Lambda; bredband vs smalband

[behr]

Många nya (nästan alla?) bilar har bredbandslambda för bättre avgasvärden.

Sensorn är det lilla problemet. Det svåra är kontrollenheten. Sensorn ger inte lambdavärdet som direkt utsignal, utan man måste reglera den sk. "pumpcellen" för att "referenscellen" ska ge en stökiometrisk utsignal. Lambdavärdet beräknas utifrån strömmen genom pumpcellen (Ip) som alltså är ett resultat av pumpregulatorn snarare än en signal från sensorn.
Samtidigt som referenscellens spänning (Vs) mäts för pumpregleringen, måste referenscellens impedans mätas genom att överlagra en växelspänning. Impedansen används för att beräkna sensorns temperatur, som används för ytterligare en PID-regulator som sköter om värmaren i sensorn. Sensorn måste hålla en exakt temperatur för att fungera rätt...

För att sen kunna verifiera att en egen kontrollenhet fungerar måste man ändå ha en fungerande bredbandslambda att testa den mot.

Jag håller på med ett projekt som bla. innefattar en bredbandslambdacontroller. Bara själva koden för att driva sensorn är runt 1100 rader... Det ligger 100+ timmars jobb bara på den biten (med testning osv).

Om du verkligen ger dig på ett sådant projekt kan jag bidra med några saker som underlättar...

Här finns lite mer info om hur det funkar:
http://wbo2.com/lsu/lsuworks.htm

[SHySwe]

Oki, då finns det ingen anledning att göra en egen hantering av sensorn.
125 dollar för den controller du länkade till blev ganska billigt!
Och den hade 0-5V utsignal, vilket är klockrent in till min lilla Arduino.
Men det blir hela tiden en ny sista fråga...
Om afr 14.7 är rätt för ekonomi och runt 13 för prestanda; är det linjärt för hela varvtalet och alla typer av gaspådrag?
Dvs, om jag grundstyr sprutet mot luftflödet och adderar lambdafelet? Isåfall behöver man inte bry sej om lufttemp, mappar och annat, utan fokuserar på att förbränningen ska vara på ett visst sätt.

[behr]

14.7 är OK över hela varvtalsområdet. Vilken AFR som ger mest effekt vid en given last/varvtalspunkt kan variera och beror också på tändvinkeln. Mellan generellt är 13 bra för sugmotorer, turbomotorer behöver fetare blandningar. Exakt rätt blanding hittar man genom att köra motorn eller bilen i en dynamometer.


Om insprutningssystemet använder insugstrycket (MAP) som lastpunkt MÅSTE en tabell som beskriver motorns "volymetriska verkningsgrad" finnas. Kompensering för luftens densitet måste även finnas. Det är i huvudsak denna tabell man justerar när man "mappar" en motor.

När det gäller system som använder luftmassemätare är jag faktiskt lite osäker. Om man mäter den faktiska mängden luft som går in i motorn borde man, i teorin, kunna ge rätt mängd bränsle genom att bara justera mot önskat AFR-värde.
I praktiken tror jag inte det är möjligt. På grund av olika variationer tror jag en tabell som tar änsyn fel vid olika lastpunkter och varvtal behövs ändå. Någon form av densitetskompensering behövs nog med.

Målet är att insprutningsdatorn ska kunna styra motorn nästan perfekt i alla driftlägen. Sen används lambdasonden för den sista lilla finjustering och kompensering för slitage och förändringar under drift.

Lambdasonden svarar relativt långsamt (en bra kontrollenhet kan ge rätt värde på 0.1-0.2 sekunder). Dessutom tar den en stund att värma upp (20-60 sekunder). Man kan inte i alla lägen lita på den...

Förutom luftmängden måste insprutningsdatorn ta hänsyn till en mängd andra saker.
För att ge rätt bränslemängd måste man justera bränslemängden efter motorns vattentemperatur. En kall motor kräver mycket mer bränsle än en varm, oavsätt luftmängd. Sen krävs speciell hantering av "efterstarts anrikning", beroende på temperatur och tid. Precis när motorn startat krävs extra bränsle en variabel tid. Både tiden och mängden bränsle varierar beroende på vattentemperatur.
När motorn går på startmotorn kan inte lastpunkten tas från varken MAP-sensor eller LMM, utan då måste ytterligare en kurva användas (mängd bränsle i förgållande till vattentemperatur).
En svår del är "accelerations anrikning" (throttle pump), som ger extra bränsle vid lastförändringar. När spjället öppnas snabbt behöver motorn lite extra bränsle en kort stund (några varv bara). Det finns massor med sätt att göra det på. De bra sätten involverar ytterligare några tabeller och kurvor...
Sen behöver man även ta hänvyn till batterispänningen. Spridarens öppningstid varierar mycket beroende på batterispänningen så man måste förlänga öppningstiden lite vid låg spänning.

Det blir en hel del som man måste ta hänsyn till, men tar man det steg för steg och funderar på fysiken som ligger bakom är det rätt logiskt

[eFFeT]

Många nya (nästan alla?) bilar har bredbandslambda för bättre avgasvärden.

Sensorn är det lilla problemet. Det svåra är kontrollenheten. Sensorn ger inte lambdavärdet som direkt utsignal, utan man måste reglera den sk. "pumpcellen" för att "referenscellen" ska ge en stökiometrisk utsignal. Lambdavärdet beräknas utifrån strömmen genom pumpcellen (Ip) som alltså är ett resultat av pumpregulatorn snarare än en signal från sensorn.
Samtidigt som referenscellens spänning (Vs) mäts för pumpregleringen, måste referenscellens impedans mätas genom att överlagra en växelspänning. Impedansen används för att beräkna sensorns temperatur, som används för ytterligare en PID-regulator som sköter om värmaren i sensorn. Sensorn måste hålla en exakt temperatur för att fungera rätt...

För att sen kunna verifiera att en egen kontrollenhet fungerar måste man ändå ha en fungerande bredbandslambda att testa den mot.

Jag håller på med ett projekt som bla. innefattar en bredbandslambdacontroller. Bara själva koden för att driva sensorn är runt 1100 rader... Det ligger 100+ timmars jobb bara på den biten (med testning osv).

Om du verkligen ger dig på ett sådant projekt kan jag bidra med några saker som underlättar...

Här finns lite mer info om hur det funkar:
http://wbo2.com/lsu/lsuworks.htm

Du har inte kollat nå på Bosch CJ125 chip? Med det så behöver du bara 2 st ADC kanaler och en som du kan PWMa. Alternativt om du kommer över SPI protokollet de använder.
Med den kan du använda det laserkalibrerade resistansen i varje sond för att slippa kalibrera in varje ny sond för sig själv. Håller på att rita och testa för att använda det. Kanske kan börja testa kring februari.

Med det kan du skippa mycket kod och låta nästan allt gå på hårdvara.. bara PID regulatorn som behöver kodas i princip om du vill ha återkoppling.

[SHySwe]

...
Här är en kurva som jag hittade på nätet:

...

Efter att ha tittat på kurvan ett tag, programmerade jag en linjärisering i en Arduino. Mest för att vänja mej vid Arduinons programspråk, men ändå.
Det jag nu har, är en linjärisering av en smalbandslambda så jag kan läsa 10-19 afr.
Sen la jag på tempkompensation på afr < 14.6, skippade den andra.
På slutet la jag in en funktion för att cykliskt undersöka om det är ren bensin eller om det finns etanol i förbränningen.
Resultet är teoretiskt testat i bänk, utan sensor.
Eftersom man kan köpa en ny smalbandssensor för ca 25 dollar och en Arduino med 5V-utgång för samma antal dollar så kan man antagligen bygga en fattigmans kalibrerbar bredbandslambda för ca 500 spänn exkl låda o kontakter.

[SHySwe]

Helgens övning var att få igång Modbuskommunikationen. Förvånansvärt enkelt när andra har gjort grovjobbet.
Nu kan jag både läsa, logga och ändra kurvan via ett vanligt HMI (använder helst iFix på jobbet, men kör gärna Codesys på fritiden).
Ska beställa en smalbandare om ett tag. Just nu funderar jag på nästa steg, hur en spridare styrs.
Ja just det, etanol och AFR? Motsvarande 14.7 och bensin, plus racingblandning?

[behr]

Jag är tveksam till smalbandsmetoden... Men det kanske funkar
Försök låna en bredbandslambda och testa mot.

Spridare styrs till och från med en transistor (mosfet mest lämpligt). Spridaren är induktiv så man måste hantera spänningsspiken vid avstängningen.
Enklast är en frihjulsdiod liknande det man används till relä. Fast den metoden suger för spridare. Det går långsamt att stänga spridaren pga den låga framspänningen på dioden (0.7V).
Bättre är att använda en krafig zenerdiod (transientskyddsdiod) på typ 20V paralellet med en vanlig diod. Med den högre spänningen laddas energin i spridaren ut snabbare och den stänger fortare.
Det finns också "smarta fetar" som har hanterar klarar spänningsspiken vid avstängninen utan att avlida (tex ST VNS serien).

Spridaren måste öppna och stänga synkront med motorns rotation, minst en öppning och stängning var annat varv (720 vevaxelgrader).
Ska du bara styra bränslet så ta lämpligen signal från tändspolen. Se megasquirt schemorna.

[behr]

E85 har lägre AFR värden än bensin. Stökiometriskt blandning är ca 9.8 för E85, något högre för E75.
Lambdasonden mäter dock lambdavärdet. AFR värdet är bara beräknat utifrån bränslet. Lambdavärdet är helt oberoebde av vilket bränsle som används. Lambda 0.9 är lika "fett" på bensin och etanol, även om afr-värdet är lägre med etanol pga att det krävs mer bränsle.

[SHySwe]

Okej, nu föll 25öringen ner!
Så att en lambdasond som presenteras i AFR, är alltså bara en omräkning från lambdavärdet. Det förklarar ju en hel del! Då funkar även en smalbandslambda någotsånär med etanol i en vanlig bil.
Nu ska jag ändra lite i koden för att det ska bli mindre fel. Och eftersom jag tror att jag kan räkna ut etanolhalten så bör jag kunna presentera rätt etanolinblandning och beräknad AFR åxå, samtidigt som lambdavärdet. Det måste ju vara lite ingenjörsporr åxå...

Ang spridare så krafsar jag nog bara på ytan ännu.
Att spridarna styrs av vevaxelpositionen är jag med på.
Är det sen så att dom är öppna ett exakt antal grader, oberoende av varvtal och effektuttag?
Duty Cycle, är det en analog signal eller pwm-styrt?
Jag skulle egentligen vilja göra en typ av monosprut, med tre spridare av olika storlek. Tex en som ger 60% av max mängd, en på 40% och en på 20%. (=120%...)
Hur mycket sämre är det att ha monosprut än att ha individuella sprut? Det finns ju styrmässigt klara fördelar.

[behr]

Spridarna är öppna en viss tid per insprutningshändelse. Tiden bestämmer hur mycket bränsle en cylinder får. Dutycycle kommer att öka med varvtalet då det blir kortare tid att spruta in samma mängd bränsle på.
Tiden som spridaren är öppen måste bestämmas utifrån mängden luft motorn får för att uppnå rätt blandning.
Den exakta vinkeln när insprutningen sker är inte viktig. Bara det inte varierar för snabbt. Att trigga från tändningen även om den varierar funkar utmärkt.


Mono-sprut = spridarna vid spjället?
Det funkar. Nackdelarna kan vara problem med accelerationsanrikning (mycket större yta för bränsle att fastna på) och spridarnas upplösning (kortare tid att ge bränsle per cylinder). Antalet bränslepulser måste vara minst 4 per 2 varv på en 4 cylindrig motor för att det ska bli någotlunda jämn bränslefördelning.
Triggar du bränsleinsprutningen från tändningen så löser sig det själv. Då är det bara att spruta in en X ms lång bränslepuls varje gång en tändningssignal kommer.

Det är inte nödvändigt att använda olika stora spridare. Det är fullt möjligt att få tillräcklig upplösning med ett antal av samma typ parallellkopplade.
Klart det går. Metoden används ibland när det krävs enorma bränslemängder och en spridare inte kan ge tillräckligt bränsle eller bra upplösning på motorer med mycket höga effekter (200+hp/cylinder).