Emner:
- Bestem og installer aktuatorer for motorstyringssystemet
- Drivstoffinjektorer
- Velge passende injektorer
- Montering av injektorene i inntaksmanifolden
- betennelse
- Forbereder med konvensjonell tenning
- Tennspole for motorstyringssystemet
- Strømoppbygging i primærspolen
- Tenningsfremgang
- Gasshus
- Testoppsett av trinnmotoren med simulator
- Trinnmotorinnstillinger
- Drivstoffpumpekrets
- Gjennomføring av det mekaniske arbeidet
Bestemme og installere aktuatorer for motorstyringssystemet:
Aktuatorene som vil bli kontrollert med MegaSquirt er injektorene, tenningspolen, drivstoffpumpen og trinnmotoren for tomgangshastigheten. Dette kapittelet beskriver prosessen der aktuatorene ble testet og installert på motorblokken, og valget som ble gjort.
Drivstoffinjektorer:
MegaSquirt styrer injektorene. Injektorene er koblet til jord. Med en jordkoblet komponent er det en forsyningsspenning, men strømmen flyter bare når bakken er slått på. I dette tilfellet vil injektoren kun injisere når MegaSquirt ECU skifter til jord. Så snart aktiveringen er stoppet, slutter injektoren å injisere. Mengden drivstoff som skal injiseres bestemmes basert på VE-tabellen og AFR-tabellen.
En MOS FET slår injektoren på og av, noe som fører til at drivstoffet injiseres. Mengden drivstoff som bestemmes av MegaSquirt avhenger av flere faktorer:
- Den ideelle gassloven som relaterer mengden luft til dens trykk, volum og temperatur;
- Verdier målt av sensorene i motorblokken: trykk i inntaksmanifolden (MAP-sensor), kjølevæske- og inntakslufttemperatur, veivakselhastighet og dataene fra gassposisjonssensoren;
• Justeringsparametere: nødvendig drivstoffmengde, fyllingsgrad (VE), injektoråpningstid og anrikning under visse forhold.
Injeksjonstiden bør være så lang som mulig mens motoren går på tomgang for å oppnå en god drivstoffdosering. Derfor kan ikke hvilken som helst injektor brukes på motoren. Egenskapene til ulike typer injektorer skal sammenlignes og beregninger skal gi innsikt i nødvendig drivstoffmengde for den aktuelle motoren. Det var også et valg mellom høy- og lavimpedansinjektorer. Injektorer med lav impedans er egnet for motorer der det kreves en meget rask åpning av injektornålen. Den typiske motstanden er 4 ohm. Ulempen med disse injektorene er den høye strømmen. Varmeutviklingen som dette skaper i MegaSquirt er uønsket. Det er mulig å bruke lavimpedansinjektorer ved å montere spesielle IGBT-er på en varmeledende plate på MegaSquirt-huset. Det ble besluttet å bruke høyimpedansinjektorer. Det er mindre varmeutvikling og disse IGBT-ene brukes ikke.
Passasjestørrelsen (flow) er svært viktig for å bestemme riktig injeksjonsmengde, og derfor kontrollen. Velger du for store injektorer, vil injeksjonstiden ved tomgang være så kort at motoren kan gå uregelmessig. Injeksjonsmengden må være tilstrekkelig til å injisere alt drivstoffet på tilgjengelig tid. Injeksjonsmengden er angitt som injeksjonstid i millisekunder. Det antas høy belastning ved høyt motorturtall. Dette er ved et MAP på 100 kPa. Den nødvendige injektorstrømmen kan beregnes basert på motoregenskapene. Injektorstrømmen indikerer hvor mange milliliter drivstoff som injiseres per minutt.
Velge passende injektorer:
Injektorer av tre forskjellige typer er gjort tilgjengelig for prosjektet. Forskning viste hvilken type injektor som var best egnet for bruk i dette prosjektet.
Hver type injektor har en annen flyt; utbyttet etter ett minutts injeksjon varierer per type. Før injektorene ble testet, gjennomgikk de rengjøring i et ultralydbad. Med denne rensemetoden rengjøres injektoren innvendig og utvendig ved hjelp av ultralydvibrasjoner og en spesiell testvæske, slik at eventuelle gamle smussrester ikke kan påvirke strømningsmålingen eller injeksjonsmønsteret. Under ultralydsrensingen ble injektorene kontinuerlig åpnet og lukket og injeksjonsmønsteret til hver injektor ble undersøkt; dette var en vakker tåke. Ved stenging var ingen unormalt synlige, slik som dråpedannelse eller en avvikende stråle. Etter ultralydrensing og testing ble O-ringene skiftet ut for å sikre god tetning når de monteres i inntaksmanifolden.
Ved å bruke et testoppsett (se bildet over), kan injektorene sprøytes inn i flere målebeger, slik at den injiserte mengden drivstoff kan avleses etter en viss tid. Ved å styre injektorene ved et arbeidstrykk på 3 bar, kan mengden drivstoff som injiseres kontrolleres. Drivstofftrykket på tilførselsledningen (skinnen) må være 3 bar og injektornålen må være aktivert i 30 eller 60 sekunder med en driftssyklus på 100 %. Etter at injektorene hadde vært aktivert i 30 sekunder, kunne følgende data legges inn:
Type 1: 120 ml
Type 2: 200 ml
Type 3: 250 ml
Kun én type injektor vil bli brukt. Injektorstørrelsen bestemmes ved hjelp av formelen nedenfor:
Injektorstørrelsen bestemmes på grunnlag av effektiv effekt (Pe) levert ved en viss hastighet, Break Specific Fuel Consumption (BSFC), antall injektorer (n injektorer) og maksimal driftssyklus som injektorene styres med. Helheten multipliseres med 10.5 for å konvertere fra pounds per time (lb/hr) til ml/min.
Svaret på beregningen indikerer hvilken injektor som passer for denne motorkonfigurasjonen. Det er ikke noe problem hvis det er et avvik på mindre enn 20 ml fra den beregnede verdien. Denne forskjellen kompenseres for ved å justere programvaren i MegaSquirt. Følgende tabell gir en oversikt over dataene som brukes i formlene:
Det første trinnet er å bestemme drivstoffet som injiseres ved dreiemomenthastigheten. En viss mengde luft suges inn for hver to omdreininger av veivakselen. Fyllingsgraden er høyest ved dreiemomenthastigheten. På grunn av motoregenskapene (inkludert ventiloverlappingen) fyller motoren best ved denne hastigheten og effektiviteten er høyest. Det er anslått at fyllingsgraden vil være rundt 70 %. Formel 4 beregner volumet av luft som er tilstede i motoren i det øyeblikket.
I formel 5 beregnes mengden drivstoff som injiseres basert på volumet av luft som er tilstede. Motoreffekten oppnådd ved dreiemomenthastigheten er beregnet i formel 6. Forholdet mellom mengden drivstoff som injiseres og kraften indikerer BSFC i formlene 7 og 8.
Den faktiske BSFC multipliseres med 6 i formel 3600 for å konvertere til kWh. BSFC for en bensinmotor er ofte mellom 250 og 345 g/kWh. Jo lavere verdi, jo mer effektiv er motoren. Formel 8 angir forholdet mellom drivstoffstrøm i pounds/time og effektiv motorkraft. Denne prosentandelen er inkludert i formel 9.
Svaret på formel 9 har gjort det klart at injektorene med en flow på 200 ml/min er egnet for bruk i motoren. Forskjellen på 7 ml er ubetydelig fordi dette kompenseres i programvaren ved utfylling av VE-tabellen.
Montering av injektorene i inntaksmanifolden:
Det elektronisk styrte innsprøytningssystemet gjør det mulig for forgasseren, som er en del av det klassiske oppsettet, å fjernes. Forgasseren er derfor erstattet av et gasshus (for lufttilførsel) og fire separate drivstoffinjektorer. Inntaksmanifolden ble beholdt og ble modifisert for å tillate konvertering til motorstyringssystemet. Drivstoffinnsprøytning skjer i inntaksmanifolden. Beslutningen ble tatt om å montere injektorene så nær inntaksventilen som mulig. I de fleste tilfeller velger bilmotorprodusenter å montere innsugsventilen på skrå i inntaksmanifolden. Drivstoffet sprayes mot innløpsventilen. For det aktuelle prosjektet ble det imidlertid valgt et oppsett der injektorene plasseres i en vinkel på 45 grader i forhold til luftkanalene i manifolden.
Innsugningsmanifolden er laget av støpt aluminium. Det ble besluttet å feste aluminiumsbøsninger til manifolden. Manuell maskinering til en god størrelse var ikke et alternativ, fordi foringene måtte ha andre dimensjoner enn en standard dimensjon. Dette medførte at outsourcing av varebilene måtte settes ut til et firma med egnet utstyr. Hylsene kan deretter festes til manifolden ved TIG-sveising. Valget om å montere injektorene stående i stedet for i vinkel ble tatt av følgende grunn:
- Monteringsprosessen: Det er lettere å sette opp varebilene i et rett, horisontalt arrangement. Å sveise varebilene til manifolden er lettere fordi det nå er lettere å sveise rundt enn i situasjonen der varebilen står på skrå.
- Etterbehandling: Under sveising blir buskene litt ovale. Deformasjonen er forårsaket av varmen som frigjøres under sveiseprosessen. Dette er tatt hensyn til ved å gjøre den indre diameteren til foringene mindre enn den ytre diameteren til injektorene. Etterbehandling (rømming) er mindre risikabelt: når hylsene er avrundet på innsiden, er diameteren optimal for injektorene, og tetningen ved O-ringene er garantert. Høyden på varebilene er viktig; injektoren må ikke plasseres for langt inn i manifolden. Enden av injektoren må ikke hindre luftstrømmen. Fra informasjonen fra kilden: (Banish, Engine Management, advanced tuning, 2007) ble det besluttet å montere injektorene så dypt i manifolden at endene er nøyaktig i hullene i manifolden; luftstrømmen hindres ikke.
- Drivstoffinnsprøytning: Fordi blandingen av drivstofftåken med luften er optimal før inntaksventilen åpner, spiller det ingen rolle om injektoren injiserer nøyaktig ved innsugsventilen eller like før det i innsugningsmanifolden.
Ved samtidig injeksjon skjer injeksjon hver veivakselrotasjon (360°). De fire injektorene injiserer samtidig. Dette betyr at drivstoff sprøytes inn i inntakskanalen også når inntaksventilen ikke er åpen. En tid senere åpner innløpsventilen og drivstoffet kommer fortsatt inn i sylinderen.
Buskene er spesielt skåret til på en dreiebenk. Den indre diameteren er litt mindre enn den ytre diameteren til injektoren; Fordi deformasjon skjer under sveiseprosessen, må det være mulighet for å fjerne materiale under etterbehandling ved hjelp av rømme. Det betyr at diameteren øker litt fordi materiale slipes bort. Diameteren bør ikke være for stor, for da er det en sjanse for at gummi-O-ringen på injektoren ikke lenger klarer å tette godt nok. En god forsegling er veldig viktig; luftlekkasje forbi injektoren resulterer i et lavere vakuum i inntaksmanifolden.
Det målte undertrykket tilsvarer da ikke lenger det beregnede undertrykket. Dette påvirker injeksjonen, som bestemmes ut fra VE-tabellen. Undertrykket spiller en stor rolle i dette. Funksjonene og innstillingene til VE-tabellen er beskrevet i neste kapittel.
Det er filt en skråkant på bunnen av foringene slik at formene stemmer overens med inntaksmanifolden. Varebilen skal da stå så oppreist som mulig. Bildet nedenfor viser inntaksmanifolden med en beholder under monteringsprosessen. Hylsen er festet til den ene siden, slik at man tydelig kan se hvordan sveisingen påvirker materialet. Det var uklart om aluminiumet i manifolden inneholdt for mye forurensning, noe som ville gjøre sveising vanskelig. Dette viste seg å være greit. For å hindre at bøssingene forskyves fra sin posisjon under sveising, ble det boret hull i manifolden på forhånd og bøssingene ble holdt i riktig posisjon med en spesiallaget jigg. På denne måten er de fire foringene sveiset rundt. En siste sjekk viste at forbindelsene mellom foringene og manifolden var lufttette.
Forbindelsen mellom injektorene er normalt dannet av en solid injektorskinne. Dette røret med koblinger, ofte laget av aluminiumslegering, er laget etter mål av en produsent. Land Rover-motoren som ble brukt til prosjektet har to injektorer rett ved siden av hverandre, men mellomrommet mellom injektorparene er ganske stort. Dimensjonene på drivstoffskinnen og mellomrommet mellom inntaksmanifoldens luftkanaler stemte ikke overens. Skinnen måtte derfor justeres.
Å forkorte noen deler og forlenge andre deler ved å lodde er svært vanskelig; forurensningen av gammelt drivstoff, som er svært vanskelig å fjerne fra innsiden av skinnen, kan forårsake forringet vedheft. Fordi det gjelder drivstoff, ble den sikreste metoden valgt; delene som injektorene er festet på er forbundet med en høykvalitets drivstoffslange. Sømkanter er montert i alle ender og det er brukt solide slangeklemmer for å hindre at slangene sklir over sømkantene.
Bildet nedenfor viser inntaksmanifolden på tidspunktet for maskinering. Tilførselsledningen (merket nummer 1) er koblet til drivstoffpumpens utgang. Drivstoffet tilføres inngangen til de fire injektorene under et trykk på 3 bar. Trykkregulatoren (3) regulerer trykket avhengig av innsugningsmanifoldens trykk, fordi trykkforskjellen mellom drivstofftrykket og vakuumet i innsugsmanifolden må forbli 3 bar. Drivstoffet strømmer tilbake til tanken via returledningen (2). Det er en kontinuerlig sirkulasjon av drivstoff. Injeksjon skjer kun når injektorene styres av MegaSquirt ECU.
- Tilførselsledning
- Returlinje
- Trykkregulator
- Trykkkontroll
- Varmeskjold
- Gassventiltilkobling
- Undertrykkstilkobling
- Injektorsylinder 1
- Injektorbrakett A
- Injektorbrakett B
- Inntakskanalsylinder 1
I eksisterende personbiler er injektorskinnen festet til inntaksmanifolden ved hjelp av klemmer eller maljer. Injektorskinnen klemmer injektorene i manifolden. Fordi en fleksibel drivstoffslange ble valgt som injektorskinne for dette prosjektet, er det nevnte ikke mulig. Det ble derfor besluttet å klemme injektorene i inntaksmanifolden med en spesiallaget brakett. Brakettene består av to deler: øvre del (brakett A) og nedre del (brakett B).
Brakett A inneholder to hakk som kan skyves over injektorene. Dette gjør at injektorene kan presses inn i manifolden ved hjelp av de flate sidene. Begge brakettene A har slissede hull slik at avstanden mellom injektorene og slissehullene kan justeres. Braketter A og B er skrudd sammen: brakett B er festet til den samme tappen som monterer manifolden til motoren. Et slisset hull gjør at braketten kan justeres i vertikal retning. Jo mer braketten flyttes nedover, jo mer fast klemmes injektoren.
Betennelse:
Den konvensjonelle tenningen er erstattet av et elektronisk styrt tenningssystem med en tennspole som styres av MegaSquirt. For at motoren skal fungere fullt ut med de originale teknikkene, må det konvensjonelle systemet med kontaktpunkter først kobles til. Først etter et antall timers drift kan det fastslås at motoren fungerer som den skal, hvoretter montering og justering av blant annet den elektronisk styrte tenningen kan starte.
Forbereder med konvensjonell tenning:
Land Rover-motoren var opprinnelig utstyrt med et tenningssystem med kontaktpunkter, som nå også kalles et konvensjonelt tenningssystem. Bildet viser denne typen tenningssystem.
Med lukkede kontaktpunkter starter oppbyggingen av primærstrømmen. Strømmen er begrenset til 3 til 4 ampere av motstanden til primærviklingen. Når det går en strøm gjennom primærspolen til tennspolen, vil det bygges opp et magnetfelt. Både primærspolen (3) og sekundærspolen (4) befinner seg i dette magnetfeltet. Når strømmen gjennom kontaktpunktene (10) blir avbrutt av bryterkammen (9) på fordelerakselen, induseres en spenning i begge spolene. Omtrent 250 volt produseres i primærspolen. Forskjellen i viklinger vil skape en induksjonsspenning på 10 til 15 kV i sekundærspolen. Tennplugggnisten dannes når spissene åpnes.
Induksjonsspenningen kan begrenses ved å la primærstrømmen flyte en stund etter at kontaktpunktene er åpnet. Dette oppnås med en kondensator, som er koblet parallelt over kontaktpunktene. Kondensatoren er et tidsbestemmende element som, avhengig av kapasitansen, faktisk justerer nivået på induksjonsspenningen. Kontaktpunktene hindres også i å brenne.
Tennspole for motorstyringssystemet:
Motorstyringssystemet vil kontrollere tenningsspolen. Den klassiske tenningsspolen med fordeler forblir på motoren for å tjene som et testoppsett, men er ikke lenger en del av funksjonen til forbrenningsmotoren. Et distributørløst tenningssystem (DIS tenningsspole) ble valgt, løst oversatt som: "distributørløst tenningssystem". Denne typen tenningssystem bruker ikke en fordeler. Et annet alternativ var å velge en Coil on plug (COP) tenningsspole. En separat tennspole er koblet til hver tennplugg. En COP-tenningsspole kalles også en stifttenningsspole. Ulempen med en COP-tennspole er at varmeavledningen er mindre god enn for en DIS-tennspole. Ved bruk av COP-tenningsspoler kreves det også et signal fra en kamakselsensor, som ikke finnes på den aktuelle motoren.
Den manglende tannen i veivakselskiven fungerer som referansepunktet for tenningstidspunktet. Med DIS tennspole vil to tennplugger aktiveres samtidig i et tenningsøyeblikk. DIS tennspole er faktisk en enhet hvor det er montert to tennspoler. Når stemplene til sylinder 1 og 4 beveger seg oppover, vil den ene være opptatt med kompresjonsslaget og den andre med eksosslaget. Likevel vil begge tennpluggene generere en gnist. Gnisten skapt av sylinderen som er engasjert i kompresjonsslaget vil forårsake en antennelsesblanding. Den andre gnisten, den såkalte «wasted spark», gnister når eksosgassen forlater forbrenningskammeret. Den bortkastede gnisten er en gnist som dannes når ingen blanding antennes. Tenningsenergien er lav; til tross for gnisten er det lite energitap. Det er heller ikke skadelig.
Figuren viser driftsskjemaet til en firesylindret bensinmotor med DIS-tenningsspole. Dette arbeidsdiagrammet viser to tenningsmerker per tenningsmoment; 1 av dem genererer gnisten for å antenne blandingen, den andre er den bortkastede gnisten. En DIS-tenningsspole kan styres av MegaSquirt med kun to pulser.
Når kompresjonsslaget finner sted i sylinder 1 og eksosslaget i sylinder 4, styrer MegaSquirt primærspolen A via pinne 36 på DB37 (se bildet under). Denne kontrollen skjer basert på veivakselreferansepunktet (mellom 90 og 120 grader før TDC). MegaSquirt styrer primærspolen B, som er ansvarlig for gnistdannelsen til sylinder 2 og 3, og slås på 180 grader etter spole A. Det er ikke noe referansepunkt for spole B, men tenningstidspunktet kan bestemmes ganske enkelt ved å telle tennene på 36-1 pulshjulet.
En motstand på 7 ohm er vist mellom spole A på tenningsspolen og pinne 330 på prosessoren. Denne motstanden begrenser strømmen og induksjonsspenningen til drivpulsen. Fordi denne motstanden ikke er standard på MegaSquirt-kretskortet, må den ettermonteres. Til venstre for den vertikale stiplede linjen i bildet nedenfor, vises MegaSquirts interne kretsløp. Komponentene som ble vist (de to 330 Ohm motstandene og LED-ene) måtte loddes til kretskortet etterpå.
Strømoppbygging i primærspolen:
Det er viktig å få innsikt i strømoppbyggingen i primærspolen. Ikke bare strømstyrken, men også ladetiden til tennspolen kan bestemmes med dette. Lastetiden avhenger av en rekke faktorer som MegaSquirt må ta hensyn til.
Selvinduksjonskoeffisienten (L-verdi) til den valgte tennspolen er 3,7mH. Sammen med den ohmske motstanden R bestemmes den maksimale primærstrømmen og kurvens stigetid. En liten L-verdi og motstand sørger for at strømmen stiger raskt etter innkobling. De kjente dataene til tennspolen kan brukes til å beregne hvordan primærstrømmen bygges opp.
Følgende formel viser den generelle løsningen av 1. ordens differensialligning, som beregner strømmene, lade- og utladingstidene for å vise omkoblingsfenomenet som en kurve.
Ligningen er:
hvor tidskonstanten (Tau) beregnes som følger:
Maksimal strøm vil være 28 ampere i henhold til Ohms lov:
I virkeligheten vil ikke denne strømstyrken oppnås.
Spolen slås av tidligere. Årsaken forklares senere. Å legge inn denne informasjonen i den generelle formelen gir:
Figuren viser ladekurven til primærspolen. Fra tidspunkt T0 til 1 Tau lades spolen til 63,2 %. Dette er en fast prosentandel for ladetiden til en spole. Resultatet av formel 13 viser at spolen er ladet med 1 ampere ved 17,7 Tau. Ved t = 5 Tau er sluttverdien praktisk talt nådd.
I henhold til spesifikasjonene til tennspolen er primærstrømmen til tennspolen etter lading 7,5 A. Strømmen øker ikke. Tiden det tar å nå 7,5 A kalles dveletiden. Oppholdstiden avhenger av batterispenningen, som i dette tilfellet er 14 volt. Hvis ladeprosessen ikke justeres, er strømmen gjennom spolen maksimalt 12 ampere i henhold til formel 28.
Spolen i henhold til formel 14 lades til 7,4 A ved t = 17,7 ms. Den faktiske ladetiden er kortere, fordi spolen lades opp til maksimalt 7,5 A. Den nødvendige tiden kan beregnes ved å legge inn kjente data i formel 15.
Den primære strømoppbyggingen stoppes ved 7,5 A. Dette forhindrer at tennspolen blir overdreven og unødvendig varm. Det viktigste er at spolen lades optimalt så mye som mulig på kortest mulig tid. Figuren viser ladekurven opp til t = 2,3 ms.
Når batterispenningen faller, for eksempel ved start av motoren, påvirker dette hviletiden. Det tar da lenger tid enn 2,3 ms før 7,5 A er nådd. Den nye lastetiden bestemmes ved hjelp av den nå velkjente formelen. Maksimal strøm bestemmes basert på batterispenningen:
Ladetiden opp til 7,5 A med maksimalt 20 A er beregnet i formel 17:
På figuren er ladetiden ved 14 volt vist med svart linje, og ladetiden ved 10 volt er vist med grønt. Linjene faller til 0 samtidig; dette er tenningstidspunktet. Fordi en lavere batterispenning krever mer tid for å lade primærspolen, må MegaSquirt slå på primærstrømmen tidligere.
De svarte linjene (stigende og fallende) indikerer hviletiden ved en batterispenning på 14 volt. Den grønne linjen indikerer avansert ladetid ved lavere spenning: dette gir Δt. Den faktiske ladetiden er i så fall Δt + 100 %.
Dette vil bli avklart senere i denne delen med et eksempel og figur 36. Ladetiden forlenges og tenningstidspunktet forblir det samme. Dersom dette ikke skjer eller ikke skjer tilstrekkelig, vil det få konsekvenser for energien som frigjøres ved tenning. I så fall slås primærstrømmen av for tidlig, slik at strømmen på 7,5 A ikke oppnås. Forlengelsen av ladetiden til primærspolen (dveletid) er i formelform en funksjon av batterispenningen. Beregning av oppholdstiden ved forskjellige spenninger gir en annen maksimal strøm i spolen.
Ved å anta at batterispenningen kan synke til 6 volt under start og stige til 14,7 volt under lading, kan det skisseres en kurve ved å beregne en rekke mellomverdier. Bildet nedenfor viser hviletidskorrigeringen for DIS-tenningsspolen som brukes. Et (rødt) punkt plasseres i grafen for hver økning på 2 volt. Fordi en tidligere angitt hviletid på 2,3 ms ved en spenning på 14 volt ble lagt inn i TunerStudio-programmet, dannes en korreksjonsfaktor fra denne spenningen. En spenning på 14 volt er derfor 100 % (ingen korreksjon).
Det er nå gjort klart at ladetiden øker med opptil 315 % med en batterispenning på 6 volt.
Batterispenningen kan falle med opptil 6 volt under ugunstige forhold. Dette betyr en svekkelse av tenningsgnisten. Forlengelse av oppholdstiden (tiden primærstrømmen flyter) kompenserer for dette, slik at tilstrekkelig tennenergi oppnås selv ved denne lave spenningen. Dette betyr at Δt fra figur 36 er tredoblet (2,3 ms * 315 % = 7,26 ms) sammenlignet med oppholdstiden på 100 % (2,3 ms) angitt i svart.
Koeffisientene som er angitt i rødt på bildet ovenfor, kan kopieres direkte inn i TunerStudio-programmet.
En tid etter at primærspolen er utladet, begynner oppbyggingen for neste tenning. Jo høyere motorturtall, desto raskere lades spolen. Figur 37 viser to kurver hvor primærstrømmen øker til 8,85 A. Tenningstidspunktet er på det punktet hvor linjen faller til 0 A.
Bestemme tenningstidspunktet:
Tenningssignalet bestemmes fra veivakselreferansepunktet.
I girringen på veivakselskiven er 36 tann av de 1 tennene frest i 100 grader foran det øverste dødpunktet på stempelet til sylinder 1. Mellom 100 og 0 grader, så under kompresjonsslaget vil mikroprosessoren til MegaSquirt kan bestemme tenningstidspunktet. . Dette tar hensyn til forskuddet.
Bildet viser to-kanals oscilloskopbildet der det øvre bildet viser veivakselens referansepunkt og det nedre bildet viser styresignalet fra MegaSquirt til DIS-tenningsspolen. Styresignalet har en spenning på 5 volt (en logisk 1) og varer ca. 1,5 ms.
Tenningsfremgang:
Bankesensorer brukes ikke i dette prosjektet. Det er mulig å behandle informasjon fra bankesensorer, men det er ikke tilstrekkelig å installere en bankesensor. Behandlingen av signalene er kompleks. Bankesignalet må først konverteres til et ja/nei-signal eller til et analogt signal som indikerer styrken på detonasjonen.
Konverteringen av motorvibrasjoner til et bankesignal gjøres av en grensesnittkrets. Denne kretsen er ikke til stede i MegaSquirt II. Derfor ble det besluttet å trygt stille inn full last og dellast frem, slik at motoren ikke kan havne i bankeområdet. Forflytningskurven for full last som skal stilles inn må bestemmes innenfor bankegrensene. Sentrifugal- og vakuumfremføringsdataene for den konvensjonelle tenningen bestemmes basert på fabrikkdata fra motorhåndboken. Punktene kan plottes på en graf (eksempel i bildet nedenfor).
Den rosa linjen indikerer den originale, mekaniske fremføringen. Dette er delvis lineært på grunn av den mekaniske konstruksjonen av sentrifugalvektene. Den svarte linjen viser kartkontrollen i MegaSquirt; denne linjen følger en kurve. Det er viktig å holde seg unna dellast- og fulllastbankeområdene; derfor begrenses kartkontrollen ved dellast (rød linje) og fremrykningen ved full last øker ikke lenger enn i situasjonen med mekanisk fremføring (rød linje). Selve kartopplegget følger den blå linjen.
Først måtte fulllastfremføringskurven legges inn i gnistfremføringstabellen. Ved høyere hastigheter og lavere belastning vil det kreves mer fremdrift. Ved dellast legges forskuddet til fulllastforskuddet. Den utfylte tenningsfremføringstabellen og fremføringsinnstillingene når motoren er kald vises på side 7.
Gasshus:
Luft/drivstofftilførselen ble styrt av forgasseren i original tilstand. For motorstyringssystemet er forgasseren erstattet av et gasshus og fire injektorer som er montert i inntaksmanifolden. Dette gir en mer presis og kontrollert innsprøytning enn med forgasseren, hvor det dannes en luft/drivstoffblanding sentralt i manifolden og er delt inn i fire kanaler. Gasspaken åpnes av en Bowden-kabel som betjenes manuelt fra instrumentpanelet.
MegaSquirt II støtter tross alt ikke et elektronisk drevet gasshus. Derfor er Bowden-kabelkontrollen det eneste alternativet å bruke.
Gassposisjonen overføres til MegaSquirt ved hjelp av en spenning. Størrelsen på spenningen avhenger av åpningsvinkelen til strupeventilen. Gassposisjonssensoren er et potensiometer med en forsyningsspenning på 5 volt (se bilde). Tilkobling 3 og en jordforbindelse 1 er nødvendig. Løperen (pinne 2) inntar en posisjon på motstanden som avhenger av gassposisjonen. Løperen er derfor koblet til strupeventilen. Når løperen skal overvinne et lite stykke over motstanden (løperen peker mot venstre), er motstanden lav. På bildet er løperen plassert til høyre (bakkesiden), noe som betyr at det er høy motstand og derfor lav signalspenning.
Med spjeldhuset som brukes er det en spenning på 600mV på løperen når gassen er lukket og en spenning på 3,9V når ventilen er helt åpen. ECU-en mottar spenningen og bruker den til å beregne åpningsvinkelen til gassventilen. En rask økning i åpningsvinkel betyr at det skjer akselerasjon; ECU svarer på dette ved å anrike kort. Dette kalles akselerasjonsberikelse. Gassposisjonssensoren brukes ikke til å bestemme anrikningen av blandingen ved forskjellige driftsforhold; MAP-sensoren brukes til dette formålet.
Testoppsett av trinnmotoren med simulator:
Etter at MegaSquirt hadde blitt maskinvarejustert, kunne breakout-boksen brukes til å sjekke om kontrollen av steppermotoren ble mottatt. Belysningen av tofargede lysdioder indikerer at kontroll finner sted. Trinnene der trinnmotoren styres kan følges ved å se på fargeendringen. Fargene veksler mellom rødt og gult. Trinnmotordata kan legges inn i "Idle control"-menyen i TunerStudio-programmet. I tillegg til typen (4 ledninger), kan antall trinn også stilles inn. Dette inkluderer også startposisjonen som trinnmotoren skal være i når motoren startes. Videre kan tiden stilles inn for hvor lang tid det tar å justere ett trinn.
Antall trinn avhenger blant annet av kjølevæsketemperaturen; en lavere temperatur krever større åpning av trinnmotoren. Trinnene i forhold til temperaturen kan settes i en graf. Simulatoren kan brukes til å sjekke om trinnmotoren faktisk styres riktig. Fordi det kontrolleres først på simulatoren i stedet for på motoren, kan problemer forhindres under start eller drift av motoren på grunn av et mulig maskinvare- eller programvareproblem. Fordi kjølevæsketemperaturen og motorhastigheten hovedsakelig påvirker åpningsvinkelen til trinnmotoren, kan du sjekke om kontrollen er riktig ved å dreie på disse potensiometrene. Måleren på dashbordet i TunerStudio vil vise justeringen i antall justerte trinn.
Trinnmotorinnstillinger:
Figuren viser innstillingsskjermen for trinnmotoren som brukes for tomgangsturtall (tomgangskontroll).
Trinnene der motoren justeres bestemmes på forhånd ved hjelp av en Arduino. Antall trinn må også legges inn for å gå til sin grunnposisjon (hjemtrinn). Trinnmotoren er aktiv i oppvarmingsfasen (algoritmen) og gir strøm til spolene ved stillstand (holde strøm mellom trinnene).
Plasseringen av trinnmotoren avhenger av kjølevæsketemperaturen. Ved start av en kald motor bør ventilen være åpen litt mer enn ved start av en oppvarmet motor. Bildet nedenfor viser innstillingsskjermen for å stille inn trinnene (Trinn) i forhold til kjølevæsketemperaturen (kjølevæske). Når motoren er kald, er trinnmotoren helt åpen mens motoren går på tomgang. Under oppvarmingsfasen stenger trinnmotoren litt.
Det er også mulig å stille inn trinnmotorens posisjon basert på kjølevæsketemperaturen ved start av motoren. Dette kalles "Idle Cranking Duty/Steps". Bildet nedenfor viser innstillingsskjermen.
Drivstoffpumpekrets:
MegaSquirt sørger for at drivstoffpumpen slås av og på. Transistor Q19 i figuren nedenfor beskytter transistor Q2 mot for høy strøm. Hvis strømmen er for høy, kan transistoren brenne ut. Når strømmen gjennom kollektor-emitterdelen av Q2 og R40 øker, nås metningsspenningen ved bunnen av Q19. Transistor Q19 slår seg på, noe som får base-emitterspenningen ved Q2 til å reduseres.
Tilkobling FP-1 PTA0 styres internt av MegaSquirt. Et inngangssignal fra veivakselposisjonssensoren (en Hall-sensor eller induktiv sensor) er nødvendig for å kontrollere transistorkretsen. Hvis signalet går tapt, for eksempel hvis motoren stopper utilsiktet, avsluttes strømforsyningen til drivstoffpumpen umiddelbart.
Utgangen til transistorkretsen (FP1 OUT) er koblet til drivstoffpumpens relé. Pin 85 på reléet er utgangen til styrestrømmen. Med et aktivert relé kobles hovedstrømseksjonen (pinne 30 og 87), slik at drivstoffpumpen får en forsyningsspenning for å fungere.
Det brukes en elektronisk drivstoffpumpe med et driftstrykk på 3 bar. Drivstoffet ledes gjennom drivstoffilteret til drivstoffskinnen, hvor trykket er ved innløpet til injektorene. Injektoren vil sprøyte inn en forhåndsberegnet mengde drivstoff i inntaksmanifolden når et signal kommer fra MegaSquirt. Ikke bare bestemmer kontrollen til MegaSquirt mengden drivstoff som injiseres, men også drivstofftrykket i skinnen.
Ved høyere skinnetrykk vil en større mengde drivstoff sprøytes inn med samme kontroll. Skinnetrykket må derfor justeres ut fra undertrykket i inntaksmanifolden. Trykkforskjellen (∆P) må være 3 bar til enhver tid. Figuren viser skjematisk drivstoffsystemet. De rosa, gule, oransje og svarte linjene viser de elektriske koblingene. Den røde linjen indikerer drivstofftilførselen og den blå linjen indikerer drivstoffreturen.
Fullføring av det mekaniske arbeidet:
De neste tre bildene viser motoren i sluttfasen av mekaniske modifikasjoner.
Bilde 1:
Dette er siden hvor de fleste av de påførte delene er synlige. Dashbordet for kontrollene og MegaSquirt ECU er også plassert her. Under bildet er det en legende med beskrivelse av tallene for delene. Du kan åpne bildene i større størrelse ved å klikke på dem.
- Gassventil;
- Drivstoff linje for injektorer;
- Koblingsrør for strupeventil på inntaksmanifold;
- Drivstoff trykkmåler;
- Inntaks- og eksosmanifold;
- Dashbord med bryter for kjølevifte, lys for dynamo og oljetrykk, tenningsbryter og jordbryter;
- Vakuumslange for MAP-sensor;
- Lambda sensor;
- Drivstoffslanger (tilførsel og retur) sammen i en krympeboks;
- Drivstoffpumpe/tankenhet;
- Drivstoffpumpe relé;
- MegaSquirt;
- Eksoslyddemper.
Bilde 2:
Dette bildet viser den andre siden av motoren. Her kan du se forgasseren (15) og den konvensjonelle tenningen (17). Hensikten med denne klassiske tenningen er å få tennpluggene i testoppsettet (14) til å gnist. Dette har selvsagt ingen funksjon for motoren, men det gir innsikt i driften av tenningen slik den fungerte i klassiske biler.
Nummer 20 indikerer transmisjonens bremsemekanisme. Bremsetrommelens stang kan strammes ved hjelp av en bowdenkabel, slik at girkassens utgående aksel bremses. Transmisjonsbremsen aktiveres for å belaste motoren kort når et gir er koblet inn.
14. Testoppsett av mekanisk fordelertenning;
15. Forgasser;
16. DIS tenningsspole;
17. Mekanisk fordelertenning med vakuumfremføring;
18. Bakre dashbord;
19. Mekanisk drivstoffpumpe;
20. Transmisjonsbremsemekanisme;
21. Klassisk tennspole.
Bilde 3:
Toppvisningen av motoren med testoppsettet for tenningen og drivstoffskinnen er godt synlig her.
De mekaniske justeringene er fullført. Motoren kan ikke startes ennå fordi noen data først må legges inn i MegaSquirt.
Volgende: MegaSquirt II ECU-justering.
