Subyek:
- Menentukan dan memasang sensor untuk sistem manajemen mesin
- Sensor posisi poros engkol
- Roda pulsa
- Sensor peta
- Sensor suhu cairan pendingin
- Sensor Lambda
Menentukan dan memasang sensor untuk sistem manajemen mesin:
Sistem manajemen mesin memerlukan sejumlah sensor. Sensor berfungsi sebagai “input” sistem. Sensor mengubah suatu besaran fisik menjadi sinyal listrik yang dapat diproses oleh komputer, dalam hal ini MegaSquirt.
Proses perakitan MegaSquirt harus memperhatikan komponen-komponen yang akan dipasang pada mesin, karena struktur MegaSquirt mungkin berbeda.
Gambar tersebut menunjukkan berbagai rangkaian sensor di mana komponen-komponen ini berada. Sinyal input yang ditunjukkan pada gambar berasal dari sensor lambda, sensor posisi throttle, sensor suhu cairan pendingin, dan sensor suhu udara.
Selain sensor, rangkaian juga memuat sejumlah resistor dan kapasitor. Komposisi komponen-komponen ini membentuk filter; Filter ini berfungsi untuk menangkap sinyal interferensi dan noise. Jika sinyal sensor terdistorsi oleh kebisingan, hal ini dapat menimbulkan konsekuensi besar bagi pengendalian aktuator, dan juga bagi fungsi motor.
Sensor posisi poros engkol:
Masukan penting untuk sistem manajemen mesin adalah kecepatan poros engkol.
Kecepatan poros engkol diukur menggunakan sensor posisi poros engkol dan roda pulsa. Sensor posisi poros engkol memiliki dua fungsi penting:
- Kecepatan poros engkol dapat ditentukan berdasarkan frekuensi sinyal;
- Hilangnya gigi pada pulse wheel menunjukkan posisi poros engkol dimana piston silinder 1 dan 4 berada beberapa derajat sebelum TMA.
Kecepatan mesin mempengaruhi pengendalian injektor dan pengapian. Hilangnya gigi pada roda pulsa 36-1 penting untuk menentukan waktu pengapian dan injeksi. Diputuskan untuk menggunakan sensor Hall dan bukan generator pulsa induksi sebagai sensor kecepatan. Sensor induktif menghasilkan tegangan bolak-balik yang harus diubah menjadi tegangan searah di pengontrol MegaSquirt. Sensor Hall menghasilkan tegangan gelombang persegi, yang diperkuat menjadi tegangan 5 atau 12 volt dengan resistor pull-up internal atau eksternal. Hal ini membuat sensor Hall lebih cocok untuk membentuk sinyal yang andal. Pilihan ini harus dibuat terlebih dahulu sebelum merakit MegaSquirt; kedua sensor memerlukan konstruksi sirkuit yang berbeda.
Roda pulsa:
Sensor posisi poros engkol mengukur perubahan celah udara pada roda pulsa yang dipasang pada mesin. Namun, mesin Land Rover awalnya tidak memiliki sensor posisi poros engkol sehingga tidak ada roda penggerak. Oleh karena itu, roda pulsa harus dipasang setelahnya. Banyak pemikiran telah dimasukkan ke dalam lokasi dan posisi roda pulsa. Kemungkinannya adalah:
- Cakram dengan 36 gigi yang dipasang pada bagian luar katrol poros engkol dengan menggunakan sambungan klem atau baut.
- Menyesuaikan arus puli poros engkol dengan cara menggiling gigi dari puli.
Biasanya menggunakan roda pulsa 36-1 atau 60-2. Roda pulsa 60 gigi terutama digunakan untuk diameter yang lebih besar. 36-1 cocok digunakan karena lebar giginya. Sangatlah penting bahwa roda pulsa memiliki pergerakan ketinggian sesedikit mungkin. Perubahan ketinggian berarti perubahan medan magnet antara sensor dan gigi roda pulsa. Hal ini dapat berdampak buruk pada kerja mesin. Hal ini tentu saja harus dicegah. Oleh karena itu, penyetelan katrol poros engkol saat ini lebih disukai. Tepi luar katrol poros engkol yang ada dikerjakan pada mesin milling. Takik telah dibuat dengan menghilangkan material. 36 gigi sisanya berfungsi untuk memungkinkan sensor mengukur perubahan medan magnet. Sebuah gigi telah digerinda untuk titik referensi. Gambar di bawah menunjukkan katrol poros engkol yang dikerjakan.
Gigi ground terlihat di bagian atas roda pulsa, tepat di bawah sensor. Ketika poros engkol berada pada posisi ini bukan berarti piston silinder 1 dan 4 berada pada TMA, tetapi piston tersebut berada 90 derajat sebelum TMA, yang setara dengan 9 gigi (360/36). Saat gigi yang hilang lewat, MegaSquirt menerima sinyal bahwa penyalaan harus segera dilakukan. Sejak saat itu dihitung kapan koil pengapian harus diaktifkan. Dengan kondisi pengoperasian yang berbeda-beda, waktu penyalaan awal juga ditentukan berdasarkan titik acuan ini.
Gambar dari osiloskop (lihat gambar) menunjukkan sinyal poros engkol (atas) dibandingkan dengan sinyal kendali koil pengapian (bawah). Pulsa kontrol ke koil pengapian terbentuk pada gigi kedelapan setelah gigi yang hilang. Saat mesin dalam keadaan idle, pengapian dimajukan 10 derajat, yang berarti 1 gigi. Hal ini sesuai dengan 90 derajat (9 gigi) antara gigi yang dicabut dan titik mati atas yang sebenarnya.
Untuk merakit rangkaian sensor Hall di MegaSquirt, harus dipasang kapasitor C11, resistor R12 dan R13, dioda D2 dan opto- coupler U3 (lihat gambar di bawah). Sinyal dari sensor Hall memasuki diagram pada gambar 105 di bawah “Opto in”. Sinyal tiba di opto- coupler melalui dioda dan resistor. Komponen ini ditandai dengan garis putus-putus. Opto-coupler adalah sirkuit terpadu kecil di mana LED di sisi kiri menghantarkan fototransistor di sisi kanan saat menyala. Opto-kopler dapat dilihat sebagai saklar tanpa sambungan mekanis atau listrik antara bagian kontrol dan saklar.
Ketika transistor pada opto- coupler bekerja, arus kecil dapat mengalir dari Vcc ke ground. Pada saat itu ada tegangan 0 volt pada “Opto Out”. Jika transistor tidak menghantarkan arus, maka tidak ada arus sehingga tidak ada penurunan tegangan pada resistor R13. Tegangan pada “Opto out” kemudian menjadi 5 volt.
Dengan menggunakan opto-kopling, pemisahan galvanik dibuat antara dioda dan fototransistor. Tegangan interferensi yang berbahaya dijauhkan dari rangkaian mikrokontroler, karena tegangan rusaknya biasanya lebih besar dari 5 kV.
Sensor PETA:
Sensor MAP (Manifold Absolute Pressure sensor) mengukur tekanan di intake manifold. MegaSquirt menggunakan tekanan ini, kecepatan mesin dan suhu masuk untuk menghitung jumlah udara yang masuk ke mesin. Dengan mesin Land Rover, tekanan absolut (tekanan udara luar) atau tekanan negatif akan diukur. Ini adalah mesin yang disedot secara alami yang menyedot udaranya sendiri. Mesin yang dilengkapi turbo harus menghadapi tekanan berlebih di intake manifold. Rentang pengukuran sensor MAP biasanya antara 0,2 dan 1.1 bar.
Tekanan pada intake manifold, bersama dengan sudut bukaan katup throttle (yang diukur dengan sensor posisi throttle) dan kecepatan mesin, dapat menentukan beban mesin. Karena kurangnya sensor MAF (Manifold Air Flow), jumlah udara yang masuk dihitung berdasarkan data mesin dan tekanan negatif pada intake manifold. Diputuskan untuk tidak menggunakan sensor MAF, karena sinyalnya kurang dapat diandalkan karena tidak dirancang untuk mesin. Mencocokkan pengaturan dengan properti intake manifold adalah hal yang rumit. Banyak faktor koreksi yang diperlukan untuk hal ini.
Sensor MAP MPX4250AP yang digunakan ditunjukkan pada gambar. Papan sirkuit MegaSquirt dilengkapi sebagai standar dengan opsi koneksi untuk sensor MAP jenis ini. Sensor ini juga disertakan sebagai standar dalam kit konstruksi. Banyaknya bahan bakar yang disuntikkan antara lain bergantung pada jumlah udara yang ada, karena diusahakan untuk mencapai rasio pencampuran stoikiometri (14,68 kg udara berbanding 1 kg bahan bakar). Ada opsi untuk tidak menggunakan sensor MAF dan MAP. Jumlah udara yang masuk kemudian akan ditentukan berdasarkan apa yang disebut peraturan Alpha-N. Posisi katup gas diperhitungkan, yang menentukan jumlah udara yang ada. Namun, sensor ini kurang akurat dibandingkan sensor MAP, sehingga sensor ini tidak dipilih. Dalam proyek ini, sensor posisi throttle hanya digunakan untuk pengayaan akselerasi.
Sensor suhu cairan pendingin:
Pada konfigurasi klasik, tidak ada sensor suhu pada blok mesin. Mesinnya dilengkapi bimetal standar yang berfungsi menyalakan lampu dashboard jika temperatur cairan pendingin terlalu tinggi. Karena sistem manajemen mesin memperhitungkan suhu cairan pendingin dan udara masuk, diputuskan untuk memasang kembali resistor NTC. Resistor NTC memiliki koefisien suhu negatif. Artinya nilai resistansinya menurun seiring dengan meningkatnya suhu. Sensor suhu cairan pendingin yang dipilih adalah sensor yang mempunyai nilai resistansi sebesar 2,5 kiloohm pada suhu 25⁰ Celcius. Perubahan resistansi paling besar terjadi pada kisaran suhu terpenting. Sifat-sifat resistansi NTC harus dipetakan untuk menghitung suhu yang benar.
Perubahan resistansi paling besar dengan perubahan kisaran suhu antara 0⁰C dan 60⁰C. Hal ini terlihat dari perjalanan cirinya; pada kisaran suhu tersebut terjadi penurunan resistansi kurang lebih 5kΩ, sedangkan pada T ≥ 60⁰C resistansi hampir tidak berkurang. Dalam beberapa kasus, diinginkan juga untuk mengukur suhu di atas 60°C. Untuk memungkinkan hal ini, resistor bias internal dapat dialihkan ke resistor bias dengan nilai berbeda pada suhu tertentu. Ini menghasilkan dua karakteristik NTC. Namun, dalam proyek ini suhu cairan pendingin hanya digunakan untuk pengayaan cold start, yang jarang digunakan di atas 60°C.
Suhu rendah juga paling menarik; pengayaan cold start akan dilakukan di sini; injektor aktif lebih lama saat mesin dingin. Ketika mesin sudah cukup panas (T ≥ 60⁰C), pengayaan yang terjadi semakin sedikit. Dari T = 90⁰C strategi injeksi berjalan sesuai dengan nilai yang ditetapkan pada kolom referensi. Bidang referensi adalah nilai default yang dimasukkan. Faktor eksternal, seperti pengayaan cold start pada suhu rendah, membentuk faktor koreksi terhadap nilai standar ini. MegaSquirt tidak lagi memperhitungkan suhu cairan pendingin.
Sensor lambda:
Sensor lambda (sensor) dipasang di knalpot yang mengukur rasio udara/bahan bakar dalam gas buang. Sensor lambda mempunyai tugas penting untuk “menyetel” manajemen mesin pada tahap selanjutnya dengan melengkapi tabel AFR dan VE. Untuk mendapatkan wawasan tentang rasio pencampuran yang ideal dan kegunaan serta perlunya pengayaan atau pemiskinan, rasio pencampuran stoikiometri, pengayaan dan penipisan terlebih dahulu ditentukan.
Rasio pencampuran stoikiometri menunjukkan rasio antara udara dan bahan bakar yang menggunakan seluruh oksigen dari udara. Demikian halnya dengan perbandingan 14,68:1 (dibulatkan menjadi 14,7 kg udara dengan 1 kg bensin). Kita kemudian berbicara tentang λ = 1.
Nilai lambda dapat bervariasi dalam kondisi pengoperasian yang berbeda:
- Pengayaan: λ <1;
- Memiskinkan: λ > 1.
Memperkaya λ = 0,8 berarti berlaku perbandingan pencampuran 11,76 kg udara dengan 1 kg bensin. Jadi lebih sedikit udara yang tersedia untuk membakar 1 kg bahan bakar. Memperkaya atau mengurangi campuran harus selalu berada dalam batas ledakan. Pengayaan terjadi ketika mesin harus menghasilkan lebih banyak tenaga. Campuran yang lebih kaya juga memberikan pendinginan. Sebaliknya, campuran yang ramping menghasilkan konsumsi bahan bakar yang lebih baik. Gambar di bawah menunjukkan dua grafik yang menunjukkan daya maksimum dan konsumsi bahan bakar terendah.
Nilai lambda tidak hanya mempengaruhi tenaga dan konsumsi bahan bakar, tetapi juga emisi gas buang. Campuran yang lebih kaya memastikan kandungan NOx yang lebih rendah, namun juga emisi CO dan HC yang lebih tinggi. Dengan campuran yang lebih sedikit, jarak partikel bahan bakar semakin jauh, sehingga pembakaran tidak lagi optimal; akibatnya emisi HC juga meningkat. Gambar di bawah menunjukkan emisi yang terkait dengan nilai lambda. Saat menggunakan katalis, diinginkan untuk memastikan bahwa injeksi terus-menerus bergantian antara kaya dan kurus. Dalam campuran kaya, CO terbentuk sebagai akibat dari kekurangan oksigen, yang mana katalis mereduksi NOx. Campuran tanpa lemak mengandung oksigen berlebih, yang mengoksidasi CO dan HC.
Ada dua jenis sensor lambda; sensor lompat dan sensor broadband. MegaSquirt mendukung kedua jenis tersebut. Namun, ketika mengatur tabel VE, sensor lompat tidak sesuai dan oleh karena itu pilihan dibuat untuk menggunakan sensor broadband. Tabel VE diatur dengan menyesuaikan nilai VE dengan AFR yang diukur. Meskipun nilai VE pada prinsipnya dapat dimasukkan melalui perhitungan dan sebagian besar didasarkan pada kurva torsi, AFR dengan cepat berada di luar jangkauan sensor lompat. Sensor broadband menawarkan solusi karena rentang pengukurannya yang besar; itu dapat mengukur AFR antara 8,0 dan 1,4. Komposisi campuran dalam hampir semua kasus akan berada dalam rentang pengukuran ini ketika mesin hidup, sehingga sensor broadband cocok untuk mengatur tabel VE. Penyetelan tanpa sensor broadband praktis tidak mungkin dilakukan.
MegaSquirt tidak memiliki pengontrol lambda internal. Setelah properti sensor broadband diketahui, properti tersebut dapat dimasukkan ke dalam tabel di program TunerStudio. Dalam kasus lain, diperlukan sensor broadband dengan pengontrol eksternal. Tegangan keluaran telah dibuat linier oleh pengontrol eksternal. Tegangan keluaran dari pengontrol ke MegaSquirt adalah antara 0 dan 5 volt, dengan hubungan antara nilai lambda dan tegangan bersifat linier. Nilai tegangan diubah menjadi nilai lambda di MegaSquirt. Gambar tersebut menunjukkan grafik dengan gradien linier.
berikutnya: Aktuator.
