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可程式引擎控制器 亞東技術學院機械系 車輛組 吳明誠
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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
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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
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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
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MegaSquirt 引擎控制電腦內外觀 Megasquirt 介紹
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影片~ MegaSquirt DIY製作過程
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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
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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 Megasquirt 介紹
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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
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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
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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
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MegaSquirt 線路組成 系統組成
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軟體介面~TunerStudio (MS Lite 2. 5 V. 開啟 MS2-Extra Example；韌體 MS2-Extra 3
系統組成
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軟體介面型式 下載點： 系統組成
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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
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MegaSquirt 主機板 主件介紹
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例：輸入線路~轉速 主件介紹
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例：輸入線路~感測 主件介紹
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例：輸出線路~噴嘴線路 主件介紹
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例：連接端 主件介紹
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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
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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
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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
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繼電器保險絲盒外觀 主件介紹
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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
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繼電器保險絲盒週邊接線 主件介紹
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繼電器保險絲盒功能 主件介紹
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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
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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
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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
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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
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怠速閥輸出測試 連線與功能測試
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點火線圈輸出測試 連線與功能測試
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GM-HEI 點火模組 連線與功能測試
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Bosch 點火模組 連線與功能測試
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Ford TFI 與 Direct coil 模組
連線與功能測試
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噴油嘴輸出測試 連線與功能測試
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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
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熱敏電阻感測器特徵曲線 感測器校正
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熱敏電阻感測器校正 感測器校正
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節氣門位置感測器校正 感測器校正
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噴油嘴性能測試 感測器校正
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噴嘴流率與無感時間(Injector dead time )
感測器校正
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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
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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
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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
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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
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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/ = 4.17 ms 燃油控制原理與基本參數設定
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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
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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
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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
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噴嘴脈寬調整 燃油控制原理與基本參數設定
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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
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點火線圈上升電流 燃油控制原理與基本參數設定
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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
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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
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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
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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 + ( ) * (40/100) = *0.4 = 如果下一筆MAP 新進數據仍為 90，則MegaSquirt 再次計算如下 NewValue = 78 + ( ) * (40/100) = *0.4 = 82.8
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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
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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
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空燃比表 三表設定
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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
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點火提前表 三表設定
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點火角度選擇 三表設定
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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 ， rpm 到紅線轉速區之間的點火角度。 三表設定
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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 ° 16° 18° 24° 28° 36° rpm 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 ° + 0.3° x (100-50) = 51° 45 kPa、 800 rpm的點火角度則為 ° + 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
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容積效率表 三表設定
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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熱機時影響怠速控制閥參數 怠速控制策略
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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
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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 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
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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
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參考資料 MegaSquirt 官方網頁 http://www.bgsoflex.com/megasquirt.html
MegaSquirt FAQ MegaSquirt 手冊 MegaSquirt 論壇、討論區 MegaSquirt 網路經銷商(DIYAutoTune)
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結束
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