Привет, коллеги!
Так как в прошлой статье вы изъявили желание узнать подробнее о том, как выглядит управления двигателем гоночной машины в реальной жизни, то я готов вам рассказать как это устроено на практике. Сегодня я вам покажу на конкретных примерах как устроена система управления и настройки двигателя в моем автомобиле. В качестве подопытной выступит Subaru Impreza WRX STi с блоком управления двигателя MoTeC M800. В данной статье вы найдете описание программы управления, основных функций и некоторые нюансы настройки. Заинтересованных прошу пройти под кат.
В качестве вступления давайте познакомимся непосредственно с силовой установкой, которой управляет компьютер. Это бензиновый 4-х цилиндровый двигатель EJ257 с оппозитной компоновкой и турбонаддувом. Он снабжен 4-мя распредвалами, 2 впускных с возможностью изменения фазы газораспределения. Соответственно, он оснащен 4-мя форсунками Bosch 1000CC, 4-мя свечами с раздельными катушками зажигания и турбиной Greedy TD06-20G. C ним произведено множество разнообразных модификаций. В итоге данный образец способен развивать пиковую мощность до 450 лошадиных сил.
Столь мощная конфигурация заставила отказаться от датчика массового расхода воздуха (MAF) в пользу датчика абсолютного давления воздуха в впускном коллекторе (MAP) по причине того, что был достигнут верхний предел измерений штатного MAF. С точки зрения управления системой наддува, то здесь применено классическое решение в виде трехпортового соленойда Apexi. Датчики REF/SYNC (положение коленвала, зажигание) используются стандартные. Так же из штатных устройств используются датчик температуры двигателя, датчик температуры входящего воздуха, управляющие механизмы электронной педали газа и электронной дроссельной заслонки и средства управления системой изменения фаз газораспределения. Датчик детонации, к сожалению, пришлось упразднить ввиду отсутствия точных калибровок его значений. Из периферийных устройств к ECU подключены реле вентиляторов охлаждения радиатора, датчик активности гидроусилителя и система управления бензонасосом.
Для подключения к ECU нам потребуется специальный адаптер Motec UTC CAN-to-USB. В качестве ПО я использую ECU Manager v. 3.5. Программное обеспечение позволяет анализировать файлы прошивок в двух режимах: он-лайн и офф-лайн. При первом корректировки параметров вносятся на подключенном ECU непосредственно в работающую прошивку. При втором изменения вносятся в файл, который впоследствии необходимо загрузить в компьютер. Что же, давайте познакомимся с основными элементами ПО (вы это можете сделать, установив его на свой компьютер и создав в нем новый проект). Хотелось бы отметить, что почти все пункты имеют встроенную справку «F1».
Основным рабочим меню является «Adjust», через которое мы попадаем во все основные механизмы настройки. Наиболее часто используемыми являются настройка топлива и зажигания. Во втором блоке представлена закладка «Functions», хранящая в себе самое «сладкое»: разнообразные специфические функции. Блоки Digital, Auxiliary, Ignition и Injector представляют собой группированные порты ввода-вывода. Каждый из них имеет свои возможности и персональные настройки. В своей основной массе они являются универсальными и позволяют назначать им любые функции. Последний блок имеет довольно «говорящие» названия вкладок и в большинстве своем содержит параметры, которые настраиваются один раз. Так же стоит отметить тот факт, что ECU обладает системой парольной защиты собственной прошивки, позволяющей настройщику заблокировать полностью или частично в нее доступ.
Конечно же, основным рабочим инструментом является топливная карта (Adjust -> Fuel -> Main table), которая определяет какое количество топливо необходимо подать в данный момент. По ней рассчитывается время, на которое необходимо открыть форсунку. Оно не является константным и суммируется по сложной схеме «компенсаций» из базовых значений в таблице с дополнительными параметрами. Оно зависит как от температурных режимов, давления во впускном коллекторе, так и от любых «произвольных» формул. Подаваемая в двигатель смесь является одним из наиболее важных значений в работе двигателя. При слишком бедной смеси вы рискуете получить детонацию топлива и преждевременно похоронить двигатель. Подавая же слишком много топлива вы создаете чудовищный расход в совокупности с риском взрыва горючего в выхлопном коллекторе. Это очень тонкая граница между мощностью, экономичностью и долговечностью. Познакомиться с разнообразными компенсационными режимами можно во вкладке Adjust -> Fuel -> Compensations.
Второй главной таблицей является контроль угла опережения зажигания (Adjust -> Ignition -> Main table). Данная настойка является одной из решающих для достижения максимальной эффективности сгорания топлива. Так как качество бензина на заправочных станциях страдает, то параметры должны быть выстроены таким образом, что бы они покрывали некоторый спектр топлива с точки зрения скорости его горения. Ее калибровка требует некоторого понимания физики процессов, происходящих в двигателе. Традиционно для многих параметров, неверное значение приводит к покупке нового двигателя. Поэтому стоит максимально ответственно подходить к изменениям, и не пытаться вносить их «на лету» без датчика контроля детонации. Так же как и топливная карта, существует набор компенсаций для изменения таблицы динамически в зависимости от других параметров (Adjust -> Ignition -> Compensations).
Далее обратим внимание на закладку Adjust -> Functions. Здесь представлены алгоритмы управления регуляцией наддува, настройки гоночных систем «антилаг» и «трекшн-контроль» и много другое. Вы можете настроить изменение поведения двигателя в зависимости от включенной передачи, сделать до трех режимов контроля впрыска закиси азота и выстроить схему автоматического контроля смеси по двум лямбда-зондам. В принципе, палитра всевозможных функций настолько богата, что позволяет реализовать любую необходимую функцию как для гражданской езды, так и для гоночных заездов. По мере совершенствования программного обеспечения Motec появляются новые дополнительные модули и алгоритмы. Среди всей этой палитры я хотел бы обратить ваше внимание на такую, казалось бы, непримечательную функцию как Idle Control. Она представляет собой систему поддержания холостых оборотов двигателя.
Для их контроля применяется пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. Это обусловлено тем, что поддерживать холостые обороты двигателя необходимо при самых разнообразных условиях. Включенное электрооборудование (фары, отопитель стекла) или печка могут существенно увеличить нагрузку на двигатель. Соответственно, компьютер должен плавно отреагировать на событие и увеличить количество оборотов коленвала. В настройке этих параметров кроется одна из главных проблем Motec: контроль двигателя на малых оборотах. Выставить параметры PID настолько точно, как это сделано на гражданских автомобилях занимает огромное количество времени и сил. Но даже потратив на это неделю, все равно приходится смириться с компромиссами вроде 1000 об/м и небольших «блужданий» из-за слишком большой дифференциальной составляющей.
Пожалуй, на этом я закончу описание компонентов ПО. Детальное описание каждой функции достойно отдельной статьи ввиду массы нюансов и тонкостей. Конечно же, при наличии интереса, я готов продолжить повествование на выбранные вами темы.
В целом же, для настройки ECU Motec требуется масса терпения и аккуратности. Любая ошибка может повлечь за собой дорогостоящий ремонт. К сожалению, не существует каких-либо объемных руководств. Практически все знания и ответы на специфичные вопросы собраны на форуме компании. Но так как каждый проект индивидуален, то многое познается на своих ошибках.
Спасибо за внимание! Надеюсь, я рассказал Вам что-то новое.
Автор: isox
