Записи с меткой ‘Январь 5.1’

Альтернативная система зажигания для Январь-5.1

Штатный модуль системы зажигания зажигания Январь-5.1 к сожалению имеет очень низкую надежность. Особенно сильно обострилась ситуация с надежностью после прекращения АвтоВАЗом оснащения товарных автомобилей системой Январь-5. Производители уникальных компонентов (к которым относятся модули зажигания) тут же потеряли крупного заказчика а вместе с ним и интерес поддерживать на должном уровне качество своей продукции, магазины мгновенно наводнили как просто модули низкого качества, так и откровенные подделки, которые оставались работоспособными несколько часов максимум неделю. Такая же ситуация возникла на рынке высоковольтных проводов для двигателей 16v так же снятых с производства. Таким образом уже в 2006 году практическая эксплуатация автомобилей оснащенных системой Январь-5 сильно затруднилась, поскольку качественные комплектующие стало сложно доставать.

В подобных условиях мы вынуждены были искать решение, позволяющее исключить из системы "модуль зажигания ВАЗ 2112" и заменить его более надежными и главное недорогими компонентами. Один из приемлемых вариантов - использование новых модулей зажигания от систем Январь-7 с внешним двухканальным электронным коммутатором.

Немного теории.

Основными требованиями к системе зажигания являются, обеспечение необходимого выходного напряжения, времени его нарастания, энергии искры, и ее длительности. При этом для разных автомобилей двигателей  и разных режимов их работы эти требования могут становится взаимоисключающими. Требования к выходному напряжению вытекают из возможности бесперебойного искра-образования при любых условиях работы двигателя. Напряжение пробоя искрового промежутка определяется давлением конца такта сжатия, температуры конца такта сжатия и зазором между электродами свечи. Оно может быть приблизительно рассчитано по полуэмпирической формуле (см. закон Пашена): V=A*X+B*SQRT(X)+С;  X=l*(p/100)*293/(t+273) где: V - напряжение пробоя в киловольтах, l - зазор между электродами в сантиметрах, p - давление конца такта сжатия абсолютное (кПа), t - температура конца такта сжатия (градусов Цельсия), A=25, B=7, C=0 - коэффициенты влияния...

Из формулы следует, что требования к выходному напряжению могут быть обоснованы расчетом для точки, где давление конца такта сжатия максимально (точка максимального крутящего момента на ВСХ) с использованием необходимого коэффициента запаса. Поскольку турбокомпрессорные двигатели обычно имеют большие значения давлений конца такта сжатия они при равных условиях требуют большего выходного напряжения системы для пробоя искрового промежутка. Однако в этом случае есть более простой выход из ситуации - достаточно просто уменьшить зазор между электродами свечей l до значения 0.8mm (обычно в NA двигателе это значение 1.1mm), что позволит использовать на турбокомпрессорном двигателе те же самые компоненты системы зажигания без увеличения выходного напряжения системы. Так же при этом следует избегать на режимах частичных нагрузок и ХХ использования смесей беднее, чем указано в таблице ниже:

Зазор между электродами (мм) 1.5 1.25 1.0 0.75 0.5
Предел обеднения смеси (AFR) 20 19 18 17.5 14

Требования к энергии искры вытекают из возможности бесперебойного поджига топливовоздушной смеси в любых режимах работы двигателя. Для воспламенения бензина в стехиометрической смеси с воздухом при нормальных условиях по разным источникам достаточно очень маленьких значений энергии искры - 0.2-0.6 mJ. Однако в реальном двигателе это значение может меняться в очень больших пределах. В частности наибольшее влияние на энергию искры оказывает состав топливовоздушной смеси - любое отклонение от стехиометрии приводит к резкому возрастанию требований к энергии искры. В  частности для смеси с AFR 10.0 требуется уже около 2-5 mj. (на порядок большие значения энергии, чем для смеси 14.7). Так же больших энергий требуют и бедные смеси. Таким образом эмпирический график зависимости требуемой энергии искры от состава представляет собой параболу. При понижении температуры окружающего воздуха требования к энергетике системы так же возрастают, связано это с понижением температуры смеси в конце такта сжатия, что приводит к большим энергетическим затратам на ее поджиг. Зависимость требований к энергии искры в зависимости от нагрузки на двигатель напрямую связана с давлением конца такта сжатия и количеством остаточных газов - чем больше давление конца такта сжатия и чем меньше в камере сгорания остаточных газов, тем меньше требуется энергии для поджига топливовоздушной смеси! Таким образом на прогретом двигателе наиболее чувствительным  к энергии участком является режим холостого хода и частичные нагрузки (меньше нагрузка и больше всего остаточных газов), а наименее чувствительной - точка крутящего момента на ВСХ. Поскольку давление конца такта сжатия является функцией степени сжатия - с ростом степени сжатия чувствительность двигателя к энергетике системы зажигания падает. Таким образом атмосферные двигатели менее требовательны к этому параметру, чем турбо двигатели.  Не существует абсолютно никакой связи требований по энергии искры с оборотами двигателя. (кроме уже описанных выше связи с количеством остаточных газов и физической связи с временем накопления). Практическим доказательством этого в частности является тот факт, что в двигателях F1 c оборотами 18000 используются катушки, энергия которых более чем в 2 раза меньше, чем у модуля ВАЗ-2112 (за одно кстати снижаются затраты на систему зажигания - а следовательно и мощность двигателя не расходуется зря).

На основании вышесказанного можно сделать серию простых логических выводов:

1) В полной мере требования по энергии искры реализуются зимой при пуске холодного двигателя (богатая смесь, холодный воздух, низкие обороты).

2) Турбо двигатели из за низкой степени сжатия и использования более богатых смесей более требовательны к обеспечению определенных значений энергии искры, чем атмосферные.

3) Для абсолютного большинства двигателей на любым режиме достаточно значений в 30-40mJ.

Управление временем накопления.

На практике при конструировании систем зажигания используют 2 метода стабилизации энергии искры.

1) Адаптивное управление временем накопления с целью получения определенных значений тока разрыва Iр.

2) Управление временем накопления средствами ЭБУ по законам заложенным в его микропрограмму с целью получения требуемого тока разрыва и энергии искры.

Первый метод применяется во всех системах зажигания с электронными коммутаторами (в частности в карбюраторных ВАЗ). 2-й как правило только в системах с электронным впрыском топлива с управлением временем накопления.

Достоинством первого метода является поддержание абсолютно одинаковой энергии искры в любых режимах работы двигателя автомобиля, при любых температурах окружающего воздуха и элементов коммутатора, причем значение этой энергии зависит только от тока разрыва Iр для конкретного электронного коммутатора и характеристики применяемой в паре с ним катушки зажигания. Недостатками является тот фактор, что при использовании такого метода в системе управления с по цилиндровой коррекцией угла зажигания могут возникать проблемы связанные с фазовым сдвигом фронтов сигналов начала накопления энергии и момента искрообразования у разных цилиндров в паре, что может приводить к ошибкам в работе адаптивной функции управления временем накопления, в результате чего будут формироваться импульсы зажигания с разной энергией искры по цилиндрам.

Недостатки метода с управлением временем накопления от ЭБУ связаны с тем что коэффициенты передачи по току у элементов коммутации могут сильно меняться в зависимости от партии элементов и температуры коммутатора. Таким образом возможно возникновение ситуации, когда ток разрыва превысит определенные заданные значения, определяемые физической моделью, что приведет к выходу из строя коммутатора или катушки зажигания, однако эксплуатация реальной системы показывает, что такое развитие ситуации практически не возможно.

Конкретный метод применяемый в системе определяется схемотехнической реализацией электронного коммутатора.

Решение.

В 2006 году для систем управления Январь-5.1 в DTT Motorsport налажено мелкосерийное производство двухканальных электронных коммутаторов обоих типов c унифицированной схемой подключения к ЭБУ Январь-5.1:

Коммутаторы могут использоваться совместно с модулями зажигания BOSCH 0.221.503.001 (Волга), 4601.3705 (Январь-7),а также сдвоенными катушками 3022.3705 4412.3705 (Волга,Ока). Итп... При использовании 2-х коммутаторов возможно применение индивидуальных катушек зажигания работающих в режиме с генерированием холостой искры. В этом случае выводы 2,3,4,5,6 2-х коммутаторов соединяются параллельно, выводы 1,7 коммутаторов используются для управления 4-мя катушками раздельно, в частности подобное решение применено на автомобиле 2108 2.1 turbo 4wd...

 Характеристики электронных коммутаторов приведены в таблице:

Вариант 1 Вариант 2
Ток разрыва (ампер) 8 (+-0.5) до 15 (определяется ЭБУ).
Ток потребления (ампер) 2.7 до 4
Напряжение питания  (в) 6-16
Диапазон рабочих температур -40...+85

Энергия искры на выходе вторичной обмотки для 1 варианта коммутатора (ток разрыва 8А):

Тип катушки зажигания 0.221.503.001 4601.3705 4412.3705 3012.3705 3022.3705 52.3705 (элемент МЗ)
Е (mj) 52 50.5 52.8 38.4 39-43 44.64

 (поскольку конструктивно катушки одинаковые - кпд для всех принят за 0.5)

Особенности установки системы управления Январь-5.1 с микропрограммой J5LS на автомобили иностранного производства.

Система управления Январь-5.1 может быть установлена на любой автомобиль при условии, что его двигатель имеет 4 цилиндра и работает по 4-х тактному циклу. Поскольку Январь ведет свое начало от систем General Motors и BOSCH Motronic, абсолютно все его датчики и исполнительные механизмы и даже разъемы в проводке производятся в России по лицензии корпораций DELPHIBOSCHAMPHENOL (Tyco) и соответственно имеют абсолютные аналоги на других машинах.

Обязательный набор датчиков и исполнительных механизмов для работы ЭБУ Январь-5.

В инжекторном двигателе:

1) Датчик положения коленчатого вала

2) Датчик температуры охлаждающей жидкости.

3a) Датчик массового расхода воздуха. (только атмосферные двигатели с общим ресивером)

3b) Датчик абсолютного давления + датчик температуры воздуха. (атмосферные, компрессорные и турбокомпрессорные двигатели, в том числе оснащенные 4-х дроссельным впуском)

4) 4 высокоомные электромагнитные форсунки. Либо 4 низкоомные форсунки с драйвером peak and hold, либо 4 низкоомные форсунки с последовательно включенными резисторами (не рекомендуется).

5) Датчик положения дроссельной заслонки

6) Регулятор Холостого Хода (допустимо не использовать с 4-х дроссельными двигателями). Шаговый (GM) или моментный (BOSCH).

7) Модуль зажигания ВАЗ 2112.

8) Датчик фаз.

9) Датчик детонации.

Если Январь-5 используется для управления зажиганием в карбюраторном двигателе:

1) Датчик положения коленчатого вала

2) Датчик температуры охлаждающей жидкости.

3) Датчик абсолютного давления

4) модуль зажигания ВАЗ 2112 (или двухканальный коммутатор с катушкой).

5) Датчик детонации.

Определение положения коленчатого вала.

Система Январь-5.1 работает только с определенным реперным диском положения коленчатого вала так называемым 60-2 (колесо с 60-ю зубьями из которых 2 отсутствуют). В плоскости вращения колеса должен быть установлен _индуктивный_ датчик положения коленчатого вала, допускается применение других датчиков работающих на индуктивном принципе. Датчики на эффекте Холла не допускаются.  Рекомендуется применять датчик ВАЗ 27.3847, Газ 3110 (406 двигатель). При установке ОБЯЗАТЕЛЬНО придерживаться  следующих правил:

- Ось проходящая через центр датчика должна лежать  в плоскости развернутой на 90 градусов относительно оси вращения диска!  Параллельность осей датчика и диска не допускается. (Датчик должен быть расположен на радиусе а не с торца).

- Угловое положение диска должно быть выставлено и зафиксировано с точностью не менее 2 градусов. Угловое положение устанавливается следующим образом. Первым зубом диска считается зуб, который находится сразу после 2-х отсутствующих зубьев номер 59 и 60 по ходу вращения. Для установки двигатель выставляется в ВМТ 1 цилиндра по штатным меткам с обязательным контролем по щупу вставленному в свечное отверстие - как можно более точно. Датчик при этом должен находится напротив центра 20-го по ходу вращения зуба диска ДПКВ.

- Минимальная толщина зуба (диска) 4мм.

- Зазор датчик диск 0.3-0.5 мм должен быть обязательно проконтролирован щупом после окончательной установки датчика, подбор зазора осуществляется подпиливанием кронштейна.

- Максимально допустимое осевое и радиальное биение реперной поверхности диска - 0.1мм. Если после пуска двигателя визуально отмечается заметное глазом биение - диск необходимо переделать!

- Кронштейн датчика должен быть достаточно массивным, надежно закреплен на двигателе минимум в 2 точках  и выполняется из немагнитного материала (Д16Т, силумины, композиты).

- Реперная область может быть нанесена на любой штатный шкив колен вала при условии, что он выполнен из чугуна или стали и имеет необходимую толщину, находится вне масляного картера двигателя. Нанесение производится путем фрезерования 60-ти пазов с шагом в 6 угловых градусов, пальчиковой фрезой соответствующего диаметра на поворотном столе. Диаметр фрезы рассчитывается следующим образом - D*3.14/120 где D - диаметр диска. Глубина фрезерования рекомендуется 1.2 от диаметра фрезы. В последующем установив диск на автомобиле и установив датчик, фломастером отмечают 2 зуба для удаления в том месте которое определяет вышеописанное требование взаимного положения диска и датчика. Затем диск снимают и зубья удаляют в ручную с помощью болгарки или напильника

- На некоторых двигателях (renault, ford) наилучшим способом изготовления диска является приваривание заранее изготовленного стального венца с зубьями к штатному (стальному) шкиву коленчатого вала.

Отдельно следует отметить что реперные диски 60-2 устанавливаемые в картерах некоторых двигателей VW (например ABF) не удовлетворяют требованиям системы управления Январь-5.1 (неправильное положение по углу, недостаточная высота зуба, невозможность правильно выставить зазор, датчик в чугуне) и не могут быть использованы с системой управления Январь-5!

В определенных случаях имеет смысл установить на двигатель диск от ВАЗ-2112 изготовив переходник-ступицу и установив на генератор поликлиновый ремень.

При возникновении любых затруднений в изготовлении диска и кронштейна вы можете приобрести их в DTT Motorsport.

ДФ - Датчик фаз.

Датчик фаз не является обязательным для работы системы управления, однако в некоторых случаях его применение необходимо.

 В частности на турбокомпрессорных двигателях или двигателях с форсунками более 300cc - установка датчика фаз обязательна для обеспечения нормальной топливоподачи на ХХ и низких нагрузках. Поскольку на режимах ХХ для подачи топлива могут требоваться очень маленькие времена впрыска (менее 1.6мс), которые физически не могут быть обеспечены форсунками. У форсунок есть диапазоны в которых невозможно регулирование состава смеси, например при Tinj>1.6ms смесь очень богатая и свечи заливает, а при Tinj<1.6ms форсунки вообще не успевают открыться, топливо не подается и двигатель останавливается.

Датчик фаз позволяет перейти от попарно параллельного впрыска к фазированному, при этом форсунки открываются в 2 раза реже и как правило все подобные проблемы снимаются. Хотя с высокоомными форсунками 700 и более сс существуют области где проблемы нельзя снять и таким образом.

Датчик фаз работает на эффекте Холла. ДФ может быть выполнен в виде шторки установленной на впускном распределительном валу с прорезью вращающейся в зазоре датчика или штифта проходящего мимо датчика. Для двигателей VW и некоторых двигателей Форд ДФ может быть получен например путем переделки штатного трамблера.

Датчик фаз может быть установлен только на полностью собранном двигателе. Фазирование диска ДФ по углу можно произвести только при правильно установленном ДПКВ и его диске. Рекомендуется применение датчика фаз ВАЗ-2112 (шторка) или 2111 (штифт на валу).

Для установки датчика фаз ВАЗ-2112:

1) Изготовить кольцо или диск из стали толщиной 0.5-1мм и установить его на шкиве распределительного вала таким образом, чтоб он не мешал ремню. Закрепить болтами М4 для чего в шкиве просверлить отверстия и нарезать резьбу. Диск вообще не должен иметь прорезей.

2) Изготовить кронштейн датчика фаз и установить вместе с датчиком, таким образом чтоб диск вращался в прорези ДФ.

3) Собрать двигатель без верхней крышки с ремнем (цепью) ГРМ. (кроме двигателей VW 16V).

4) Вращая коленчатый вал установить зуб номер 1 реперного диска ДПКВ (60-2) вершиной напротив датчика положения коленчатого вала.

5) Впускные клапана в первом цилиндре должны находится в конце фазы впуска (кулачок прошел толкатель - клапан закрывается или уже закрыт). Если это не так - коленчатый вал проворачивается на 1 полный оборот (360 градусов). (На двигателях VW 16V впускной кулачок 1 цилиндра можно наблюдать просто открыв маслоналивную крышку. Он должен быть направлен в центр двигателя  и немного вниз).

6) Отметить на диске фломастером диапазон по 45 градусов слева и справа от центра датчика фаз. После этого снять диск и удалить метал между отметками, таким образом, чтоб датчик в этом положении двигателя оказался в середине полученного окна.

7) Окончательно установить датчик и подключить +12v с главного реле (37 вывод эбу) землю (14 вывод эбу) и сигнал (8 вывод эбу). Для подключения использовать экранированный кабель (2 жилы в экране, например микрофонный кабель) при этом землю пускать по экрану.

Переделка штатного трамблера в датчик фаз с использованием оригинального датчика Холла из трамблера:

1) Разобрать трамблер, удалить бегунок. Вытащить вал с реперными секторами, снять размеры кольца области секторов и обточив в токарном станке штатное изготовить и приварить новое кольцо, уже без прорезей (с запасом по толщине на обработку), проточить в токарном станке до достижения заводской толщины и диаметра. Убедится, что полученная деталь свободно вращается в зазоре датчика.

2) В трамблере - обеспечить однозначную установку корпуса на двигателе, путем заваривания пазов под крепежные шпильки пластинками из алюминия и последующего сверления в них отверстий 6мм

3) Выточить крышку, заменяющую крышку трамблера. Подобрать резинку для герметизации зазора.

4) Установить трамблер без крышки и выставить положение двигателя как описано выше. Фломастером отметить сектор +45 -45 градусов от центра датчика  для удаления.

5) Снять трамблер, разобрать, удалить метал между отметками, собрать, установить, подключить как описано выше.

Установка ДФ 2111.

1) Снять клапанную крышку и определить место в которое может быть установлен датчик и штифт в распределительном валу. (достаточное по высоте и зазору вал-гбц). Обычно выбирается место где отсутствуют кулачки и опорные шейки как можно ближе к концу распределительного вала (между двумя последними кулачками или между 3-4 цилиндром).

2) На координатном станке расточить в крышке отверстие под датчик и отверстие для крепления датчика (под резьбу М6) таким образом чтоб ось датчика проходила через ось одного из распределительных валов.

3) Установить двигатель в положение синхронизации как описано выше. Закрыть клапанную крышку и фломастером отметить на распределительном вале точку ровно по центру отверстия для ДФ.

4) Снять крышку и держа дрель соосно датчику просверлить в распределительном вале отверстие под резьбу М8. Нарезать резьбу. Закрутить шпильку М8 на герметике резьбы. Ножовкой отпилить шпильку таким образом, чтоб зазор между вершиной и датчиком был порядка 0.5-1 мм. При необходимости доработать напильником

 5) Установить крышку и датчик.

Штатный датчик фаз Mitsubishi Evolution 6-9: подходит для работы с системой Январь-5 но требует доработки репера:

1) Выставить двигатель в положение конца такта впуска 1 цилиндра (1-й зуб ДПКВ с контролем направления вниз кулачка впуска 1 цилиндра при открытой масло заливной горловине двигателя). Зафиксировать положение.

2) Снять репер датчика фаз с выпускного распредвала. Репер имеет 2 шторки. Одну из них следует обрезать и подварить к 2-й таким образом, чтоб в этом положении репера и +-45 градусов от этого положения метал находился в контакте с датчиком.

(поскольку полярность датчика EVO и 2112 не совпадают в положении синхронизации у EVO должна быть не пустота а метал!).

Штатный датчик устанавливаемый на автомобили VAG 1.8T так же подходит для работы с январем но требует нового реперного колечка. Для его изготовления проделать следующее:

1) Cнять крышку ГБЦ, снять с двигателя датчик фаз и его репер.

2) Выставить, вращая КВ, первый зуб диска 60-2 напротив датчика положения коленчатого вала.

3) Проконтролировать по кулачкам впускного распределительного вала момент "конец фазы впуска 1 цилиндра". Если момент не соответствует - сделать еще один полный оборот коленчатого вала.

4) Фломастером на внешнем корпусе  ДФ на глаз отметить риски на 45 градусов влево и вправо от центра датчика фаз, приложить датчик на место и перенести риски на корпус ГБЦ.

5) В токарном станке изготовить шторку - копию оригинальной, но с целой реперной частью и фиксирующим штифтом обеспечивающим как и у оригинальной однозначную установку на распредвале.

6) Приложив шторку на распределительный вал перенести на нее метки с корпуса ГБЦ. Выбрать метал между метками в реперной части кольца.

7) Установить шторку, датчик, собрать крышку ГБЦ.

 Дроссельный узел, Датчик Положения дросселя и Регулятор Холостого Хода (РХХ).

Существует 3 варианта решения данного вопроса:

1) Штатная дроссельная заслонка вашего автомобиля. - Необходимо определить тип датчика положения дросселя. На старых двигателях с системами управления BOSCH возможно применение концевых датчиков (полная нагрузка - хх) которые не могут работать с системой Январь-5 и должны быть заменены на более современные резистивные датчики от этого же двигателя, либо подходящие по установочным размерам (ВАЗ ВОЛГА). Как правило необходима установка адаптера РХХ ваз с РХХ-21203 или моментного РХХ Bosch, если такие механизмы не установлены на автомобиле либо слишком старые.

Работу с электронными дроссельными заслонками январь не поддерживает, в этом случае привод и педаль необходимо заменить на тросовые (от более старой модели).

2) Дроссельная заслонка ВАЗ (46мм). - Как правило с ней никаких проблем кроме необходимости выточить фланец, но такое решение подходит для двигателей относительно небольшого объема и мощности. Рекомендуется приобретать заслонку шеви-нивы (214) снабженную РХХ 21203.

3) Дроссельная заслонка ГАЗ (60мм) - Так же требует применения внешнего РХХ.

Адаптер шагового РХХ GM..

Если у вас нет никакого РХХ - рекомендуется применение шагового РХХ GM или его Русского аналога. При применении внешнего шагового РХХ необходимо изготовить или приобрести готовый адаптер. Готовое изделие можно приобрести в DTT Motorsport, это адаптер специально разработанный под самый большой из доступных ВАЗ-овских РХХ - 21203-1148300-01.

Моментный РХХ BOSCH.

С начала 2008 года система управления Январь-5.1 с установленной прошивкой J5LS поддерживает работу с моментными регуляторами холостого хода BOSCH и DENSO! Моментный РХХ должен иметь 2 обмотки (3 вывода), и по умолчанию пружиной выставляться в 50% перекрытие. Сопротивление обмоток моментного РХХ должно быть не менее 10ом. Подобный РХХ используется на автомобилях Волга с двигателем ЗМЗ-406.

Другие варианты РХХ.

В отдельных случаях возможно применение оригинальных IACV-ISCV от Subaru Impreza WRX разных годов, Toyota Celica ST205, Mitsubishi Evolution 6-9 Lancha Delta/Thema и других.

Магистрали к адаптеру РХХ GM или моментному РХХ BOSCH(Волга).

Адаптер подключается 2-мя шлангами через штуцеры за дросселем и перед дросселем соответственно. Шланги должны быть как можно более короткими! Внутренний диаметр шлангов и штуцеров в самом узком месте должен быть следующим:

Для двигателей 1600-1700сс минимум 8мм (рекомендуемое - 9мм)

Для двигателей 2000сс и более минимум 9мм (рекомендуемое - 11мм)

При использовании распределительных валов с фазой впуска 295 и более градусов значение каждого параметра следует увеличить на 1.5мм.

В случае несоответствия диаметра магистралей указанному или наличия заужений где либо в каналах или штуцерах зимой вы скорее всего не сможете запустить двигатель, и возможна неустойчивая работа двигателя на холостом ходу!

В случае применения моментного РХХ диаметр каналов выбирается исходя из размера штуцеров РХХ. Иногда можно подобрать готовые шланги от Волги. 

ДТОЖ - Датчик Температуры Охлаждающей Жидкости.

ДТОЖ ВАЗ 2112 стоит в среднем 50рублей. Cлучаев его выхода из строя не замечалось. Можно купить за 250р оригинал фирмы Delphi применяемый например на Daewoo Espero. ДТОЖ имеет резьбу М12x1.5 - как правило есть 2 варианта, либо он вкручивается вместо штатного, либо для его установки необходимо рассверлить и перерезать резьбу в отверстии в рубашке охлаждения.

Так же системой поддерживаются штатные датчики температуры охлаждающей жидкости Mitsubishi EVO и Subaru WRX.

ДТВ - Датчик Температуры Воздуха.

Датчик температуры воздуха используется в случае применения ДАД. В настоящий момент системой Январь-5.1 поддерживаются 2 датчика температуры воздуха:

Part Number 25036751 DELPHI PES (GM) 3/8 NPTF - используется на daewoo espero, и Ниве GM (моновпрыск, не путать с шеви нивой). Сейчас почти пропал из вазовских магазинов но может быть заказан в exist.ru

0 280 130 039 BOSCH NTC 2.5k M12x1.5 - используется на некоторых европейках и так же доступен для заказа по бошевскому номеру. (dunfan,exsit).

Рекомендуется использовать GM -овский датчик, поскольку он имеет лучшую динамику измерения температуры и вообще сделан более правильно. Однако если у вас уже нарезана резьба М12 - проще установить бошевский датчик. Если автомобиль снабжен турбокомпрессором и динамика изменения температуры может быть высокой - от применения бошевского датчика следует воздержатся.

 ДАД - Датчик абсолютного давления.

Датчик абсолютного давления является основным датчиком нагрузки в системе Январь-5,от которого зависит топливоподача и зажигание в двигателе, поэтому по воздуху датчик должен быть подключен к ресиверу двигателя отдельным силиконовым шлангом  в котором не допускаются никакие врезки и тройники на другие датчики и приборы! Для этого в ресивере сверлят отверстие, нарезают резьбу М6. Подключение осуществляется с помощью резьбового штуцера ВАЗ и силиконовой трубки вакуумного корректора 2108. Рекомендуется использовать шланг вакуум корректора производства фирмы ХОРС.

Не допускается подключать ДАД к штуцерам на дросселе предназначенным для вентиляции картера и адсорбера, поскольку они установлены в каналах с постоянным расходом и не отражают давление в ресивере.

Для атмосферных двигателей в настоящий момент доступно 3 датчика:

Волговский 45.3828 (рекомендуется).

0 261 230 004 - Bosch.

DELPHI GM 1BAR (нива GM, Daewoo, Renault F3R).

Для компрессорных и турбокомпрессорных двигателей так же возможно применение нескольких датчиков:

Motorola MPX4250AP.

DELPHI GM - 3BAR (можно купить на ebay).

Аналог GM 3BAR производства DTT Motorsport. (рекомендуется).

Поддерживается линейка датчиков абсолютного давления от фирмы AEM с номерами 30-2130-15, 30-2130-30, 30-2130-50, 30-2130-75.

ДД - Датчик детонации.

Датчик устанавливается на блоке (как можно выше) или на ГБЦ между 2 и 3 цилиндром при помощи шпильки. При отсутствии штатной  шпильки может быть использована любая другая шпилька на блоке. Механизмы адаптации позволяют подстроить чувствительность детектора детонации под конкретный двигатель.

Может быть применен датчик BOSCH 0 261 231 120, или датчик от ВАЗ 2112. К сожалению в последнее время участились подделки датчиков детонации ВАЗ, при покупке обращайте внимание на металлическую часть датчика - она обязательно должна быть анодирована и не иметь следов ржавчины и грубой обработки. Если на витрине есть несколько датчиков детонации - выбирайте по качеству литья пластмассы и обработки его металлической части. Чем выше чистота поверхности тем больше вероятность что датчик оригинальный. При любых сомнениях используйте датчики BOSCH (приобрести его можно например по PN в "Дунфане").

Модуль зажигания.

Январь-5 может работать только в режиме wasted spark с модулями зажигания снабженными встроенными коммутаторами - штатными для систем Январь-5. Либо с внешним 2-х канальным коммутатором производства DTT Motorsport и соответственно парой двухвыводных катушек от волги или аналогичных по параметрам, либо катушкой от ВАЗ 1600 8v.

При выборе штатного модуля зажигания следует учитывать следующие факторы: Модуль зажигания GM (новый) продающийся в тазовых магазинах в тазовом формфакторе на 99% является подделкой и более 10 км не проедет! Если вы решились взять GM оригинал - ищите модуль от daewoo espero, nexia, он имеет не параллельное а продольное расположение катушек, хотя разъем тот же, стоит дороговато (около $100), но это настоящий модуль GM - продается он соответственно только в магазинах запчастей DAEWOO.  Модули ПроСпорт и прочие noname также следует обходить стороной. Наиболее оптимальный вариант штатного - модуль завода МАТЭ-2.

Модуль должен быть жестко закреплен на кузове автомобиля, При этом должен обеспечивается электрический контакт кузова автомобиля с пластиной в нижней части модуля. Модуль должен быть установлен на ровной плоскости! Если при затяжке удаленных шпилек на модуле возникает изгибающий момент - через 1000км скорее всего его придется выкинуть. Модуль должен быть установлен вдали от элементов которые могут нагреваться.

Про систему зажигания с коммутаторами и катушками можно прочитать в соответствующей статье на сайте.

Выбор блока управления

Допускаются только блоки управления двигателем  "Январь-5.1" производства "НПО Автэл" с каталожными номерами 2111-1411020-61 или 2112-1411020-41.

Расположение блока управления.

Поскольку разъем AMP55 системы не герметичен и на соседних выводах постоянно присутствует напряжение +12в и земля допускается единственный вариант установки блока управления и блока реле - В САЛОНЕ АВТОМОБИЛЯ ! Запрещается размещение блока управления в коробе воздухопритока или в подкапотном пространстве автомобиля, даже в случае если оригинальный ЭБУ был размещен там. Для установки необходимо просверлить отверстие диаметром 60мм  в моторном щите автомобиля в районе немного правее от педали акселератора (где моторный щит плоский) и пропустить в него проводку блока управления так, чтоб отверстие герметизировалось штатной резинкой  в проводке. Проводка и блок должны быть закреплены чуть выше отверстия. Поскольку возможно попадание небольшого количества воды в салон по проводам через резиновый уплотнитель, которая при неправильном креплении блока будет стекать вниз и накапливаться в разъеме вызывая его электрохимическую коррозию. .

Телеметрия и Traction control для моно приводного автомобиля участвующего в соревнованиях по Drag Racing

Телеметрия и Traction control для моно приводного автомобиля участвующего в соревнованиях по Drag Racing.

Задача разработки телеметрии возникла спонтанно в начале сезона Drag Racing 2005 года в процессе доводки автомобиля 2108-РПД командой DTT Motorsport. Доводка автомобиля должна была базироваться на тестах с применением объективных средствах оценки динамических характеристик, технически можно было использовать прибор G-tech PRO SS, однако как показала практика при последовательных замерах его точность была неудовлетворительной, поэтому очевидным решением было разработать собственную телеметрию. Кроме того планировалось создание системы контролирующей пробуксовку ведущих колес. Система разрабатывалась и отлаживалась на протяжении октября 2005 года ударными темпами.

Сердцем системы являлся однокристальный микроконтроллер C8051F023 производимый фирмой Silicon Laboratories. Микроконтроллер работает с тактовой частотой 14745600гц, что обеспечивает ему производительность около 14mips. (для сравнения ЭБУ Январь-7.2 - 2.66mips). Микроконтроллер имеет развитую систему периферии, что позволило реализовать практически всю обработку датчиков аппаратно с использованием модулей захвата. Поскольку микроконтроллер не имеет математического сопроцессора - 32-х разрядная целочисленная арифметика необходимая для решения задач расчета скорости и пробуксовки была реализована программно. Программирование микроконтроллера осуществляется внутрисхемно по интерфейсу JTAG.

К микроконтроллеру по протоколу I2C подключена энергонезависимая память 24C512 объемом 64к для оперативного сохранения результатов заездов и настроек системы.

Для связи микроконтроллера с ПК используется стандартный последовательный порт RS232 в асинхронном режиме 9600:8:N:1. согласование уровней RS232-TTL осуществляется посредством ИМС MAX232.

В качестве датчиков угловой скорости колес были применены решения аналогичные применяемым в современных системах АБС. Индуктивные датчики взяты от ГАЗ 3110 (передние) и ДПКВ ВАЗ-2112 (задние). Для ускорения процедуры разработки системы и обхода всех возможных "граблей" было принято решение позаимствовать входные каскады обработки сигналов с индуктивных датчиков из блока АБС фирмы BOSCH, с древнего автомобиля БМВ-5 где они были выполнены на специализированной ИМС разработанной BOSCH. Микросхема вместе с ее аналоговой обвязкой была переставлена в модуль управления и ее цифровые выходы были подключены непосредственно к микроконтроллеру.

Для участия в соревнованиях были спроектированы и изготовлены специальные стальные перфорированные тормозные диски толщиной 7мм. Применение подобных дисков позволяло одновременно решать множество задач:

1) Снижение общей массы автомобиля (экономия порядка 8кг).

2) Уменьшение момента инерции колес автомобиля.

3) Коэффициент трения колодок по стали как правило выше, чем по чугуну, что позволяло развивать больший тормозной момент.

4) Часть диска служит реперной областью для датчика угловой скорости.

Поскольку циклические торможения в DRAG Racing отсутствуют и нет ограничений на выбор фрикционных составов для колодок - теплоемкость диска и площадь рассеивания не имеют значения! Первое же испытание дисков показало их великолепную работоспособность, и возможность их дальнейшего практического использования.

Устройство управления имеет разъем для стыковки с собственной оригинальной проводкой, являющейся частью моторной проводки, куда подаются следующие сигналы:

- Напряжение питания из бортовой сети автомобиля (8-17v 0.2A)

- 4 входа с индуктивных датчиков угловой скорости колес.

- Вход "положение дросселя", аналоговый.

- Вход "обороты двигателя", дискретный.

- Вход "состояние сцепления", дискретный.

- Вход "Впрыск закиси азота - кнопка", дискретный.

- Выход "пропуск воспламенения", дискретный.

- Выход "разрешение закиси азота",дискретный.

В финальной версии системы 2005 года были реализованы следующие алгоритмы:

Определение и сохранение в лог файл в формате CVS параметров движущегося автомобиля:

- Время на пути 402м. дискретность 1мс. Путь автомобиля рассчитывался по числу оборотов ведомых колес. Время - внутренней подсистемой времени.

- Скорость на выходе 402м. Рассчитывалась как мгновенная угловая скорость ведомых колес в момент пересечения воображаемой линии финиша.

- Разгон до скорости 100 км/ч. дискретность 1мс.

- Обороты двигателя. Получаются путем заполнения интервала поворота двигателя на 180 градусов импульсами частоты 230400гц (период 4.34мкс) и деления константы 6912000 на полученное в результате такого заполнения количество импульсов, ошибка в определении оборотов при равноускоренном движении эксцентрикового вала составляет не более 0.17%.

- Положение дросселя. Считываются с среднего вывода ДПДЗ встроенным в микроконтроллер АЦП. Калибровки начальное положение и множитель для дросселя задаются в окне монитора, и могут быть оперативно подстроены при переносе системы на другой двигатель.

- Состояние входов (Кнопка "Закись" и сцепление).

- Максимальная скорость автомобиля достигнутая в заезде.

- Среднее время переключения передач (для каждой передачи) (анализ ускорения от передачи и состояния сцепления).

- Тормозной путь автомобиля. (м). (анализ пути от скорости по лог)

- Путь пройденный каждым колесом автомобиля.

- Угловая скорость каждого колеса автомобиля на каждом отрезке пути.

- Коэффициенты пробуксовки ведущих колес автомобиля LF/LR, RF/RL, работа самоблокирующегося дифференциала автомобиля (LF/RF)

Управление впрыском закиси азота с возможностью блокировки подачи закиси в определенных режимах по оборотам, скорости автомобиля, положению дросселя.

 Управление моментом роторного двигателя путем вырезания отдельных импульсов зажигания  (контролируемая потеря момента) по программам Traction и Launch control.

Диагностика датчиков и включение аварийных алгоритмов при отказе одного или 2-х колесных датчиков в процессе гонки.

Структура программы управления посредством машины состояний реализует следующие конечные задачи.

Приоритет 0:

- Определение пробуксовки по левому борту автомобиля.

- Определение пробуксовки по правому борту автомобиля.

- Определение пробуксовки ведущих колес друг относительно друга (работа дифференциала повышенного трения).

- Определение оборотов двигателя.

- Определение скорости автомобиля.

- Определение состояния автомобиля (остановлен,или движется) и переходов между состояниями.

- Определение общей пробуксовки, как фактора управления потерями момента двигателя.

- Программа "Traction" (потери момента двигателя на основании пробуксовки ведущих колес)

- Расчет пути автомобиля и отсечка момента 402м.

- Определение положения дроссельной заслонки.

- Программа "Закись азота".

- Программа "Launch". (потери момента двигателя на 1 передаче при старте на основании оборотов двигателя).

- Задача сохранения параметров в энергонезависимой памяти.

Приоритет 1:

- Таймер 1мс - обеспечивает тайминг любых событий в системе с дискретностью 1 мс.

- Связь с компьютером.

- Определение угловой скорости и пути для каждого колеса автомобиля.

Теоретические аспекты работы системы.

Скорость автомобиля при равномерном прямолинейном движении может быть выражена функцией угловой скорости его ведомого колеса V=w * Rk  где w - угловая скорость колеса, Rk - радиус качения.

В свою очередь радиус качения может быть определен как Rk=Rst + F1(w) где Rst - статический радиус колеса, F(w) функция угловой скорости колеса, учитывающая изменение нагрузки на колесо при действии подъемных (прижимающих) сил на ведомую ось в процессе движения автомобиля а также функция центробежных сил в самом колесе. Rst - для каждого автомобиля с конкретным колесом константа, которая определяется типом и размерностью резины и статической нагрузкой на ведомую ось.

Таким образом для любого ведомого колеса V=w * const * F2(w) при этом значение F2(w) может быть легко получено прямыми измерениями зависимости Rst от статической нагрузки на ось, а центробежная составляющая  измерением веса покрышки.

Для ведущего колеса формула несколько сложнее поскольку она должна учитывать момент передаваемый на колесо, однако в данной версии системы используются упрощенные модели, поэтому значения скорости ведущего колеса вычисляются по тем же принципам, что и у ведомого, но с другими коэффициентами (на автомобиле колеса спереди и сзади разные).

Текущая включенная передача является функцией оборотов и скорости. GEAR=F(RPM/V).

Коэффициент пробуксовки - это отношение скоростей колес на разных осях Kt=Vf/Vr

Желаемые потери момента для Traction могут быть выражены как Nloss = F(time,Kt,V,THR,RPM,GEAR....) Настройки алгоритма позволяют определять допустимый порог пробуксовки колес, фактически алгоритм представляет собой ПИД регулятор где П И Д коэффициенты являются функциями оборотов, дросселя и передачи, а ошибка - разницей текущего и желаемого коэффициента пробуксовки.

Для Launch вместо потерь задается ограничение оборотов как функция времени RPMlim=F(time).

Испытания системы на автомобиле.

7 октября 2005 года система была смонтирована на автомобиль, первый же запуск показал, что при полном дросселе устройство может держать обороты двигателя на любом значении от 1000 rpm, при этом факел пламени от выхлопной трубы создаваемый несгоревшим топливом достигал 1 метра.

Программа испытаний на дороге:

12 октября - Киевское шоссе, пилотировал Дима 3x3. Тестирование пробных программ Traction, в программу тестов входила первоначальная тарировка системы с использованием GPS модуля и поверка результатов по километровым столбикам.

14 октября - Горьковское шоссе, пилотировал Дима 3x3. Тестирование пробных моделей Launch, поиск оптимального закона ограничения оборотов при старте на 1 передаче.

15 октября - Горьковское шоссе, пилотировал "Профессор". Тренировка. Лучший результат 13.5c(177) 5.5c(100)

15 октября - Киевское шоссе, пилотировал Дима 3x3. В режиме телеметрирования на мокрой дороге была проверенна различная резина из имеющихся (дождевая гудиер и сухая avs). По мокрому гудиер опережала "еку" в среднем на 1 секунду.

22 октября - параллельная дорожка в Тушино,пилотировал Профессор. Цель тестовых заездов - определение конкурентных характеристик свежесобранного двигателя ВАЗ-415 и настройка системы traction control на покрытие и резину.

Результаты 3-х последовательных заездов по параллельной дорожке c подбором коэффициентов для Traction (режим launch отключен):

13.5c(169) 5.3c(100)

13.2c(175) 5c(100)

13.1c(173) 4.9c(100)

Финальный заезд (машина легче на 65кг - это мой вес ;)) первый боевой выезд:

13.1c(177) 5.1c(100)

Система сработала четко - на старте Профессор пытался прогреть колеса, но она не дала ему это сделать провалив все попытки побуксовать. В результате оказалось, что продвинутой системе мы забыли сделать банальный выключатель. 😉

На этом работы по развитию системы 1-го поколения были остановлены. Однако правильные выводы из всех ошибок были 2005 года по конструкции драгстера все же были сделаны, что позволило в 2006 году ускорить более тяжелый кузов ВАЗ-2110 минимум на 1 секунду по отношению к 2005 году, а также дало неоценимый опыт который будет использован при разработке системы traction второго поколения.

Концепция системы DRAG-TCM второго поколения:

1) Полностью адаптивная без необходимости ручной подстройки. Все конечные настройки при смене резины должны быть введены автоматически.

2) Для определения реальной скорости автомобиля используются акселерометры, а не индуктивные датчики, что снижает себестоимость системы и упрощает ее реализацию.

3) Система реализована как дочерняя плата к эбу Январь-5-7 с микропрограммой J5LS, размещенная в корпусе ЭБУ с собственным процессором обработки информации.

4) Доводка системы планируется на 2007 год.

Фото элементов системы 2005 года.

Сердце системы - микроконтроллер на макетной плате.

Тормозной диск переднего колеса с реперной областью.

Датчик угловой скорости колеса.

Датчик состояния сцепления.

Пример графика - "Время - Обороты - скорость" полученный на тестовых заездах на полигоне в подмосковном городе Серпухове. Автомобиль 2110-РПД ВАЗ-415 , разгон до 100км.ч - 4.9c; время на пути 402м - 12.85c Диапазон оборотов двигателя - 7500-10000, средние потери времени на переключениях передач - 0.5c, скорость автомобиля на выходе - 185 км.ч

Программа для снятия логов.

 

Модернизация системы для управления длинной впускного тракта роторного двигателя РД-321 установленного на автомобиле ВАЗ-2110 в 2007 году.

Работы по модернизации системы были проведены в августе 2007 года для решения задачи управления длинной впускного тракта роторного двигателя. Изменение длинны обеспечивает шаговый двигатель с ременной передачей к движущемуся лафету, шарнирно связанному с дудками изготовленными из ПТФЭ с высокой точностью, обеспечивающую подвижность конструкции "труба в трубе".

Контроль текущего положения лафета в рабочей зоне движения (150мм) обеспечивает потенциометрический датчик линейных перемещений производства английской фирмы - PI Research PN: 01G-233036. Контроллер подает на датчик опорное напряжение 5v, положение считывается встроенным в микропроцессор АЦП. Дискретность определения положения в данной реализации составляет 0.58мм на шаг ацп.

Желаемое положение лафета задается в калибровках устройства как функция оборотов двигателя target=F(rpm). и может быть быстро изменено в мониторе системы.  Кроме того реализован тест позволяющий задавать и менять желаемое положение в ручную.

На основе разницы желаемого и текущего положения лафетов контроллер устанавливает на выходе дискретный сигнал "направление" и вырабатывает определенное количество импульсов "шаг" которые поступают на контроллер шагового двигателя, при этом для преодоления момента инерции покоя контроллер обеспечивает разгон шагового двигателя путем управления периодом импульса "шаг", и таким образом увеличивает момент на валу двигателя в момент начала движения конструкции.

Контроллер шагового двигателя обеспечивает полное управление двигателем по 2-м дискретным сигналам включая стабилизацию тока и формирование необходимых последовательностей управления, контроллер питается от источника тока с напряжением 28в.