Speeduino + FlexFuel = економія бензину до 85 відсотків

Уявна ситуація: на заправці не купити бензин, а їздити на авто потрібно. «Що робити?» невільно постає питання. І в голову приходить наступна думка: десь хтось розповідав про якесь біопаливо. Але що воно таке, як ним скористатись — не зрозуміло. (Можна було б усім пересісти на електромобілі, але чомусь це не спостерігається.)

Мотивація

В Україні на даний момент є, як мінімум, дві здавалось би не зв’язаних проблеми: більшість бензину імпортується, і дуже тяжко експортується врожай зернових. І якщо звернутись до пошуковика, то можна знайти що в Австралії, досить розповсюджена практика до бензину примішувати етанол, який можна отримати як результат переробки зерна. На стільки розповсюджений, що навіть назву придумали для авто, які можуть працювати на цій суміші — FlexFuel.

Що таке FlexFuel

FlexFuel — це технологія, яка дозволяє автомобілю розпізнавати тип палива, що залито у бак. Вся проблема у тому, що для згорання етанолу і для згоряння бензину потрібна різна кількість повітря. І щоб вирішити цю проблему потрібно відкоригувати кількість суміші, що потрапить у камеру згорання. Працює це все досить прямолінійно: в паливній магістралі стоїть сенсор, який може розпізнати відсотковий вміст етанолу в паливі і блок керування двигуном коригує роботу двигуна у відповідності до показників сенсора.

Економічне обгрунтування

На даний момент ціни на зерно 3 класу знаходяться в районі 4400 грн за тонну. Якщо припустити, що хтось виготовив з 1 тонни зерна етанол, то його вийде приблизно 400 літрів. Цікава річ, що витрата палива з вмістом етанолу вища, тому що етанол менш енергоємний, на 18% в порівнянні з бензином. Тому суміш бензину з етанолом у співвідношенні 2 до 1 буде споживатись на 6 % більше в порівнянні з чистим бензином. Уявний приклад: авто споживає 10 літрів 95 бензину на 100 км, це вартує приблизно 520 грн, якщо авто може їздити на суміші 34%, то 100 км будуть вартувати 0.66*520 + 0.34*1.18*10* (11+ вартість переробки + акциз+ прибуток роздрібного продавця) = 430 грн, якщо припустити, що ціна літри готового етанолу з усіма надбавками в роздріб 22 грн. На одній мережі АЗС в Україні навіть продають таку суміш, щоправда по 48 грн приблизно за 1 літру, позначається вона як 95Е.

За рік Україна імпортує палива десь на 10 мільярдів $, і в кращі роки експортувала аграрної продукції на 20 мільярдів $, то замінивши експорт на переробку можна зменшити імпорт палива на якісь 20%, і тим самим подіти який десяток мільйонів тон зерна, адже наступного року теж за щось потрібно сіяти і вирощувати врожай.

Єдина проблема, де взяти стільки автомобілів, які би споживали таку паливну суміш, адже тут як і з електромобілями...

Вартість рішення

Припустимо, що у Вас є авто, яке споживає бензин, і воно інжекторне, тобто з примусовим впорскуванням палива, тоді аби змусити авто споживати біопаливо потрібно в паливну магістраль включити сенсор FlexFuel, і навчити блок керування двигуном розпізнавати дані з сенсора. Якщо піти по шляху найдешевшої конвертації, де все виконується власноруч, то вартість може бути нижчою 8000 грн. Тобто трохи менше 2 баків бензину.

З чого складається вартість:

• блок керування двигуном — 5100 грн (140 $)
• FlexFuel сенсор — 2200 грн (60 $)

Speeduino

У якості рішення розглядається блок керування Speeduino, який вміє розпізнавати інформацію FlexFuel. Це open source і навіть open hardware рішення, для заміни стандартного блоку керування двигуном. Для нього існує безкоштовне рішення з налаштування, і його не потрібно якимись хитрими способами програмувати, адже сердце Speeduino — це Arduino.

Як зробити конвертацію інжекторного бензинового двигуна за допомогою Speeduino

Для того щоб Arduino стало Speeduino потрібно завантажити з сайту speeduino.com SpeedyLoader і йти по крокам інсталяції. Коли все завантажилось на платку, можна йти за Tuner Studio на сайт http://www.tunerstudio.com/ і встановлювати його, далі створити в Tuner Studio проект і обрати Speeduino як блок керування. Якщо все пройшло вірно, то проект стане «online».

Якщо це вдалось, то можна приступати до адаптування проводки автомобілю, для цього потрібна схема електрики у Вашому авто, і вміння її розуміти, далі потрібно встановити відповідність між усіма пінами рідного блоку керування двигуном і пінами на Speeduino. Коли адаптер готовий, і вдалось все підключити. І в паливну магістраль потрібно ще включити FlexFuel сенсор. Далі йде етап налаштування.

Налаштування сенсора колінчастого валу

В Tuner Studio обирається багато варіантів патернів вінця колінчастого валу, і потрібно обрати безпосередньо від Вашого авто. Це головний сенсор, без нього авто взагалі не заводиться.

Налаштування сенсора розподільного валу

Далі йде налаштування сенсора розподільчого валу. Ці два сенсори в купі дають змогу зрозуміти коли відкривається камера згорання, коли потрібно запалювати суміш, коли впорскувати суміш.

Налаштування запалювання

Після того як вдалось налаштувати сенсори, потрібно вказати, яку схему запалювання використовує Ваше авто, варіантів багато.

Налаштування паливної системи

Далі потрібно обрати яку схему включення форсунок використовує Ваше авто, який в нього робочий об’єм, скільки циліндрів, скільки форсунок, які характеристики форсунок. У цей етап також можна включити налаштування сенсору FlexFuel.

Калібрування сенсорів і задання карт запалювання і паливно повітряної суміші

Якщо все на попередніх етапах вдалось, можна приступати до калібрування всіх доступних сенсорів. Основні з них: сенсори температури, позиції дроселя, FlexFuel і сенсори повітря, які б вони не були. Після цього потрібно заповнити пару таблиць: таблиця зміщення кута запалювання, таблицю об’ємної ефективності, і таблицю паливно повітряної пропорції. Якщо все вдалось, можна спробувати завестись, ну і потім коригувати налаштування до оптимальної роботи.

WIKI

У проекту Speeduino є сторіночка https://wiki.speeduino.com/ , де описано, що і куди підключати, як і що налаштовувати. Для всіх кроків згаданих раніше.

Приклад конвертації карбюраторного двигуна з ілюстраціями

Якщо інжекторний двигун можна просто перепінувати під Speeduino, то для карбюраторного об’єм робіт значно більший. Для прикладу візьмемо одноциліндровий карбюраторний двигун на 7 кінських сил і робочим об’ємом 200 кубічних сантиметрів.

Тут ніякого вінця нема як і нема сенсора колінчастого валу, тому перше що потрібно зробити це встановити вінець і відповідний йому датчик. Для цього був знайдений демпфер колінчатого валу від Газелі з двигуном ЗМЗ406, далі був виточений перехідник на вал двигуна, і все було закріплено. Після цього був розміщений сенсор колінчастого валу від того ж самого двигуна. Для цього довелось виготовити кріплення, яке би винесло датчик на 2 міліметри від вінця.

Після цього потрібно підключити цей сенсор до Speeduino і досить швидко впевнитись, що нічого не працює, бо для цього типу сенсорів потрібен спеціальний адаптер, який конвертує аналоговий сигнал у цифровий. Після невдалих пошуків було прийнято рішення виготовити даний адаптер, адже на дворі світовий дефіцит мікросхем, і навіть автовиробники були змушені зменшити об’єм виробництва, а тут саме та мікросхема, що застосовується автовиробниками. Щоб дістати мікросхему довелось розібрати бувший у використанні блок керування від авто, для якого знайшлась схема. Далі був виготовлений текстоліт і все розпаяно.

Далі в Tuner Studio обрано вінець на 62 зубчики без 2. Якщо завести все ще карбюраторний двигун, то Speeduino показує кількість обертів у Tuner Studio.

Далі потрібно зробити систему запалювання: для цього можна застосувати якусь розумну котушку запалювання, яка спрацьовує від цифрового сигналу, але такої не було, а був комутатор і примітивна якась катушка, після підключення до Speeduino воно не працювало, бо комутатор і Speeduino за замовчуванням спрацьовують на різних рівнях, тому потрібно налаштовувати ,що у положенні вимкнено на комутатор подається сигнал (рівень high). Після цього потрібно виставити на якому куті знаходиться верхня мертва точка циліндра, і можна вже завестись з двигуном зі змінним кутом запалювання в залежності від обертів але все ще з карбюратором.

Далі пішла паливна система, тут все дуже просто, з авторозборки були взяті паливний насос, паливна рампа з регулятором, форсунки. У все це ще потрібно було інтегрувати FlexFuel сенсор і паливний фільтр.

Можна було б форсунку віткнути в двигун, та нема куди, тому довелось виготовити імпровізований впускний колектор і на нього поставити дросель з сенсором положення.

Далі потрібно налаштувати об’єм двигуна, пропускну здатність форсунки. І починати заповнювати таблиці паливно повітряної суміші. Ще суттєво, що для роботи двигуна потрібен показник розрідження у впускному колекторі, і тому потрібен датчик абсолютного тиску. На самому Speeduino такі датчики є, їх лише потрібно відкалібрувати, і з’єднати якоюсь магістраллю з впускним колектором.

Після того як все відкалібровано і налаштовано коректно, можна заводитись. І на цей раз з інжектором і ввімкнувши FlexFuel.