Subiecte:
- Determinați și instalați senzori pentru sistemul de management al motorului
- Senzor de poziție arbore cotit
- Roata de impulsuri
- Senzor de hartă
- Senzor de temperatura lichidului de racire
- Sonda lambda
Determinați și instalați senzori pentru sistemul de management al motorului:
Sistemul de management al motorului necesită o serie de senzori. Senzorii servesc drept „intrare” a sistemului. Senzorii convertesc o cantitate fizică într-un semnal electric care poate fi procesat de un computer, în acest caz MegaSquirt.
Procesul de asamblare al MegaSquirt trebuie să țină cont de componentele care trebuie montate pe motor, deoarece structura MegaSquirt poate diferi.
Figura prezintă diferitele circuite de senzori în care sunt amplasate aceste componente. Semnalele de intrare prezentate în figură provin de la senzorul lambda, senzorul de poziție a accelerației, senzorul de temperatură a lichidului de răcire și senzorul de temperatură a aerului.
Pe lângă senzori, diagrama conține și o serie de rezistențe și condensatoare. Compoziția acestor componente formează filtre; Aceste filtre servesc la captarea semnalelor de interferență și a zgomotului. Dacă semnalul senzorului este distorsionat de zgomot, acest lucru poate avea consecințe majore asupra controlului actuatoarelor și, prin urmare, și asupra funcționării motorului.
Senzor poziție arbore cotit:
O intrare importantă pentru sistemul de management al motorului este turația arborelui cotit.
Viteza arborelui cotit este măsurată folosind un senzor de poziție a arborelui cotit și o roată cu impulsuri. Senzorul de poziție a arborelui cotit are două funcții importante:
- Viteza arborelui cotit poate fi determinată pe baza frecvenței semnalului;
- Dintele lipsă din roata de impuls indică poziția arborelui cotit în care pistoanele cilindrilor 1 și 4 sunt cu câteva grade înainte de PMS.
Turația motorului influențează controlul injectoarelor și al aprinderii. Dintele lipsă din roata pulsului 36-1 este important pentru a determina timpii de aprindere și injecție. S-a decis să se folosească un senzor Hall și nu generatorul de impulsuri de inducție ca senzor de viteză. Un senzor inductiv generează o tensiune alternativă care trebuie convertită într-o tensiune continuă în controlerul MegaSquirt. Un senzor Hall generează o tensiune de undă pătrată, care este amplificată la o tensiune de 5 sau 12 volți cu un rezistor de pull-up intern sau extern. Acest lucru face ca senzorul Hall să fie mai potrivit pentru formarea unui semnal fiabil. Această alegere trebuie făcută în prealabil înainte de asamblarea MegaSquirt; ambii senzori necesită o construcție diferită a circuitului.
Roata pulsului:
Senzorul de poziție a arborelui cotit măsoară o modificare a spațiului de aer al unei roți cu impulsuri montată pe motor. Cu toate acestea, motorul Land Rover nu are inițial un senzor de poziție a arborelui cotit și, prin urmare, nicio roată de impuls. Prin urmare, roata de impulsuri a trebuit să fie instalată ulterior. S-a gândit mult la locația și poziția roții pulsului. Posibilitățile au fost:
- Un disc cu 36 de dinți care este atașat la exteriorul scripetei arborelui cotit prin intermediul unei cleme sau șuruburi.
- Reglarea scripetei arborelui cotit actual prin frezarea dinților de pe scripete.
Este obișnuit să folosiți o roată de impulsuri 36-1 sau 60-2. Roata de puls cu 60 de dinți este folosită în principal pentru diametre mai mari. 36-1 este potrivit pentru utilizare datorită lățimii dintelui. Este foarte important ca roata de impulsuri să aibă o deplasare în înălțime cât mai mică posibil. O modificare a cotei înseamnă o modificare a câmpului magnetic dintre senzor și dinții roții pulsului. Acest lucru poate avea consecințe negative asupra funcționării motorului. Desigur, acest lucru trebuie prevenit. Prin urmare, era de preferat reglarea scripetei arborelui cotit actual. Marginea exterioară a scripetei arborelui cotit existent este prelucrată pe o mașină de frezat. Crestăturile au fost create prin îndepărtarea materialului. Cei 36 de dinți rămași servesc pentru a permite senzorului să măsoare modificările câmpurilor magnetice. Un dinte a fost șlefuit pentru punctul de referință. Imaginea de mai jos arată scripetele arborelui cotit prelucrat.
Dintele măcinat este vizibil în partea de sus a roții pulsului, chiar sub senzor. Cand arborele cotit este in aceasta pozitie nu inseamna ca pistoanele cilindrilor 1 si 4 sunt la PMS, ci ca aceste pistoane sunt cu 90 de grade inainte de PMS, ceea ce corespunde la 9 dinti (360/36). În momentul în care dintele lipsă trece, MegaSquirt primește un semnal că aprinderea ar trebui să aibă loc în curând. Din acel moment se calculează când ar trebui activată bobina de aprindere. Cu condiții de funcționare diferite, timpul de pre-aprindere este de asemenea determinat pe baza acestui punct de referință.
Imaginea de la osciloscop (vezi imaginea) arată semnalul arborelui cotit (sus) în comparație cu semnalul de control al bobinei de aprindere (jos). Impulsul de control către bobina de aprindere se formează la al optulea dinte după cel lipsă. Când motorul este la ralanti, aprinderea este avansată cu 10 grade, ceea ce înseamnă 1 dinte. Aceasta corespunde celor 90 de grade (9 dinți) dintre dintele îndepărtat și punctul mort superior real.
Pentru a asambla circuitul senzorului Hall în MegaSquirt, trebuie instalate condensatorul C11, rezistențele R12 și R13, dioda D2 și optocuplerul U3 (vezi figura de mai jos). Semnalul de la senzorul Hall intră în diagrama din figura 105 sub „Opto in”. Semnalul ajunge la așa-numitul optocupler prin diodă și rezistență. Această componentă este indicată cu o linie întreruptă întreruptă. Optocuplerul este un mic circuit integrat în care LED-ul din partea stângă conduce fototranzistorul din partea dreaptă când este aprins. Optocuplul poate fi văzut ca un comutator fără conexiuni mecanice sau electrice între piesele de control și comutare.
Când tranzistorul din optocupler este conducător, un curent mic poate circula de la Vcc la masă. În acel moment există o tensiune de 0 volți pe „Opto Out”. Dacă tranzistorul nu este conducător, nu există curent și, prin urmare, nicio cădere de tensiune pe rezistorul R13. Tensiunea de pe „Opto out” este apoi de 5 volți.
Prin utilizarea unui opto-cupler, se realizează o separare galvanică între diodă și fototranzistor. Tensiunile de interferență periculoase sunt astfel ținute în afara circuitului microcontrolerului, deoarece tensiunea de avarie este de obicei mai mare de 5 kV.
Senzor MAP:
Un senzor MAP (senzor de presiune absolută în galerie) măsoară presiunea din galeria de admisie. MegaSquirt utilizează această presiune, turația motorului și temperatura de admisie pentru a calcula cantitatea de aer care intră în motor. Cu motorul Land Rover, se va măsura o presiune absolută (presiunea aerului exterior) sau o presiune negativă. Acesta este un motor cu aspirație naturală care aspiră propriul său aer. Motoarele echipate cu un turbo trebuie să facă față suprapresiunii în galeria de admisie. Domeniul de măsurare al unui senzor MAP este de obicei între 0,2 și 1.1 bar.
Presiunea din galeria de admisie, împreună cu unghiul de deschidere al supapei de accelerație (care se măsoară cu senzorul de poziție a accelerației) și turația motorului, pot determina sarcina motorului. Din cauza lipsei unui senzor MAF (debit de aer în galerie), cantitatea de aer aspirată este calculată pe baza datelor motorului și a presiunii negative din galeria de admisie. S-a decis să nu se folosească un senzor MAF, deoarece semnalul este mai puțin fiabil deoarece nu este proiectat pentru motor. Potrivirea setărilor cu proprietățile galeriei de admisie este complexă. Pentru aceasta sunt necesari mulți factori de corecție.
Senzorul MPX4250AP MAP utilizat este prezentat în figură. Placa de circuite MegaSquirt este echipata standard cu optiuni de conectare pentru acest tip de senzor MAP. Acest senzor este de asemenea inclus ca standard în kit-ul de construcție. Cantitatea de combustibil injectată depinde, printre altele, de cantitatea de aer prezentă, deoarece se încearcă realizarea unui raport de amestec stoichiometric (14,68 kg aer la 1 kg combustibil). A existat o opțiune de a nu folosi ambii senzori MAF și MAP. Cantitatea de aer aspirată ar fi apoi determinată în conformitate cu așa-numita reglementare Alpha-N. Se ține cont de poziția supapei de gaz, care este decisivă pentru cantitatea de aer prezentă. Cu toate acestea, acesta este mai puțin precis decât un senzor MAP, așa că acesta nu a fost ales. În acest proiect, senzorul de poziție a accelerației este utilizat doar pentru îmbogățirea accelerației.
Senzor de temperatura lichidului de racire:
În configurația clasică, nu există senzori de temperatură pe blocul motor. Motorul este echipat standard cu un bimetal, care are functia de a aprinde lampa de bord daca temperatura lichidului de racire este prea mare. Deoarece sistemul de management al motorului ia în considerare temperatura lichidului de răcire și a aerului de admisie, s-a decis să se adapteze rezistențe NTC. Un rezistor NTC are un coeficient de temperatură negativ. Aceasta înseamnă că valoarea rezistenței scade pe măsură ce temperatura crește. Senzorul de temperatură lichid de răcire ales este un senzor care are o valoare a rezistenței de 2,5 kiloohmi la 25⁰ Celsius. Modificarea rezistenței este cea mai mare în cel mai important interval de temperatură. Proprietățile rezistenței NTC trebuie să fie mapate pentru a calcula o temperatură corectă.
Modificarea rezistenței este cea mai mare cu o modificare a intervalului de temperatură între 0⁰C și 60⁰C. Acest lucru se poate observa din cursul caracteristicii; în intervalul de temperatură menționat are loc o scădere a rezistenței de aproximativ 5kΩ, în timp ce la T ≥ 60⁰C rezistența scade cu greu. În unele cazuri, este de dorit să se măsoare și temperaturi peste 60°C. Pentru a face acest lucru posibil, rezistorul de polarizare intern poate fi comutat la un rezistor de polarizare de o valoare diferită la o anumită temperatură. Aceasta produce două caracteristici NTC. Cu toate acestea, în acest proiect, temperatura lichidului de răcire este utilizată exclusiv pentru îmbogățirea cu pornire la rece, care este cu greu utilizată peste 60°C.
Temperaturile scăzute sunt și cele mai interesante; îmbogățirea la pornire la rece va avea loc aici; injectorul este activat mai mult timp când motorul este rece. Când motorul s-a încălzit suficient (T ≥ 60⁰C), are loc tot mai puțină îmbogățire. De la o T = 90⁰C strategia de injectare rulează în funcție de valorile setate în câmpul de referință. Câmpul de referință este o valoare introdusă implicit. Factorii externi, cum ar fi îmbogățirea pornirii la rece la o temperatură scăzută, formează un factor de corecție la această valoare standard. MegaSquirt nu mai ține cont de temperatura lichidului de răcire.
Sonda lambda:
Un senzor lambda (senzor) este montat în evacuare care măsoară raportul aer/combustibil din gazele de evacuare. Senzorul lambda are o sarcină importantă de a „regla” managementul motorului într-o etapă ulterioară, completând tabelele AFR și VE. Pentru a obține o perspectivă asupra raportului de amestecare ideal și a utilității și necesității îmbogățirii sau sărăcirii, sunt definite mai întâi raportul stoichiometric de amestecare, îmbogățirea și epuizarea.
Raportul de amestec stoichiometric indică raportul dintre aer și combustibil în care este utilizat tot oxigenul din aer. Acesta este cazul raportului 14,68:1 (rotunjit la 14,7 kg de aer la 1 kg de benzină). Vorbim apoi despre λ = 1.
Valoarea lambda poate varia în diferite condiții de funcționare:
- Îmbogățire: λ < 1;
- Sărăcire: λ > 1.
Îmbogățirea la λ = 0,8 înseamnă că se aplică un raport de amestec de 11,76 kg de aer la 1 kg de benzină. Deci este mai puțin aer disponibil pentru a arde 1 kg de combustibil. Îmbogățirea sau epuizarea amestecului trebuie să rămână întotdeauna în limitele de explozie. Îmbogățirea are loc atunci când motorul trebuie să furnizeze mai multă putere. Un amestec mai bogat oferă, de asemenea, răcire. Un amestec slab, pe de altă parte, oferă un consum mai bun de combustibil. Imaginea de mai jos prezintă două grafice care arată puterea maximă și cel mai mic consum de combustibil.
Valoarea lambda nu afectează doar puterea și consumul de combustibil, ci și emisiile de evacuare. Un amestec mai bogat asigură un conținut mai mic de NOx, dar și emisii mai mari de CO și HC. Cu un amestec mai slab, particulele de combustibil sunt mai depărtate, astfel încât arderea nu mai este optimă; cu rezultatul că şi emisiile de HC cresc. Imaginea de mai jos prezintă emisiile legate de valoarea lambda. Când se utilizează un catalizator, este de dorit să se asigure că injecția este în mod constant alternativă între bogat și slab. Într-un amestec bogat, CO se formează ca urmare a unei deficiențe de oxigen, cu care catalizatorul reduce NOx. Un amestec slab conține un surplus de oxigen, care oxidează CO și HC.
Există două tipuri de senzori lambda; senzorul de salt și senzorul de bandă largă. MegaSquirt acceptă ambele tipuri. Cu toate acestea, la setarea mesei VE, un senzor de sărituri nu este adecvat și, prin urmare, s-a ales să se utilizeze senzorul de bandă largă. Tabelul VE este stabilit prin ajustarea valorilor VE la AFR măsurat. Deși valorile VE pot fi introduse în principiu prin calcule și în mare măsură pe baza curbei cuplului, AFR se află rapid dincolo de raza senzorului de salt. Un senzor de bandă largă oferă o soluție datorită intervalului său mare de măsurare; poate măsura un AFR între 8,0 și 1,4. Compoziția amestecului va fi în aproape toate cazurile în acest interval de măsurare când motorul este în funcțiune, astfel încât senzorul de bandă largă este potrivit pentru setarea mesei VE. Reglarea fără senzorul de bandă largă este practic imposibilă.
MegaSquirt nu are un controler lambda intern. Odată cunoscute proprietățile senzorului de bandă largă, acestea pot fi introduse într-un tabel în programul TunerStudio. În alte cazuri, este necesar un senzor de bandă largă cu controler extern. Tensiunea de ieșire a fost făcută liniară de către controlerul extern. Tensiunea de ieșire de la controler la MegaSquirt este între 0 și 5 volți, relația dintre valoarea lambda și tensiune fiind liniară. Valoarea tensiunii este convertită într-o valoare lambda în MegaSquirt. Figura prezintă graficul cu gradientul liniar.
Volgende: Actuatoare.
