可程式引擎控制器 亞東技術學院機械系 車輛組 吳明誠

研習行程安排 上午研習內容 MegaSquirt 介紹與參數設定 示範與實習 會後交流 下午研習內容 MegaSquirt 控制策略與調校

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 主件介紹 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 主件介紹 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

MegaSquirt 引擎控制電腦內外觀 Megasquirt 介紹

影片~ MegaSquirt DIY製作過程

MegaSquirt沿革 Megasquirt 介紹 何謂MegaSquirt？ MegaSquirt 是一個泛用型的售後市場(Aftermarket)電子噴射 (EFI)控制器，控制對象是汽油引擎( ie.不包括柴油引擎) Megasquirt 發展歷史 MegaSquirt 源自於Bruce Bowling 和Al Grippo兩位工程師， 於1999年執行的EFI332專案計畫。當年的引擎控制器，採用的是 摩托羅拉的32-bit MC68332 微處理器，具備同時可以控制噴油 與點火的能力。但是，因為EFI332元件過多、過於龐雜，兩位工 程師局部修改後，推出僅控制燃油的簡化版本，也就是現今的 MegaSquirt (MS-I)。從此，Megasquirt系列產品於焉誕生。 Megasquirt 介紹

詳細比較，請參照 http://msextra.com/feature-xref.html MegaSquirt 產品比較 Megasquirt Megasquirt II Microsquirt Megasquirt III 推出時間 2001 2005 2007 2010 處理器 8-Bite MC68HC908 16-Bite MC9S12C64 16-bit MC9S12XEP100 處理速度 8MHz 24MHz 50 MHz (+100 MHz XGATE) Flash 32kB 128kB 1024 kB + 32kB data flash RAM 512B 4kB 64 kB 詳細比較，請參照 http://msextra.com/feature-xref.html Megasquirt 介紹

MegaSquirt 特色 控制燃油種類： 汽油、甲烷、丙烷、乙醇、甲醇 適用載具種類： 汽車、機車、船用引擎 控制燃油種類： 汽油、甲烷、丙烷、乙醇、甲醇 適用載具種類： 汽車、機車、船用引擎 MS 目前產品類： 引擎控制器、變速箱控制器 局部開放式架構： 韌體原始碼可供下載，提供同儕審查，或終端使用 者修改使用。但是，程式碼與衍生程式，只容許在 MegaSquirt的硬體上操作。 Megasquirt 介紹

MegaSquirt 介紹與參數設定 Megasquirt介紹 系統組成 主件介紹 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

MegaSquirt 硬體系統 PC(orNB)、DB9連接線、Megasquirt主機、DB37連接線、繼電器板、模擬器 系統組成

MegaSquirt 線路組成 系統組成

軟體介面~TunerStudio (MS Lite 2. 5 V. 開啟 MS2-Extra Example；韌體 MS2-Extra 3 系統組成

軟體介面型式 下載點：http://tunerstudio.com/index.php/downloads 系統組成

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 主件介紹 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

MegaSquirt 主機板 主件介紹

例：輸入線路~轉速 主件介紹

例：輸入線路~感測 主件介紹

例：輸出線路~噴嘴線路 主件介紹

例：連接端 主件介紹

模擬器Stim v2.2 主件介紹 模擬器，模擬訊號計有： 轉速(RPM) 節流閥開度(TPS) 水溫(CLT) 進氣溫度(MAT) 寬域含氧感測器(WBEGO) 模擬器，LED指示燈： 點火、噴嘴、油泵、IAC 主件介紹

模擬器JimStim 主件介紹 JimStim 採用微控制器設計，除 了保有舊型Stim功能外，新增以 下功能： 除了標準分電盤訊號外，另外 增加30種模擬觸發輪訊號，傳輸 給MegaSquirt主機。 利用拉動電壓(pull-ups)，驅動 點火輸入。 利用跳接，測試IAC馬達輸出。 利用端子台，測試MegaSquirt 裝置。 主件介紹

模擬器的選用 模擬器效用：在ECU與引擎連結前，模擬器可以協 助使用者，熟悉MegaSquirt與調校軟體功能。同時 對於配接安裝的線路，作一檢驗與測試。 模擬器計有上述兩類：傳統Stim與JimStim。 一般建議：針對分電盤點火系統與無特殊觸發輪的 引擎系統，採用Stim 模擬器。反之，無分電盤式點 火系統或具有缺齒觸發輪之引擎系統，則採用 JimStim模擬器。 主件介紹

繼電器保險絲盒外觀 主件介紹

繼電器保險絲盒功用 繼電器保絲險盒雖非必要，但是它可以避免錯接引起 的線路損外。繼電器盒內計有繼電器、保險絲與連接 MegaSquirt 主機的線路端子台，三種元件 待控制引擎若已有繼電器，則可沿用該原件；反之， 如果是將化油器改裝成噴射系統的改裝， 則建議採用 這款繼電器盒。它內含： 主繼電器(Main relay)-提供ECU電源 油泵繼電器(Fuel pump relay)-控制油泵 快怠速迴路(Fast idle)-控制快怠速閥 繼電器保絲險盒內計有：20 Amp主保險絲、10 Amp 油 泵保險絲、 5 Amps 噴嘴保險絲(四缸)、 7.5 Amp噴嘴 保險絲(八缸) 主件介紹

繼電器保險絲盒週邊接線 主件介紹

繼電器保險絲盒功能 主件介紹

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 模擬器 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

MegaSquirt 與模擬器連結(一) 目的： 檢查電腦與MegaSquirt ECU之間，是否已經正確連結； 檢驗電腦選用的連結埠、使用的RS232-USB 接線，是否 功能正常。 連線與功能測試

MegaSquirt 與模擬器(二) 連線與功能測試 總計有 八顆 LED 需要檢視 模擬器五顆： Injector #1 Fuel Pump Fidle Ignition MegaSquirt三顆： Injector Warm-Up Acceleration 如果是齊次噴射，模擬器噴嘴與ECU噴嘴LED閃爍頻率一致；如果是交互噴射，則減半。油泵LED，當模擬器插上ECU即點亮。調整Stim上：轉速(RPM)、冷卻水溫(CLT)、含氧感測器(EGO)與節氣閥開度(TPS)…等旋鈕，搭配TunnerStudio畫面與LED指示燈，逐一驗證ECU相關功能(MAP除外)。 連線與功能測試

MegaSquirt 與引擎系統連結 目的： 檢查MegaSquirt ECU與引擎系統之間，是否已經正確連結；藉由輸出測試，驗證連線與系統元件是否功能正常。 連線與功能測試

怠速閥輸出測試 連線與功能測試

點火線圈輸出測試 連線與功能測試

GM-HEI 點火模組 連線與功能測試

Bosch 點火模組 連線與功能測試

Ford TFI 與 Direct coil 模組 連線與功能測試

噴油嘴輸出測試 連線與功能測試

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 模擬器 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

熱敏電阻感測器特徵曲線 感測器校正

熱敏電阻感測器校正 感測器校正

節氣門位置感測器校正 感測器校正

噴油嘴性能測試 感測器校正

噴嘴流率與無感時間(Injector dead time ) 感測器校正

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 模擬器 連線與功能測試 感測器與作動器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

理想氣體方程式 n = PV/RT  M = n x MM = PV/RT x MM = (MAP * VE) *(CYL_DISP) / (R * (IAT-32) * 5/9 + 273)) x MMair n：莫耳數 P：壓力 V：體積 T：溫度 R：氣體常數 M：進氣質量 MM or MMair：進氣(空氣)分子量 MAP：進氣歧管壓力 VE：容積效率 CYL_DISP：汽缸位移容積(排氣量) IAT：進氣溫度 燃油控制原理與基本參數設定

REQ_Fuel定義 REQ_FUEL*10 = 36,000,000 * CID * AIRDEN(100kPA,70°F)/(NCYL*AFR*INJFLOW ) * 1/DIVIDE_PULSE 36,000,000：代表一小時換算成0.1ms的轉換常數 REQ_FUEL ：噴嘴開啟時間 (單位ms；毫秒；千分之一秒) CID：立方英吋 AIRDEN(MAP, temp) ： 歧管壓力100kPa，攝氏溫度 70度時的密度 NCYL：汽缸數目 AFR：燃料化學計量比 INJFLOW ：噴嘴流率(lb/h) DIVIDE_PULSE：噴嘴在一個循環內的噴油次數 REQ_FUEL 意義 在進氣歧管壓力100kPa、華氏溫度70度、大氣壓力30英吋水 銀柱高、容積效率100%條件下(不作任何增濃)，某一汽缸以 化學計量比燃燒，所需要的供油量(以ms為單位) 燃油控制原理

PW定義 PW = REQ_FUEL * VE * MAP * E + accel + Injector_open_time E = gamma_Enrich = (Warmup/100) * (O2_Closed Loop/100) * (AirCorr/100) * (BaroCorr/100) Warmup : 使用者在Tunner Studio輸入的燃油增濃表 O2_Closed Loop : 使用者在Tunner Studio輸入EGO燃油回饋修正 AirCorr : 針對進氣溫度的燃油修正 BaroCorr : 針對大氣壓力的燃油修正 燃油控制原理與基本參數設定

PW範例 例如： 引擎低轉速運轉，數據： MAP=40 kPa、VE=74%、 GammaE=97%。該引擎的Req_Fuel = 10ms、 Inj Open Time = 1.3 ms。 則PW如下: PW = 10 * 40/100 * 74/100 * 97/100 + 1.3 = 4.17 ms 燃油控制原理與基本參數設定

Req_Fuel Req_Fuel 引擎排氣量 汽缸數 噴嘴流率 化學計量比 REQ_FUEL 定義： 進氣歧管壓力100kPa、華氏溫度70度、大氣壓力30英吋水銀柱 高、容積效率100%條件下(不作任何增濃)，某一汽缸以化學計量 比燃燒，所需要的供油量(以ms為單位)。 本參數由ECU計算後，自行儲存運用。 Req_Fuel 引擎排氣量 汽缸數 噴嘴流率 化學計量比

引擎參數(Engine Constants) 控制演算法： 速度密度法、MAF 噴射模式： 齊次、交互噴射 引擎行程： 四行程、二行程 缸數： 1~16缸 噴嘴位置： 進氣埠、節流閥 噴嘴數量： 1~16個 燃油控制原理與基本參數設定

噴嘴特性(Injector Characteristics) 噴嘴特性： 噴嘴 Dead Time 電瓶電壓修正 PWM 電流極限 PWM 時間門檻 噴嘴 PWM 週期 燃油控制原理與基本參數設定

噴嘴脈寬調整 燃油控制原理與基本參數設定

點火設定 閉角設定(ms)： 搖轉閉角 最大閉角 加速補償 最大火花持續 燃油控制原理與基本參數設定

點火線圈上升電流 燃油控制原理與基本參數設定

觸發輪設定(Trigger wheel setting) 觸發輪參數： 觸發輪齒數 觸輪發輪缺齒數 第一齒位於上 死點前角度 燃油控制原理與基本參數設定

觸發輪介紹 燃油控制原理與基本參數設定 觸發齒 (Trigger Wheel Teeth ；M)： 實齒與虛齒總和 虛齒 (Missing Teeth；N): 虛齒數 略齒(Skip Teeth)： 轉速觸發齒之間的齒數 延遲齒(Delay Teeth)： 缺齒後第一齒與轉速觸發間齒數 燃油控制原理與基本參數設定

落後因子(Lag factors) 落後因子： 燃油控制原理與基本參數設定 歧管壓力真空 (MAP) 轉速(RPM) 節流閥開度(TPS) 相對空燃比(Lamda) 冷卻水溫(CLT) 進氣溫度(MAT) 電池(Battery) 燃油控制原理與基本參數設定

落後因子說明 落後因子，讓變數變化速度慢於實際變數輸入速度。如果落後因子100， 那表示無任何落後效應，輸入變數多快，ECU就即時反應。反之，落 後因子數值越小，ECU變數反應的速度，就遠慢於實際變數速度。 計算式如下 NewValue = PreviousValue + (NewValue - PreviousValue) * (LagFactor/100%) 例如： MAP =70，落後因子 40 ，新輸入 MAP 數據 90。MegaSquirt 計算如下 NewValue = 70 + (90 - 70) * (40/100) = 70 + 20*0.4 = 78 如果下一筆MAP 新進數據仍為 90，則MegaSquirt 再次計算如下 NewValue = 78 + (90 - 78) * (40/100) = 78 + 12*0.4 = 82.8

限轉(Rev limiter) 限轉： 演算法選擇 延遲點火、斷油 最大延遲角度 下界限 上界線 燃油控制原理與基本參數設定

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 模擬器 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

空燃比表 三表設定

空燃比選擇 三表設定 最大功率輸出：AFR(12.5:1，濃)-WOT區 最大扭力輸出：AFR(13:1，濃)-WOT區

點火提前表 三表設定

點火角度選擇 三表設定

製作點火提前表(一) 先找出最大點火角度 舊款兩汽門引擎(1960~1990) ，最大點火角度= 36 ° 新款兩汽門引擎最大點火角度= 30 ° 新款兩或四汽門引擎= 26 ° 依缸徑修正點火角度 缸徑89mm以下，減 3° 缸徑89~101.6mm，不減 缸徑101.6mm以上，加3° 依汽油號數修正點火角度 低辛烷值汽油，減2° 中辛烷值汽油，減1° 高辛烷值汽油，不減 將上述方法得到的點火角度，訂定為：進氣壓力 100 kPa ，3000 rpm 到紅線轉速區之間的點火角度。 三表設定

製作點火提前表(二) 續訂100kPa狀態，3000rpm到怠速的點火角度。應依線性關係遞減。 怠速點火角度通常約在8~16 °之間。因此，3000rpm點火角度 36 ° ， 怠速點火角度16 ° ，線性遞減如下 100 16° 16° 18° 24° 28° 36° rpm 600 800 1000 1500 2000 3000 進氣壓力100kpa以下，每下降50kpa，點火角度加0.3 °。因此，若 100kPa 、4000 rpm 點火角度為36°，則50kPa的點火角度為 36° + 0.3° x (100-50) = 51° 45 kPa、 800 rpm的點火角度則為 16° + 0.3° x (100-45) = 32.5° 怠速點火角度不得超過20 ° 低(高)MAP、CLT，點火角增(減)；低(高)RPM，點火角度減(增) 三表設定

容積效率表 三表設定

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 模擬器 連線與功能測試 感測器與作動器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

搖轉設定 搖轉設定： 搖轉轉速 清溢油節氣門開度 搖轉啟動策略

初次噴油脈寬 初次噴油(Prime pulse)： 鑰匙開關開啟，未發動 前，發生初次噴油。初 次噴油脈寬視水溫決定。 搖轉啟動策略

搖轉噴油脈寬 搖轉噴油脈寬 (Cranking pulse)： 引擎轉速未超過搖 轉轉速時，ECU視 水溫決定搖轉噴油 脈寬。 搖轉啟動策略

搖轉怠速控制閥開度 PWM閥搖轉比例 (PWM Idle Cranking duty )： 搖轉啟動策略 引擎轉速未超過搖轉轉速時，ECU 視水溫決定PWM閥開度。 搖轉啟動策略

啟動增濃比例 啟動增濃比例 (ASE percentage)： 引擎轉速超過搖轉轉速 后，ECU視水溫決定啟 動增濃噴油脈寬。 搖轉啟動策略

啟動增濃上升時間 啟動增濃上升時間 (ASE taper)： 搖轉啟動策略 引擎轉速超過搖轉轉速 后，ECU視水溫決定的 上升時間(周期為單位)。 搖轉啟動策略

熱車增濃 熱車增濃(WUE)： 搖轉啟動策略 引擎轉速超過搖轉轉速， 歷經啟動增濃時期后， 進入熱車增濃。ECU視 水溫決定熱車增濃噴油 脈寬。 搖轉啟動策略

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 模擬器 連線與功能測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

怠速閥與控制 怠速控制： 快怠速 快怠速截止溫度 PWM 上升時間 全閉或全開 閥頻率 步進馬達 怠速控制策略

熱機時影響怠速控制閥參數 怠速控制策略

大綱 Megasquirt 介紹 系統組成 模擬器 連線與通訊測試 感測器校正 燃油控制原理與基本參數設定 三表設定 搖轉啟動策略 怠速控制策略 寬域含氧感測器閉迴路控制

WBEGO 介紹 WBEGO 優點： EGO控制策略 窄域含氧感測器，只能分辨濃稀，但是 無法知道多濃，多稀。以 最大馬力空燃 比12.5:1為例，對應 O2 電壓可能從0.8 到 0.95 V範圍內，非為固定電壓。  寬域含氧感測器， AFR 12.5:1 與對應 電壓 2.08V，則是一對一關係。  寬域含氧感測器，感測範圍：10~20:1 窄域含氧感測器，感測範圍： 14.7:1 EGO控制策略

EGO閉迴路控制策略 EGO 控制參數： EGO控制策略 每步階間隔 每步階幅度 修正權限 作動時機~水溫 作動時機~轉速 作動時機~TPS開度 作動時機~MAP EGO控制策略

參考資料 MegaSquirt 官方網頁 http://www.bgsoflex.com/megasquirt.html MegaSquirt FAQ http://www.megamanual.com/index.html MegaSquirt 手冊 http://www.megamanual.com/index.html MegaSquirt 論壇、討論區 http://www.msefi.com/ MegaSquirt 網路經銷商(DIYAutoTune) http://www.diyautotune.com/

結束