棉花糖牌宝马教程七—氧传感器模拟器

mianhuatang · 发表于 2008-10-20 21:25:00

一直到教程六都是preventive maintenance（预防性保养？），估计有些同学有些不耐烦了。从现在开始，基本上以后的教程应该是和性能有关的东西了。我打算从回收浪费的动力开始，然后到增强操控，最后是增强动力。所以今次废话的主题就是回收排气系统上浪费的动力。首先说说内燃机燃烧的最简单的一些原理。汽油内燃机最佳air fuel ratio（空燃比？以下简称AFR）是14.67:1重量比，很多人会说最佳AFR是14.7:1，这也是正确的，因为考虑到非完美汽油中的各种不同的碳氢链。在这个值以下称引擎操作在rich condition（空气少，油多），以上成为lean condition。一般引擎使用mass air flow sensor来计算进气重量，看清楚是重量而不是体积，否则内燃机在不同的海拔上工作情况就不一样了。ECU得知进气量以后，就会计算出需要多少喷射多少汽油才能达到14.67:1的最佳AFR，这个工作点称为stoichiometric mixture，以下简称stoich。由于不同的汽油中各种成分的百分比不同，ECU计算的时候要考虑不同的补偿。我就不展开针对汽油补偿的公式了，但是很重要的是这两个公式的计算和公式一非常好理解，基本上就是当前工作情况和理想情况的比较。公式二是比较氧化剂（不仅仅是空气中的氧气，还包括别的可能的NOx或者别的氧化剂）的重量和摩尔分子数。基于以上的lamda和phi值，ECU才能真正的计算出需要的燃油量。当然我这里省却了对不同汽油的补偿，其实这个部分才是最难也最重要的。辛烷值的变化其实也就是碳氢链长度分布的不同，而测量碳氢链长度到目前为止都是相对困难的；所以一直保持价高品质的燃料是也是对车相当重要的保养，什么时候有空了我会专门写一次关于汽油的教程。以上都是基于理想状况的计算，实际情况下，由于各种因素的变化（包括汽油品质，空气情况，湿度等等）都会使引擎不能工作在stoich点。其中最要强调的事，其实在不同的转速下，ECU也不是永远试图将引擎控制在stoich点的，简单来说，在高转速，高负荷情况下，ECU程序会提高燃油量，加大torque，这是引擎稍微running rich，相反的，高速巡航时，一般是running lean。这就是很多人会提到的引擎map。各种不同的情况使引擎废气不完全是CO2和H2O，普通汽油内燃机有害废气一般包含NOx（氮氧化物），CO（一氧化碳），和HC（碳氢化合物一般为未燃烧完全的汽油）。如何将这些有害废弃转化为CO2和H2O，就需要三元催化器了。三元催化器为什么叫三元呢？就因为它可以把以上三种有害物质转化为无害物质。三元催化器顾名思义是含有一些贵金属（Platinum, Rhodium）催化物质的装置，它一般工作在900C高温下。具体工作原理就不展开了，有兴趣地可以看这里 http://auto.howstuffworks.com/catalytic-converter.htm 要强调的一点是，一个三元转换器含有的贵金属最少价值数百美元，所以。。。站在环境保护的角度说，三元转换器是好同志，但是对某些人来说，他就是个废物。由于催化的需要，废气需要尽可能多的接触催化物质，所以一般的三元转化器中都是用类似蜂窝状的结构。可想而知的，排气back pressure（回压？）就会增大，相继的降低功率输出。再说说排气系统。很多人都知道改装排气管能增大功率输出。可是很多人都没有意识到，花了几百美元仅仅为了可怜的几个马力，实在是非常不值得的。为什么花了大价钱却没有大回报？因为空气动力学告诉我们，在闭环管道中，排气压力取决于最小管径。很好理解的，如果不动三元转化器，一味的加粗最后的消音器绝对不会大幅度的增加马力。消灭三元转化器并不是想象得那么容易。对于OBDII车辆（宝马在96年完成了OBD-II的过渡）在三元转化器之前和之后有两个氧气传感器，称为pre-cat O2 sensor和after-cat O2 sensor。而OBD-I车辆我就不多解释了，估计这里除了我基本上不会有人有OBD-I车的。OBD-II车辆的pre-cat O2 sensor，是ECU读出引擎当前工作状态的，非常重要，一般没有专业知识不要轻易动它。但是对于after-cat的那个就没有什么可客气的了。它就是我们除掉三元转换器的拦路虎。我这里不会教如何去掉催化器，因为上路的车辆法律规定必须有这个装置。当然了，如果是赛车的话，完全可以去掉，不仅增加马力，还会让排气的声音超过目前你能买到的任何一个排气管。一旦你去除了三元催化器以后，ECU就会报警，所以我们需要今天的主角，氧气传感器模拟器。氧气传感器工作状态是，在低于200C，它的输出是恒定的0.4伏左右，电流小于10mA。这时，ECU根据传感器的电阻值知道它是在未工作状态。但是高于这个温度，阻值变小，传感器的输出值是在0V和0.6-0.9V之间变幻，频率一般是0.2-0.3Hz。所以我们要做的就是一个能模拟这个变化的小电路。经过测试，即使仅仅除掉催化器并且使用原厂的排气系统也可以至少提高10马力，这比花几百美元得<5马力要核算多了。电路图如下元件表 R1 100K Ohm R2 1M Ohm R3 100K Ohm R4 10K Ohm C1 4.7uF C2 22uF D1 1.7V LED D2 1.7V LED 关于如何安装这个模拟器。首先要找出来氧气传感器的信号线，这个每个车的ECU都不同，一定要小心，一旦烧掉ECU，后果就只能自付了，把它和模拟器的信号输出连起来。模拟器的电源要连到点火开关上（点火了才有电的那根线），接地要良好，和电池负极之间的阻值要小于0.2Ohm。 PS, 版主同志，请问怎么上传非图片文件？很多东西都不能上传。。。