6.9. Настройка ve таблицы

Для настройки топливоподачи двигателя под управлением MegsquirtAVR, есть несколько калибровок. Самыми важными из них являются значение Req_Fuel и таблица VE (8x8, таблица объемной эффективности двигателя). Стремитесь достигать соотношения воздух/топливо 12.5:1 - 13.1:1 для режимов работы с полностью открытой дроссельной заслонкой, и 15:1 - 17:1 для режимов малой нагрузки, при управлении атмосферными двигателями. Двигателю с наддувом под нагрузкой может требоваться более богатая смесь.

Таблица VE представляет собой объемную эффективность и соотношение воздух/топливо для каждого значения оборотов двигателя (rpm) и разряжения во впускном коллекторе (kpa), где для kpa 0 = абсолютный вакуум, а 100 = атмосферное давление.

Объемная эффективность - соотношение количества воздуха, фактически заполняющего цилиндр при работе двигателя, к теоретически возможному количеству воздуха, которое заполнило бы цилиндр в идеальном случае. VE используется в 'топливном уравнении'.

Есть много способов определить VE. MegasquirtAVR определяет это относительно абсолютного давления во впускном коллекторе, а также включает AFR в таблицу VE. Таким образом: VE = (actual air mass)/(theoretical air mass)*AFRstoich/AFRactual Т.е. MegasquirtAVR, для режимной точки с большим значением VE в таблице делает смесь более богатой, и наоборот, для режимной точки с меньшим значением VE в таблице делает смесь более бедный.

Перед началом настройки таблицы VE, можно заполнить таблицу начальными значениями, рассчитанными с помощью специального калькулятора и основанными на предполагаемых значениях максимального крутящего момента и максимальной мощности настраиваемого двигателя. Калькулятор можно найти в ‘Settings/VE Table/Tools/VE Specific/Generate VE Table’ (версия MegaTune 2.25 и выше). Как бы то ни было, рассчитанная таблица VE должна затем быть тщательно настроена, чтобы избежать в дальнейшем повреждений двигателя.

Настройка таблицы VE, в общем случае, ведет к обогащению (увеличение VE) или обеднению смеси (уменьшение VE) для каждой точки таблицы VE. Большая часть работы двигателя будет “проходить” по диагонали таблицы VE, от низких оборотов и низкого абсолютного давления (т.е. холостого хода), к высоким оборотам и высокому абсолютному давлению (т.е. широко открытому дросселю). Таблицу можно настроить: используя датчик O2, запись лог- файла и приложение MegaLogViewer, и/или в ручную. При низких оборотах двигателя и низком абсолютном давлении (меньше чем половина от значения максимальных оборотов и максимального абсолютного давления) можно использовать стехиометрический или более бедный состав смеси. Более богатые смеси используются при высоких оборотах и высоком абсолютном давлении.

Однако низкие обороты/высокое давление и высокие обороты/низкое давление не часто будут “использоваться” двигателям. В общем случае, если двигатель никогда не работает при определенных значениях MAP, то в таблице VE можно не заполнять эти поля. Однако не возможно предположить, где конкретно и при каких условиях будет работать двигатель, поэтому в небольшие используемые участки таблицы записываются определенные значения VE, которые имеют смысл.

По этой, часто “используемой” двигателем, диагонали таблицы VE можно видеть, насколько изменяется значение VE от одного значения оборотов до следующего значения оборотов, и пользуясь этой разностью значений VE, определить значения в режимных точках - низкие обороты и очень высокое значение давления, и высокие обороты и очень низкое значение давления. Двигатель редко (если вообще когда-либо) будет работать в этих режимных точках, фактические значения в соответствующих частях таблицы не будут иметь большого значения, они там будут "на всякий случай". Необходимо пытаться создавать гладкую поверхность VE везде, где это возможно.

Настраивая таблицу VE при работе двигателя на холостом ходу, нужно попытаться достигнуть максимально возможного разряжения (самого низкого абсолютного давления, в кПа), для выбранных оборотов холостого хода. Это стремление приведет к самому эффективному холостому ходу. Не ставьте перед собой цель получить определенный состав смеси на ХХ (стехиометрический, или некоторое другое значение AFR), вместо этого подберите значения в таблице VE вокруг режимной точки холостого хода такими, чтобы достигнуть максимально возможного разряжения. Поскольку, в результате настройки, давление во впускном коллекторе (MAP) падает, обороты двигателя вероятнее всего повысятся, и понадобится повторная регулировка сечения байпасного канала дроссельной заслонки, чтобы понизить обороты ХХ до желаемых. В конце концов, если повышение или понижение значения VE в режимной точке ХХ, увеличивают значение MAP, то это и будет лучшей состав смеси для двигателя работающего на ХХ (при наименьшем открытии дросселя).

В режимных точках таблицы VE не связанных с ХХ, двигатель вообще работает на бедных (низкие нагрузка и обороты) или богатых смесях (высокие нагрузка и обороты). Высокая нагрузка на двигатель связана с высокими значениями MAP (кПа). Точный ответ на вопрос, когда (и сколько) двигатель должен работать на богатой смеси, является главным образом интуитивно-эмпирическим. Во время настройки, обнаружится, что обороты двигателя раскачиваются (при низких нагрузках) или двигатель "кашляет" (при более высоких нагрузках), если он работает на бедной смеси. Подберите значение VE в точках, где это происходит, таким образом, этого больше не случится. Проверьте состояние свечей зажигания на предмет работы двигателя с детонацией (крошечные черно-белые пятна на изоляторе и юбке свечи), если, настраивая таблицу VE, при высоких нагрузках и оборотах подозревается наличие детонации. Значение сигнала узкополосного датчика кислорода должно составлять 0.8 вольт при полностью открытой дроссельной заслонке, по крайней мере, в начальной точке, при настройки зоны WOT (Wide Open Throttle) таблицы VE.

Объемная эффективность двигателя (VE) в MegasquirtAVR - таблица 8x8 значений, значения в которой фактически являются произведением VE * gamma, где gamma есть (стехиометрическое AFR) / (фактическое AFR), и значение VE выражено как процент (т.е. значение 65 представляет 65%-ую объемную эффективность двигателя при AFR 14.7:1).

Примечание: если используется "не правильное" значение REQ_FUEL, значения VE в таблице, будет искажено на то количество, на которое REQ_FUEL является "не правильным".

Для MegasquirtAVR (и большинства MAP контроллеров впрыска), значение VE основано не на проценте от количества воздуха в цилиндрах, заполняющихся относительно атмосферного давления, а на проценте от заполнения относительно давления впускного коллектора. Так даже с высоко "наддувным" двигателем, значения VE в таблице не будут сильно выше 100%, за исключением зон с богатым составов смеси.

Можно настроить двигатель для работы на стехиометрической смеси с узкополосным датчиком O2, но не на высоких нагрузках/оборотах. Нужно использовать 'математику', для корректировки состава смеси относительно стехиометрии.

Например, если при значении VE в 65% получается стехиометрическая смесь в определенной режимной точке (RPM, kPa), и необходимо обеднить смесь в этой точке до AFR 16.0:1, необходимо: 65% * (14.7 / 16.0) = 60%. А при значении VE в 80% и обогащение до AFR 12.5:1 от стехиометрии: 80% * (14.7 / 12.5) = 94%.

Примечание: для настройки стехиометрического состава смеси c использованием MegaLogViewer, установите напряжение переключения сигнала узкополосного датчика O2 равным 0.45 - 0.50 вольт. Определяется калибровкой EGO switch point диалогового окна 'Enrichments' в MegaTune. Можете также настроить предложенную MegaLogViewer таблицу VE, как описано выше, чтобы получить другие составы смеси.

Отметьте для себя, пожалуйста, что если хотите проверить работу двигателя на богатой смеси при условии высокой нагрузки/высоких оборотов, убедитесь, что сигнал с узкополосного датчика кислорода составляет, по крайней мере, 0.8 - 0.9 вольт при “широко открытым дросселем“ (WOT). Это делает узкополосный датчик кислорода несколько менее полезным.

Можно установить значения RPM и MAP для таблицы такими, какими хотите, но они должны быть в точно таком же порядке, как и в таблице программы настройки. Разместите их так, чтобы значения перекрывали весь диапазон оборотов и нагрузки двигателя. Таким образом, получается сетка обороты/давление от самых малых оборотов холостого хода до отсечки (красной линии тахометра), и от разряжения на ХХ или ПХХ до давления при полностью открытой дроссельной заслонке (с наддувом, если применяется). Наиболее выгодно разбивать диапазон на равномерные участки, но допускается выбрать любые значения.

Значения, в таблице VE, выше 100% используются только для создания богатых смесей. Даже у двигателя с турбокомпрессором, вообще не будет чрезвычайно больших значений VE. Дополнительное топливо для boost’а, в топливном уравнении, получается через параметр MAP: PW = REQ_FUEL * VE(kpa,rpm) * MAP * E + accel +Injector_open_time. Таким образом, увеличение VE при большом boost’е делает смесь более богатой.

В основном, масса воздуха вычисляется, используя закон идеального газа (PV=nRT), где давление P является функцией VE и MAP, объем V = объему двигателя, температура воздуха T является функцией E (Enrichment), R - газовая постоянная. Мы ищем n, (и в конечном итоге массу поступившего в цилиндры воздуха), и затем полученный результат объединяем со значением характерным для данной форсунки.

Наличие датчика O2 делает настройку, в части откатки таблицы, намного проще, поскольку имеется возможность вести лог, и использовать MegaLogViewer или MegaTune/autotune, чтобы получить таблицу VE, настроенную по несколькими, с легкими режимами работы двигателя, поездкам вверх и вниз по улице. Потратив немного времени на настройку и можно утяжелять режимы работы двигателя. Не следует утяжелять режимы работы двигателя (для продолжения настройки), если есть какие-нибудь проблемы (обычно, обратные хлопки означают бедные смеси, дизелинг при выключении зажигания - слишком богатые смеси).

Попросите кого-нибудь поехать с Вами в качестве водителя. Посмотрите, где находится рабочая "точка" (rpm, kpa), когда двигатель находится под нагрузкой - там Вы должны сосредоточиться на настройке. Используя 'стрелку вверх' + 'shift', для увеличения значения VE, изменяют четыре вершины вокруг рабочей точке двигателя, сделайте пять шагов ('стрелку вверх' + 'shift') для каждой вершины, и посмотрите, есть ли эффект. Выключите режим замкнутого контура регулирования, с использованием датчика O2, установкой значения - размер шага EGO коррекции, на нуль. Наблюдайте за значением датчика O2 на странице настройки и используйте это для себя как обратную связь богато/бедно. Для возможности настройки по сигналу датчика О2, сигнал датчика должен быстро изменяться от богато к бедно и от бедно к богато. Другой способ настройки заключается в использовании EGO коррекции, включите EGO коррекцию, а затем настраивайте с использованием значения EGO коррекции, а не значения напряжения EGO. Если коррекция меньше 100%, то повысьте VE, и т.д.

В основном, стратегия настройки с использованием датчика остаточного кислорода в отработавших газах, состоит в следующем:

Если настройки откатываются "в реальном времени" с ноутбуком в автомобиле, то выключаете EGO (установите размер шага равный 0). Таким образом, теперь можно осуществлять прямое воздействие на топливо, внося изменения в таблицу VE, и корректировка топливоподачи будет происходить немедленно. В противном случае, EGO коррекция будет изменять длительность импульса на форсунки в небольших пределах, что не позволит сделанным изменениям иметь эффект (пока величина этих изменении не превысит предел EGO коррекции [EGO ± (%)])!

Однако, если для настройки используется MegaLogViewer с записанным лог- файлом, то для генерации множества точек пересечения в лог- файле, необходимо включить обратную связь EGO коррекции (например, размер шага = ~3%, предел = ~ 75%, число событий зажигание = 8). Не изменяйте таблицу VE вообще, во время откатки. Полученный лог-файл “скормите” MegaLogViewer.

Можно также использовать MegaTune/autotune при настройке таблицы VE.

Autotune (автонастройка) - алгоритм, встроенный в последние выпуски MegaTune, который позволяет автоматически настроить таблицу VE, основываясь на показаниях обратной связи (EGO). Это подобно MegaLogViewer, но работает в реальном времени, без записи лог- файла.

С узкополосным датчиком О2 можно использовать автонастройку с любым алгоритмом впрыска и любым MAP датчиком, для настройки 'экономичной' части таблицы VE, до стехиометрического AFR (или другого целевого AFR), что даст отправную точку, для экстраполирования значений на мощностную часть таблицы VE.

Нет необходимости в нагрузочном стенде, чтобы настроить мощностную часть сделанной таблицы VE, но определенно НЕЛЬЗЯ использовать autotune с узкополосным датчиком для этой части таблицы. Иначе у двигателя сломаются или расплавятся поршня. Чтобы использовать autotune для настройки области WOT, необходимо использовать широкополосный датчик кислорода (датчик и собственный контроллер), с включенным алгоритмом EGO коррекции, который позволяет установить определенные целевой AFR. Если одно из этих требований отсутствует, то Вы должны положиться на опыт.

Единственное свидетельство того, что autotune включен, является флажок внизу диалогового окна. Отметьте, что autotune обновляет таблицу VE в ОЗУ микроконтроллера, и для сохранения измененной таблицы VE во flash необходимо нажать кнопку "Burn" .

Остерегайтесь настолько богатых смесей, которые начнут приводить к пропускам воспламенения, а то датчик кислорода интерпретирует несгоревшую смесь как бедную (так как недожженный кислород присутствует в несгоревшей смеси), и алгоритм работы с замкнутым контуром обратной связи попытается добавить топливо, еще больше ухудшая ситуацию. Пользуйтесь автонастройкой таблицы VE аккуратно, autotune не волшебник!

Для начала, установите размер шага EGO (в MegaTune) равный 1%, а диапазон коррекции в ~10%, чтобы autotune не делал нестабильных скачков. Коэффициент усиления autotune по умолчанию составляет 50%, таким образом, значение VE может измениться на 5% за одну операцию с вышеупомянутыми значениями настройки.

Алгоритм управления EGO выключает все коррекции (т.е., устанавливает коэффициент коррекции в 100%) всякий раз, когда действует обогащение при ускорении, замедление, обогащение при прогрев или любой другой тип обогащения. Значение EGO 100% в свою очередь имеет эффект выключения autotune.

Шаг EGO коррекции не играет роли вообще, так как является внутренней переменной непосредственно EGO алгоритма и указывает, как быстро происходит коррекция. Шаг autotune, определяется текущей EGO коррекцией (с ограничением по диапазону коррекции EGO регулятора), и пропорциональным коэффициентом усиления. Оба параметра играют роль в вычислениях, насколько шаг autotune будет больше. Выглядит это так: алгоритм EGO коррекции использует любые необходимые значения, чтобы получить величину коррекции, ограничиваясь лишь 100% +/- диапазон EGO коррекции. Алгоритм autotune использует значение EGO коррекции, умножает разность этого значения и 100% на коэффициент усиления, чтобы получить величину изменения значения в таблице. Если коэффициент усиления 0.5, EGO коррекция составляет 110%, тогда изменение значения VE составит 5%.

Есть несколько параметров, которые затрагивают режим autotune. Они представлены в файле custom.ini приложения MegaTune:

allowAutoTune = on

corrector = egoCorrection

Vertex tolerance parameters (параметры настройки вершины)

xRadius = 200 ; rpm

yRadius = 7 ; map

Tuning block parameters (параметры настройки блока)

xLimits = 1500, 4000 ; rpm

yLimits = 60, 90 ; map

zLimits = 10, 200 ; VE

Controller parameters (управляющие параметры алгоритма)

initialStartupInterval = 1.0 ; seconds

updateInterval = 1.0 ; seconds

proportionalGain = 0.5

lumpiness = 5 ; percent

Radius [радиус] (или параметры настройки вершины) указывает, как близко к вершине должна быть режимная точка прежде, чем значение VE будет отрегулировано. Например, с вышеупомянутыми установками, autotune настроит вершину, если режимная точка будет в пределах 200 rpm и 7 kPa той вершины. Если увеличить параметры радиуса, которые позволили бы режимной точке быть дальше от вершины, то возможно изменение несоответствующей вершины (обычно, в любой момент времени, в процесс вовлечены четыре ближайшие вершины, но autotune изменяет только самую близкую). С помощью параметров настройки вершины пытаются минимизировать эту ошибку, чтобы настройка производилась тогда, когда самая близкая вершина имеет подавляющее влияние.

Для параметров Limits [пределы] (или параметры настройки блока) "X" - rpm. "Y" обычно - MAP, TPS или нагрузка. "Z" - непосредственно VE. Получается область, определяемая параметрами пределов, для режимной точки, за пределами которой никакие изменения происходить не будут. Параметры радиуса указывают, как близко режимная точка должна быть к настраиваемой точке для работы алгоритма autotune, если режимная точка не попадает в него, то коррекция не происходит. Если изменить пределы, то точность или скорость работы алгоритма не изменится, изменится лишь действующая область для настройки.