Project MSII LR skynjarar

Viðfangsefni:

Ákvarða og setja upp skynjara fyrir vélstjórnarkerfið
Stöðuskynjari sveifarásar
Púlshjól
Kortskynjari
Hitaskynjari kælivökva
Lambdaskynjari

Ákvarða og setja upp skynjara fyrir vélstjórnarkerfið:
Vélarstjórnunarkerfið krefst fjölda skynjara. Skynjarar þjóna sem „inntak“ kerfisins. Skynjarar breyta líkamlegu magni í rafmerki sem hægt er að vinna með tölvu, í þessu tilviki MegaSquirt.
Samsetningarferlið MegaSquirt verður að taka tillit til íhlutanna sem á að setja á vélina, því uppbygging MegaSquirt getur verið mismunandi.
Myndin sýnir mismunandi skynjararásir þar sem þessir íhlutir eru staðsettir. Inntaksmerkin sem sýnd eru á myndinni koma frá lambdaskynjara, inngjöfarstöðuskynjara, hitaskynjara kælivökva og lofthitaskynjara.

Auk skynjaranna inniheldur skýringarmyndin einnig fjölda viðnáma og þétta. Samsetning þessara íhluta myndar síur; Þessar síur þjóna til að fanga truflunarmerki og hávaða. Ef skynjaramerkið raskast af hávaða getur það haft miklar afleiðingar fyrir stjórn stýrisbúnaðar og þar af leiðandi fyrir virkni mótorsins.

Stöðuskynjari sveifarásar:
Mikilvægt inntak fyrir vélstjórnunarkerfið er hraði sveifarásar.
Hraði sveifaráss er mældur með því að nota sveifarássstöðuskynjara og púlshjól. Stöðuskynjari sveifarásar hefur tvær mikilvægar aðgerðir:

Hægt er að ákvarða sveifarásarhraðann út frá tíðni merkisins;
Tönnin sem vantar í púlshjólið gefur til kynna sveifarássstöðu þar sem stimplar strokka 1 og 4 eru nokkrum gráðum á undan TDC.

Vélarhraði hefur áhrif á stjórn inndælinga og íkveikju. Tönn sem vantar í 36-1 púlshjólið er mikilvæg til að ákvarða kveikju- og inndælingartíma. Ákveðið var að nota Hall skynjara en ekki örvunarpúlsgjafa sem hraðaskynjara. Inductive skynjari framleiðir riðspennu sem þarf að breyta í jafnspennu í MegaSquirt stjórnandi. Hall skynjari framleiðir ferhyrningsbylgjuspennu sem er magnuð upp í 5 eða 12 volta spennu með innri eða ytri uppdráttarviðnámi. Þetta gerir Hall skynjarann hentugri til að mynda áreiðanlegt merki. Þetta val verður að gera fyrirfram áður en MegaSquirt er sett saman; báðir skynjararnir þurfa mismunandi hringrásarbyggingu.

Púlshjól:
Stöðuskynjari sveifarásar mælir breytingu á loftbili á púlshjóli sem er fest á vélinni. Hins vegar er Land Rover vélin upphaflega ekki með sveifarássstöðuskynjara og því ekkert púlshjól. Því þurfti að setja púlshjólið upp á eftir. Mikið hefur verið hugsað um staðsetningu og staðsetningu púlshjólsins. Möguleikar voru:

Diskur með 36 tönnum sem festur er utan á sveifarásshjólið með klemmu eða boltatengingu.
Stilling á núverandi sveifarásshjóli með því að fræsa tennur úr trissunni.

Algengt er að nota 36-1 eða 60-2 púlshjól. 60 tanna púlshjólið er aðallega notað fyrir stærri þvermál. 36-1 hentar vel til notkunar vegna tannbreiddar. Það er mjög mikilvægt að púlshjólið hafi eins litla hæðarferð og mögulegt er. Hæðarbreyting þýðir breyting á segulsviði milli skynjarans og tanna púlshjólsins. Þetta getur haft slæmar afleiðingar fyrir gang hreyfilsins. Það þarf auðvitað að koma í veg fyrir þetta. Stilling á núverandi sveifarásshjóli var því æskileg. Ytri brún núverandi sveifarásshjóls er unnin á fræsivél. Skor hafa orðið til með því að fjarlægja efni. 36 tennurnar sem eftir eru þjóna til að gera skynjaranum kleift að mæla breytingar á segulsviðinu. Tönn hefur verið möluð í burtu fyrir viðmiðunarpunktinn. Myndin hér að neðan sýnir vélknúna sveifarásarhjólið.

Jarðtönnin sést efst á púlshjólinu, rétt fyrir neðan skynjarann. Þegar sveifarásinn er í þessari stöðu þýðir það ekki að stimplar strokka 1 og 4 séu á TDC, heldur að þessir stimplar séu 90 gráður á undan TDC, sem samsvarar 9 tönnum (360/36). Um leið og týndin tönn fer framhjá fær MegaSquirt merki um að kveikja ætti sér stað fljótlega. Frá þeim tímapunkti er reiknað út hvenær kveikjuspólinn á að vera virkjaður. Við mismunandi rekstrarskilyrði er forkveikjutíminn einnig ákvarðaður út frá þessum viðmiðunarpunkti.

Myndin frá sveiflusjánni (sjá mynd) sýnir sveifarássmerkið (efst) samanborið við kveikjuspólustýrimerkið (neðst). Stjórnpúlsinn að kveikjuspólunni myndast við áttundu tönnina á eftir þeirri sem vantar. Þegar vélin er í lausagangi er kveikjan færð 10 gráður, sem nemur 1 tönn. Þetta samsvarar 90 gráðum (9 tennur) á milli tönnarinnar sem fjarlægð var og raunverulegs efsta dauðapunktsins.

Til að setja Hall skynjararásina saman í MegaSquirt þarf að setja upp þétta C11, viðnám R12 og R13, díóðu D2 og opto-tengi U3 (sjá mynd hér að neðan). Merkið frá Hall skynjaranum fer inn á skýringarmyndina á mynd 105 undir „Opto in“. Merkið berst í svokallaðan opto-coupler í gegnum díóðu og viðnám. Þessi hluti er auðkenndur með brotinni strikalínu. Opto-coupler er lítil samþætt hringrás þar sem LED vinstra megin leiðir ljóstransistorinn hægra megin þegar kveikt er á honum. Líta má á opto-tengilinn sem rofa án vélrænna eða rafrænna tenginga milli stjórn- og skiptihluta.

Þegar smári í opto-tenginu er að leiða getur lítill straumur flætt frá Vcc til jarðar. Á því augnabliki er 0 volt spenna á „Opto Out“. Ef smári er ekki leiðandi er enginn straumur og því ekkert spennufall yfir viðnám R13. Spennan á „Opto out“ er þá 5 volt.

Með því að nota opto-coupler er galvanísk aðskilnaður gerður á milli díóðunnar og ljóstransistors. Hættulegri truflunarspennu er þannig haldið utan við smástýringarrásina þar sem bilunarspennan er yfirleitt meiri en 5 kV.

MAP skynjari:
MAP skynjari (Manifold Absolute Pressure sensor) mælir þrýstinginn í inntaksgreininni. MegaSquirt notar þennan þrýsting, vélarhraða og inntakshitastig til að reikna út magn lofts sem fer inn í vélina. Með Land Rover vélinni verður alger þrýstingur (útiloftþrýstingur) eða undirþrýstingur mældur. Þetta er náttúrulega innblástursvél sem sogar í sig eigin loft. Vélar búnar túrbó þurfa að takast á við yfirþrýsting í innsogsgreininni. Mælisvið MAP-skynjara er venjulega á bilinu 0,2 til 1.1 bör.
Þrýstingurinn í inntaksgreininni, ásamt opnunarhorni inngjafarlokans (sem er mældur með inngjöfarstöðuskynjaranum) og snúningshraða hreyfilsins, geta ákvarðað álag á vélina. Vegna skorts á MAF skynjara (Manifold Air Flow) er magn lofts sem dregið er út reiknað út frá vélargögnum og undirþrýstingi í inntaksgreininni. Ákveðið var að nota ekki MAF skynjara, vegna þess að merkið er óáreiðanlegra vegna þess að það er ekki hannað fyrir vélina. Það er flókið að passa stillingarnar við eiginleika inntaksgreinarinnar. Til þess þarf marga leiðréttingarstuðla.

MPX4250AP MAP skynjarinn sem notaður er er sýndur á myndinni. MegaSquirt hringrásin er sem staðalbúnaður með tengimöguleikum fyrir þessa tegund af MAP skynjara. Þessi skynjari fylgir einnig sem staðalbúnaður í byggingarsettinu. Magn eldsneytis sem sprautað er inn fer meðal annars eftir því magni lofts sem er til staðar, því reynt er að ná stoichiometric blöndunarhlutfalli (14,68 kg af lofti á móti 1 kg af eldsneyti). Það var möguleiki að nota ekki bæði MAF og MAP skynjara. Magn lofts sem dregið væri inn yrði þá ákveðið samkvæmt svokallaðri Alpha-N reglugerð. Tekið er tillit til stöðu gasventilsins sem er afgerandi fyrir magn lofts sem er til staðar. Hins vegar er þetta minna nákvæmt en MAP skynjari, þannig að þetta var ekki valið. Í þessu verkefni er inngjöfarstöðuskynjarinn aðeins notaður til að auðga hröðun.

Hitaskynjari kælivökva:
Í klassískri uppsetningu eru engir hitaskynjarar á vélarblokkinni. Vélin er að staðalbúnaði með tvímálmi sem hefur það hlutverk að kveikja á mælaborðsljósinu ef hitastig kælivökva er of hátt. Vegna þess að vélastýringarkerfið tekur tillit til hitastigs kælivökvans og inntakslofts var ákveðið að endurbæta NTC viðnám. NTC viðnám hefur neikvæðan hitastuðul. Þetta þýðir að viðnámsgildið minnkar eftir því sem hitastigið hækkar. Kælivökvahitaskynjarinn sem valinn er er skynjari sem hefur viðnámsgildi upp á 2,5 kílóóhm við 25⁰ Celsíus. Viðnámsbreytingin er mest á mikilvægasta hitastigi. Kortleggja þarf eiginleika NTC viðnámsins til að reikna út rétt hitastig.

Viðnámsbreytingin er mest við breytingu á hitastigi á milli 0⁰C og 60⁰C. Þetta má sjá af gangi einkennisins; á nefndu hitabili er viðnámslækkun um það bil 5kΩ, en við T ≥ 60⁰C minnkar viðnámið varla. Í sumum tilfellum er æskilegt að mæla einnig hitastig yfir 60°C. Til að gera þetta mögulegt er hægt að skipta innri forspennuviðnáminu yfir í forspennuviðnám af öðru gildi við ákveðið hitastig. Þetta framleiðir tvo NTC eiginleika. Hins vegar, í þessu verkefni, er hitastig kælivökva eingöngu notað til kaldræsingarauðgunar, sem er varla notað yfir 60°C.

Lághitinn er líka áhugaverðastur; kaldbyrjun auðgun verður hér; innspýtingartækið er virkjað lengur þegar vélin er köld. Þegar vélin hefur hitnað nægilega (T ≥ 60⁰C) á sér stað minni og minni auðgun. Frá T = 90⁰C gengur inndælingarstefnan í samræmi við uppsett gildi í viðmiðunarreitnum. Tilvísunarreiturinn er sjálfgefið gildi sem slegið er inn. Ytri þættir, eins og kaldstartauðgun við lágt hitastig, mynda leiðréttingarstuðul fyrir þetta staðalgildi. MegaSquirt tekur ekki lengur tillit til hitastigs kælivökva.

Lambdaskynjari:
Lambdaskynjari (skynjari) er settur í útblástursloftið sem mælir loft/eldsneytishlutfallið í útblástursloftunum. Lambdaskynjarinn hefur mikilvægt verkefni að „stilla“ vélarstjórnunina á síðari stigum með því að fylla út AFR og VE töflurnar. Til að öðlast innsýn í hið ákjósanlega blöndunarhlutfall og notagildi og nauðsyn þess að auðga eða stækka, er fyrst skilgreint stoichiometric blöndunarhlutfallið, auðgun og eyðing.

Stoichiometric blöndunarhlutfallið gefur til kynna hlutfallið milli lofts og eldsneytis þar sem allt súrefni úr loftinu er notað. Þetta er raunin með hlutfallið 14,68:1 (ámundað sem 14,7 kg af lofti á móti 1 kg af bensíni). Við tölum þá um λ = 1.

Lambdagildið getur verið mismunandi við mismunandi notkunarskilyrði:

Auðgun: λ < 1;
Fátækur: λ > 1.

Auðgun upp í λ = 0,8 þýðir að blöndunarhlutfallið er 11,76 kg af lofti á móti 1 kg af bensíni. Þannig að það er minna loft í boði til að brenna 1 kg af eldsneyti. Að auðga eða eyða blöndunni verður alltaf að vera innan sprengimarka. Auðgun á sér stað þegar vélin þarf að skila meira afli. Ríkari blanda veitir einnig kælingu. Mögnuð blanda gefur hins vegar betri eldsneytisnotkun. Myndin hér að neðan sýnir tvö línurit sem sýna hámarksafl og lægstu eldsneytisnotkun.

Lambdagildið hefur ekki aðeins áhrif á afl og eldsneytiseyðslu heldur einnig á útblástur. Ríkari blanda tryggir lægra NOx innihald, en einnig meiri CO og HC losun. Með magrari blöndu eru eldsneytisagnirnar lengra í sundur þannig að brennslan er ekki lengur ákjósanleg; með þeim afleiðingum að HC losun eykst einnig. Myndin hér að neðan sýnir losunina sem tengist lambdagildinu. Þegar hvati er notaður er æskilegt að tryggja að inndælingin skiptist stöðugt á milli ríkra og magra. Í ríkri blöndu myndast CO vegna súrefnisskorts, sem hvatinn dregur úr NOx. Mörg blanda inniheldur ofgnótt af súrefni sem oxar CO og HC.

Það eru tvær tegundir af lambdaskynjurum; stökkskynjarinn og breiðbandsskynjarann. MegaSquirt styður báðar gerðir. Við uppsetningu VE borðsins hentar þó stökkskynjari ekki og því var valið að nota breiðbandsskynjarann. VE taflan er stillt með því að stilla VE gildin að mældum AFR. Þrátt fyrir að hægt sé að slá inn VE-gildin í grundvallaratriðum með útreikningum og byggist að miklu leyti á togferilnum, þá liggur AFR fljótt út fyrir svið stökkskynjarans. Breiðbandsskynjari býður upp á lausn vegna stórs mælisviðs; það getur mælt AFR á milli 8,0 og 1,4. Blandasamsetningin verður í nánast öllum tilfellum á þessu mælisviði þegar vélin er í gangi og því hentar breiðbandsskynjarinn til að stilla VE-töfluna. Stilling án breiðbandsskynjarans er nánast ómöguleg.

MegaSquirt er ekki með innri lambda stýringu. Þegar eiginleikar breiðbandsskynjarans eru þekktir er hægt að setja þá inn í töflu í TunerStudio forritinu. Í öðrum tilvikum þarf breiðbandsskynjara með ytri stjórnanda. Úttaksspennan hefur verið gerð línuleg af ytri stjórnandi. Úttaksspennan frá stjórnandanum í MegaSquirt er á milli 0 og 5 volt, þar sem sambandið á milli lambdagildis og spennunnar er línulegt. Spennugildinu er breytt í lambdagildi í MegaSquirt. Myndin sýnir línuritið með línulegum halla.

næsta: Stýritæki.