Широкополосная лямбда своими руками

Время чтения: 7 мин.

Итак, так как я занимаюсь автотюнингом, меня иногда посещают мысли, по изготовлению мелких поделок для своего проекта. Например, задался целью, сделать на коленке контроллер для широкополосного лямбда-зонда. Рассказывать для чего это — не буду, в Интернетах и так много информации по этим приблудам.

На рынке, существуют множество контроллеров, в том числе и с показометрами, но цель у нас другая: необходимо сделать мелкий проект, который можно внедрять в любые поделки. В моём случае — для подключения к MegaSquirt.

Сразу скажу, я не претендую на авторство, я просто взял всеми известный контроллер от открытого проекта Waltech WBO2, который доработал немецкий коллега, точнее уменьшил и убрал лишнее.

Ничего трудного, в сборке и поиске деталей нет, схема отлажена и работоспособна.
Прошивку для контроллера, можно скачать с официального сайта Waltech.
Ну а тут, можно заказать печатную плату недорого, я для Вас уже добавил проект, достаточно просто заказать на свой адрес и оплатить. Вроде около 15$ за 3 платки.

В приложении, всё необходимое для изготовления печатной платы, перечень деталек и естественно, принципиальная схема.

Однажды умер у меня датчик кислорода (лямбда-зонд). Решил я поставить новый, оригинальный, но к нему ещё и добавить широкополосный лямбда-зонд с индикатором качества сгорания топлива на приборной панели. Сразу предупреждаю, текст не для профи и будет многа букав.

Широкополосный лямбда-зонд (ШДК) лично я бы назвал самым полезным дополнительным прибором в машине, который показывает качество приготовления топливно-воздушной смеси и качество её правильного сгорания. Соответственно, это влияет на расход, ускорение и другие моменты в вождении, которые водитель ощущает пятой точкой. А на приборе он это ещё и увидит воочию. Особенно ШДК пригодится тем, кто ездит на газу (пропан-бутане), т.к. при переключении с бензина на газ можно легко проконтролировать качество настройки газовых мозгов, которые воруют информацию с бензинового мозга и управляют газовыми форсунками.

Сначала немного ликбеза. Чтобы двигатель работал идеально, он должен получать в свои цилиндры топливно-воздушную смесь (ТВС), которая должна состоять из 1 части топлива и 14,7 частей воздуха. Это соотношение называется стехиометрия или AFR. Правильно создать эту стехиометрию и есть главная задача любого инжектора или карбюратора. В нашем случае, на инжекторе, это происходит так: электронный блок управления двигателем (ЭБУ) с помощью датчиков на впускном тракте "видит" сколько воздуха поступает во впускной тракт и даёт команду форсункам впрыснуть ровно столько топлива, чтобы в итоге было соотношение 14.7:1 и тогда смесь сгорает без остатка и в выхлопном коллекторе будет совершенно отсутствовать кислород. Если ЭБУ посчитает нужным добавить мощность двигателю, то он начнёт обогащать и смешивать ТВС в пропорции 12.6:1. Если захочет сделать двигатель более экономичным, то он обеднит ТВС до пропорции 15.4:1. Кстати, при прогреве двигателя пропорция ТВС может быть гораздо ниже 12:1, я видел 10:0. Собственно мы это можем увидеть сами на любом сканере, который мы подключим к мозгам своей машины и посмотрим параметр "Target Air/Fuel Ratio":

Читайте также:  Лада гранта спорт клиренс дорожный просвет

Написанное выше делает _любой_ ЭБУ на _любой_ машине (если в этот ЭБУ не лазили со своими кривыми ручонками всяческие чип-тюнеры) согласно вот этого графика:

Чтобы ЭБУ понял, что он правильно смешал смесь, в выпускной тракт ставится узкополосный датчик кислорода, который проверяет качество сгорания топливо-воздушной смеси и обычно сигнализирует ЭБУ напряжением от 0 до 1 вольта, бедная ли была в цилиндрах смесь или богатая. По-идее, если всё нормально, то ЭБУ во время работы двигателя на "спокойных" режимах должен видеть от лямбда-зонда напряжение равное 0,45 вольта (опорное напряжение), которое соответствует соотношению 14,7:1. Но на практике такой ровной работы инжектора никогда не бывает и ЭБУ получает от лямбда-зонда или сигнал о обеднённой смеси в виде напряжения от 0 до 0,45 вольта или же сигнал о обогащённой смеси в виде напряжения от 0,45 до 0,9 вольта. Видя какое-либо из этих двух состояний, ЭБУ немножечко уменьшает или немножечко увеличивает впрыск топлива форсунками до тех пор, пока лямбда-зонд не поменяет своё состояние на противоположное. В итоге, мы имеем график работы лямбда-зонда в виде большой синусоиды, если с ним всё нормально:

Узкополосный датчик кислорода положено менять раз в 100 тыс.км., т.к. он "устаёт" от времени. Однако он может сдохнуть ещё быстрее от отравления тетраэтилсвинцом, который может присутствовать в некачественном бензине, но может сдохнуть и просто так, к примеру если провода при его замене паяли свинцово-оловянным припоем, поэтому лямбда-зонд паять нельзя, провода соединять надо только через винтовые зажимы. В любом случае, от времени или от свинца лямбда-зонд перестаёт выдавать свою обычную синусоиду и сигнал начинает еле-еле колебаться где-то около нуля вольт. Синусоида становится маленькой и не пересекает границу 0,45 вольта. ЭБУ, видя такое дело, зажигает чек и переходит на аварийный режим работы, сильно обогащая смесь. Но если полудохлый датчик хоть изредка пересекает границу 0,45 вольта, то чек не загорается, просто появляется нереальный расход топлива, ведь датчик всё время показывает ЭБУ бедную смесь. И это самая печальная ситуация.

Читайте также:  Расшифровка групп vag com

Итак, ликбез окончен. Начнём практическое применение знаний 🙂

Перед покупкой нового датчика я захотел, чтобы я мог постоянно видеть его работу в виде конкретных цифр стехиометрии. Тогда я мучился с выбором хороших свечей для газа и хотел легко визуально диагностировать пропуски зажигания или пропуски воспламенения в цилиндрах. Для этого я купил широкополосный лямбда-зонд UEGO фирмы АЕМ, в комплект которого входит собственно сам датчик и "мозги", которые на своём выносном индикаторе показывают стехиометрию в цифровой и визуальной форме (в виде шкалы из светодиодов). Светодиоды я потом немного поменял местами и теперь мне они показывают диапазон богатой смеси жёлтым цветом, оптимальный диапазон — зелёным, а бедную смесь — красным (т.к. это наиболее опасный режим работы, можно спалить клапана).

Индикатор я разместил прямо на приборной панели, чтобы он всегда был в поле периферического зрения.

Чтобы было легче понять, как он работает я снял несколько видео:

1. Двигатель работает на холостом ходу, впрыск на форсунках 2.2 миллисекунды, стехиометрия колеблется около 14,7, как и положено. Я выключаю одну форсунку и можно увидеть как меняются показания ШДК. Он видит в выхлопе много несгоревшего кислорода (один цилиндр гонит воздух) и сразу показывает "бедную" смесь. При этом ЭБУ добавляет впрыск на оставшиеся форсунки до 2,6 миллисекунд, чтобы компенсировать работу неработающего цилиндра.

2. Движение по трассе на круизе. ЭБУ задаёт при равномерном движении стехиометрию 14,7:1, что и показывает мой ШДК колеблясь от 14 до 15. Второй прибор показывает расход в литрах в час (7,5 л/ч), чтобы оценить количество мгновенно сгораемого топлива (не путайте этот параметр с литрами на 100 км.) С 20-й секунды начинается плавное ускорение, ЭБУ меняет стехиометрию на 12,6:1, а диодный индикатор уходит в жёлтую зону. Постепенно литры в час вырастают до 20 л/ч на скорости 120 км/ч. Потом я отпускаю педаль газа, форсунки выключаются, в выхлоп из цилиндров идёт чистый воздух и ШДК начинает показывать бедную смесь вне диапазона измерения.

Читайте также:  Ваз 2114 на разварках фото

Купить показометр главного датчика любого тюнера может каждый, а вот собрать…
Итак, не буду рассказывать, какой я умный и как я сам собрал показометр ШПЛЗ… Это не совсем так. Я взял за основу готовый проект:

Arduino + несложная обвязка на ОУ + LSU-4.9, что еще надо?

Самое дорогое в этом устройстве — непосредственно сам широкополосный лямбда зонд. Новый датчик (LSU-4.9) сейчас стоит 6-7 т.р. Но если немного покопаться в интернете и посетить пару разборок европейцев, то можно вполне недорого (до 3 т.р) найти бу рабочий лямбда зонд. Он штатно ставится на свежие Audi, BMW итд. Короче, кто ищет, тот найдет.

Не будем глубоко разбираться в теории, просто скажу так, что самого датчика мало, его нельзя просто подключить к вольтметру или омметру (итд) и снять показания. Для него нужен некоторый контроллер, который не обойдется без управляющего микроконтроллера. Именно для это в этой схеме применяется Arduino на Attiny. Я использовал Arduino Uno или Nano на Atmega, это не имеет значения. (Uno сгорел по непонятным причинам, видимо что-то замкнул неудачно)

В результате потраченного некоторого времени с паяльником получилось вот это:

На реле можно не обращать внимания, это другая схема. Просто это остаток макетки, который нашел…
Предварительно могу сказать, что датчик работает, хотя схема и не без ошибок, как оказалось. Давал ему нюхать и тряпочку с бензином и газ из зажигалки, реагирует. Но на машину пока не ставил, не было времени.

Чтож, тесты на живом моторе покажут… Параллельно думаю о живом показометре (экранчике), пока под вопросом. Делал на LED 4-х значном сегментном экранчике, но решил не возиться с динамической индикацией и все таки всю мощь и скорость Atmega отдать датчику кислорода…

Сейчас показания идут на комп по последовательному порту. В планах допилить протокол до AEM или Innovate, чтобы Nistune тоже понимал мой контроллер.

PS
Решил, что надо потихоньку уходить от Arduino и изучать "чистое" программирование микроконтроллеров, например в Atmel Studio. Посмотрим, что из этого получится…

Adblock detector