Tematy:
- Strojenie systemu zarządzania silnikiem
- Tabela VE
- Tabela AFR
- Tabela wyprzedzenia zapłonu i wyprzedzenia zimnego zapłonu
- Korekta akumulatora postojowego
- Włącz zapłon i uruchom, impuls rozruchowy
- Stacjonarny
- Przyspieszenie
- Impuls inicjujący
- Dodatkowe wzbogacenie
Strojenie systemu zarządzania silnikiem:
W poprzednich rozdziałach opisano, w jaki sposób silnik jest przygotowany i jakie wybory zostały podjęte przy projektowaniu układu sterowania silnikiem. Implementacja opisuje sposób przetwarzania uzyskanych danych w systemie zarządzania silnikiem. Wprowadzenie wszystkich parametrów nie wystarczy do uruchomienia silnika. Nadal należy przeprowadzić „dostrajanie”, wprowadzając korekty na podstawie pomiarów i wyników eksperymentów.
Duży wpływ na jego pracę ma dostosowanie oprogramowania silnika. Nieprawidłowa regulacja może spowodować nieregularną pracę, zgaśnięcie, a nawet doprowadzić do awarii silnika. To drugie może wystąpić, jeśli mieszanka jest zbyt uboga. Czas wtrysku i ilość wtrysku zależą od wielu czynników:
- obr./min;
- Podatek;
- Temperatura.
Aby zawsze uzyskać dobry skład mieszanki w zmiennych warunkach pracy, przed pierwszym uruchomieniem silnika należy prawidłowo ustawić ECU. Ustawienia dokonuje się wypełniając szereg tabel, a mianowicie:
- Tabela VE wydajności objętościowej;
- Tabela proporcji powietrza do paliwa AFR;
- Tabela zapłonu dla czasu zapłonu.
Tabele wprowadza się do programu TunerStudio. Wprowadzenie nieprawidłowych wartości może spowodować nieprawidłowe działanie silnika; dlatego też wymagana jest tu wiedza o systemie. W poniższych akapitach wyjaśniono, w jaki sposób ustalono tabele. Podstawowy czas wtrysku, czyli bez wzbogacania, wyznaczany jest na podstawie szeregu obliczeń.
Masę właściwą powietrza (ρ) oblicza się na podstawie zmierzonej temperatury zasysanego powietrza i podciśnienia (wartość czujnika MAP). Wiadomo zatem, że prawidłowo wypełnione tabele są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania silnika.
Tabela VE:
W rozdziale układ wtryskowy wyjaśniono, do czego służy tabela VE. W tej sekcji wyjaśniono, w jaki sposób ustalane są dane z tabeli VE dla silnika Land Rovera.
W tabeli VE każda komórka wskazuje procent związany z podciśnieniem w stosunku do prędkości. Wartość procentowa będzie najwyższa przy prędkości, przy której moment obrotowy jest najwyższy. Przecież tam silnik jest najbardziej wydajny, bo silnik tankuje najlepiej. Krzywą momentu obrotowego i mocy silnika Land Rovera pokazano na poniższym obrazku.
Rysunek przedstawia tabelę VE uzupełnioną o generator. Oś Y wskazuje ciśnienie w kolektorze dolotowym mierzone przez czujnik MAP. 100 kPa równa się 1 barowi (ciśnieniu powietrza na zewnątrz) i jest maksymalnym ciśnieniem w kolektorze dolotowym silnika wolnossącego. Oś X wskazuje prędkość obrotową silnika.
Przed pierwszym uruchomieniem silnika należy wypełnić szacunkową tabelę VE. Ostatecznego ustawienia stołu VE należy dokonać na stanowisku badawczym przy użyciu szerokopasmowej sondy lambda i wyłączonej kontroli lambda. Program „TunerStudio” dostarczający MegaSquirt oprogramowanie i parametry posiada narzędzie obliczające wartości w tabeli VE. Jednak wartości VE można również obliczyć za pomocą wzorów. Do uzupełnienia formuł wykorzystywane są dane z tabeli.
V powietrze określa się w takich samych warunkach, jak w poprzednich obliczeniach; mianowicie przy prędkości obrotowej silnika, przy której moment obrotowy jest najwyższy. Odpowiedź z poprzedniego obliczenia wynika zatem z poniższego wzoru.
(Pod)ciśnienie w kolektorze dolotowym i temperatura powietrza dolotowego wpływają na masę właściwą powietrza, a tym samym na wzór na stopień napełnienia. Poziom napełnienia można określić na podstawie znanych i obliczonych danych z tabeli 3 oraz tego wzoru.
2500% można wpisać w komórce przy 100 obr./min i 70 kPa w tabeli VE. Wartość ta znajduje się w górnym rzędzie szeregu liczb, przy całkowicie otwartej przepustnicy. Obliczenia można powtarzać wielokrotnie, aby wprowadzić inne liczby do tabeli VE. Komórki pośrednie można wygenerować za pomocą funkcji interpolacji. Następnie komputer określa wartości pośrednie za pomocą progresji liniowej. Dzięki temu „wzgórze” widoczne w widoku 3D jest możliwie najbardziej stopniowe i nie ma pomiędzy nimi żadnych dziur ani punktów. Po wypełnieniu komórek w zakresie 100 kPa pomiędzy prędkością biegu jałowego a prędkością maksymalną można z nich wyprowadzić krzywą momentu obrotowego. Na przykład, jeśli moment obrotowy zostanie zmniejszony o połowę przy maksymalnej prędkości, wartość VE będzie również stanowić połowę wartości maksymalnej; w tym przypadku około 35%. Jeśli zostanie podjęta decyzja o wypełnieniu komórek w celach szacunkowych, w ten sposób można również wypełnić całą tabelę VE. Tabela VE skompilowana z poprzednimi obliczeniami i rozumowaniem będzie wystarczająco dobra, aby umożliwić pracę silnika, ale z pewnością nie będzie poprawna. Ostatecznego ustawienia tabeli VE należy dokonać na stanowisku probierczym z wykorzystaniem szerokopasmowej sondy lambda i wyłączonej kontroli lambda, aby zapobiec korektom AFR, gdzie silnik może być obciążony przez długi czas. Ponieważ w tym projekcie nie wykorzystuje się stanowiska badawczego, regulacja zostanie dokonana najlepiej jak to możliwe w obszarze stacjonarnym i przy zwiększonej prędkości przy małym obciążeniu.
Prawidłowe ustawienie biegu jałowego jest najtrudniejszą częścią i jest wykonywane na końcu. Zaleca się utrzymywanie wysokich obrotów silnika (około 2000 obr./min) i pozostawienie silnika na rozgrzanie, aż osiągnie temperaturę roboczą. Zmiany temperatury mają wówczas możliwie najmniejszy wpływ na wartości VE. Po skorygowaniu całej tabeli VE można wprowadzić poprawki dla niższych temperatur (np. podczas zimnego rozruchu). Jest to możliwe w oddzielnych programach ustawień, takich jak wzbogacanie przy rozruchu na zimno.
Maksymalne obroty silnika to czynnik, który należy wziąć pod uwagę przy uzupełnianiu tabeli. W przypadku tabeli zawierającej 16 * 16 = 256 komórek dokładniejsze jest, aby w przypadku prędkości pośrednich dokładniejsze było ograniczenie maksymalnej prędkości w miarę możliwości. Nie ma sensu uruchamiać stołu do 7000 obr/min. do wypełnienia, a maksymalna prędkość obrotowa wynosi 4500 obr./min. wynosi.
Podczas dostosowywania w przybliżeniu wypełnionej tabeli VE bieżąca wartość lambda zostanie wzięta pod uwagę w celu skorygowania wartości procentowej przy prawidłowym ciśnieniu w kolektorze dolotowym (MAP) i prędkości. Wartość tę należy uzyskać dostosowując wartość VE do λ = 1. Na przykład, jeśli zmierzony stosunek mieszania wynosi 12,3, podczas gdy w tabeli AFR ustawiono 14,7, wartość VE będzie musiała zostać zmniejszona aż do zmierzenia stosunku mieszania wynoszącego 14,7. Obniżając wartość VE, wtryskiwana będzie mniejsza ilość paliwa. Mieszanka staje się uboższa.
Szerokopasmowa sonda lambda Innovate z zewnętrznym sterownikiem mierzy skład mieszanki i przesyła go do MegaSquirt przy napięciu od 0 do 5 woltów. Oprogramowanie konwertuje tę wartość napięcia na wartość AFR (np. lambda = 1). Po zmierzeniu i dostosowaniu różnych komórek w tabeli VE, komórki pośrednie można wypełnić automatycznie poprzez interpolację. Dostosowanie wartości VE skutkuje inną strategią wtrysku. Sterowanie wtryskiwaczem wynika z wartości, która wskazuje ilość powietrza w silniku, czyli innymi słowy wartości z tabeli VE.
Niestety nie mieliśmy stanowiska do testów mocy i nie było możliwości przeprowadzenia testów drogowych silnika pod obciążeniem. Dlatego jesteśmy w pewnym stopniu ograniczeni do pracy bez obciążenia. Istnieje bęben hamulcowy, który pierwotnie służył jako hamulec postojowy. Hamulec ten można uruchomić na krótko w celu obciążenia silnika. Przy włączonym biegu (na przykład czwartym) i hamulcu ze wspomaganiem wartość lambda można skorygować przy określonych prędkościach. Wartości pośrednie korygujemy za pomocą funkcji interpolacji. Podczas testu może nastąpić detonacja. Na wcześniejszym etapie została uzupełniona tabela zapłonów, w której wpisano wyprzedzenie zapłonu. Pożądany zaliczka może różnić się od wartości wpisanych do tabeli. Gdy usłyszysz delikatne dźwięki detonacji, zapłon powinien być wyprzedzony (tj. opóźniony) o kilka stopni mniej. Często wystarczy stopień lub 3. Można to oczywiście skorygować później, gdy tabela VE będzie już kompletna. Wartości tabeli VE można również wyświetlić w widoku 3D. Zapewnia to wgląd w to, czy występują jakieś większe odchylenia, takie jak odchylenia od normy i dziury.
Nie tylko można sprawdzić, czy wartości obliczone przez generator są logiczne, ale tablicę VE można też częściowo uzupełnić bez użycia generatora. Silnik jest najbardziej wydajny przy prędkości obrotowej, przy której moment obrotowy jest najwyższy: tutaj poziom napełnienia jest najwyższy, a wartość w tabeli VE jest również najwyższa. Tabela VE wskazuje poziom napełnienia silnika w procentach.
Po całkowitym uzupełnieniu tabeli VE można ponownie włączyć sterowanie lambda.
Poniższe obrazy przedstawiają wypełnioną tabelę VE i widok 3D, który umożliwia prawidłowe działanie silnika Land Rovera.
Tabela AFR:
Na stronie układu wtryskowego opisano funkcję tabeli AFR oraz dlaczego zubożanie i wzbogacanie jest konieczne dla zapewnienia mocy i ekonomicznej jazdy. Na tej stronie opisano sposób ustawiania tabeli AFR dla silnika Land Rovera.
Najpierw ustalana jest tablica VE, dopiero potem korygowana jest tabela AFR. Jednakże tabelę AFR należy na początku całkowicie ustawić na 14,7, aby MegaSquirt nie dokonał korekty po wypełnieniu tabeli VE (patrz ilustracja). Początkowo zakłada się stechiometryczny stosunek mieszania. Sterowanie lambda również jest wyłączone. Dopiero po ustawieniu tablicy VE następuje uzupełnienie tabeli AFR i włączenie kontroli lambda.
Zdjęcie przedstawia wypełnioną tabelę AFR, w której stosunek powietrza do paliwa waha się od 12,5 (bogaty) do 15,1 (ubogi). Po uzupełnieniu tabeli AFR mieszanka zostanie wzbogacona w obszarze pełnego obciążenia. Wzbogacenie można zaobserwować na całym obszarze pomiędzy 75 a 100 kPa. Zawór dławiący jest całkowicie otwarty. Podczas częściowego obciążenia i przy prędkości obrotowej mieszanka jest uboga; stosunek mieszania wynosi tutaj 15:1. Można to zaobserwować pomiędzy 1500 a 3100 obr./min. przy podciśnieniu od 15 do 40 mbar. Przepustnica jest otwarta tylko częściowo. Silnik jest w tym obszarze najbardziej wydajny.
Tabela wyprzedzenia zapłonu i wyprzedzenia zimnego:
Strona op sytem zapłonu opisuje, na czym polega wyprzedzenie zapłonu.
Tabela wyprzedzenia zapłonu ustawiana jest na podstawie danych fabrycznych wyprzedzenia odśrodkowego z kontrolą podciśnienia. Czarna linia wskazuje postęp mechaniczny.
Niebieska linia pokazuje schemat mapy. Aby zapobiec przedostawaniu się obszaru uderzeń przy częściowym obciążeniu, stosowana jest korekta; rzeczywisty postęp przebiega wzdłuż czerwonej linii.
Widok 3D pokazuje, że nie ma żadnych nieprawidłowych wartości, takich jak dziury lub wzniesienia. Stół powinien być w miarę „równy” i nie powinien mieć zbyt wielu nierówności.
Oprócz standardowych ustawień w tabeli zapłonu, „Cold Advance” oferuje również opcję dodatkowego przyspieszenia zapłonu, gdy silnik jest zimny.
Gdy silnik jest zimny, trzeba będzie wcisnąć większy postęp, ponieważ spalanie będzie wtedy nieco wolniejsze. Aby zrekompensować to opóźnienie, wyprzedzenie zwiększa się aż o 6 stopni. Obraz pokazuje te ustawienia.
Korekta baterii postojowej:
Na stronie „Siłowniki” w części poświęconej stosowanemu układowi zapłonowemu opisano wpływ napięcia akumulatora na czas ładowania pierwotnej cewki zapłonowej. Na obrazku przedstawiono ekran ustawień, w którym wprowadzane są już obliczone poprawki.
Włącz i rozpocznij zapłon, impuls rozruchowy:
Po włączeniu zapłonu nie tylko zostaje zasilona pompa paliwa, ale także jednokrotnie załączone zostają wtryskiwacze. Nazywa się to „impulsem inicjującym”. Benzyna wtryskiwana podczas impulsu zalewania osadza się na - prawdopodobnie - zimnych ściankach kolektora dolotowego. Proces rozruchu będzie teraz łatwiejszy, ponieważ benzyna wtryskiwana na rozruch nie będzie marnowana we wspomnianej wcześniej sytuacji. Ilość paliwa wtryskiwanego podczas impulsu zalewania zależy od temperatury silnika. Ciepły silnik wymaga niższego impulsu zalewania. Żądaną kwotę można ustawić na wykresie w TunerStudio.
Prędkość początkowa jest często mniejsza niż połowa prędkości biegu jałowego. W MegaSquirt należy ustawić tak zwany „impuls rozruchowy”. Ponieważ podczas rozruchu nie jest dodawana przepustnica i przepustnica pozostaje w położeniu zamkniętym, wymagane powietrze musi przepływać przez zawór sterujący biegu jałowego. Istnieje możliwość ustawienia położenia przepustnicy, w którym nastąpi zatrzymanie wtrysku. W tym projekcie zastosowano silnik krokowy. Dlatego ten silnik krokowy jest częściowo otwarty podczas uruchamiania. Położenie zależy od temperatury płynu chłodzącego; więcej powietrza, gdy silnik jest zimny, i mniej, gdy silnik jest ciepły. Oprócz dopływu powietrza należy także dostosować wtrysk do warunków w jakich uruchamiany jest silnik. Ilość benzyny reguluje się poprzez zmianę czasu wtrysku. Przy temperaturze płynu chłodzącego wynoszącej 25 ⁰C ilość wtrysku jest podwojona w porównaniu do sytuacji, gdy silnik ma temperaturę roboczą (około 90 ⁰C). Zdjęcie przedstawia krzywą, w której można regulować ilość wtrysku w zależności od temperatury płynu chłodzącego. PWM równe 100% jest równe obliczonej ilości paliwa, każda wartość powyżej oznacza dodatkowe wzbogacenie.
Stacjonarny:
Na biegu jałowym przepustnica musi być całkowicie zamknięta. Dopływ powietrza na biegu jałowym jest w pełni kontrolowany przez zastosowany silnik krokowy.
Przyśpieszenie:
Przyspieszenie wymaga bogatszej mieszanki. Proporcje mieszanki należy dostosować do prędkości wciskania pedału przyspieszenia. W programie TunerStudio wzbogacanie akceleracji ustawia się opcją „Acceleration Enrichment” w skrócie „AE”. Ustawienie wzbogacenia przyspieszającego należy przeprowadzić dopiero po prawidłowym wypełnieniu tabeli VE.
Ponieważ silnik w tym projekcie jest wyposażony zarówno w czujnik położenia przepustnicy, jak i czujnik MAP, można określić zarówno położenie przepustnicy, jak i podciśnienie w kolektorze dolotowym. Kropka TPS służy do zmiany położenia przepustnicy. „Kropka” wskazuje szybkość zmian i jest wyrażona w procentach. W zależności od tej wartości procentowej wtryskiwana jest większa ilość paliwa. Czas trwania wtrysku wydłuża się o kilka milisekund. Wartość TPS-Dot wynosząca 100% wskazuje, że przepustnica przesunęła się z zamkniętej do całkowicie otwartej w ciągu 1 sekundy. Jeżeli otwarcie nastąpi jeszcze szybciej, odsetek ten wzrośnie. Ważne jest, aby wiedzieć, przy jakiej wartości przepustnica jest otwarta; Jeżeli przed przyspieszeniem silnik pracował przez jakiś czas przy częściowym obciążeniu, nie można zakładać, że przepustnica była całkowicie zamknięta. Położenie przepustnicy wskazywane jest jako tzw. próg przyspieszenia. Próg wskazuje, z jakiego położenia przepustnicy przepustnica została przesunięta do pełnego otwarcia. Stożek przyspieszenia reprezentuje czas przejścia od czasu wtrysku przyspieszającego do końca wzbogacania wtryskowego. Zapobiega to zbyt szybkiemu kończeniu przyspieszania.
Ustawienie wzbogacania przyspieszenia można początkowo sprawdzić za pomocą symulatora. Ostateczną regulację należy przeprowadzić eksperymentalnie, z użyciem szerokopasmowej sondy lambda lub bez niej.
Impuls zalewania:
Impuls zalewania to funkcja polegająca na rozpyleniu niewielkiej ilości paliwa na zawory dolotowe po włączeniu zapłonu. Ułatwia to proces uruchamiania. Gdy silnik jest ciepły, ilość wtrysku zmniejsza się. Impuls zalewania reguluje się za pomocą niebieskich punktów na krzywej (patrz ilustracja).
Dodatkowe wzbogacenie:
Zaraz po uruchomieniu silnika następuje wzbogacenie. Nazywa się to „wzbogacaniem po uruchomieniu”. MAP jest nadal zbyt wysoka, ponieważ prędkość nie jest jeszcze wystarczająco wysoka, aby zapewnić wystarczającą próżnię. Zwłaszcza gdy silnik jest zimny, wzbogacanie odbywa się przez pewien czas, aż silnik zacznie pracować zgodnie z ustawieniami VE.
„Wzbogacanie rozgrzewkowe” (WUE) zapewnia wzbogacanie w fazie rozgrzewania silnika. Gdy silnik zbliża się do temperatury roboczej, wzbogacanie powinno wynosić 0%.
Volgende: Testowanie.
