Programovatelné řídící jednotky

Programovatelné jednotky zapalování IGNITECH

Programovatelná jednotka zapalování RACING 3 umožňuje nastavení předstihu v mapě otáčky-zatížení, ovládat servo výfuku, dávkovat N2O. Princip zapalování je induktivní se 4 výstupy. Jednotka obsahuje několik funkcí používaných pro různé druhy motocyklových sportů. Např. startovací omezovač, clutch master, kontrolku řazení. Startovací omezovač lze řídit v přednastavených mezích pomocí vnějšího potenciometru. Jednotka obsahuje sofistikovaný konfigurátor snímacího systému polohy klikového hřídele. Pomocí tohoto konfigurátoru lze jednotku připojit k jakémukoliv dnes používanému snímacímu systému (lze si dokonce vymyslet snímací systém vlastní). Pro nejfrekventovanější snímací systémy je v konfigurátoru vytvořeno přednastavení. Samozřejmostí je uživatelská konfigurace otáčkoměrného výstupu.. Vybavenost jednoky předurčuje její použití zejména v dragsterovém sportu.

Od jednotky RACING 3 je odvozena jednodušší jednotka TCIP4. Ta neobsahuje kontroler N2O a startovací omezovač. Je určena spíše pro čtyřtaktní víceválcové motory v silničních sportech a pro ladění běžných motocyklů. Lze ji též použít v různých stavbách závodních automobilů s čtyřválcovými motory.

Další jednotka z řady induktivních zapalování IGNITECH je Honda TCI. Obsahuje pouze otáčkovou křivku zapalování.a jednoduchý konfigurátor snímacího systému polohy klikového hřídele, Tato jednotka je oblíbená zejména pro snadnost připojení (stejný konektor jako originál - tzv. plug and play).

Vzhledem k tomu, že jednoválcové motocykly a motocykly dvoutaktní používají vesměs kapacitní zapalování, má výrobce připraveny i tyto jednotky. Software dvoukanálové kapacitní jednotky DCCDIP2 je velmi příbuzný se softwary induktivních jednotek IGNITECH. Obsahuje výše zmíněný konfigurátor snímacího systému polohy klikového hřídele, mapu předstihu, serva výfuku, kontrolku řazení, clutch master, startovací omezovač. Jednotka obsahuje konfigurátor tří uživatelských výstupů. Ty lze nakonfigurovat např. jako výstup pro palivovou pumpu, kontrolku řazení nebo Power Jet. Vybavenost jednotky ji předurčuje k použití na dvoutaktních jedno a dvouválcových motocyklech pro silniční sporty.

Podstatně jednodušší jednotka DCCDIP je pouze jednokanálová, neobsahuje konfigurátor snímacího systému polohy klikového hřídele (má pouze výběr z nejběžnějších snímacích systémů). Místo mapy předstihu používá pouze otáčkovou křivku, neobsahuje servo výfuku. K dispozici jsou dva uživatelské vstupy s volbou funkce (clutch master, startovací omezovač, kill switch, snížení předstihu, blokování) a jeden výstup pro kontrolku řazení. Jednotka je určena pro jednoválcové motocykly v silničních sportech.

Výrobce produkuje také dva klony jednotky DCCDIP napájené z magnetové cívky (bez nutnosti baterie). Tyto jednotky jsou určeny pro motocross a enduro.

Všechny jednotky lze ve většině případů vybavit přechodový svazkem se stejnými konektory jako měla originální jednotka. Konektorová kompatibilita je dle vyjádření výrobce jednou z hlavních priorit při tvorbě nových jednotek.

Programovatelná jednotka vstřikování

Spolupráce se závodní sférou žene vývoj kupředu a jsou tak dodány další možnosti, které u předchozí verze MaxPower vyráběné 2005-2007 nebyly. Kvantita nastavení v současné verzi
Ignijet 2007 může na první pohled tuto jednotku spíše předurčovat pro řízení provozu jaderné elektrárny, na druhou stranu dokazuje složitost procesů k řízení moderního motoru. Software má 19 záložek na nichž řeší jednotlivá odvětví nastavení. Popsány budou schopnosti plné verze, základní verze neumožňuje některé funkce určené především pro racing jako např. dávkovaní N2O, změna omezovače, clutch master.

Vše vychází od prvotního výběru motorky na záložce Motocykl, kdy se pak vše nastaví do výchozích hodnot a s tímto nastavením se pak řídící jednotka chová přibližně jako originální jednotka. Omezovač slouží k zamezení přetočení motoru, který při hodnotě nastavených otáček odpojí zapalování, lze však nastavit i otáčky pro vypnutí vstřikování. To je většinou jako jistotu v případě, kdy by se motor vlivem samozápalů dostával do vyšších otáček. Některé motocykly omezují přetočení motoru snížením předstihu, kdy motor nad těmito otáčkami „zvadne“ a nestřílí jak při klasickém odpojení zapalování. I tento způsob omezení lze nastavit. Na startu např. při závodech dragsterů nemůže jezdec držet plyn na konkrétních startovacích otáčkách pouze polohou plynu a tak systém umožňuje nastavit startovací omezovač, který při sepnutém spínači spojky je aktivní a tak ani při plném plynu nedovolí motoru překročit tyto otáčky. Na této záložce najdete i konfiguraci jednotlivých uživatelských vstupů jako je clutch master, startovací omezovač, blokování atd. Je zde též konfigurátor otáčkoměrného výstupu, kde nastavíte výstup pro otáčkoměr s jakýmkoli převodem (standardně se používá 1imp/otáčku, ale některé otáčkoměry i 1imp/2ot)

Předstih zážehu výrazně ovlivňuje expanzi hořící směsi a tím i výkon motoru. Maximální výkon je na hranici detonačního hoření a teoreticky je snaha se pohybovat na této hranici. Při detonačním hoření je však motor výrazně namáhán mechanicky i tepelně a při detonaci nemá již výkon jako těsně před detonací. Nastavení je možné buď jen v závislosti na otáčkách nebo rozšířeně i na zatížení motoru (snímána poloha škrtící klapky). Zvolit lze i posunutí předstihu pro jednotlivé válce zvlášť. Pro nastavení předstihu slouží 15 volitelných otáčkových bodů a 10 přednastavených poloh škrtící klapky tedy celkem 150 hodnot. V místech mezi definovanými body je předstih počítán lineární interpolací.

Podstatně složitější než předstih je řízení vstřikování. Jednotka umí ovládat jak standardní hlavní vstřikovače tak i vstřikovače sekundární (většina současných supersportů). Některé motocykly používají i dva primární vstřikovače s čímž zde není problém (TopGas VTR 1000 má 4 vstřiky na válec řízené touto jednotkou). Hlavní veličiny pro výpočet doby vstřiku jsou klasicky otáčky a tlak v sání (pro nízké zatížení – IAP mapa) nebo otáčky a poloha škrtící klapky (pro vyšší zatížení – cca nad 5% otevření klapky – TP mapa). Nově je možnost nastavovat jak procentuální odchylky doby vstřiku oproti předsnastavené mapě, tak i kontrola v milisekundách. Mapa pro nižší zatížení v nové verzi umožňuje již nastavit hodnoty tlaku a není problém použít pro přeplňované motory. V nastavení pro nízké zatížení lze procentuálně odlišit i doby vstřiku jednotlivých válců. Vzhledem k častějšímu provozu při vyšším zatížení je tato část více propracována. Lze nastavit mapu vstřiku pro každý válec zvlášť nebo nastavit jednu společnou pro všechny válce. Umožněno nastavit přechodové pásmo kdy mapa IAP začne přecházet do mapy TPS. V tomto přechodovém pásmu je výpočet vstřikovacího času dán oběma mapami. Tzn., že přechod z jedné mapy do druhé je plynulý v určitém rozsahu natočení plynu a v určitém otáčkovém pásmu.

Nastavení sekundárních vstřikovačů v mapě „Vstřik B“ je procentuelní vůči hlavním vstřikovačům.

Ke vstřikování do sacího potrubí dochází zpravidla před otevřením sacího ventilu, aby se palivo mohlo v sání promísit o začít odpařovat. V záložce „Poloha“ lze určit polohu vstřiku vzhledem k horní úvrati kompresního zdvihu v 15 bodech v závislosti na otáčkách motoru.

Pro snímání korekčních veličin upravujících dobu vstřiku jako např. teplota motoru, tlak a teplota vzduchu bylo nutno u předchozí verze použít snímače na dané konkrétní motorce a nebylo možné tyto snímače nikde kalibrovat. Nová verze to v záložce „Snímače“ umožňuje a dává tak větší prostor při náhradě snímačů nebo při stavbě motocyklu. Ze snímačů lze dále nadefinovat charakteristiku snímače polohy škrtící klapky, charakteristiku lambda sondy (jak skokové tak i širokopásmové). Na jednotku lze připojit externí potenciometr a vybrat jednu ze tří možností, kterou veličinu jím bude možno ovládat (dobu vstřiku, předstih, startovací omezovač).

V záložce „Korekce“ lze definovat různé korekční vlivy (teplota vody, vzduchu, start, akcelerace ...).

Jednotka je schopna ovládat dva servomotory na sobě nezávisle. Buď oba jako stejnosměrná serva nebo jeden z nich jako motorek krokový. To lze využít na ovládání přívěry ve výfuku, proměnného sacího potrubí nebo ovládání sekundární škrtících klapek. Nastavení je v závislosti na otáčkách motoru, poloze TPS nebo na obojím současně.

Pro řízení volnoběhu lze vybrat buď řízení sekundárními klapkami, velikostí předstihu, nebo obtokem klapky řízeným krokovým motorkem.

Dávkování N2O je umožněno s určitou časovou prodlevou po startu, kdy začíná startovní dávka a v zadaném časovém průběhu se dostává na svoji konečnou hodnotu s lineárním náběhem. Řízení průtoku solenoidem je řízeno šířkou pulsu s frekvencí 15 Hz. Obdobně lze nadefinovat průběh snížení předstihu při dávkování N2O a obohacení paliva.

Clutch master je funkce umožňující řadit pod plynem bez vymáčknutí spojky díky odpojení zapalování na daný okamžik (20-60ms) po signálu buď z tlačítka řazení (dagster) nebo signálu z tlakového snímače na řadící páce (okruhovky). Dobu vypnutí zapalování lze nadefinovat pro každý rychlostní stupeň zvlášť. Jednotlivé rychlostní stupně jsou rozeznávány buď systémem Suzuki (napěťový dělič na kulise) nebo nastavením poměru otáček motoru vůči rychlosti motorky (stejně jako např. Engear). Snímač klikové hřídele se předpokládá indukční, lze po domluvě použít i Hallův, snímač rychlosti předpokládá Hallův, snímač vačkové hřídele standardně indukční, po hardwarové úpravě Hallův. Jak otáčkoměr tak rychloměr lze softwarově nastavit pro jakýkoliv motocykl a lze i doladit korekci což je vhodné např. při změnách sekundárního převodu, kdy rychloměr u systémů, které berou pulsy z převodovky (japonci) ukazuje chybně.

Zvláštností jednotky je funkce samotného vytváření palivových map na základě informací z lambda sondy. Ale toto nastavení je nutné dělat na dynamometru při statické zkoušce. Akční členy (zapalovací cívky, vstřikovače, paliv. čerpadlo, solenoid plynu, serva, otáčkoměr) napojené na jednotku, lze otestovat kliknutím na daný díl, který začne provádět činnost, pokud je správně spojen a je funkční. Za chodu lze monitorovat všechny děje (doby vstřiku, úhel předstihu, teploty, atd.). Užitečné je i zobrazení délky vstřiku vůči otáčce motoru, kdy se v praxi může stát, že doba vstřiku vychází delší než dvě otáčky motoru a tomuto stavu je nutno se vyhnout.

Programovatelná jednotka servomotorů

Motorky nevybavené sériově např. přívěrou ve výfuku nebo změnou délky sacího potrubí lze dovybavit řídící jednotkou ovládající pouze tyto dva systémy pomocí servomotorů. Možnosti stejné jako v dané části u Ignijet 2007.


Příklad z praxe:
Zákazník dovezl okruhovou GSX-R 600 rok 2006 s programovatelnou jednotkou Ignijet 2007. Motor nešel do otáček a i ve zdánlivě funkční oblasti do 8000 ot/min nejel zrovna nejlíp. V přechozím servisu bylo doporučeno zkusit jinou jednotku a byly vyměněny svíčky - potíže po výměně svíček zůstaly. Po přivezení nešlo motorku ani nastartovat. Jednotka má výbornou funkci monitoringu všech vnitřních událostí a to u dřívějších přes sériový port, nyní už i přes USB port, který umožňuje komunikaci s jednotkou i bez jejího napájení. Při roztáčení motoru bylo vidět nízké napětí akumulátoru 9V což je pod funkční hodnotou řídící jednotky, která potřebuje minimálně cca 9,5V. Po nabití aku motor chytnul, ale nešel nejlíp. Jel do 8000 ot/min a výkon nenarůstal plynule. Byla odpojená výfuková klapka, která sice je pružinou držena v otevřené poloze, ale pro průběh z volnoběhu výrazně ovlivňuje do cca 5000 ot/min. Neseděly hodnoty pro servo sací ani pro výfukové, které měl majitel v jednotce z kdovíjakých důvodů (neodpovídaly hodnotám dodávaným k jednotce pro tento model) - viz obr.
Po přepsání předpokládaných hodnot (použity ze zdrojů fy Ignitech) motor jel hladčeji viz graf. Problém byl i v tom, že sací servo je na tomto modelu již krokovým motorkem ale softwarově bylo nadefinováno jako stejnosměrný motor (ten se používal dříve) takže sekundární škrtící klapky se neotáčely. Polohy servomotorků jde definovat buď jako velikost požadovaného napětí ze zpětnovazebního potenciometru nebo jako procentuální hodnota otevření, která je přehlednější.

Problém byl pořád v neschopnosti přelézt cca 8000ot/min. Motor má dva vstřikovače na válec přičemž v jednotce je definována doba vstřiku pro primární vstřikovač a v další mapě je definován procentuelně čas sekundárního (B) vstřiku umístěného až za klakou. Jeli v určitém poli pro vstřik nastaven čas 4,000ms a pro stejné otáčky a zatížení u vstřiku B hodnota 50 tak to znamená, že primární i sekundární vstřikovač bude otevřen po dobu 2,000 ms. Sekundární vstřiky se aktivují samozřejmě při vyšších otáčkách a čím vyšší otáčky, tím více se podílí na tvorbě směsi.
Motor sice nejel nad 8000 ot/min na plný plyn, ale ubrání plynu zajistilo překonání této hranice a tak to mohlo být ovlivněno pouze tím, co je definováno v závislosti na TPS. Což je předstih, sací servo a vstřiky. V úvahu přichází jen vstřiky. Používám externí skokovou lambda sondu, která nebyla vhodná pro krátký výfuk kvůli rezonancím a zkreslení výsledků. Na externí lambdě nebylo bohužel nic v kritické oblasti vidět. Pustil jsem se do zkracování B vstřiků a motor šel vždy znatelně lépe. viz další graf z brzdy
Bylo potřeba si pohrát ještě s nastavením výfukové přívěry, která sice na okruhu je k ničemu, protože zajišťuje jen přechod z nízkých do středních otáček, ale když na motorce byla tak musela fungovat dobře. Čím bylo kratší procento aktivace B vstřiků tím jel motor lépe. Mohlo to být např. nezapojením B vstřiků tak jsem se na ně podíval osciloskopem a všechny otevíraly. Na oscilogramech bylo vidět i dosednutí vstřikovací jehly takže byla snad 100% jistota, že se hýbou a navíc byly na stejné rampě jako primární vstřiky takže tlak paliva měly všechny stejný. Motor začal fungovat až ve chvílích, kdy jsem B vstřikům dal maximálně 20% z celkové doby a přitom standardně se chodí až k 80-90% ve vysokých otáčkách - viz obr níže.
Bylo tedy nutné podívat se detailněji na složení směsi a naštěstí ve svodech byla lambda sonda na kterou se dalo napíchnout a použít ji během měření na dynamometru. Na skokové lambda sondě je napětí kolem 0V při obsahu kyslíku ve výfukových plynech (chudá směs) a kolem 0,8V při absenci kyslíku (při směsi bohaté). Hodnoty napětí mezi 0-800mV značí směs na hraně lambda=1. V kritické oblasti na obrázku níže (od 11 s) je zelená čára lambda sondy klikatá. To značí nadměrně bohatou směs, která se nezapálí a tak se k lambda sondě dostane nespálený kyslík. Nízké hodnoty z lambda sondy ze začátku měření byly způsobeny neprohřátím sondy. Měla sice vyhřívání, ale to jsem nezapojoval, protože se řešily problémy ve vysokých otáčkách a do té doby se prohřeje. Bylo tedy nutné dále ochudit směs v této oblasti kdy začínají úlohu přebírat B vstřiky.
Ochudil se vstřikovací čas a najednou se vše zlepšilo bez propadů ke konci otáček. Viz poslední graf. Poslední úvaha v tomto směru je taková, že B vstřiky mají větší průtok paliva (větší tryska) protože při stejném tlaku a stejném času jde do motoru paliva znatelně více. V případě, že by prim. vstřiky i sekundární měly stejný průtok tak by se neměnilo složení směsi při jakékoliv hodnotě parametru pro vstřik B, který udává jen procentuální podíl na celkové době vstřiku přičemž zbývající procenta vstřikují vstřiky primární. Odchylky by byly jen v kvalitě promísení směsi a každopádně by se složení nemohlo tolik měnit jak se měnilo. U tohoto motocyklu jsou sekundární vstřiky relativně blízko těm základním na rozdíl třeba od CBR, kde jsou umístěny až v airboxu. Měřeno bylo bez náporu a když k tomu ještě připočtu fakt, že výrobce má většinou udávané trochu vyšší hodnoty než my pak změříme tak i přes toto jsme se dostali na hodnotu 125HP bez větších zásahů do konstrukce motocyklu a v menší časové tísni jednoho dne.
Výše popsané nastavení proběhlo na Integrované střední škole automobilní v Brně.

Informace o redaktorovi

Mirek Rollinger - (Odebírat články autora)