アドバンスフューエルレギュレーターマイコン制御計画(ローバーミニ、ミニクーパー自作電装パーツ)

ミニクーパー電装品ワンチップマイコンの勉強(アドバンスフューエルレギュレーターマイコン制御計画)

ローバーミニクーパー制御用R8CTINYマイコンテスト基盤画像ミニクーパー(mini cooper)に利用可能なトランジスタ技術の特別付録です。
自動車用 ワンチップマイコン(楽天市場) の勉強ボードを製作。
10年ほど前に勉強したことが再び使えるように・・・それにしても小さくなりましたね。
この中央の緑のパーツひとつでADコンバーター、シリアル通信、IOポート全部はいってます。
ミニクーパーのAFRの燃圧挙動の最大のネックである加速補正とのかぶりをなくすために加速補正がかかっている間の燃圧上昇を停止させる機能を考案中です。
青写真はできているのであとはエネルギーと時間ですが・・・・写真の猫は コンビニ食玩具 ナーゴコレクションです。

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御構成部品予定画像ミニクーパーのAFRマイコン制御・・・といっても単に加速補正がかかる状態でAFRの燃圧上昇が始まる前に負圧ラインを電磁バルブで閉じて上昇をとめるものです。
いまのところミニクーパーのスロットルポジションセンサーの信号のみを利用して制御してみます。
マイコンを利用することでミニクーパーのスロットルを急激に開けたかどうかの判断が簡単に行えますので。
理想はミニクーパーの負圧センサーともリンクすればいいのですが(部品は手配してあるんですが)なるべく構成部品を少なくすることでコストをおさえ・・・まあ売るわけじゃないですが^^;
シンプル伊豆ベストってことで
写真は左がミニクーパーのスロットルポジションセンサー(ミニのスロットルボディーについてます、実験用の予備)
真ん中はマイコンボード(勉強用)
右は国産車の負圧ライン用電磁バルブ(中古)

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御ソレノイドバルブテスト画像ミニクーパー燃圧制御サポートパーツ、マイコン制御の前に、負圧ソレノイドバルブのテストをして見ました。
負圧変動のラインに電磁バルブを割り込ませます。
動作電圧を12vと思い込んでつなげたら見る見る発熱・・・・5vでも動いたので12vじゃ発熱するわ・・・・壊れなくてよかった^^;
で、マイコンのほうは通信テストでエラー・・・・
つまずくとしばらくほったらかしにするほうなので続報はいつかな・・・・

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御負圧センサーテスト画像前回つまずいたミニクーパー燃圧制御サポート装置マイコンの通信テストが成功したので(配線図の見間違いで外部結線と内部結線を勘違いしてたORZ)
今回はミニクーパーの負圧センサーのテストです。
使用したのは国産車用中古パーツの負圧センサー。
デンソウ製で本体には作動電圧や型番などが記載されており、端子にはV電源 Gグランド O出力 の区別がわかる記載が・・・・・
いえね、車の部品なのにちゃんとわかるような記載がされてるところが、その会社の誠実さが反映されているのかな・・・・おかげで使いやすいです。
マイコン制御でミニクーパーのスロットルポジションの信号を使おうと思っていたのですが、部品が手に入ったことと、外付け負圧センサーでの制御であれば完全ボルトオンの部品構成にできるのでこれで行ってみたいと思います。
写真はセンサー本体とセンサー駆動用の5V電源+
オシロスコープで計測用にプローブ端子をつけてインジェクターの噴射パルスもどうじに見てみます。
ミニクーパーのインジェクターパルスを燃圧制御確認のためオシロでチェック画像ミニクーパーに装着・・・相変わらずぐちゃぐちゃです。
負圧センサーは負圧ラインに3つまたで割り込ませました。
デジタルオシロで負圧センサーとインジェクター噴射パルスを見たのですが・・・・・あれ?まえはインジェクター噴射パルスは問題なく計測できたのに今回はエラーが・・・・
コワレタノカナ(・w・)・・・・
しょうがないので過去のデータで見当だけつけてとりあえず進めていきます。

しばらくほっておいたミニクーパーの燃圧マイコン制御計画ですがGWの休みを利用して少しがんばって進めてみました。作ってみて、なんか思い出します・・・
そう、まるでアムロの父ちゃんが酸素欠乏症で作った部品みたいですね・・・
「これをつければガンダムはもっと強くなるぞぉ!
あひゃひゃひゃひゃ」

こんな感じでしたか・・・・ちなみに自分のは結構頑丈なので地面にたたきつけても砕け散ったりしませんw
ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御ティム・レイ製作画像1とにかくハードを作らないと話にならないのでまずは外側を・・・・完成後に外部からプログラムの送信を行うための232cポートやリセットスイッチ、動作確認LEDなどをつけました。ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御ティムレイ製作画像2反対にはセッティング用の可変抵抗を2個。
基本プログラムに可変抵抗の値でセッティングの範囲を変えれるようにしておくので加速補正がかかると判断する場所の調整用とソレノイドバルブ閉鎖時間の調整用です。ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御ティムレイ製作画像3
電源およびインターフェース、負圧バルブ操作用の基盤です。
マイコンの指令で負圧バルブを操作するためにFET素子を使いました。指令信号は9mA(
LEDも光らせているのでほとんどそっちの電流ですが)でソレノイドバルブ駆動の電流を流せます。
マイコンのポート電流が20mAまでOKなのでこれで動いてくれるはずです。
教科書の模範回路のオープンドレイン回路でソレノイドバルブの逆起電力対策にフライホイールダイオードもつけてあります。これがないとFET死にやすいそうな・・・・
マイコン、負圧センサー、負圧バルブ駆動用の5V3端子レギュレター。
負圧センサーの信号インターフェースはオペアンプの電圧フォロア回路をとおすので、そのオペアンプ(右のIC)と駆動用9v3端子レギュレターです。
回路図は完成しないとありません(爆 いや・・・・順番に模範回路の継ぎ足しなんで・・・
ちゃんと完成品が動いたらゆっくり手書きしたいのですが・・・

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御ハードウエア完成画像1ふうう・・・・
とりあえずミニクーパーの燃圧制御サポート装置ハードウエアは完成しました。
マイコン部分はコネクタで簡単にはずせるようにしておきました。仕様変更とか、作り直しのときに再利用しやすいように・・・・するのか?ふたをつけるとしっかりした部品に見えます。
基本的な動作確認をしたあとに今度はソフトウエアの制作が待っています・・・・
ハードもそうですが、ソフトもやり始めると時間があっという間に過ぎるんですよね・・・・
ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御ハードウエア完成画像2

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御装置ソフトウエア書き込み画像ミニクーパーの燃圧制御サポート装置ハードウエア完成後、ソフトウエアの制作。
基本のプログラムで構成部品の動作確認後、車載実装状態で細部の手直し。
通信ポートでPCと接続した状態でソフトの書き換えを行いますが、完成版はPCなしで独立して機能します。回路図、ソースプログラムは今後説明入れてアップします。
まずはこのシステムで何ができるかの説明をしていきます。

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御構成部品画像まず、ミニクーパーの燃圧制御装置AFRの動作について簡単に説明します(詳細はBCさんのHPをご覧ください)
AFRは加速するためにミニクーパーのアクセルを踏み込んだときだけ燃圧を上昇させる機構です。
たとえばミニクーパーがアイドリング時1kgだったのを加速のときだけ1.2kgにします。(はじめから燃圧固定で1.2kgにしていた場合、ミニクーパーのMEMSの学習機能により燃料噴射時間が減らされています。オシロスコープでチェックしたので多分間違ってないかと・・・・)
ただ、加速のときに燃料噴射に加速補正がかかるのでAFRの燃圧上昇とMEMSの加速補正がかぶるところで燃調が濃くなりすぎてもたつく部分が出ることがあります。
ミニクーパーのセッティングをうまくあわせればこの症状はほとんど緩和されるのですが、このセッティングを簡単にしてくれる(はずw)のが今回制作したマイコン制御システムです。
負圧センサーで加速のためにアクセルを踏み込んだ状態かどうかを検知(この部分は本体のボリュームで基準の箇所を微調整可能)して、AFRの燃圧変動を起こす負圧ラインの間に割り込ませてあるソレノイドバルブを開け閉めします。
アクセルを開けるとAFRの燃圧上昇が始まるのですが、ミニクーパーの加速補正とかぶらないように一瞬だけ(本体のボリュームで時間の調整が可能)負圧バルブを閉じて燃圧の上昇開始時期を遅らせます。

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御Cプログラム画像ミニクーパー燃圧制御サポート装置マイコンの処理を書いたプログラムです。
基本的にトランジスタ技術のAD変換テストプログラムに継ぎ足ししただけなので・・・・
一応テキストもリンクしておくので全文を見たい人はごらんください
ソースプログラム

ミニクーパーの燃圧制御サポート装置の回路図をフリーソフトの回路図CADをつかって書いてみました。構成部品はほとんど入れましたが、パーツの型番や抵抗値、コンデンサ容量は記載するのが面倒だったのでしてません^^;
というか、この時点でも友人からの激しい突込みが期待されると思われ・・・・もっと簡単なブロック図をまた書きます。
 追記
可変抵抗の入力保護回路部分の抵抗の位置が間違ってました・・・・
まあ、この回路まねして作る人は絶対いないとは思いますがORZ
さらに追記
かきまちがいが多いのでやり直します。実際の回路は大丈夫なのですが・・・
訂正版
・・・一応このとおりに作ったはず・・・ ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御回路図

ローバーミニクーパーの燃圧マイコン制御構成図ミニクーパーの燃圧制御サポート装置ですが、回路図ではややこしいのでパーツ構成を簡単にまとめました。今回の制御とは関係ないですが、ミニクーパーのメーター関連の構成も一緒にしました。

ローバーミニクーパー馬力トルク計測結果画像完成したマイコン制御パーツミニクーパーの出力テストを行いました。(Gテックで計測)
メインラン(黒):AFR制御(マイコンなし、セッティングは完璧ではない状態)
ラン1(赤):AFRマイコン制御(条件はメインランと同じ)
ラン3(緑):固定燃圧1.2kg(AFRの最大燃圧設定値のまま変動をやめたセット)
ミニクーパーの燃圧をマイコン制御をするだけで制御無しと比べてよい結果になりました。ただし、制御無しのほうが低回転からの立ち上がりがよいので体感加速はいいです。
マイコンでも低回転の立ち上がりがよくなるほうに微調整可能なのでもう少し試してみたいです。
固定燃圧は燃圧変動がないため低回転からの立ち上がりはAFR制御より小さいですが、スムーズに出力が上昇していきます。ただ出足の出力差で到達距離と時間ではAFRが上回りました。
0発進からの評価ですので、この燃圧ではミニクーパーのジムカーナセッティングとしてはAFRが有効であると考えます。作ったものが動いた時点で満足でしたが、効果を発揮したのでさらにうれしいです^^
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