, kun moottori on joutokäynnillä hyvän polttoaineen annostelun saavuttamiseksi. Siksi moottorissa ei voida käyttää mitä tahansa suutinta. Erityyppisten ruiskutussuuttimien ominaisuuksia on verrattava ja laskelmien tulee antaa käsitys kyseisen moottorin tarvittavasta polttoainemäärästä. Valittavana oli myös korkea- ja matalaimpedanssiset injektorit. Matalaimpedanssiset injektorit sopivat moottoreihin, joissa tarvitaan erittäin nopeaa ruiskutusneulan avaamista. Tyypillinen vastus on 4 ohmia. Näiden suuttimien haittana on suuri virta. Tämän aiheuttama lämmönkehitys MegaSquirtissa ei ole toivottavaa. On mahdollista käyttää matalaimpedanssisia injektoreita asentamalla erityiset IGBT:t lämpöä johtavalle levylle MegaSquirt-kotelossa. Päätettiin käyttää korkeaimpedanssisia injektoreita. Lämmönkehitystä tapahtuu vähemmän, eikä näitä IGBT:itä käytetä.
Kanavan koko (virtaus) on erittäin tärkeä oikean ruiskutusmäärän ja siten myös ohjauksen määrittämiseksi. Jos valitset liian suuret suuttimet, ruiskutusaika joutokäynnillä on niin lyhyt, että moottori voi käydä epäsäännöllisesti. Ruiskutusmäärän on oltava riittävä ruiskuttamaan kaikki polttoaine käytettävissä olevassa ajassa. Ruiskutusmäärä ilmaistaan ruiskutusaikana millisekunteina. Suuri kuorma oletetaan suurella moottorin kierrosluvulla. Tämä on 100 kPa:n MAP:lla. Tarvittava ruiskutusvirtaus voidaan laskea moottorin ominaisuuksien perusteella. Suuttimen virtaus osoittaa, kuinka monta millilitraa polttoainetta ruiskutetaan minuutissa.
Sopivien injektorien valinta:
Hanketta varten on saatavilla kolmea erityyppistä injektoria. Tutkimus osoitti, minkä tyyppinen ruisku sopisi parhaiten käytettäväksi tässä projektissa.
Jokaisella injektorityypillä on erilainen virtaus; saanto minuutin injektion jälkeen vaihtelee tyypin mukaan. Ennen kuin injektorit testattiin, ne puhdistettiin ultraäänihauteessa. Tällä puhdistusmenetelmällä injektori puhdistetaan sisältä ja ulkoa käyttämällä ultraäänivärähtelyä ja erityistä testinestettä, jotta vanhat likajäämät eivät voi vaikuttaa virtausmittaukseen tai ruiskutuskuvioon. Ultraäänipuhdistuksen aikana injektorit avattiin ja suljettiin jatkuvasti ja kunkin injektorin ruiskutuskuviota tutkittiin; tämä oli kaunis sumu. Sulkemisen yhteydessä ei näkynyt mitään poikkeavuuksia, kuten pisaroiden muodostumista tai poikkeavaa suihkua. Ultraäänipuhdistuksen ja -testauksen jälkeen O-renkaat vaihdettiin hyvän tiivistyksen varmistamiseksi, kun ne asennettiin imusarjaan.
Testiasetuksen (katso kuva yllä) avulla suuttimet voivat ruiskuttaa useisiin mittakuppeihin, jotta ruiskutettu polttoainemäärä voidaan lukea tietyn ajan kuluttua. Säätämällä ruiskutussuuttimia 3 baarin työpaineella voidaan ruiskutettavan polttoaineen määrää ohjata. Polttoaineen paineen syöttölinjassa (kiskossa) on oltava 3 baaria ja ruiskutusneulan on oltava aktivoituna 30 tai 60 sekunniksi 100 %:n käyttöjaksolla. Kun injektorit oli aktivoitu 30 sekuntia, voit syöttää seuraavat tiedot:
Tyyppi 1: 120 ml
Tyyppi 2: 200 ml
Tyyppi 3: 250 ml
Vain yhtä injektorityyppiä käytetään. Injektorin koko määritetään seuraavalla kaavalla:
Ruiskutussuuttimen koko määräytyy tietyllä nopeudella toimitetun tehollisen tehon (Pe), taukokohtaisen polttoaineenkulutuksen (BSFC), suuttimien lukumäärän (n suuttimia) ja suuttimien ohjauksen enimmäiskäyttöjakson perusteella. Kokonaissumma kerrotaan 10.5:llä, jotta se muuntaa punnan tunnissa (lb/h) ml/min.
Laskelman vastaus osoittaa, mikä suutin sopii tähän moottorikokoonpanoon. Ei ole ongelma, jos poikkeama lasketusta arvosta on alle 20 ml. Tämä ero kompensoidaan säätämällä ohjelmistoa MegaSquirtissa. Seuraava taulukko antaa yleiskatsauksen kaavoissa käytetyistä tiedoista:
Ensimmäinen askel on määrittää vääntömomentin nopeudella ruiskutettu polttoaine. Jokaista kahta kampiakselin kierrosta kohti imetään tietty määrä ilmaa. Täyttöaste on suurin vääntömomentin nopeudella. Moottorin ominaisuuksista (mukaan lukien venttiilien päällekkäisyys) johtuen moottori täyttyy parhaiten tällä nopeudella ja hyötysuhde on suurin. Täyttöasteen arvioidaan olevan noin 70 %. Formula 4 laskee ilmamäärän, joka on tällä hetkellä moottorissa.
Kaavassa 5 ruiskutetun polttoaineen määrä lasketaan läsnä olevan ilman määrän perusteella. Vääntömomentin nopeudella saavutettu moottorin teho lasketaan kaavasta 6. Ruiskutetun polttoaineen määrän ja tehon välinen suhde ilmaisee BSFC:n kaavoissa 7 ja 8.
Todellinen BSFC kerrotaan 6:lla kaavassa 3600, jotta se muunnetaan kWh:ksi. Bensiinimoottorin BSFC on usein 250-345 g/kWh. Mitä pienempi arvo, sitä tehokkaampi moottori on. Formula 8 ilmaisee polttoaineen virtauksen punnaina tunnissa ja moottorin tehollisen tehon välisen suhteen. Tämä prosenttiosuus sisältyy kaavaan 9.
Vastaus kaavaan 9 on tehnyt selväksi, että suuttimet, joiden virtaus on 200 ml/min, sopivat käytettäväksi moottorissa. 7 ml:n ero on mitätön, koska tämä kompensoidaan ohjelmistossa VE-taulukkoa täytettäessä.
Injektorien asentaminen imusarjaan:
Elektronisesti ohjattu ruiskutusjärjestelmä mahdollistaa klassiseen kokoonpanoon kuuluvan kaasuttimen irrottamisen. Kaasutin korvataan siksi kaasuläpän rungolla (ilmansyöttöä varten) ja neljällä erillisellä polttoainesuuttimella. Imusarja säilytettiin ja sitä muutettiin niin, että se mahdollistaa muuntamisen moottorin hallintajärjestelmäksi. Polttoaineen ruiskutus tapahtuu imusarjassa. Injektorit päätettiin asentaa mahdollisimman lähelle imuventtiiliä. Useimmissa tapauksissa auton moottorinvalmistajat päättävät asentaa imuventtiilin kulmaan imusarjaan. Polttoaine suihkutetaan imuventtiiliä vasten. Nykyiseen projektiin valittiin kuitenkin kokoonpano, jossa suuttimet on sijoitettu 45 asteen kulmaan jakotukin ilmakanaviin nähden.
Imusarja on valmistettu valetusta alumiinista. Jakotukkiin päätettiin kiinnittää alumiiniholkit. Käsin työstäminen hyvään kokoon ei ollut vaihtoehto, koska holkkien piti olla eri mitat kuin vakioporan koko. Tämä tarkoitti, että pakettiautojen ulkoistaminen oli ulkoistettava yritykselle, jolla oli sopivat varusteet. Holkit voitiin sitten kiinnittää jakotukkiin TIG-hitsauksella. Valinta asentaa suuttimet pystysuoraan kulman sijaan tehtiin seuraavasta syystä:
- Kokoonpanoprosessi: Pakettiautot on helpompi asentaa suoraan vaakasuoraan asentoon. Pakettiautojen hitsaus jakotukkiin on helpompaa, koska nyt on helpompi hitsata ympäriinsä kuin tilanteessa, jossa pakettiauto on vinossa.
- Jälkikäsittely: Hitsauksen aikana holkit muuttuvat hieman soikeiksi. Muodonmuutos johtuu hitsausprosessin aikana vapautuvasta lämmöstä. Tämä on otettu huomioon tekemällä holkkien sisähalkaisija pienemmäksi kuin injektorien ulkohalkaisija. Viimeistely (kalvaus) on vähemmän riskialtista: kun holkit on pyöristetty sisäpuolelta, on halkaisija suuttimille optimaalinen ja O-renkaiden tiivistys on taattu. Pakettiautojen korkeus on tärkeä; suutin ei saa olla liian syvällä jakoputkessa. Injektorin pää ei saa estää ilman virtausta. Lähteen tiedoista: (Banish, Engine Management, Advanced Tuning, 2007) suuttimet päätettiin asentaa niin syvälle jakoputkeen, että päät ovat täsmälleen jakotukin reikissä; ilman virtausta ei estetä.
- Polttoaineen ruiskutus: Koska polttoainesumun sekoittuminen ilmaan on optimaalista ennen imuventtiilin avautumista, ei ole suurta väliä, ruiskuttaako ruisku tarkalleen imuventtiiliin vai juuri ennen sitä imusarjaan.
Samanaikaisella ruiskutuksella ruiskutus tapahtuu jokaisella kampiakselin kierroksella (360°). Neljä injektoria ruiskuttavat samanaikaisesti. Tämä tarkoittaa, että polttoainetta ruiskutetaan myös imukanavaan, kun imuventtiili ei ole auki. Jonkin ajan kuluttua imuventtiili avautuu ja polttoainetta tulee edelleen sylinteriin.
Pensaat leikataan erityisesti sopivaan kokoon sorvaimella. Sisähalkaisija on hieman pienempi kuin injektorin ulkohalkaisija; Koska muodonmuutos tapahtuu hitsausprosessin aikana, materiaalin poistamiseen tulee olla mahdollista jälkikäsittelyn aikana kalvauksen avulla. Tämä tarkoittaa, että halkaisija kasvaa hieman, koska materiaali hiotaan pois. Halkaisija ei saa olla liian suuri, koska silloin on mahdollista, että ruiskun kumi O-rengas ei enää tiivisty tarpeeksi hyvin. Hyvä tiiviste on erittäin tärkeä; ilmavuoto injektorin ohi johtaa pienempään tyhjiöön imusarjassa.
Mitattu alipaine ei silloin enää vastaa laskettua alipainetta. Tämä vaikuttaa injektioon, joka määritetään VE-taulukon perusteella. Alipaineella on tässä tärkeä rooli. VE-taulukon ominaisuudet ja asetukset kuvataan seuraavassa luvussa.
Holkkien pohjaan on viilattu viisto reuna, jotta muodot vastaavat imusarjan muotoja. Pakettiauton on tällöin oltava mahdollisimman pystyssä. Alla olevassa kuvassa näkyy imusarja kanisterin kanssa kokoonpanoprosessin aikana. Holkki on liimattu yhdeltä puolelta, joten on selvästi nähtävissä, kuinka hitsaus vaikuttaa materiaaliin. Jäi epäselväksi, oliko jakotukin alumiinissa liian paljon kontaminaatiota, mikä vaikeuttaisi hitsausta. Tämä osoittautui okei. Jotta holkit eivät pääsisi siirtymään paikoiltaan hitsauksen aikana, jakoputkeen porattiin etukäteen reiät ja holkit pidettiin oikeissa asemissa erityisesti mittatilaustyönä tehdyllä jigillä. Tällä tavalla neljä holkkia hitsataan ympäriinsä. Lopputarkastus osoitti, että holkkien ja jakotukin väliset liitokset olivat ilmatiiviitä.
Injektorien välinen yhteys muodostetaan normaalisti kiinteällä ruiskutuskiskolla. Tämä liitoksilla varustettu putki, joka on usein valmistettu alumiiniseoksesta, on valmistajan mittojen mukaan valmistama. Projektissa käytetyssä Land Rover -moottorissa on kaksi vierekkäistä suutinta, mutta suutinparien väli on melko suuri. Polttoainekiskon mitat ja imusarjan ilmakanavien välinen tila eivät täsmänneet. Siksi kiskoa oli säädettävä.
Joidenkin osien lyhentäminen ja muiden osien pidentäminen juottamalla on erittäin vaikeaa; vanhan polttoaineen saastuminen, jota on erittäin vaikea poistaa kiskon sisältä, voi heikentää tarttuvuutta. Koska kyseessä on polttoaine, valittiin turvallisin menetelmä. osat, joihin suuttimet on kiinnitetty, on yhdistetty korkealaatuisella polttoaineletkulla. Saumatut reunat on asennettu kaikissa päissä ja tukevia letkunkiristimiä on käytetty estämään letkuja liukumasta saumattujen reunojen yli.
Alla olevassa kuvassa näkyy imusarja koneistuksen aikana. Syöttöjohto (merkitty numerolla 1) on kytketty polttoainepumpun lähtöön. Polttoaine syötetään neljän suuttimen sisääntuloon 3 baarin paineella. Paineensäädin (3) säätelee painetta imusarjan paineen mukaan, koska polttoaineen paineen ja imusarjan alipaineen paine-eron tulee pysyä 3 baarissa. Polttoaine virtaa takaisin säiliöön paluulinjan (2) kautta. Polttoaineen kierto on jatkuvaa. Ruiskutus tapahtuu vain, kun suuttimia ohjaa MegaSquirt ECU.
- syöttölinja
- Paluulinja
- paineensäädin
- Paineensäätö
- Lämpösuoja
- Kaasuventtiilin liitäntä
- Alipaineliitäntä
- Ruiskutussylinteri 1
- Ruiskun kiinnike A
- Ruiskun kiinnike B
- Imukanavan sylinteri 1
Olemassa olevissa henkilöautoissa ruiskutuskisko on kiinnitetty imusarjaan puristimilla tai silmukoilla. Ruiskutuskisko kiinnittää suuttimet jakotukkiin. Koska tähän projektiin valittiin joustava polttoaineletku ruiskutuskiskoksi, edellä mainittu ei ole mahdollista. Siksi päätettiin kiinnittää imusarjan suuttimet mittatilaustyönä tehdyllä kannakkeella. Kiinnikkeet koostuvat kahdesta osasta: yläosa (kannatin A) ja alaosa (kannatin B).
Kannattimessa A on kaksi lovea, jotka voidaan liu'uttaa suuttimien päälle. Tämä mahdollistaa suuttimien painamisen jakotukkiin litteiden sivujen avulla. Molemmissa kannakkeissa A on uritetut reiät, jotta injektorien ja uurrettujen reikien välistä etäisyyttä voidaan säätää. Kiinnikkeet A ja B ruuvataan yhteen: kannake B on kiinnitetty samaan pulttiin, jolla jakotukki kiinnitetään moottoriin. Uroitettu reikä mahdollistaa kannakkeen säätämisen pystysuunnassa. Mitä enemmän kiinnikettä liikutetaan alaspäin, sitä tiukemmin injektori on kiristetty.
Tulehdus:
Perinteinen sytytys on korvattu elektronisesti ohjatulla sytytysjärjestelmällä, jossa on sytytyspuola, jota ohjaa MegaSquirt. Jotta moottori toimisi täysin alkuperäisillä tekniikoilla, on ensin kytkettävä tavanomainen järjestelmä kosketuspisteineen. Vasta useiden käyttötuntien jälkeen voidaan todeta, että moottori toimii kunnolla, minkä jälkeen voidaan aloittaa muun muassa elektronisesti ohjatun sytytyksen asennus ja säätö.
Valmistelu tavanomaisella sytytyksellä:
Land Roverin moottori oli alun perin varustettu kosketuspisteillä varustetulla sytytysjärjestelmällä, jota nyt kutsutaan myös perinteiseksi sytytysjärjestelmäksi. Kuvassa näkyy tämän tyyppinen sytytysjärjestelmä.
Suljetuissa kosketuspisteissä ensiövirran muodostuminen alkaa. Ensiökäämin resistanssi rajoittaa virran 3-4 ampeeriin. Kun virta kulkee sytytyspuolan ensiökäämin läpi, muodostuu magneettikenttä. Sekä ensiö (3) että toisiokäämi (4) ovat tässä magneettikentässä. Kun jakoakselin katkaisijanokka (10) katkaisee virran kosketuspisteiden (9) läpi, molempiin keloihin indusoituu jännite. Ensiökäämässä tuotetaan noin 250 volttia. Käämien ero saa aikaan 10-15 kV induktiojännitteen toisiokäämiin. Sytytystulpan kipinä syntyy, kun kärjet avataan.
Induktiojännitettä voidaan rajoittaa antamalla ensiövirran virrata jonkin aikaa kosketuspisteiden avaamisen jälkeen. Tämä saavutetaan kondensaattorilla, joka on kytketty rinnan kosketuspisteiden yli. Kondensaattori on ajan määräävä elementti, joka kapasitanssista riippuen itse asiassa säätää induktiojännitteen tasoa. Myös kosketuspisteet estetään palamasta.
Sytytyspuola moottorin ohjausjärjestelmää varten:
Moottorin ohjausjärjestelmä ohjaa sytytyspuolaa. Klassinen sytytyspuola jakajalla pysyy moottorissa testiasetelmana, mutta ei enää osa polttomoottorin toimintaa. Jakajaton sytytysjärjestelmä (DIS-sytytyspuola) valittiin, löyhästi käännettynä: "jakajaton sytytysjärjestelmä". Tämän tyyppisessä sytytysjärjestelmässä ei käytetä jakajaa. Toinen vaihtoehto oli valita Coil on plug (COP) sytytyspuola. Jokaiseen sytytystulppaan on kytketty erillinen sytytyspuola. COP-sytytyspuolaa kutsutaan myös nastasytytyspuolaksi. COP-sytytyspuolan haittana on, että lämmönpoisto on huonompi kuin DIS-sytytyspuolan. COP-sytytyspuolaa käytettäessä tarvitaan myös signaali nokka-akselin anturista, jota nykyisessä moottorissa ei ole.
Kampiakselin hihnapyörän puuttuva hammas toimii vertailupisteenä, jonka perusteella sytytysaika määritetään. DIS-sytytyspuolaa käytettäessä kaksi sytytystulppaa aktivoituu samanaikaisesti sytytyshetkellä. DIS-sytytyspuola on itse asiassa yksikkö, johon on asennettu kaksi sytytyspuolaa. Kun sylinterien 1 ja 4 männät liikkuvat ylöspäin, toinen on varattu puristustahdilla ja toinen pakotahdilla. Silti molemmat sytytystulpat synnyttävät kipinän. Puristustahdissa olevan sylinterin synnyttämä kipinä saa aikaan syttyvän seoksen. Toinen kipinä, niin kutsuttu "hukattu kipinä", kipinää, kun pakokaasu poistuu palokammiosta. Hukkaan heitetty kipinä on kipinä, joka syntyy, kun seosta ei syty. Sytytysenergia on alhainen; kipinästä huolimatta energiahäviö on vähäinen. Se ei myöskään ole haitallista.
Kuvassa on DIS-sytytyspuolalla varustetun nelisylinterisen bensiinimoottorin toimintakaavio. Tämä työkaavio näyttää kaksi sytytysmerkkiä sytytyshetkeä kohden; Toinen niistä synnyttää kipinän seoksen sytyttämiseksi, toinen on hukkaan heitetty kipinä. DIS-sytytyspuolaa voidaan ohjata MegaSquirtilla vain kahdella pulssilla.
Kun puristustahti tapahtuu sylinterissä 1 ja pakotahti sylinterissä 4, MegaSquirt ohjaa ensiökäälaa A DB36:n nastan 37 kautta (katso kuva alla). Tämä ohjaus tapahtuu kampiakselin vertailupisteen perusteella (90-120 astetta ennen TDC:tä). MegaSquirt ohjaa primäärikäämiä B, joka on vastuussa sylinterien 2 ja 3 kipinöiden muodostumisesta, ja se kytketään päälle 180 astetta käämin A jälkeen. Käämille B ei ole vertailupistettä, mutta sytytyksen ajoitus voidaan määrittää yksinkertaisesti laskemalla 36-1 pulssipyörän hampaat.
Sytytyspuolan käämin A ja prosessorin nastan 7 välissä näkyy 330 ohmin vastus. Tämä vastus rajoittaa ohjauspulssin virtaa ja induktiojännitettä. Koska tämä vastus ei ole vakiona MegaSquirt-piirilevyssä, se on asennettava jälkikäteen. Alla olevan kuvan pystysuoran katkoviivan vasemmalla puolella näkyy MegaSquirtin sisäinen piiri. Esitetyt komponentit (kaksi 330 ohmin vastusta ja LEDit) jouduttiin juottamaan piirilevyyn jälkikäteen.
Virran muodostuminen ensiökäämässä:
On tärkeää saada käsitys primäärikäämin virran muodostumisesta. Tällä voidaan määrittää sytytyspuolan ampeerin lisäksi myös latausaika. Latausaika riippuu useista tekijöistä, jotka MegaSquirtin on otettava huomioon.
Valitun sytytyspuolan itseinduktiokerroin (L-arvo) on 3,7 mH. Yhdessä ohmisen vastuksen R kanssa määritetään suurin ensiövirta ja käyrän nousuaika. Pieni L-arvo ja resistanssi varmistavat, että virta nousee nopeasti päälle kytkemisen jälkeen. Sytytyspuolan tunnetuista tiedoista voidaan laskea, kuinka ensiövirta muodostuu.
Seuraava kaava esittää 1. asteen differentiaaliyhtälön yleisen ratkaisun, joka laskee virrat, lataus- ja purkausajat näyttämään kytkentäilmiön käyränä.
Yhtälö on:
jossa aikavakio (Tau) lasketaan seuraavasti:
Maksimivirta olisi 28 ampeeria Ohmin lain mukaan:
Todellisuudessa tätä ampeeria ei saavuteta.
Kela sammuu aikaisemmin. Syy selitetään myöhemmin. Näiden tietojen syöttäminen yleiseen kaavaan antaa:
Kuvassa on ensiökäämin varauskäyrä. Ajankohdasta T0 arvoon 1 Tau kela on ladattu 63,2 %:iin. Tämä on kiinteä prosenttiosuus kelan latausajasta. Kaavan 13 tulos osoittaa, että kela on ladattu 1 ampeerilla 17,7 Tau:lla. Kun t = 5 Tau, lopullinen arvo on käytännössä saavutettu.
Sytytyspuolan spesifikaatioiden mukaan sytytyspuolan ensiövirta latauksen jälkeen on 7,5 A. Virta ei kasva. 7,5 A:n saavuttamiseen kuluvaa aikaa kutsutaan viipymäajaksi. Viipymäaika riippuu akun jännitteestä, joka tässä tapauksessa on 14 volttia. Jos latausprosessia ei säädetä, kelan läpi kulkeva virta on enintään 12 ampeeria kaavan 28 mukaan.
Kaavan 14 mukainen kela ladataan 7,4 A:iin, kun t = 17,7 ms. Todellinen latausaika on lyhyempi, koska kelaa ladataan enintään 7,5 A:iin asti. Tarvittava aika voidaan laskea syöttämällä tunnetut tiedot kaavaan 15.
Ensiövirran muodostuminen pysäytetään 7,5 A:ssa. Tämä estää sytytyspuolaa kuumenemasta liikaa ja tarpeettomasti. Tärkeintä on, että kela latautuu optimaalisesti niin paljon kuin mahdollista mahdollisimman lyhyessä ajassa. Kuvassa näkyy latauskäyrä t = 2,3 ms asti.
Kun akun jännite laskee, esimerkiksi moottoria käynnistettäessä, tämä vaikuttaa viipymäaikaan. Sitten kestää yli 2,3 ms, ennen kuin 7,5 A saavutetaan. Uusi latausaika määritetään nyt tutulla kaavalla. Suurin virta määräytyy akun jännitteen perusteella:
Latausaika 7,5 A asti ja enintään 20 A lasketaan kaavasta 17:
Kuvassa latausaika 14 voltilla näkyy mustalla viivalla ja latausaika 10 voltilla vihreällä. Rivit putoavat nollaan samaan aikaan; tämä on sytytyksen ajoitus. Koska alhaisempi akun jännite vaatii enemmän aikaa ensiökäämin lataamiseen, MegaSquirtin on kytkettävä ensiövirta päälle aikaisemmin.
Mustat viivat (nousevat ja laskevat) osoittavat viipymäajan 14 voltin akun jännitteellä. Vihreä viiva osoittaa edistyneen latausajan pienemmällä jännitteellä: tämä antaa Δt. Todellinen latausaika siinä tapauksessa on Δt + 100 %.
Tämä selvennetään myöhemmin tässä osiossa esimerkin ja kuvan 36 avulla. Latausaika pitenee ja sytytysaika pysyy samana. Jos näin ei tapahdu tai se ei tapahdu riittävästi, sillä on seurauksia sytytyksen aikana vapautuvaan energiaan. Tällöin ensiövirta katkaistaan liian aikaisin, jolloin 7,5 A:n virtaa ei saavuteta. Ensiökäämin latausajan pidentyminen (viipymisaika) on kaavamuodossa akun jännitteen funktio. Viipymäajan laskeminen eri jännitteillä antaa kelaan erilaisen maksimivirran.
Olettaen, että akun jännite voi pudota 6 volttiin käynnistyksen aikana ja nousta 14,7 volttiin latauksen aikana, voidaan piirtää käyrä laskemalla useita väliarvoja. Alla olevassa kuvassa näkyy käytetyn DIS-sytytyspuolan viipymäajan korjaus. Kuvaajaan sijoitetaan (punainen) piste jokaiselle 2 voltin lisäykselle. Koska TunerStudio-ohjelmaan syötettiin aiemmin syötetty 2,3 ms viipymäaika 14 voltin jännitteellä, tästä jännitteestä muodostetaan korjauskerroin. 14 voltin jännite on siis 100 % (ei korjausta).
Nyt on tehty selväksi, että latausaika kasvaa jopa 315 % 6 voltin akun jännitteellä.
Akun jännite voi pudota jopa 6 volttia epäsuotuisissa olosuhteissa. Tämä tarkoittaa sytytyskipinän heikkenemistä. Viipymisajan (ajan, jonka aikana ensiövirta kulkee) pidentäminen kompensoi tätä, jolloin saadaan riittävästi sytytysenergiaa myös tällä pienellä jännitteellä. Tämä tarkoittaa, että kuvan 36 Δt kolminkertaistuu (2,3 ms * 315 % = 7,26 ms) verrattuna 100 %:n viipymäaikaan (2,3 ms), joka on merkitty mustalla.
Yllä olevassa kuvassa punaisella merkityt kertoimet voidaan kopioida suoraan TunerStudio-ohjelmaan.
Jonkin ajan kuluttua primäärikäämin purkamisesta alkaa kerääntyminen seuraavaa sytytystä varten. Mitä korkeampi moottorin nopeus, sitä nopeammin kela latautuu. Kuvassa 37 on kaksi käyrää, joissa ensiövirta kasvaa arvoon 8,85 A. Sytytyksen ajoitus on kohdassa, jossa viiva putoaa 0 A:iin.
Sytytysajan määrittäminen:
Sytytyssignaali määritetään kampiakselin vertailupisteestä.
Kampiakselin hihnapyörän hammaspyörässä 36 hammas 1 hampaasta on jyrsitty 100 asteen kulmassa sylinterin 1 männän yläkuolokohdan eteen. 100 - 0 astetta, joten puristustahdin aikana mikroprosessori MegaSquirt voi määrittää sytytysajankohdan. Tämä ottaa ennakkomaksun huomioon.
Kuvassa näkyy kaksikanavainen oskilloskooppikuva, jossa ylemmässä kuvassa näkyy kampiakselin vertailupiste ja alemmassa kuvassa ohjaussignaali MegaSquirtista DIS-sytytyspuolaan. Ohjaussignaalin jännite on 5 volttia (logiikka 1) ja se kestää noin 1,5 ms.
Sytytysennakko:
Nakutusantureita ei käytetä tässä projektissa. Nakutusantureiden tietoja voidaan käsitellä, mutta pelkkä nakutusanturin asentaminen ei riitä. Signaalien käsittely on monimutkaista. Koputussignaali on ensin muutettava kyllä/ei-signaaliksi tai analogiseksi signaaliksi, joka ilmaisee räjähdyksen voimakkuuden.
Moottorin värähtelyt muunnetaan nakutussignaaliksi liitäntäpiirin avulla. Tätä piiriä ei ole MegaSquirt II:ssa. Tästä syystä päätettiin asettaa täyskuorma ja osakuorma eteenpäin turvallisesti, jotta moottori ei pääse nakutusalueelle. Asetettava täyden kuorman etenemiskäyrä on määritettävä nakutusrajojen sisällä. Perinteisen sytytyksen keskipako- ja alipaineennakkotiedot määritetään moottorin käsikirjan tehdastietojen perusteella. Pisteet voidaan piirtää kaavioon (esimerkki alla olevassa kuvassa).
Vaaleanpunainen viiva osoittaa alkuperäisen, mekaanisen etenemisen. Tämä on osittain lineaarista johtuen keskipakopainojen mekaanisesta rakenteesta. Musta viiva näyttää karttaohjaimen MegaSquirtissa; tämä viiva seuraa käyrää. On tärkeää pysyä poissa osakuorman ja täyden kuorman nakutusalueilta; siksi karttaohjaus on rajoitettu osakuormituksella (punainen viiva) ja eteneminen täydellä kuormalla ei kasva enempää kuin mekaanisen etenemisen tilanteessa (punainen viiva). Varsinainen karttajärjestely seuraa sinistä viivaa.
Ensin täyden kuorman etenemiskäyrä oli syötettävä kipinäennakkotaulukkoon. Suuremmilla nopeuksilla ja pienemmillä kuormilla tarvitaan enemmän etua. Osakuormituksessa ennakko lisätään täyden kuorman ennakkoon. Täytetty sytytyksen ennakkotaulukko ja lisäasetukset, kun moottori on kylmä, näkyvät sivulla 7.
Kaasuläpän runko:
Ilman/polttoaineen syöttöä ohjattiin kaasuttimella alkuperäisessä kunnossa. Moottorin hallintajärjestelmässä kaasutin korvataan kaasuläpän rungolla ja neljällä suuttimella, jotka on asennettu imusarjaan. Tämä mahdollistaa tarkemman ja kontrolloidumman ruiskutuksen kuin kaasuttimella, jossa ilman ja polttoaineen seos muodostuu keskelle jakoputkea ja on jaettu neljään kanavaan. Kaasuvipu avataan Bowden-kaapelilla, jota ohjataan manuaalisesti kojetaulusta.
Loppujen lopuksi MegaSquirt II ei tue elektronisesti ohjattua kaasuläpän runkoa. Siksi Bowden-kaapeliohjain on ainoa käytettävä vaihtoehto.
Kaasuvivun asento välitetään MegaSquirtiin jännitteen avulla. Jännitteen suuruus riippuu kuristusventtiilin avautumiskulmasta. Kaasuläpän asentoanturi on potentiometri, jonka syöttöjännite on 5 volttia (katso kuva). Liitäntä 3 ja maadoitus 1 ovat välttämättömiä. Juoksu (tappi 2) ottaa vastuksen asentoon, joka riippuu kaasun asennosta. Juoksuputki on siksi yhdistetty kuristusventtiiliin. Kun juoksijan on ylitettävä pieni matka vastuksen yli (juoksija osoittaa vasemmalle), vastus on pieni. Kuvassa juoksuputki on sijoitettu oikealle (maapuolen puolelle), mikä tarkoittaa, että vastus on korkea ja siten matala signaalijännite.
Käytettäessä kaasuläpän runkoa kanavassa on 600 mV jännite, kun kaasu on kiinni, ja 3,9 V jännite, kun venttiili on täysin auki. ECU vastaanottaa jännitteen ja laskee sen avulla kaasuventtiilin avautumiskulman. Avautumiskulman nopea kasvu tarkoittaa kiihtyvyyttä; ECU vastaa tähän lyhyesti rikastamalla. Tätä kutsutaan kiihtyvyyden rikastamiseksi. Kaasuvivun asentoanturia ei käytetä seoksen rikastumisen määrittämiseen eri käyttöolosuhteissa; MAP-anturia käytetään tähän tarkoitukseen.
Askelmoottorin testiasetukset simulaattorilla:
Kun MegaSquirt oli laitteistosäädetty, voitiin käyttää breakout boxia tarkastaa, vastaanotettiinko askelmoottorin ohjausta. Kaksiväristen LEDien syttyminen ilmaisee, että ohjaus on käynnissä. Vaiheita, joissa askelmoottoria ohjataan, voidaan seurata katsomalla värien muutosta. Värit vaihtelevat punaisen ja keltaisen välillä. Askelmoottorin tiedot voidaan syöttää TunerStudio-ohjelman "Idle control" -valikkoon. Tyypin (4 johdinta) lisäksi voidaan asettaa myös portaiden lukumäärä. Tämä sisältää myös aloitusasennon, jossa askelmoottorin on oltava, kun moottori käynnistetään. Lisäksi voidaan asettaa aika, kuinka kauan yhden askeleen säätäminen kestää.
Vaiheiden lukumäärä riippuu muun muassa jäähdytysnesteen lämpötilasta; matalampi lämpötila vaatii suuremman askelmoottorin aukon. Askelmat suhteessa lämpötilaan voidaan asettaa kaavioon. Simulaattorilla voidaan tarkistaa, onko askelmoottoria todella ohjattu oikein. Koska se tarkistetaan ensin simulaattorista eikä moottorista, mahdollisen laitteisto- tai ohjelmistoongelman aiheuttamat ongelmat voidaan estää moottorin käynnistyksen tai käytön aikana. Koska jäähdytysnesteen lämpötila ja moottorin nopeus vaikuttavat pääasiassa askelmoottorin avautumiskulmaan, voit tarkistaa säädön oikein näitä potentiometrejä kääntämällä. TunerStudion kojelaudan mittari näyttää säädön säädettyjen portaiden määrässä.
Askelmoottorin asetukset:
Kuvassa on joutokäyntinopeudelle (joutokäyntiohjaus) käytettävän askelmoottorin asetusnäyttö.
Vaiheet, joissa moottoria säädetään, määritetään etukäteen Arduinolla. Askelmäärä on myös syötettävä, jotta se siirtyy perusasentoonsa (kotiaskeleet). Askelmoottori on aktiivinen lämmitysvaiheessa (algoritmi) ja jännittää keloja pysähdyksissä (pitovirta vaiheiden välillä).
Askelmoottorin asento riippuu jäähdytysnesteen lämpötilasta. Kylmää moottoria käynnistettäessä venttiilin tulee olla auki hieman enemmän kuin lämmitettyä moottoria käynnistettäessä. Alla olevassa kuvassa näkyy asetusnäyttö, jossa voit asettaa vaiheet (Vaiheet) suhteessa jäähdytysnesteen lämpötilaan (Coolant). Kun moottori on kylmä, askelmoottori avataan kokonaan, kun moottori käy joutokäynnillä. Lämmitysvaiheen aikana askelmoottori sulkeutuu hieman.
On myös mahdollista asettaa askelmoottorin asento jäähdytysnesteen lämpötilan perusteella moottoria käynnistettäessä. Tätä kutsutaan "tyhjäkäynnin käynnistysvelvollisuudeksi/vaiheiksi". Alla olevassa kuvassa näkyy asetusnäyttö.
Polttoainepumpun piiri:
MegaSquirt varmistaa, että polttoainepumppu kytketään päälle ja pois. Transistori Q19 alla olevassa kuvassa suojaa transistoria Q2 liialliselta virralta. Jos virta on liian korkea, transistori voi palaa. Kun virta Q2:n ja R40:n kollektori-emitteriosan läpi kasvaa, saavutetaan kyllästysjännite Q19:n kannalla. Transistori Q19 käynnistyy, jolloin kanta-emitterin jännite Q2:ssa laskee.
Kytkentä FP-1 PTA0 ohjataan sisäisesti MegaSquirtilla. Tulosignaali kampiakselin asentoanturista (Hall-anturi tai induktiivinen anturi) tarvitaan transistoripiirin ohjaamiseen. Jos signaali katoaa, esimerkiksi jos moottori sammuu vahingossa, polttoainepumpun virransyöttö katkeaa välittömästi.
Transistoripiirin lähtö (FP1 OUT) on kytketty polttoainepumpun releeseen. Releen nasta 85 on ohjausvirran lähtö. Jännitteisellä releellä päävirtaosa (nastat 30 ja 87) kytketään niin, että polttoainepumppu saa syöttöjännitteen toimiakseen.
Käytetään elektronista polttoainepumppua, jonka käyttöpaine on 3 bar. Polttoaine ohjataan polttoainesuodattimen läpi polttoainekiskoon, jossa paine on suuttimien sisääntulossa. Injektori ruiskuttaa ennalta lasketun määrän polttoainetta imusarjaan, kun MegaSquirt antaa signaalin. MegaSquirtin ohjaus ei ainoastaan määritä ruiskutettavan polttoaineen määrää, vaan myös polttoaineen paineen kiskossa.
Suuremmalla kiskon paineella ruiskutetaan suurempi määrä polttoainetta samalla ohjauksella. Kiskon paine on siksi säädettävä imusarjan alipaineen perusteella. Paine-eron (∆P) on oltava koko ajan 3 baaria. Kuvassa on kaavio polttoainejärjestelmästä. Vaaleanpunaiset, keltaiset, oranssit ja mustat viivat osoittavat sähköliitännät. Punainen viiva osoittaa polttoaineen syöttöä ja sininen polttoaineen paluuta.
Mekaanisten töiden valmistuminen:
Seuraavat kolme kuvaa esittävät moottorin mekaanisten muutosten loppuvaiheessa.
Kuva 1:
Tämä on se puoli, jossa suurin osa käytetyistä osista on näkyvissä. Ohjainten kojelauta ja MegaSquirt ECU sijaitsevat myös täällä. Valokuvan alla on selite, jossa on osien numeroiden kuvaus. Voit avata kuvat suurempana niitä klikkaamalla.
- Kaasuventtiili;
- Polttoaineletku suuttimia varten;
- Liitosputki imusarjan kuristusventtiilille;
- Polttoaineen painemittari;
- Imu- ja pakosarja;
- Kojelauta jäähdytystuulettimen kytkimellä, laturin ja öljynpaineen valot, sytytyskytkin ja maadoituskytkin;
- Tyhjiöletku MAP-anturille;
- Lambda-anturi;
- Polttoaineletkut (syöttö ja paluu) yhdessä kutistelaatikossa;
- Polttoainepumppu/säiliöyksikkö;
- Polttoainepumpun rele;
- MegaSquirt;
- Pakokaasun äänenvaimennin.
Kuva 2:
Tässä kuvassa näkyy moottorin toinen puoli. Tässä näet kaasuttimen (15) ja perinteisen sytytyksen (17). Tämän klassisen sytytyksen tarkoitus on saada testiasetelman (14) sytytystulpat kipinöimään. Tällä ei tietenkään ole toimintoa moottorille, mutta se antaa käsityksen sytytyksen toiminnasta, koska se toimi klassisissa autoissa.
Numero 20 osoittaa voimansiirron jarrumekanismin. Jarrurummun tanko voidaan kiristää Bowden-vaijerilla siten, että vaihteiston ulostuloakselia jarrutetaan. Vaihteistojarrua käytetään kuormittamaan moottoria hetkellisesti, kun vaihde on kytketty.
14. Mekaanisen jakajan sytytyksen testaus;
15. Kaasutin;
16. DIS-sytytyspuola;
17. Mekaaninen jakajan sytytys tyhjiön siirrolla;
18. Takakojelauta;
19. Mekaaninen polttoainepumppu;
20. Voimansiirron jarrumekanismi;
21. Klassinen sytytyspuola.
Kuva 3:
Tässä näkyy selvästi moottorin ylhäältä katsottuna sytytyksen testiasetukset ja polttoaineputki.
Mekaaniset säädöt on tehty. Moottoria ei voi vielä käynnistää, koska jotkin tiedot on ensin syötettävä MegaSquirtiin.
seuraava: MegaSquirt II ECU säätö.
