Тюнинг Обзор современных блоков управления двигателем (Standalone ECU)

Обзор современных блоков управления двигателем (Standalone ECU)

f3c4c72s-960
Обзор современных блоков управления двигателем (Standalone ECU)
Владимир Шарандин
Автор Владимир Шарандин / Автожурналист портала autotest.pro

В большинстве случаев на постройку гоночного или даже просто “заряженного” автомобиля тратятся значительные ресурсы. Ключевым фактором в успехе любого такого проекта, является принятие решения, на чем подготовленный двигатель будет настраиваться и в дальнейшем работать.

Давайте сразу отбросим вариант с использованием решений для классического чиптюнинга типа: WinOls, ECM и т.д. Для более менее нормального результата, необходимо иметь, как минимум, профессиональное лицензионное программное обеспечение и оборудование “заточенное” на определенную марку автомобилей. Приобретение лицензии на программу и специального прибора для загрузки, дает доступ практически ко всем картам в оригинальной прошивке и их модификаций.

Предлагаю рассмотреть один из таких вариантов. Неплохое решение для автомобилей Форд предлагает компания STC Flash.

Основным преимуществом является то, что в базе программы уже есть обработанные данные большинства тюнинговых запчастей, имеющихся на рынке на данную модель (форсунки, турбины, компрессоры, системы впуска и выпуска, дроссельные заслонки, датчики расхода воздуха …). И даже, если вы сделали кастом модификации или установили то, чего нет в базе, то программа позволяет это прописaть.

Подобные решения стоят в пределах 500 долларов на одну машину, плюс настройка. Это позволит вам настроить не плохой тюнинг проект, установить турбо КИТ и так далее.

Но если речь идет о настоящем “заряженном” или вообще гоночном автомобиле, то решение существует только одно – самостоятельный блок управления двигателем. На рынке имеется огромный выбор — от дешевых, со слабеньким функционалам (вряд ли это будет лучше, чем выше описанное решение) и до таких как – Bosch Motorsport или Magneti Marelli, которые используются в профессиональных гоночных командах заводов производителей.

Откинем всякую фигню и супер накрученные блоки управления и давайте рассмотрим средний класс, те ЭБУ, которые имеют современный интерфейс, широкие возможности достаточные для выполнения любых задач в современном высоко форсированном автомобиле, именно автомобиле, а не двигателе. К таким бы, я отнес следующие: AEM (Infinity series), Haltech (series Elite), Gems EM80, Link G4+, Vi-PEC, MoTec (M1 Series). У всех перечисленных блоков управления один принцип, похожий интерфейс и очень близкий функционал. Наверное, только стоит отметить блоки М142 и М182 от компании MoTec – они для управления двигателями с прямым впрыском.

Основное отличие современных блоков заключается в том, что топливная карта основана не на миллисекундах открытия инжекторов, а на Volumetric efficiency VE – коэффициент наполнения.

В двух словах — коэффициентом наполнения называется отношение количества свежего заряда, по массе, действительно поступившего в цилиндр, к количеству свежего заряда, также по массе, которое могло бы заполнить рабочий объем цилиндра при давлении и температуре в исходном состоянии на впуске в двигатель

VE = nMa / ρaVdN

где:
Ma = масса свежего заряда, поступившего в цилиндр
ρа = плотность окружающего воздуха
Vd = рабочий объем
N = частота вращения коленчатого вала
n = количество оборотов за один рабочий ход

В качестве видео иллюстрации предлагаю посмотреть ролик от АЕМ

 

Использование коэффициента наполняемости в топливной карте вместо миллисекунд имеет много преимуществ. О бонусах поговорим чуть позже. Принцип простой, если вы знаете массу поступающего воздуха, размер инжекторов, целевое значение топливовоздушной смеси (АФР) – в таком случае система, работающая на основе VE (коэффициент наполнения), автоматически определят необходимое количество топлива при любой частоте вращения коленчатого вала и при любых условиях.

Коэффициент наполнения напрямую зависит от “железа”. Карта наполнения практически идентичная крутящему моменту двигателя, а максимальное значения VE, всегда находится в точке максимального момента.

С теорией на сегодня закончим, и предлагаю пощупать в действии. Начнем с американского представителя АЕМ series Infinity, а в случае, если понравится, то в дальнейших постах, в таком же стиле, познакомимся и с остальные “спортивные мозгами” (Haltech (series Elite), Gems EM80, Link G4+, Vi-PEC, MoTec (M1 Series)).

Блок управления от АЕМ серии Elite имеет самый простой, дружеский интерфейс, меньше всего необходимо вносить данных. Конечно, чем больше возможностей для настройки, внесения корректировок и т.д., тем лучше. Но и тем больше шансов для ошибок и фатального исхода для двигателя.

Так выглядит окно, где вносятся основные данные по двигателю. В качестве расчёта подачи топлива в данном примере я выбрал именно VE метод. Для оси загрузки как для таблицы VE и угла опережения зажигания в данном случае используется значения датчика давления воздуха, можно выбрать и положение дроссельной заслонки или значения с датчика расхода воздуха.

После этого прописываем все датчики, инжектора, выбираем тип топлива. Стоит сказать отдельное спасибо инженерам АЕМ за то, что уже есть большая база датчиков, форсунок и если вы используете, то что есть в базе, то калибровать нет необходимости.

Естественно есть такая функция, как обратная связь по датчику кислорода или замкнутый контур (close loop). Для этого надо прописать к каким форсункам относится какой датчик кислорода (lambda 1, lambda 2). В отдельной карте вы пишите Target Lambda (AFR) т.е. то значение смеси, которое вы хотите иметь в каждой конкретной ячейке в зависимости от нагрузки на двигатель (в данном случае давление во впускном коллекторе) и частоты вращения коленчатого вала. Указываете максимальные отклонения, от целевой АФР, которые допустимы, и в этих пределах блок управления будет сам подстраивать смесь под целевые значения АФР.

И так, пора и к делу

Так как на данном автомобиле с 6-ти цилиндровым двигателем установлено 2 датчика кислорода, то соответственно и две замкнутых петли (клоуз луп). Значение LambdaFB – показывает насколько и в каком направлении происходит мгновенная коррекция подачи топлива, постоянно сравнивая реальную лямбду (Lambda1,2) с заданной (Target Lambda). В данном примере, карта VE уже практически идеальна (желательно, что бы корректировки LambdaFB не превышали 5%), в данном случае -0.01, или всего 1% мгновенная корректировка на 1935 об/мин при постоянном удержании двигателя в этой точке. Изменяя значения коэффициента наполняемости в ячейке. Мы подгоняем реальную лямбду к требуемой. Таким образом, пройдя на стенде все точки, мы составили полную карту. Теперь время посмотреть на результат.

Поехали:


На видео видно, что при открытии дросселя более 90% (Throttle%) коррекция по лямбде отключена. Это сделано специально в настройках. Для серьезных, длительных гонок на треке лучше не полагаться 100% на датчик кислорода, он может выйти из строя, перегреться и т.д. Поэтому важно заполнить карту эффективной наполняемости как можно лучше.

Данный блок управления имеет очень мощный процессор с частотой 200 МГц, что позволяет невероятно быстро обрабатывать всю необходимую информацию и производить запись до 100 параметров и все это в режиме онлайн.

Нижней части окна, находится поле для показа выбранных параметров. Они идут как в режиме онлайн, так и всегда есть возможность посмотреть лог файл. Лог файл помогает быстро найти и подстроить проблемные ячейки в таблице VE. Наводя мышку на график из лог файла, сразу же в таблице указывается та самая ячейка. Изучив графики замера, стало понятно, что настройка требует корректировки. Особенно на 6000-6500 об/мин.

Выделенные ячейки, это те места, где была произведена подстройка таблицы.

Пробуем еще раз и смотрим на результат:

Как видно, стало намного лучше, но есть проблемка на оборотах близких к 6500 происходят резкие изменения показаний давления во впускном коллекторе (MAP kPa), голубого цвета график

Что в свою очередь приводит к скачкам значений лямбды в этой зоне. Для решения этого, зайдем в настройки и изменим чувствительность датчика давления (MAP Smoothing)

Смотрим результат на видео:

 
Ситуация значительно улучшилась, можно так и оставить.

Поговорим немного о преимуществах системы настройки основанной на таблице коэффициента наполняемости (VE table). Необходимо один раз качественно настроить двигатель, и этого будет достаточно для дальнейших манипуляций. В выше приведенных замерах требуемая лямбда (Target lambda) была 0.88. Без всяких перенастроек, не используя функцию коррекции по лямбде, мы можем просто изменить значения в соответствующей таблице (Lambda Target Table) на те, которые пожелаем

И больше ничего делать не придется. Как пример, выставим целевое значение лямбды при максимальной загрузке – 0.82 и сделаем замер:

 
Лямбда стабильно держится в районе 0.82 на протяжении всего заезда. Также, нет необходимости перенастраивать двигатель при переходе на другой вид топлива – метанол, этанол, Е85 и т.д. Достаточно выбрать вид топлива в настройках, или установив датчик flexfuel, определяющий процентное содержание спирта в топливе, и включив эту функцию, все будет делаться автоматически.

Для четкой работы системы мгновенной коррекции топлива необходимо не только ввести лимиты, но настроить эту функцию — Lambda Control. Там есть несколько параметров, с которыми необходимо поработать.

Lambda Target (AFR Gasoline) = 14.7 – белая линия.
Зеленая линия показывают значения измеренной АФР. Как видно из графика, изменяя настройки этой функции, мы влияем на время реакции, амплитуду и т.д. В итогe добились практически 100% повторения линии требуемой АФР (правый нижний угол).

Для настройки таблицы VE вы можете пользоваться несколькими методами. На стенде изменяя значения в конкретной ячейке и следя за результатом, по старинке с калькулятором и лог файлом или включить соответствующий показатель NewVE, который сразу рекомендует вам какое значение в данную ячейку ввести и это функция работает, как онлайн, так и с лог файлами.

Как в данном примере – в точке 2000 об/мин и загрузке 45 кПа (точнее, где-то в том районе) значение VE в таблице 62.5. При введении нового значения NewVE – 65.3, LambdaFB или значения коррекции станут равны нулю.

И последнее, на чем сегодня хотелось бы заострить внимание. Огромное преимущество использования независимых современных электронных блоков управления (Stand Alone ECU) перед настройкой оригинальных блоков управления или дешевых независимых – наличие мощной системы зашиты и диагностики двигателя (Engine Protection), коммуникация по CAN шине, внутренняя память (в данном блоке 64 Гбайт) позволяющая записывать до 100 параметров.

Наличие встроенной системы логирования, это как черный ящик, всегда даст ответ кто виноват, в случае поломки двигателя — пилот, настройщик или моторист. Но главное, все же не в этом. Система Engine Protection прежде всего предназначена для защиты двигателя.

Из моего личного опыта, работы с клиентами участвующими на различного уровня гоночных соревнований, могу с уверенностью сказать, что наличие приборов в автомобиле (АФР, ЕГТ, давление и температура масла и т.д.) в большинстве случаев для пилота только помеха. Начинающие гонцы просто не видят их, из-за стресса на треке.

Мне, как настройщику, данная система поможет убедить “упертого” клиента, привести свой автомобиль в порядок т.к. в большинстве случаев, люди кто строит сильно заряженные автомобили, не все вопросы по двигателю решают в полном объеме. Особенно это касается системы охлаждения и давления масла (при использовании гоночной резины из-за повышенных перегрузок происходят отливы масла).

Что еще сказать. Цена за данный блок управления – от 1500 долларов, зависит того, сколько цилиндров способна система контролировать. Самая простая версия за 1500 способна работать с двигателями до 6-ти цилиндров.

Естественно имеются следующие функции: электронная педаль газа, Launch Control, Nitrous Control, Variable Cam Control, Traction Control, Multiple boost control strategies (time, gear, vehicle speed, switch and more, Individual cylinder ignition trim (RPM based), Individual cylinder fuel trim (RPM based), 2-channel adaptive knock control, …

Проще посмотреть у них на сайте. Да, стоит отметить 4 различных карты с переключением “на лету” (4 Separate ignition maps, 4 separate Lambda target maps, 2 separate VE tables).

Напомню, если будет интерес, то в дальнейшем сделаю подобные обзоры и по остальным блокам управления, указанным в начале поста.

P.S. В последнем своем посте было упомянуто, что в Москве, на территории современного автоцентра компании Торгмаш в ближайшее время открывается филиал нашей компании со всем необходимым оборудованием (динамометрическим стендом, продувочным и т.д.).

После этого, получил очень много сообщений в личку с различными вопросами. Отвечу здесь, информация вся будет на сайте компании Торгмаш.

С уважением
Barik

Пожалуйста, не надо в комментариях перечислять все названия ЭБУ, их сотни, и обзор этот посвящен современным, мощным, надежным блокам управления ДВС и отлично себя зарекомендовавшим не только в автоспорте но и на гражданских автомобилях — работающих на базе VE Table.


Оставьте ваш комментарий и на него ответит лично автор статьи!
На нашем сайте размещены только авторские материалы от профессиональных журналистов и известных блоггеров, они с удовольствием вступают в диалог с нашими читателями :)

Об авторе

Владимир Шарандин

Владимир Шарандин

Основатель знаменитой тюнинговой компании Торгмаш, инженер, автогонщик, неоднократный победитель и призёр соревнований по автокроссу, кольцевым гонкам, чемпион России, мастер спорта, пишет диссертацию в University of Texas at Austin, о своих увлечениях: Focus on a new way of thinking about how the modern racing engine works