Мікропроцесорна система запалювання IDI замість стандартного CDI
Історія від ідеї до реалізації. Коли я купив свій перший і донині існуючий квадроцикл з бюджетної серії, китайський з 250-кубовим одноциліндровим чотиритактним двигуном, то був дуже радий тому, як він їде, розганяється. Але з часом мені стало не вистачати динаміки, напевно, у багатьох так відбувається. І я вирішив піти по найменшому шляху опору, як і багато початківці, тобто по шляху тюнінгу. Встановив прямоточний глушник, трохи «поворожили» над карбюратором і повітряним фільтром. В результаті я отримав приріст в динаміці. Я б сказав відчутний. Але цього все одно було мало, як водиться.
І тут промайнула «дурна» думка в голові: «От би чіпануть це все, отримати додатковий приріст за рахунок збільшення ефективності і настройки хоча б запалювання». Знаючи, що тут чіпануть власне нічого. Але чому б і ні. У цьому я програміст - електронник, раніше - кілька років щільно займався чіп тюнінгом заряджених движків в онлайні, від заряджених атмосферников до овочевих турбо. Гаразд, ми вже не про те. Почав збирати думки в купу, формувати технічне завдання, паралельно тестувати окремі вузли майбутнього устрою. Все пішло і поїхало. В принципі, я міг купити готову систему, але як не дивно і амбітно, я порахував, що можу це зробити краще, ну, як мені особисто бачиться. Про тонкощі і процесах я розповім далі, а зараз ...
Головне питання, мої мото- і квадродрузья, який мені, до речі, часто задають: «Що це дає і навіщо це потрібно?»
Згоден, що зараз продається купа всяких мега пупер бустерів, які, нібито, збільшують потужність. Особисто я влаштований так, що завжди люблю розуміти процеси досконально, прочитав чимало літератури по моторам ще раніше, коли налаштовував тюнінговані двигуни. І зараз не буду сильно вдаватися в тонкощі процесів, а наведу один дуже зрозумілий і доступний приклад. Прямо як Джеймс Мей (Топ Гір) з кексом про швидкість.
Приклад цей про велосипед, так, адже наші ноги - це поршні, педалі - це шатуни, і ми не замислюємося, коли і як нам тиснути на педаль. А якщо згадати, то ми тиснемо на педаль, коли наше коліно починає опускатися вниз після умовної верхньої мертвої точки, то ж відбувається і з двигуном. Спробуйте тиснути на педаль, коли вона вже майже внизу - і ефективність впаде в рази, їхати буде незручно, тому суть цього пристрою - налаштувати момент піку тиску газів, які вчасно (10-15градусов після ВМТ) штовхнуть наш поршень і підвищать ККД, збільшать потужність / крутний момент, ну і паливну ефективність, тому що паливо буде виконувати більше ефективної роботи. Побічно економічність і екологічність, адже сьогодні це модно. Тому теорія, яка говорить, що правильний кут випередження запалювання (УОЗ) може дати до 20% приросту крутного моменту, не казка. Це вам підтвердить будь-який грамотний чіп-тюнер.
Ну а тепер трохи тонкощів про те, як горить паливо, саме горить, а не вибухає
В середньому прийнято, що паливо горить від 2 до 1,5мс. Тому з ростом оборотів колінчастого вала необхідно раніше подавати іскровий розряд, щоб пік робочого тиску в циліндрі припадав якраз трохи після проходження поршнем верхньої мертвої (ВМТ) точки (це приблизно 10 - 15 градусів після ВМТ). Якщо подати іскру зовсім рано, назустріч поршню, тобто до BMT, це призведе до втрати потужності і ресурсу мотора. Мало того, мотор може моментально вийти з ладу, може вибити прокладку головки блоку циліндра, тому переборщити з УОЗ небезпечно.
Особисто я не рекомендую використовувати кути більше 32 градусів, просто для того, щоб убезпечити себе від непотрібного ремонту двигуна. А тепер питання: так скільки ж 2 милі секунди або 1,5. Відповідь така - час горіння паливоповітряної суміші (ТВС) сильно залежить від декількох основних параметрів. Перше - саме паливо. Друге - турбулентність потоку, а турбулентність залежить від оборотів: чим вище обороти, тим більше турбулентність, і швидше горить суміш. Третє - якість суміші (співвідношення повітря / паливо (Air fuel ratio)) на карбюраторі зазвичай 12 до 1, а то і 11 (багата суміш горить довше).
Не буду заглиблюватися в повну теорію і наводити ще безліч параметрів таких, як температура ТВС і розрядження у впускному колекторі, це нам ні до чого. Для розуміння нам буде достатньо трьох параметрів.
Висновок: якщо у нас фіксований УОЗ, як у випадку з CDI (стічне запалювання), то з ростом оборотів ефективне тиск все пізніше і пізніше доводиться після ВМТ, отже падає ефективність, а вже потужність тим більше. Велика частина палива згоряє в вихлопному колекторі. Тепер, сподіваюся, я Вас переконав, що з ростом оборотів необхідно збільшувати УОЗ.
А тепер поговоримо про сам пристрій
Цей пристрій повністю замінює CDI запалювання, CDI можна повністю демонтувати. Пристрій складається з друкованої плати процесора і елементів. В основі пристрою швидкодіючий 8-бітний мікроконтролер, операційний підсилювач, опторазвязка, польовий потужний транзистор. На поточному етапі випробувань і налагодження, плата величезна, все радіоелементи виконані в DIP корпусах. У планарних SMD корпусах плата буде в рази менше.
Особливості
Через те, що мотоциклетний датчик положення колінчастого вала за один оборот видає один імпульс, з'являються деякі проблеми. Для прикладу, в інжекторних авто датчик положення колінчастого вала видає 58 імпульсів за оборот, що дає можливість простіше синхронізувати колінчастий вал в моменти розгону і гальмування. З іншого боку, на мотоциклі, де було CDI, буде менше навантажувати процесор перериваннями від датчика колінчастого вала. Можна зробити багато інших корисних операцій.
Тому було вирішено виконувати всі обчислення в процесі кожного обороти колінчастого валу. Для того, щоб зменшити витрати і втрату часу на обчисленнях, було вирішено збільшити продуктивність мікроконтролера за рахунок невеликого збільшення тактової частоти до 20 MHz, замість 16 MHz. Це приблизно 20 MIPS продуктивності для даного мікроконтролера, що вельми непогано. З огляду на швидкісний алгоритм вибірки і обчислення УОЗ, можна знехтувати втратами часу на обчислення. Графік УОЗ ступінчастий з квантизация 250 оборотів. Цього цілком достатньо. Для настройки обчислювального блоку був запланований вихід UART мікросхеми. Даний вихід дозволяє налаштувати блок управління за допомогою моєї настроювальної панелі. У планах виготовити перехідник, USB-> UART, для більш докладної настройки за допомогою комп'ютера.
Поки настроювальна панель дозволяє на працюючому двигуні міняти кілька параметрів:
- 1. УОЗ холостого ходу.
- 2. Змішування УОЗ основного графіка.
- 3. Чи дозволять в реальному часі спостерігати зміну УОЗ.
Повний склад системи запалювання квадроцикла:
- Мікропроцесорний обчислювальний блок.
- Світлодіодний тахометр.
- Котушка запалювання від ДЕУ Матіз з двигуном 0,8L.
- Настроювальна панель.
обчислювальний блок
світлодіодний тахометр
(Зручно стежити за моментом перемикання передачі).
Настроювальна панель
(Виконано на маленькій платі. Мета - в процесі їзди моментально змінювати налаштування).
Котушка запалювання
(Дає більш потужну іскру).
