AFR + EGT meter. ШДК (ШПЛЗ) контроллер

ExTuner: ШДК контроллер + EGT. Тюнинг по выхлопным газам

Мы не остановились на программировании ЭБУ в режиме реального времени и решили  начать расширять свою узкую специализацию в области устройств для тюнинга систем управления ДВС, и следующим продутом стал ExTuner – система измерения и мониторинга параметров состава воздушно-топливной смеси (A/F Ratio) и температуры выхлопных газов (EGT), а также дополнительные функции, такие подключение большинства датчиков для мониторинга дополнительных параметров (например давления наддува, температуры ОЖ, масла и т. д.); эмуляция сигнала узкополосного датчика кислорода (0-1В); поддержка последовательного протокола Innovate (LC-1/LM-1,2) для возможности вывода показаний AFR в любое ПО, которое поддерживает данный протокол и другое.

Предыстория. На что было уделено внимание при создании

На разработку данного девайса ушло более года, когда сроки релиза были намечены уже через пол года после написания первой строки кода. Почему? Дело в том, что большая часть времени ушло на создание грамотного контроллера широкополосного датчика кислорода (далее ШДК), а именно было уделено большое внимание точности показаний и надежности. Дело в том, что изначально точность системы контроллера ШДК базировалась на основе использования внутреннего калибровочного сопротивления датчика, сопротивление которого подбирается при производстве, зависящее от индивидуальных особенностей датчика, и при работе, контроллер автоматически учитывает данное сопротивление для корректировки показаний. Данный подход является самым простым, но со своими нюансами, о которых мы расскажем далее.

Калибровочный резистор датчика Bosch LSU (источник wbo2.com)

ШДК контроллер устройства

В процессе эксплуатации датчик “стареет” и при использовании в качестве эталона калибровочного сопротивления, показания начинают отличаться от истинных, в силу необратимых процессов в чувствительном элементе датчика, которые также могут быть вызваны “отравлением” датчика слишком богатой смесью. Также, мы не добились точных и адекватных показаний даже новых датчиков, производства Bosch, похоже в последнее время производитель начал экономить на процессе подбора точных параметров калибровочного сопротивления каждого датчика при производстве.
В качестве эталона мы использовали Innovate LM-2 известной американской компании, который имеет запатентованные алгоритмы контроллера AFR.
Было  протестировано около десятка датчиков Bosch LSU 4.2 и 4.9, как новых так и с пробегом, которые были установлены в одной среде выхлопной трубы тестового автомобилях. Первой проблемой с которой мы столкнулись – значительное отклонение показаний от LM-2, причем характер отклонения значительно отличался на разных датчиках, даже в рамках одной версии (4.2 либо 4.9), поэтому просто “подогнать” значения каким-то универсальным коэффициентом было бы невозможно, что могло быть приемлемо из маркетинговых соображений.
Мы добивались не просто показаний, которые были бы приемлемы на уровне бюджетных “показометров”, а показаний, которые выглядят на фоне известного бренда практически неотличимыми.  Но этого удалось добиться только тогда, когда мы реализовали собственный алгоритм калибровки, используя в качестве эталона воздух.
Проделав исследования и многочисленные тесты, мы можем с уверенностью ответить за показания нашего устройства!

free air calibration
Результат калибровки
extuner calibration
Показания кислорода на открытом воздухе после процесса калибровки

На это, а также тестирование ушла значительная часть времени разработки всего проекта.

Система диагностики. Не просто “показометр”

Вторым шагом в подходе к разработке, была реализована система диагностики состояния датчика кислорода и основных систем устройства. Широкополосный датчик кислорода весьма не простой по структуре, представляющий собой электрохимическую систему состоящую из узкополосной ячейки Nernst; ионного насоса кислорода (pump) и нагревательного элемента. При этом, стоит отметить, что выход датчика из строя не всегда очевиден – ШДК может продолжать работать при значительном изменении в свойствах его структуры, что может повлиять на показания! Об одной из причин таких явлений мы рассказывали выше. Также ухудшением работы датчика могут послужить перегревы и механические удары.
По этим соображениям было принято решение о внедрении системы диагностики датчика кислорода и не только, которая постоянно отслеживает параметры датчика, и при их отклонении устройство предупреждает об этом в виде отдельных кодов на дисплее, каждому из которых соответствует описание и методы решения.

Устройство ШДК
Устройство ШДК Bosch

Контроль температуры выхлопных газов

Каждому опытному тюнеру известно, что контролировать температуру выхлопных газов во время настройки является более важной задачей, чем это может показаться на первый взгляд.
Измерение температуры выхлопных газов более тривиальная задача. Для этого мы используем готовый контроллер компании Maxim Integrated  для термопар К-типа с компенсацией температуры “холодного спая”. Диапазон температур вполне достаточный для большинства решений – от 0 до 1024 °C, с погрешностью +-2 градуса.

EGT контроллер
egt meter

Эмуляция Innovate Serial Protocol

Для того, чтобы “подружить” устройство с различными сторонними программами для тюнинга, мы решили использовать открытый последовательный протокол Innovate, который доступен практически в любой современной программе, которая использует показания AFR.  Конечно, вы можете осудить нас за это, и сказать что мы просто “украли” наработки у других, но с другой стороны мы имеем и свой протокол для работы с собственным софтом ExTuner Utility, который также доступен сторонним разработчикам, но чтобы другие разработчики могли его использовать или добавить к существующим программам, на это уйдут годы.
Для подключения к ПК используется обычный USB интерфейс.

ExTuner Utility

Как и для эмуляторов CobraRTP мы разработали отдельную утилиту.  На момент написания статьи ExTuner Utility позволяет:

  • Выводить параметры на виртуальные приборы в реальном времени
  • Записывать параметры и сохранять в формате CSV для дальнейшего анализа
  • Обновление прошивки устройства
  • Настройка аналогового входа (AUX) для собственных нужд
  • Настройка аналоговых выходов AUX
  • Проверять обновления на сервере в режиме онлайн
  • имеется 2 языка интерфейса: Русский и Английский

Для подключения необходимо подключить устройство по USB и в программе. 

extuner software
Главный экран
extuner
Настройка показаний конверсии

Недостаточно AFR + EGT? Есть выход: AUX

Как дополнительная опция, устройство имеет аналоговый вход общего назначения (0-5В), с помощью которого можно подключать различные датчики для вывода показаний на дисплей в виде физической величины и не только.
Для подключения подходят большинство датчиков  с выходным сигналом в диапазоне 0…5В. Но как сделать чтобы сигнал вольтажа конвертировался в понятные человеку значения? Ответ прост, для этого необходимо знать 2 рабочие точки, чтобы система построила линейную функцию. Данные параметры задаются в графическом интерфейсе ExTuner Utility:

extuner
Настройка показаний конверсии
Показания с ДАД (MAP)

Таким образом, девайс имеет уже 3 независимых измеряемых величин, что может весьма пригодиться, нежели использовать отдельный для этого прибор.

Аналоговые выходы (AUX)

Если к примеру вам необходимо использовать ExTuner как ШДК контроллер, который нужно подключить к аналоговым входам ЭБУ для получения состава “смеси”, то для этого мы предусмотрели аналоговые выходы, на которые выведены показания AFR и EGT (0-5В).
С использованием LSU 4.9 диапазон от 7.7:1 до 20.0:1.

Оставьте комментарий



ru_RURussian