Инжектор двигателя Suzuki G13-BB
Написать данный раздел меня побудила история, которая случилась во время полёта в Питер. Простой и надёжный двигатель Rotax -503 неожиданно отказал - вылетела катушка зажигания.
Неисправность мы починили, но в тот момент пришло понимание, что летать на черном ящике, каковым является Suzuki G13-BB нельзя. Конечно японская техника надёжна до безобразия, но даже самая-самая надёжная отказывает со временем. Обычно всё случается в самый неподходящий и ответственный момент.
Таким образом было принято решение изучить работу инжектора и зафиксировать что и как функционирует пока двигатель штатно работает. Кстати, что-то расход в последнее время несильно, но вырос. Я конечно крыло поставил более динамичное и меньшей площади, да и скорость выросла, но может дело не только в этом?
Изучение того как и что должно работать в инжекторе и чем альфамер отличается от ШДК было выполнено посредством интернета.
В изучении основ мне особенно помогли ссылки:
Дело было за малым - всего лишь найти схему подключения датчиков для Suzuki G13-BB, который установлен на моём аппарате. Слава Богу мир не без добрых людей и благодаря форуму Жизнь СЛА , помощи Василия Тараканова и Александра Никульшина необходимые схемы были найдены, причем даже в избыточном количестве. Часть из них действительно содержит "know how" что и как подключить, чтобы использовать двигатель на дельталёте. Так что пожалуйста, не спрашивайте схемы у меня, а спрашивайте у авторов! Это их наработки и их право распостранять информацию или нет.
В процессе сравнения полученных схем с разьемами мозгов (ECU), которые установлены на моём аппарате было выяснено, что на двигатель G13-BB устанавливались ECU нескольких разных типов. На моём аппарате ECU изображенный на фотографии:
Вообще то собственно сами мозги я не исследовал. Интересно было зафиксировать сигналы, которые выдают датчики на мозги и сигналы, которые мозги выдают на катушки зажигания и форсунки.
Датчики, которые входят в состав инжектора:
- TP sensor -датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ )
- CKP sensor -датчик положения коленвала (ДПКВ)
- MAP sensor -датчик абсолютного давления (ДАД)
- IAT sensor -датчик температуры воздуха (ДТВ)
- ECT sensor -датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)
- IAC sensor -датчик холостого хода ( ДХХ)
- OXYGEN sensor -датчик кислорода или лямбда зонд (ДК)
- CMP sensor -датчик фаз впрыска топлива (ДФ)
- Barometric pressure sensor - датчик давления окружающего воздуха (этот датчик установлен внутри корпуса ECU)
Поскольку исследование проводил в одиночку, без помощника, то снял винт с двигателя и снимал показания с датчиков, иммитируя, при необходимости прогазовку во время измерений. Естественно без нагрузки раскручивать двигатель до значительных оборотов я не стал и поэтому мои исследования ограничены 2500об/мин. Это не позволило снять все зависимости, которые мне хотелось бы снять. Так что возможно продолжение работы тем более, что некоторые датчики нужно исследовать во всём диапазоне оборотов.
При всех измерениях двигатель был прогрет до температуры 95-102градуса (по показаниям Stratomaster-а). Для того, чтобы исключить перегрев двигателя без винта через радиатор принудительно прогонялся воздух внешним вентилятором.
Измерения выполнялись посредством осциллографа, который мне крайне нравится, потому как это не просто осциллограф, а целая лаборатория с возможностью внешней синхронизации, генератором сигналов специальной формы, возможностью модуляции. Весит всего 150грамм. Стоимость на мой взгляд при имеющемся потенциале весьма умеренная. Вход у прибора стандартный - сопротивление 1Мohm, ёмкость 20pF. Все снятые осциллограммы без какого-либо редактирования сохранялись в компьютере и анализоровались по мере написания данного материала.
Собственно, техника дошла до маразма и если кто-то захочет, то может совершенно самостоятельно рассмотреть снятые осциллограммы моим же осциллографом! Как? - Для этого достаточно просто скачать программное обеспечение осциллографа себе на компьютер и загрузить прилагаемые исходные осциллограммки и файлы настроек при которых снималась осциллограммка (я здесь всё выкладываю к каждому датчику в .zip-архивах). Ничего сложного или сверхестественного в этом нет, поскольку надеюсь команда "открыть файл" всем знакома. Дальше можно уже самостоятельно исследовать фронты сигналов, менять развёртку, измерять длительность, амплитуды, и прочее.
Далее в тексте будут приняты следующие обозначения осциллограмм: NsensornameХХХХ-YYYYrpm_zz-zz. Где:
- N - порядковый номер осциллограммы (может отсутствовать, если снята только одна осциллограмма)
- sensorname - название датчика или устройства
- XXXX-YYYY - ХХХХ начальные обороты измерения, YYYY оконечные обороты измерения если YYYY отсутствует, значит обороты измерения были постоянны
- zz-zz пытливый ум, которому это действительно нужно поймёт
TP sensor - датчик положения дроссельной заслонки
По сути датчик представляет собой точный переменный резистор, сопротивление которого изменяется при открытии заслонки. Для того, чтобы понять как работает датчик необходимо "газануть" при измерении. Это я и сделал, кратковременно нажав на педаль и резко увеличив обороты двигателя с 1000 до 1500об/мин. При этом резистор так же изменял сопротивление и напряжение на входе ECU увеличилось с 0,5V до 0,9V. Это измерение планирую повторить под нагрузкой разогнав двигатель до максимальных оборотов т.к. датчик нужно бы исследовать до полного открытия заслонки.
Во всём диапазоне положений заслонки на осциллограмме не должно быть зафиксировано пиков или провалов. В проверенном диапазоне оборотов на осциллограмме их и не обнаружено. В точке 1 (1000об/мин при 500мV) я "нажал на газ". В точке 2 двигатель вышел на 1500 оборотов и напряжение плавно увеличилось до 875mV. В точке 3 я отпустил педаль и двигатель сбрасывая обороты дошел до точки 4, где двигатель перестал сбрасывать обороты, напряжение упало до 546мV и вышло на полочку до точки 5 несмотря на отпущенную педаль. И только в точке 5 обороты и напряжение вернулись к исходным уровням. Что же это за участок такой между точками 4 и 5 длительностью примерно 60мS? Не правда ли похоже на автоматический доводчик двери, которая сначала закрывается быстро, с перед самым закрытием, чтобы не хлопать, притормаживает. Хитро!
CKP sensor -датчик положения коленвала
Во истину чудные дела твои Господи. Ожидал увидеть любую другую картинку, но чтобы такую?! Ведь датчик положения КВ работает крайне просто - считает зубцы на шестерёнке закреплённой на КВ между маркерами. Макркер это дефект шестерни - либо отсутствующие зубцы, либо наоборот зубец большей высоты, чем остальные. Подсчет ведётся когда проходя мимо датчика, работа которого основана на эффекте индукции, металлические зубцы изменяют магнитное поле . Если зуб шестерни отсутствует, или если высота какого-либо зуба больше, чем у остальных, то уровень сигнала тоже соответственно другим.
По этому датчику по сути синхронизируется весь двигатель и именно он задаёт отсчет для моментов впрыска и зажигания. Подсчитав количество пиков можно даже с уверенностью сказать сколько зубьев нарезано на шестерне, с каким шагом и оценить какого они размера. С увеличением оборотов, кроме увеличения частоты импульсов растёт и амплитуда выходного сигнала. Измерив длительность периода между двумя маркерами можно с высокой точностью определить обороты двигателя. Так для приведённой картинки период между двумя пиками 0,04142-0,00832= 0,0331сек, следовательно частота 1/0,0331=30,211Hz или 60*30,211=1812об/мин. Таким образом осциллограмма реально снималась не при 1600об/мин, а при 1812+/-10об/мин. Понятно, что зуб номер 1 на котором амплитуда напряжения составляет 6,188V скорее всего маркерный. Но чему посвящены увеличенные интервалы между зубцами 4-5 и 20-21-22 непонятно. Зуб номер 9 возможно имеет какой-либо дефект либо тоже увеличен японами умышленно для каких-либо маркерных целей. Возможно так же все эти "дефекты" и переменный шаг обусловлены работой каких-либо других механизмов, изменяющих питающее напряжения на CKP sensor-е. Фантазировать можно до бесконечности, но достоверный ответ может дать только снятие и измерение геометрии маркерного диска.
MAP sensor -датчик абсолютного давления
Этот датчик один из основных в работе инжектора. Он измеряет давление во впускном тракте перед и после дроссельной заслонки. По показаниям MAP sensor-а высчитывается обьем и масса поступающего в двигатель воздуха.
Во время снятия осциллограммы я два раза нажимал на газ что и привело к появлению пиков 1 и 2. Нужно бы повторить измерение под нагрузкой при раскручивании до максимальных оборотов. Во всём диапазоне от холостых до максимальных оборотов на осциллограмме должны отсутствовать резкие пики и провалы.
То, что в точке 3 напряжение после перегазовки упало меньше первоначального уровня - это нормально. На участке 3-4 параметры работы двигателя стабилизировались и двигатель опять вышел на холостые обороты. Кстати, можно заметить, что уровень сигнала до и после перегазовки разный. И действительно после перегазовки обороты двигателя у меня могут упасть до 960об/мин, но со временем, когда все процессы стабилизируются они опять поднимутся до моего стандартного значения холостых оборотов - 1080об/мин.
IAT sensor -датчик температуры воздуха
Поскольку плотность воздуха значительно зависит от его температуры, а одной из основных задачей ECU являеется изготовление "правильной" смеси для разных режимов по сравнению со стехиометрическим (14,7кг.воздуха/1кг. топлива), то для вычисления массы воздуха и нужен датчик температуры.
Для этого датчика я просто зафиксировал напряжение на входе ECU при температуре воздуха в помещении +5 - +7 градусов С. Можно конечно и подогретый воздух во впускной коллектор закачать, но для фиксации параметров рабочего двигателя на мой взгляд этого достаточно..
ECT sensor -датчик температуры охлаждающей жидкости
Данные с этого датчика я не снимал. Их нужно снимать при прогреве двигателя до рабочей температуры. А я несколько поторопился и сразу прогрел.
IAC sensor -датчик холостого хода
Насколько я понял из литературы этот датчик собственно датчиком не является, несмотря на гордое слово "sensor". По сути своей это не датчик, а исполнительный механизм-регулятор, который открывает байпасный (в обход дроссельной заслонки) воздушный канал. Открытие происходит при подаче на IAC импульсов напряжения, скважность которых регулируется таким образом, чтобы обеспечить требуемые обороты холостого хода (Широтно-Импульсная модуляция). При этом реально обороты двигателя измеряются по датчику положения коленвала, а регулятор ХХ обеспечивает, открывая и закрывая байпасный канал (по сути скорее даже вибрируя), требуемое для данных холостых оборотов количество воздуха, поступающее в двигатель.
На приведённой осциллограмме при 1080об/мин длительность открытия клапана (напряжением +12V) составляет 2,48миллисекунды, после чего клапан закрывается на 1,56миллисекунды. Некоторая заваленность передних фронтов свидетельствует о работе на индуктивную нагрузку.
OXYGEN sensor -датчик кислорода или лямбда зонд
На дельталёте установлен один датчик кислорода в глушителе, в районе выпускного патрубка из 1-го цилиндра. А на автомобиле установлены два датчика кислорода - первый в районе выпускного коллектора, второй за катализатором в глушителе. Собственно второй датчик в машине нужен по большей части для контроля за состоянием катализатора и на дельталёте не используется.
Для измерения параметров лямбда-зонда я отключил собственно сам датчик от проводки, которая ведёт к ECU. В месте разьединения обнаружил "лишние" провода, которые должны бы подходить к лямбде и подогревать её, поскольку на G13-BB должна устанавливаться именно лямбда с подогревом. Но на моём двигателе обнаружена простейшая лямбда без подогрева. В лучшем случае, если она хоть как-то работает, то время её прогрева должно быть существенно больше. Хотя интернет утверждает, что лямбду с подогревом нельзя заменять на лямбду без подогрева - работать не будет.
Собственно, несмотря на прогрев двигатля и перегазовки, датчик стабильно выдавал практически нулевое напряжение 0,031V. ECU может воспринимать это значение, как бедную смесь ( при условии, что сопротивление датчика устроит ECU). А не поэтому ли мне показалось, что в последнее время расход бензина увеличился? Хотя судя по цвету - свечи в номинале.
Вывод, который я для себя сделал - нужно поставить "правильный" датчик. Данные для осциллографа для "неправильного" датчика не прикладываю, т.к. всё видно на картинке.
CMP sensor -датчик фаз впрыска топлива
При одном и том же положении КВ в один из цилиндров находится в фазе впуска, а другой в фазе выпуска. Для того, чтобы открывать форсунку и впрыскивать бензин именно в цилиндр, который находится в фазе впуска на распределительный вал установлен металлический маркерный диск с метками, который опять же посредством датчика на эффекте Холла генерирует импульсы, которые сообщают ECU в какой именно цилиндр нужно впрыснуть бензин.
Интересно - выход с этого датчика идёт +5V и фронты похоже предварительно обработаны - уж какие-то слишком ровные.
Barometric pressure sensor - датчик давления окружающего воздуха
Этот датчик установлен внутри корпуса ECU и опять же нужен для того, чтобы получить массу воздуха для правильного изготовления смеси. (Если с других датчиков предварительно получены потребляемый обьем воздуха и его температура).
ECU я не вскрывал...
Осциллограмма выхода на форсунку
Для диагностики эта осциллограмма может быть полезна. На форсунке постоянно подаётся +12V. Впрыск происходит, когда ECU коммутирует на форсунку массу. После закрытия форсунки четко фиксируется выброс ЭДС самоиндукции значительной амплитуды (десятки вольт).
При увеличении оборотов - длительность открытия форсунок увеличивается. На холостых оборотах (1080об/мин) длительность открытия форсунки примерно 2,73миллисекунды. Процесс нелинейный и после увеличения длительности опять наблюдается сокращение и т.д. Под нагрузкой будет несколько другая картина.
Осциллограмма выхода на катушку зажигания
Возможно правильно будет измерить ток (индуктивным датчиком) и на высоковольтном проводе катушки. Пока же я снял только выход на катушки с ECU. Катушки возбуждаются прямоугольными импульсами +4,8V длительностью 4,4 миллисекунды.
Выход иммобилайзера
В моём аппарате вопрос с иммобилайзером решен просто - в той же коробке, где установлены мози "похоронен" иммобилайзер из замка зажигания вместе с родным ключем зажигания от автомобиля в котором имеется микрочип.
Обмен между иммобилайзером и ECU происходит в момент включения зажигания. Обмен ведётся сложной последовательностью импульсов. После этого на шине ECU устанавливается +5V.
Возможно от иммобилайзера можно избавиться. Для этого нужно расшифровать последовательность импульсов обмена между ECU и коробкой иммобилайзера и проэмулировать эту последовательность. Только вот стоит ли это делать ? Не уверен.
Ведь самодельный эмулятор может работать совсем не лучше родного иммобилайзера. И если уж выключать иммобилайзер, то правильно это делать перепрограммируя ECU, что вероятно можно сделать только на фирменном судзуковском сервисе.
Предупреждение. Этот материал опубликован отнюдь не с целью спровоцировать читателя на копание в электронике собственного двигателя, а с целью дать возможность разобраться в инжекторе, если что-то работает неправильно.
Копаясь в инжекторе только лишь из любопытства, читатель имеет реальную возможность случайно сломать собственный аппарат. Это особенно актуально в случае экспериментов с иммобилайзером, которые скорее всего приведут к необходимости перепрограммирования или даже замены ECU.
