MegaSquirt 2 -moottorinohjain, mallinnus ja viritys

Abstract

Opinnäytetyö keskittyi MegaSquirt 2 -moottorinohjaimeen. Kohdeajoneuvona oli vuoden 1986 Saab 900, jossa oli B201 -moottori turboahtimella ja moottorinohjaimella MegaSquirt 2. Tavoitteena oli parantaa moottorin tehoa ja polttoainetaloutta. Edeltävässä MegaSquirt 1 -moottorinohjaimessa oli useita vikoja, eikä sen polttoainetalous ollut hyvä.

Alkuvaiheessa tutkittiin moottorin antureita ja toimilaitteita. Huomattiin muun muassa, että ahtopaineella ei ollut kunnollista säätöä. Moottorin anturit kalibroitiin ohjaimeen. Sytytysennakkokartta matki aluksi jakajan sytytysennakkosäädön toimintaa. Mallinnuksella pyrittiin luomaan ohjaimelle ohjauskartat, jotka viritettiin mittaustuloksien mukaan. Polttoainetalouteen ja päästöihin vaikutettiin polttoainekartalla, seoskartalla, sekä seossäädöllä. Sytytysennakon vaikutuksia tutkittiin simuloimalla ja äänittämällä nakutusanturin signaalia. Moottorin tehoa nostamaan lisättiin ahtopaineen säätö. Työssä tutustuttiin AE ja EAE kompensointimalleihin, joilla pyrittiin parantamaan nopeiden muutostilojen käyttäytymistä. Ajotesteillä mitattiin polttoaineen kulutusta kaupunki ja maantieajossa, sekä testattiin kohdeajoneuvon kiihtyvyys suljetulla alueella.

Työssä huomattiin, ettei MegaSquirt 2 -moottorinohjaimen sytytysennakkoa voida virittää luotettavasti ilman moottorin nakutusanturilta saatavaa tietoa. Sytytyksen simulointia ja nakutuksen kuuntelua ei jatkettu. Nakutusanturille rakennettiin tunnistin, joka tuottaa mitattavissa olevan jännitetason. Tunnistin on vielä kokeiluasteella, mutta alustavien mittausten perusteella se on toimiva ratkaisu. Mittaustulosten perusteella voidaan myös todeta, että moottorin suoritusarvot paranivat.

The thesis focused on the MegaSquirt 2 -engine controller. The target vehicle was 1986 Saab 900 with a B201 -engine with a turbocharger and the MegaSquirt 2 -controller. The aim was to improve engine power and fuel economy. The previously used MegaSquirt 1 -controller had several defects and its fuel economy was not good.

First sensors and actuators used in the car are examined. It was noted, among other things that there was no proper control for boost pressure. Initially ignition timing map emulated distributor timing. Effects of the ignition timing were simulated and knock sensor recordings were examined. Fuel economy and exhaust emissions are affected with fuel map, ratio target map and ratio control. Engine power and turbo charger efficiency was improved with enabling the boost control function. Modelling aimed to create basic maps for the controller. Maps are then tuned based on measurements and target values. Compensation models AE and EAE were used to improve fast transient response of the engine. The fuel consumption was measured on driving tests. The acceleration of the vehicle was tested on the closed area.

It was noted that ignition timing can’t be tuned properly without reading knock sensor. Simulation had many unknown variables and the knock signal amplitude varied too much. The knock sensor signal needs a detector that filters noise and produce measurable voltage level for the MegaSquirt 2. The detector was made after examining signal. The detector is still on trial stage, but based on the preliminary measurements its viable solution. After driving tests, it can also be stated that the performance of the engine improved.