Aiheet:
- Projektin alku
- moottori
- Vaihdelaatikko
- Tarkista, vaihda ja säädä moottorin osat
- Asenna moottori liikkuvaan runkoon
- Jäähdytys
- Kojelauta ja sähköasennus
- Bensapumppu ja tankki
- Käytä moottoria klassisella asetuksella
Projektin alku:
Sen jälkeen kun moottori päätettiin varustaa MegaSquirt-moottorinhallintajärjestelmällä, harkittiin sopivaa moottorityyppiä. Vakiomuunnospaketit käsikirjoineen eivät olleet kiinnostavia. Tavoitteena oli käyttää moottoria, joka täyttää seuraavat ehdot:
- tämän moottorin aiempia muunnosprojekteja ei pitäisi olla tiedossa;
- nelisylinterinen bensiinimoottori;
- ei vielä varustettu ruiskutus- ja elektronisella sytytysjärjestelmällä;
- kyky ladata moottoria.
Moottori:
Haku johti Land Roverin (sarja 2A) moottoriin 70-luvun alusta. Tämä 2,25 litran nelisylinterinen bensiinimoottori kolmella päälaakerilla varustettiin alun perin kaasuttimella ja mekaanisella jakajasytytyksellä. Tämän Land Rover -moottorin ja alkuperäisen vaihteiston yhdistelmä oli valinnan kannalta ratkaiseva; Vaihteiston lähtöakseliin on kiinnitetty voimansiirtojarru. Vaihteistojarru, joka toimii itse asiassa seisontajarruna, mahdollistaa moottorin jarrun käytön ajon aikana.
Moottori ei todennäköisesti ollut toiminut vuosikymmeniin. Luonnollisesti sen on oltava riittävän luotettava toimiakseen moottorin hallintajärjestelmässä. Siksi moottori oli ensin tarkastettava ja testattava perusteellisesti. Seuraavat tavoitteet asetettiin:
- Tarkista, vaihda ja säädä moottorin osat;
- Asenna moottori liikkuvaan runkoon;
- Anna moottorin toimia klassisessa asetelmassa;
- Moottorin hallintajärjestelmän komponenttien asennus;
- Kokoa ja valmistele MegaSquirt ECU;
- Anna moottorin toimia moottorinhallintajärjestelmässä.
Vaihdelaatikko:
Vaihteisto tulee armeijan Land Roverilta. Vihreä väri itse asiassa antaa sen pois.Vihreä maali on poistettu, jotta moottorin kanssa muodostuisi myöhemmässä vaiheessa mahdollisimman omaperäinen kokonaisuus. Vaihteistojarru ei vielä näy kuvassa; tämä asennettiin myöhemmin lähtöakselille tehtaan ohjeiden mukaisesti.
Tarkista, vaihda ja säädä moottorin osat:
Projektin alussa oli epäselvää, soveltuuko saataville asetettu moottori käyttöön. Moottorilohkosta tiedettiin vähän, vain se, että moottori oli seissyt paikoillaan vuosia. Jäi epäselväksi, olivatko sisäosat vaurioituneet tai jopa - mahdollisesti korjaamattomasti - viallisia. Jälkimmäisessä tapauksessa moottorin vaihtaminen toiseen oli ainoa vaihtoehto jatkaa projektia.
Jotta ei myöhemmässä vaiheessa päätettäisi, että moottori olisi käyttökelvoton, moottori päätettiin purkaa ja huoltaa. Osien kulumiskuviot tarkistettiin ja niitä verrattiin tehtaan spesifikaatioihin. Osat, joissa mitat olivat näiden toleranssien sisällä, on vaihdettu. Hylätyt osat on vaihdettu. Moottorin käyttötarkoitus on otettu huomioon; moottori tulee rakentaa mahdollisimman pienin kustannuksin, jotta se olisi riittävän luotettava hankkeen toteuttamiseen ja sen käyttöön opetus-oppimisvälineenä.
Moottori on kiinnitetty asennuskannattimeen vaihteistokotelon kiinnityspisteissä. Moottoria voidaan kääntää eri asentoihin. Tämän ansiosta sekä sylinterinkansi että öljypohja ovat optimaalisesti käsiksi ulottuvilla purkamista varten. Moottorin moitteettoman toiminnan kannalta on tärkeää ryhtyä varotoimiin hyvän puristuksen loppupaineen varmistamiseksi. Jos paine yhdessä tai useammassa sylinterissä on liian alhainen, seurauksena on huonosti toimiva, horjuva moottori. Siinä tapauksessa säätö juuri asennetulla sytytyssytytyksellä ja ruiskutusjärjestelmällä on vaikeaa, ellei mahdotonta.
Yksi ensimmäisistä tarkistuspisteistä on männät ja sylinterin seinämät. Oikean hallinnan saamiseksi männät oli irrotettava moottorilohkosta. Sylinterinkannen ja öljypohjan purkamisen jälkeen männät voitiin irrottaa. Männistä on tarkastettu soikea ja näkyviä kulumisen merkkejä. Myös männänrenkaat on tarkastettu kulumisen varalta. Kuluneet männänrenkaat voivat heikentää puristusta ja öljynkulutusta; molemmat seuraukset on estettävä tällä tarkastuksella. Optisen tarkistuksen lisäksi mitattiin myös männänrenkaan urien ja männänrenkaan välinen välys.
Alla olevassa kuvassa on mittaus, jossa mäntä mitataan ruuvimittarilla. Soikeuden lisäksi voidaan määrittää myös männän ja sylinterin seinämän välinen etäisyys. Liian suuri etäisyys tarkoittaa liiallista kulumista. Projektissa tämä tarkoittaisi, että muita ylimääräisiä mäntiä on ehkä asennettava. Neljän männän visuaalisen ja geometrisen arvioinnin jälkeen todettiin, että liiallista kulumista ei ollut.
Männänrenkaiden vaihdon jälkeen loppuvälys on mitattava ja tarvittaessa säädettävä, jotta estetään männän renkaan murtuminen (liian pienestä tai liian suuresta välyksestä) ja puristushäviöiden (liian suuresta välyksestä johtuvat vuotohäviöt) estämiseksi. ). Männänrengas sijoitetaan sylinteriin, jossa halkaisija on pienin. Lukon välys mitataan rakotulkilla. Tämä mittaus näkyy kuvassa. Sylinterin 1 männänrenkaat vaihdettiin huonon kunnon vuoksi ja jouduttiin viilaamaan millimetrin pienemmäksi; koottuna päät koskettivat toisiaan.
Sylinteriholkkien kulumisen mittaus suoritetaan sopivalla mittausesineellä. Osoittimen taipuma osoittaa kulumisasteen. Kuvassa on sylinterin 4 sylinterimitta. Sylinterin halkaisija on kasvanut, erityisesti sillä puolella, jossa liukuvoima esiintyy. Sylinterin seinämissä voi olla kulumaa, mutta kulumisen tulee olla toleranssien sisällä. Mittaustulokset osoittivat, että sylinterin seinämissä oli hyväksyttävää kulumista. Sylinteriholkkien optinen tarkastus osoitti, että monet seinien osat olivat sileitä. Hiovia uria ei ollut enää juuri lainkaan.
Hiontaurat, eräänlaiset pienet naarmut, varmistavat, että männänrenkaan ja sylinterin seinämän välissä on koko ajan pieni öljykalvo. Tämän öljykalvon päätehtävänä on voitelu, mutta se toimii myös tiivisteenä ja auttaa siten saavuttamaan lopullisen puristuspaineen. Kaikkiin neljään sylinteriholkkiin tehtiin uudet hiontaurat sopivalla hiomakivellä. Kuvassa näkyy tämä toimenpide. Hiontaurat on pyritty levittämään mahdollisimman paljon ristikkäin, 45 asteen kulmassa.
Venttiilit tiivistävät männän yläpuolella olevan palotilan. Vuoto venttiilin istukkaa pitkin aiheuttaa puristuksen menetyksen; jotain, joka pitäisi estää. Venttiilien ja venttiilin istukan kunnon tarkistamiseksi kaikki venttiilit on ensin irrotettava sylinterin kannesta. Kuvassa on purettu venttiilijousi sylinterin 1 imuventtiilistä. Sylinterin 1 venttiilien venttiililevyt olivat niin vaurioituneet, että molemmat päätettiin vaihtaa.
Purkamisen jälkeen useat venttiilin istukat näyttivät syöneen/vaurioituneen. Alla oleva kuva näyttää sylinterin 1 venttiilin istukat. On hyvin todennäköistä, että moottori ei olisi toiminut kunnolla, jos tätä ei olisi tarkistettu. Pelkkä uusien venttiilien hiominen ei riittäisi, joten venttiilin istukat päätettiin jyrsiä.
Venttiilin istukkaleikkurilla poistetaan pieni määrä materiaalia, jolloin venttiilin istukka on jälleen sileä. Leikkurin varsi työnnetään venttiiliohjaimeen (katso kuva alla). Tämä varmistaa, että leikkuri voidaan asettaa suoraan istuimelle. Koneistuksen aikana otettiin huomioon kaksi eri kulmaa, joissa jyrsintä on tehtävä. Sylintereiden 1 ja 2 venttiileissä oli eniten vaikutusta. Täydellisyyden vuoksi kaikki kahdeksan venttiilin istukkaa on koneistettu. Jyrsinnän jälkeen venttiilit hiotaan erityisellä hioma-aineella parhaan mahdollisen tiivistyksen varmistamiseksi.
Kolmella päälaakerilla ja kahdella painelaakerilla varustetun kampiakselin aksiaalista kampiakselin välystä mitataan mittakellolla. Jos aksiaalivälys on liian suuri, voidaan asentaa suurempi aksiaalilaakeri, jos mekaanista vikaa ei ole. Kuvassa näkyvä mittaus osoitti, että aksiaalinen välys oli OK.
Kampiakselin liukulaakereiden ja kiertokangen välinen tila, toisin sanoen: säteittäinen kampiakselin välys, mitataan muovilla (katso kuva). Plastigage on erityinen muovilanka, joka muotoutuu pysyvästi puristuksen jälkeen. Laakerin kannen tai kiertokangen asennuksen jälkeen muovi jättää jäljen. Painatuksen leveys kertoo kuinka paljon välystä on liukulaakerin ja kampiakselin välillä.
Jakoketju välittää liikkeen kampiakselilta nokka-akselille. Mäntien, kampiakselin ja sylinterikannen asennuksen jälkeen jakoketju on säädettävä uudelleen asennuksen jälkeen. Säätöjen ja merkintöjen puutteen vuoksi säätö jouduttiin määrittämään epäsymmetrisen venttiilikaavion perusteella. Kampiakselin astekiekon avulla voidaan määrittää imu- ja pakoventtiilien avautumis- ja sulkemiskulma (katso kuva). Jakoosat, kuten ketjupyörät, ketju, ohjain ja kiristin, on tarkastettu optisen kulumisen varalta. Tämä oli kunnossa.
Kaikki osat kiristetään määrättyjen kiristysmomenttien mukaisesti. Koska moottori on purettu osiin, tarkastukset on suoritettava muutaman ajon jälkeen. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista, koska moottoria ei ole asennettu ajoneuvoon. Tästä syystä Land Roverin määräämät tarkastukset on päätetty suorittaa 24 käyttötunnin jälkeen.
Moottorin asennus liikkuvaan runkoon:
Tavoitteena oli käyttää moottoria opetusvälineenä, joka toimii moottorinhallintajärjestelmällä. Moottoria ei ole sijoitettu autoon. Turvallisen ja luotettavan asennuksen varmistamiseksi moottori päätettiin sijoittaa sopivalle moottorin rungolle. Moottori on tarkoitus kiinnittää moottorin runkoon moottorin kiinnikkeiden alkuperäisille paikoille. Koska valmiita muunnossarjoja ei ole, tuet piti tehdä mittatilaustyönä.
Rakennusvaiheessa oli tehtävä valinta, miten moottori rakennetaan. Moottorin ohjausjärjestelmä on säädettävä lisääntyneen moottorin kuormituksen alaisena. Koska alkuperäisessä vaihteistossa on voimansiirtojarru, vaihteisto päätettiin asentaa myös moottorin runkoon. Tätä voimansiirtojarrua käyttämällä on mahdollista käyttää moottoria kuormitettuna lyhyen aikaa.
Olemassa olevien moottorinkiinnikkeiden muokkaaminen ja mukauttaminen on mahdollistanut moottorin liittämisen runkoon luotettavasti. Moottorin runkoon on mahdollista kiinnittää myös kojelauta, johon muun muassa hallintalaitteet voidaan toteuttaa. Kuvassa näkyy hetki, jolloin moottori roikkuu rungon yläpuolella ja valmiina kiinnitettäväksi.
Jakopuolen moottorin kiinnikkeet on valmistettu teräsputkista ja U-profiileista. Moottoripyörän kumi vaimentaa. Kaksi putkea on asennettu päällekkäin alaosaan moottorilohkon ja vaihteiston yhdistelmän asentamiseksi runkoon mahdollisimman vaakasuoraan. Tuet kiinnitetään moottorilohkoon ja runkoon M8- ja M12-kierretankoilla, pulteilla ja muttereilla.
Tällainen vaihteistotuki on tehty vaihteiston molemmille puolille, joilla se lepää rungossa.
Kun moottori ja vaihdelaatikko oli asennettu runkoon turvallisesti ja luotettavasti, moottorin kokoonpanoa voitiin jatkaa. Säädettävien ja säädettävien osien, kuten kaasuttimen ja sytytyksen, asennuksen jälkeen ne säädettiin tehdasarvojen mukaan.
Runkoon on asennettu myös muita moottorin toiminnan mahdollistavia komponentteja, kuten jäähdytin, kojelauta säätimillä ja polttoainesäiliö. Nämä komponentit kuvataan seuraavissa kappaleissa.
Jäähdytys:
Alkuperäisessä kunnossaan jäähdytys saadaan aikaan suurella jäähdyttimellä ja vesipumppuun asennetulla metallisella jäähdytystuulettimella. Koska moottoria ei asenneta ajoneuvoon, vaan liikkuvaan runkoon, on tärkeää käyttää sopivia jälkimarkkinakomponentteja. Metallinen jäähdytystuuletin vaihdettiin sähkökäyttöiseen tuulettimeen, jossa on muoviset tuulettimen siivet. Muovinen versio ei ole vain paljon turvallisempi, koska moottori on tehty koulutuskäyttöön sopivaksi (mitattaessa on otettava huomioon henkilöturvallisuus), vaan se soveltuu myös paremmin jäähdyttimen ja moottorilohkon nopeampaan lämmittämiseen. Sähköinen jäähdytystuuletin voidaan kytkeä päälle ja pois päältä kojelaudassa olevalla painikkeella. Tämä mahdollistaa moottorin nopean lämpenemisen, koska mekaanisen kuormituksen mahdollisuus on vähäinen. Kun moottori on lämmennyt, on todennäköisempää "suljettu silmukka", jossa lambda-anturin tietoja käytetään polttoaineen ruiskutuksen ohjaamiseen. Esimerkiksi moottorin ollessa kylmä – ”avoin piirissä” – tapahtuu ylimääräistä rikastamista: kun ruiskutetaan suurempi määrä polttoainetta (λ < 1), lambda-anturin polttoaineen korjaus ei ole toivottavaa.
Kuvassa on yleiskatsaus asennetun jäähdytysjärjestelmän komponenteista. Alkuperäistä jäähdytintä ei ollut. Koska sen koko ja paino eivät sopineet asennettavaksi moottoripyörän runkoon, valittiin pienempi jälkimarkkinajäähdytin. Jäähdyttimen ylä- ja alaletkujen liitäntöjen halkaisijat vastaavat alkuperäisiä.
Jäähdyttimen ylä- ja alaletkut on valmistettu mittatilaustyönä silikoniletkuilla ja liittimillä. Sähköinen jäähdytyspuhallin on kiinnitetty kiinnitystelineeseen. Ylempi jäähdyttimen letku suojaa jäähdytintä kaatumiselta. Ylipainekorkki (0,9 bar) suojaa jäähdytysjärjestelmää liialliselta paineelta. Kun paine nousee liian korkeaksi, jäähdyttimen korkin venttiili avautuu voimaa vastaan ja jäähdytysneste virtaa ylivuodon kautta keräysastiaan.
Oli kokeellisesti selvitettävä, oliko jäähdyttimessä riittävän suuri virtausnopeus ja oliko jäähdytystuulettimessa riittävästi kapasiteettia lämmön hajauttamiseen. Järjestelmän todettiin olevan kunnossa ensimmäisessä testivaiheessa.
Kojelauta ja sähköasennus:
Runkoon on kiinnitetty kojelauta, johon sijaitsevat merkkivalot, kytkimet, MegaSquirt ECU, erilaiset releet ja kaapeliniput. Kojelautaa käytetään valvomaan ja ohjaamaan moottorin toimintoja.
Kuvassa näkyy kojelauta. Numero 1 kuvassa osoittaa maadoituskytkimen sijainnin; avain irrottaa akun maadosta. Koska sammutettuun moottoriin ei tarvitse syöttää virtaa, on turvallisempaa irrottaa maadoitus, kun moottori jätetään ilman valvontaa. Numero 2 osoittaa jäähdytystuulettimen kytkintä. Numerot 3 ja 4 ovat laturin (D+) merkkivalot, numero 5 on käynnistyspainike ja numero 6 on virtalukko (liitin 15). Kojelaudan takana on sulakerasia. MegaSquirt on asennettu pohjapaneeliin ja se on merkitty numerolla 7. Numero 8 osoittaa polttoainepumpun releen. Kojelautaan voidaan myös asentaa irrotuslaatikko, johon opiskelijat voivat tehdä mittauksia. Tämä mahdollistaa anturiarvojen ja toimilaitteiden ohjauksen mittaamisen oskilloskoopilla.
Alkuperäinen käynnistysrele ohjaa käynnistysmoottoria; Pienellä käynnistyspainikkeella nasta 86 on kytketty maahan, jolloin ohjausvirta kulkee. Ohjausvirta muodostaa magneettikentän, mikä saa päävirran kulkemaan liittimien 30 ja 87 välillä; käynnistysmoottori syötetään tällä päävirralla, kunnes käynnistyspainike vapautetaan.
Jälkiasennettu laturi antaa latausjännitteen ja latausvirran akkuun. Merkkivalo kertoo, latautuuko laturi oikein. Lambda-anturi, suuttimet ja sytytyspuola saavat syöttöjännitteen sulakerasiasta. MegaSquirtin tiedonsiirto- ja päälle- ja poiskytkentäkomennot annetaan muiden signaali- ja maajohtojen kautta.
Bensapumppu ja tankki.
Klassisen asennuksen mekaanista polttoainepumppua ei enää käytetä moottorinohjausjärjestelmän komponentteja asennettaessa, koska käyttöpaine on liian alhainen (200mbar). MegaSquirt ECU:n ohjaamien MPI-suuttimien vaadittava polttoainepaine on 3 baaria. Tavallinen sähköinen polttoainepumppu henkilöautosta riittää. Tilan rajallisuuden vuoksi valittiin kompakti yksikkö, jossa polttoainesäiliö, pumppu ja suodatin ovat samassa kotelossa. Metallirunko mahdollistaa laitteen kiinnittämisen moottorin runkoon. Projektin myöhemmässä vaiheessa asennetaan polttoaineletkut, jotka muodostavat yhteyden polttoainepumpun ja imusarjan suuttimien välille.
Polttoainepumpun virtajohdot kulkevat kaapelikanavan kautta kojetauluun, jonka asennus on jo kuvattu. Pumpun positiivinen johto saa jännitteen MegaSquirtista releen kautta.
Käytä moottoria klassisella asetuksella.
Ennen kuin moottorin hallintajärjestelmän komponentit asennettiin, moottori tehtiin alun perin toimivaksi klassisella kokoonpanolla, eli kaasuttimella ja jakajasytytyksellä. Luvussa 5.2 kuvataan työt, jotka tehtiin moottorin ja apukomponenttien asentamiseksi moottorin runkoon. Ensimmäisessä testivaiheessa, jossa moottori käynnistettiin klassisella asetuksella, voitiin tehdä tarkistuksia seuraavissa olosuhteissa:
- Kylmäkäynnistys;
- Tyhjäkäynti;
- Lisääntynyt nopeus, lisääntynyt kuormitus;
- Pitkäaikainen käyttö käyttölämpötilassa.
Yllä olevissa tarkastuksissa kävi ilmi, että useita korjauksia oli vielä tehtävä ennen kuin moottori oli riittävän luotettava vaihtoon.
- Ensimmäisen moottorin käynnistyksen jälkeen kävi ilmi, että jäähdytysnestepumpun tiiviste ei ollut enää kunnossa; jäähdytysnestettä vuoti moottorilohkosta laakeria pitkin. Jäähdytysnestepumpun vaihto riitti ratkaisemaan ongelman.
- Seuraava ongelma oli pysähtyminen, kun moottori saavutti käyttölämpötilansa. Sytytys epäonnistui, joten moottoria ei voitu käynnistää. Vika oli jälleenmyyjässä ja ratkesi helposti.
- Ajan myötä moottorin ja vaihteiston väliin muodostui öljyvuoto. Vuoto tulee luultavasti kampiakselin tiivisteestä. Tämä vuoto korjataan projektin valmistuttua.
Kun moottorin todettiin olevan kunnossa klassisessa asetelmassa, voitiin jatkaa elektroniikan parissa.
seuraava: anturit.
