Предмети:
- Початок проекту
- двигун
- Коробка передач
- Огляд, заміна та регулювання деталей двигуна
- Встановіть двигун на мобільну раму
- Охолодження
- Панель приладів та електромонтаж
- Паливний насос і бак
- Керуйте двигуном у класичній установці
Початок проекту:
Після того як було вирішено оснастити двигун системою керування двигуном MegaSquirt, було розглянуто відповідний тип двигуна. Стандартні пакети конвертації з посібниками не цікавили. Мета полягала в тому, щоб використовувати двигун, який відповідав би таким умовам:
- не повинно бути відомих попередніх проектів переробки цього двигуна;
- чотирициліндровий бензиновий двигун;
- ще не оснащений системою упорскування та електронного запалювання;
- можливість навантажувати двигун.
Мотор:
Пошуки привели до двигуна від Land Rover (серія 2A) початку 70-х років. Цей чотирициліндровий бензиновий двигун об'ємом 2,25 літра з трьома корінними підшипниками спочатку оснащувався карбюратором і механічним розподільником запалювання. Поєднання цього двигуна Land Rover і оригінальної коробки передач було вирішальним для вибору; На вихідному валу коробки передач кріпиться трансмісійне гальмо. Трансмісійне гальмо, яке фактично виконує функцію стоянкового гальма, дає змогу гальмувати двигун під час роботи.
Ймовірно, двигун не працював десятиліттями. Природно, він повинен бути досить надійним, щоб працювати на системі управління двигуном. Тому необхідно було спочатку ретельно оглянути і випробувати двигун. Були поставлені такі цілі:
- Огляд, заміна та регулювання деталей двигуна;
- Встановіть двигун на мобільну раму;
- Дозвольте двигуну працювати в класичному налаштуванні;
- Встановлення компонентів системи управління двигуном;
- Зберіть і підготуйте MegaSquirt ECU;
- Дозвольте двигуну працювати в системі керування двигуном.
коробка передач:
Коробка передач від армійського Land Rover. Зелений колір фактично видає це. Щоб утворити — якомога оригінальніше — єдине ціле з двигуном на більш пізньому етапі, зелену фарбу було видалено. Гальма трансмісії на фото ще немає; пізніше його було встановлено на вихідний вал відповідно до заводських інструкцій.
Огляньте, замініть і відрегулюйте деталі двигуна:
На початку проекту було незрозуміло, чи придатний двигун для використання. Про блок двигуна було відомо небагато, лише те, що двигун простояв роками. Залишається незрозумілим, чи були якісь внутрішні деталі пошкоджені чи навіть — можливо, непоправні — несправні. В останньому випадку заміна двигуна на інший була єдиним варіантом відновлення проекту.
Щоб потім не зробити висновок про непридатність двигуна, було вирішено розібрати двигун і провести його капітальний ремонт. Схеми зносу деталей перевіряли та порівнювали із заводськими специфікаціями. Частини, розміри яких були в межах цих допусків, були замінені. Деталі, які були відхилені, були замінені. Враховано мету, для якої буде використовуватися двигун; механізм має бути побудований з якомога меншими витратами, щоб бути достатньо надійним для реалізації проекту та його використання як інструменту для викладання та навчання.
Двигун кріпиться на кріпильний кронштейн в місцях кріплення картера коробки передач. Мотор можна повертати в різні положення. Це робить як головку блоку циліндрів, так і масляний піддон оптимально доступними для робіт з розбирання. Для належного функціонування двигуна важливо вжити заходів для забезпечення хорошого кінцевого тиску стиснення. Якщо тиск в одному чи кількох циліндрах надто низький, це призводить до поганої роботи двигуна та його перебоїв. У цьому випадку налаштування з нововстановленим запалюванням і системою впорскування буде складним, якщо не неможливим.
Однією з перших контрольних точок є поршні та стінки циліндрів. Щоб здійснювати належний контроль, поршні довелося вийняти з блоку двигуна. Після демонтажу головки блоку циліндрів і масляного піддону можна було зняти поршні. Поршні перевірені на овальність і видимі сліди зносу. Поршневі кільця також перевірені на знос. Зношені поршневі кільця можуть призвести до втрати компресії та витрати масла; обидва наслідки повинні бути запобігти цій перевірці. На додаток до оптичної перевірки також було виміряно зазор між канавками поршневих кілець і поршневим кільцем.
На зображенні нижче показано вимірювання поршня за допомогою гвинтового калібру. Крім овальності можна також визначити відстань між поршнем і стінкою циліндра. Занадто велика відстань означає надмірний знос. Для проекту це означатиме, що, можливо, доведеться встановити інші надлишкові поршні. Після візуальної та геометричної оцінки чотирьох поршнів було встановлено, що надмірного зносу немає.
Після заміни поршневих кілець необхідно виміряти кінцевий зазор і, якщо необхідно, відрегулювати його, щоб запобігти поломці поршневого кільця (через занадто малий або занадто великий зазор) і запобігти втраті компресії (втрати на витік через занадто великий зазор). ). Поршневе кільце розміщується в циліндрі там, де найменший діаметр. Замковий зазор вимірюється щупом. Це вимірювання показано на малюнку. Поршневі кільця циліндра 1 були замінені через поганий стан і їх довелося напиляти на міліметр менше; при складанні кінці торкалися один одного.
Вимірювання зносу гільз циліндрів проводиться за допомогою відповідного вимірювального предмета. Відхилення покажчика показує ступінь зносу. На зображенні показані розміри циліндра 4. Діаметр циліндра збільшиться, особливо на стороні, де виникає сила ковзання. Стінки циліндра можуть мати деякий знос, але знос має бути в межах допусків. Результати вимірювань показали прийнятний знос стінок циліндра. Оптичний огляд гільз циліндрів показав, що ряд частин стінок були гладкими. Хонінгувальних канавок більше не було.
Хонінгувальні канавки, свого роду дрібні подряпини, забезпечують постійну наявність невеликої масляної плівки між поршневим кільцем і стінкою циліндра. Основним завданням цієї масляної плівки є змащування, але вона також служить ущільненням і, отже, допомагає досягти кінцевого тиску стиснення. У всіх чотирьох гільзах циліндрів були зроблені нові канавки для хонінгування за допомогою відповідного хонінгувального каменю. На зображенні показано цю операцію. Було зроблено спробу застосувати хонінгувальні канавки якомога більше хрест-навхрест, під кутом 45 градусів.
Клапани ущільнюють простір згоряння над поршнем. Витік уздовж сідла клапана спричиняє втрату компресії; щось, чого слід запобігти. Щоб перевірити стан клапанів і сідла клапанів, спочатку необхідно зняти всі клапани з головки блоку циліндрів. На зображенні показана розібрана клапанна пружина впускного клапана циліндра 1. Диски клапанів циліндра 1 були настільки пошкоджені, що було вирішено замінити обидві.
Після розбирання кілька сідел клапанів виявились поїденими/ураженими. На зображенні нижче показано сідла клапанів циліндра 1. Дуже ймовірно, що двигун не працював би належним чином, якби це не було перевірено. Простого повторного шліфування нових клапанів було б недостатньо, тому було вирішено відфрезерувати сідла клапанів.
За допомогою фрези для сідла клапана видаляється невелика кількість матеріалу, щоб сідло клапана знову стало гладким. Шток фрези вставляється в напрямну клапана (див. зображення нижче). Це гарантує, що різак можна розмістити прямо на сидінні. У процесі обробки враховувалися два різних кути, під якими необхідно виконувати фрезерування. Найбільше постраждали клапани циліндрів 1 і 2. Для повноти всі вісім сідел клапанів були оброблені. Після фрезерування клапани шліфуються спеціальним абразивом для забезпечення найкращої герметичності.
Осьовий люфт колінчастого вала з трьома корінними і двома опорними підшипниками вимірюється циферблатним індикатором. Якщо є занадто великий осьовий люфт, можна встановити більший осьовий підшипник, якщо немає механічних дефектів. Вимірювання, показане на зображенні, показало, що осьовий зазор у нормі.
Відстань між підшипниками ковзання колінчастого вала і шатуном, інакше кажучи: радіальний зазор колінчастого вала, вимірюється за допомогою пластигажу (див. малюнок). Plastigage - це спеціальний пластиковий дріт, який після стиснення остаточно деформується. Після монтажу кришки підшипника або шатуна пластигаж залишить відбиток. Ширина відбитка вказує на люфт між підшипником ковзання та колінчастим валом.
Ланцюг ГРМ передає рух від колінчастого вала до розподільного. Після установки поршнів, колінчастого вала і головки блоку циліндрів необхідно відрегулювати ланцюг ГРМ після установки. Через відсутність регулювання та маркування, регулювання довелося визначати на основі схеми асиметричного клапана. За допомогою градусного диска на колінчастому валу можна визначити кут, під яким відкриваються та закриваються впускні та випускні клапани (див. зображення). Розподільні частини, такі як зірочки, ланцюг, направляюча та натяжний пристрій, були перевірені на оптичний знос. Це було нормально.
Усі деталі затягуються відповідно до встановлених моментів затягування. Оскільки двигун був розібраний, перевірку слід проводити після кілометрів пробігу. Однак це неможливо, оскільки двигун не встановлено в автомобілі. Тому було вирішено проводити перевірки, призначені Land Rover, після 24 годин роботи.
Кріплення двигуна на пересувну раму:
Мета полягала в тому, щоб використовувати двигун як інструмент навчання, що працює на системі керування двигуном. Двигун в авто не ставиться. Щоб забезпечити безпечне та надійне налаштування, було вирішено розмістити двигун на відповідній рамі двигуна. Передбачається, що двигун буде прикріплено до рами двигуна в оригінальних місцях опор двигуна. Оскільки немає готових комплектів для переобладнання, опори довелося виготовляти на замовлення.
На етапі будівництва потрібно було зробити вибір, як буде побудований двигун. Систему керування двигуном необхідно відрегулювати під підвищене навантаження на двигун. Оскільки оригінальна коробка передач має трансмісійне гальмо, було вирішено також встановити коробку передач на раму двигуна. За допомогою цього трансмісійного гальма можна короткочасно працювати двигуну під навантаженням.
Редагування та адаптація існуючих кріплень двигуна дозволило надійно з’єднати двигун з рамою. Рама двигуна також пропонує можливість прикріпити панель приладів, на якій, серед іншого, можуть бути реалізовані елементи керування. На зображенні видно момент, коли двигун висить над рамою і готовий до кріплення.
Опори двигуна з боку розподілу виготовлені зі сталевих труб і U-профілів. Мотоциклетна гума забезпечує амортизацію. Дві труби встановлені одна на одну знизу, щоб закріпити комбінацію блоку двигуна та коробки передач на рамі максимально горизонтально. Опори кріпляться до блоку двигуна і рами за допомогою різьбових шпилек М8 і М12, болтів і гайок.
Така опора коробки передач зроблена з обох боків коробки передач, якою вона спирається на раму.
Після того, як двигун і коробка передач були встановлені на рамі безпечним і надійним способом, складання двигуна можна було відновити. Після встановлення регульованих і регульованих частин, таких як карбюратор і запалювання, вони були відрегульовані відповідно до заводських значень.
Інші компоненти, які забезпечують роботу двигуна, також встановлені на рамі, такі як радіатор, панель приладів з елементами керування та паливний бак. Ці компоненти описані в наступних параграфах.
Охолодження:
У вихідному стані охолодження забезпечується великим радіатором і металевим вентилятором охолодження, встановленим на водяному насосі. Оскільки двигун встановлено не в транспортному засобі, а на мобільній рамі, важливо використовувати відповідні запчастини. Металевий вентилятор охолодження було замінено на електричний вентилятор охолодження з пластиковими лопатями. Пластикова версія не тільки набагато безпечніша, оскільки двигун призначена для освітніх цілей (під час вимірювань враховуйте особисту безпеку), але також більш придатна для швидшого нагрівання радіатора та блоку двигуна. Електричний вентилятор охолодження можна вмикати та вимикати за допомогою кнопки на панелі приладів. Це дає можливість швидко прогріти двигун, тому що механічне навантаження на нього мало. Коли двигун прогрітий, більш ймовірно, що буде «замкнутий цикл», у якому дані від лямбда-зонда використовуються для контролю уприскування палива. Наприклад, коли двигун холодний – у «відкритому контурі» – відбувається додаткове збагачення: при вприскуванні більшої кількості палива (λ < 1) корекція палива лямбда-зондом небажана.
На малюнку показаний огляд компонентів встановленої системи охолодження. Оригінального радіатора не було. Оскільки його розмір і вага не підходили для встановлення на раму мотоцикла, було обрано менший радіатор позапродажного виробництва. Діаметри з'єднань верхніх і нижніх шлангів радіатора відповідають оригінальним.
Верхній і нижній шланги радіатора виготовлені на замовлення з силіконовими шлангами та з’єднувачами. Електричний вентилятор охолодження закріплений на монтажному кронштейні. Верхній шланг радіатора захищає радіатор від перекидання. Кришка надлишкового тиску (0,9 бар) захищає систему охолодження від надмірного тиску. Коли тиск підвищується надто високо, клапан у кришці радіатора відкривається проти зусилля, і охолоджуюча рідина тече через перелив у збірний контейнер.
Необхідно було визначити експериментальним шляхом, чи має радіатор достатньо велику швидкість потоку та чи має охолоджуючий вентилятор достатню потужність для розсіювання тепла. Під час першого тестового етапу система виявилася справною.
Панель приладів та електромонтаж:
До рами прикріплена панель приладів, на якій розташовані індикатори, перемикачі, блок керування MegaSquirt, різні реле та пучки кабелів. Приладова панель використовується для контролю та керування функціями двигуна.
На зображенні показана панель приладів. Цифра 1 на малюнку вказує на розташування вимикача заземлення; ключ відключає батарею від землі. Оскільки немає необхідності подавати живлення на вимкнений двигун, безпечніше відключити заземлення, коли двигун залишається без нагляду. Цифра 2 позначає перемикач вентилятора охолодження. Цифри 3 і 4 позначають світлові індикатори генератора змінного струму (D+), цифра 5 — кнопку запуску, а цифра 6 — вимикач запалювання (клема 15). На задній частині приладової панелі є блок запобіжників. MegaSquirt встановлено на нижній панелі та позначено цифрою 7. Цифра 8 позначає реле паливного насоса. На приладовій панелі також є можливість встановити розбірну коробку, на якій учні можуть проводити вимірювання. Це дає можливість вимірювати за допомогою осцилографа значення датчиків і елементів управління приводом.
Оригінальне реле стартера керує двигуном стартера; За допомогою маленької кнопки пуску контакт 86 з’єднаний із землею, викликаючи протікання керуючого струму. Керуючий струм створює магнітне поле, що викликає протікання основного струму між клемами 30 і 87; пусковий двигун живиться цим основним струмом, доки не буде відпущена кнопка запуску.
Модифікований генератор змінного струму забезпечує зарядну напругу та зарядний струм для акумулятора. Світловий індикатор показує, чи правильно заряджається генератор. Лямбда-зонд, форсунки та котушка запалювання отримують напругу живлення від блоку запобіжників. Передача інформації та команди ввімкнення та вимкнення MegaSquirt забезпечуються через інші сигнальні та заземлювальні дроти.
Паливний насос і бак.
Механічний паливний насос у класичній комплектації більше не використовується при установці компонентів системи керування двигуном, оскільки робочий тиск занадто низький (200 мбар). Необхідний тиск палива для форсунок MPI, керованих блоком керування MegaSquirt, становить 3 бари. Достатньо стандартного електронного бензонасоса від легкового автомобіля. Через обмежений простір був обраний компактний агрегат, в якому паливний бак, насос і фільтр знаходяться в одному корпусі. Металевий каркас дозволяє кріпити агрегат до рами двигуна. На пізнішому етапі проекту будуть встановлені паливні шланги, які утворюють з’єднання між паливним насосом і форсунками у впускному колекторі.
Силові дроти від бензонасоса проходять по кабель-каналу до панелі приладів, монтаж якої вже був описаний. Позитивний провід насоса живиться від MegaSquirt через реле.
Керуйте двигуном у класичній установці.
Перед встановленням компонентів системи керування двигуном двигун спочатку був приведений у робочий стан у класичній комплектації, тобто з карбюратором і розподільником запалювання. Розділ 5.2 описує роботу, яка проводилася для встановлення двигуна та допоміжних компонентів на раму двигуна. На першому етапі випробування, коли двигун запускався в класичній установці, перевірки можна було проводити за таких умов:
- Холодний старт;
- холостий хід;
- Підвищена швидкість, підвищене навантаження;
- Тривала робота при робочій температурі.
Під час вищевказаних перевірок виявилося, що ще потрібно зробити ряд ремонтів, перш ніж двигун стане достатньо надійним для переобладнання.
- Після першого запуску двигуна виявилося, що сальник в насосі охолоджуючої рідини вже не в порядку; витік охолоджуючої рідини з блоку двигуна по підшипнику. Для вирішення проблеми було достатньо заміни насоса охолоджуючої рідини.
- Наступною проблемою було глухання, коли двигун досяг робочої температури. Вийшло з ладу запалювання, що унеможливило запуск двигуна. Проблема була в дистриб'юторі і її легко вирішити.
- Згодом утворилася підтікання масла між двигуном і коробкою передач. Ймовірно, витік походить із ущільнення колінчастого вала. Цей витік буде усунено після завершення проекту.
Коли двигун виявився справним у класичній установці, ми могли продовжити роботу з електронікою.
Volgende: Датчики.
