MegaSquirt motormanagement-simulatie Hoofdstuk: Inleiding E. Gernaat (ISBN 978-90-79302-03-1, uitgave 2017) 1 De MegaSquirt EFI 1.1 Ten geleide De MegaSquirt is een door Bowling en Grippo vrij programmeerbare motormanagement-computer en heeft al een groot aantal ontwikkelingen doorgemaakt. De ontwikkeling is nog steeds in volle gang zodat er steeds nieuwe varianten op de markt verschijnen. Aangezien het een (Amerikaans) open source project is zijn er wereldwijd ook meerdere ontwikkelaars mee bezig. We onderscheiden (informatie 2017): 1. MegaSquirt 1 kit (met losse componenten, 220 dollar); 2. MegaSquirt II kit (met losse componenten, 280 dollar); 3. MegaSquirt III kit (met losse componenten, 335 dollar). Genoemde kits hebben hetzelfde moederbord (Versie 3.0). Het verschil zit in het dochterbord (de eigenlijke controllerprint). Deze kits moeten zelf in elkaar worden gesoldeerd. De Nederlandse handleiding hiervoor bevindt zich op de Timloto site. Dit proces is bijzonder leerzaam ook omdat elk circuit elektrisch gecontroleerd moet worden. Er zijn ook kant en klare versies: 1. MegaSquirt I (365 dollar); 2. MegaSquirt II (voor 445 dollar); 3. MegaSquirt III (voor 660 dollar). De MegaSquirt II en III in kant en klaar versie gebruiken de SMD-techniek en hebben een nieuwe moederbord (versie 3.57). De MegaSquirtPNP computers zijn al aangepast zijn voor een groot aantal voertuigen. De MS1 was gebaseerd op de 68HC908 van Motorola. De MSII houdt dezelfde 40 polige IC-voet maar plaatst daarin een uitbreidingsbord (dochterbord) gebaseerd op de MC9S12C64. Dit geldt ook voor de MSIII. Alleen het dochterbord met daarop de processor is aangepast. Zie fig. 1 en fig.4. Voor diegenen die met een MegaSquirt aan de slag willen bestaat er dus een zelfbouw-versie en een reeds geassembleerde versie. De laatste is duurder en minder educatief maar wel betrouwbaarder (fig. 3). De MegaSquirt II maakt voor de communicatie 1
Figuur 1: Het MS2-dochterbord. Dit bord kan in de 40-polige IC-voet worden aangebracht. Figuur 2: De MegaSquirt II, V3.0 opgebouwd vanuit het zelfbouwpakket Figuur 3: De MegaSquirt II, geassembleerde SMD versie 2
gebruikt van een RS232-connector. De MegaSquirt III bezit een ingebouwde USB-poort en de tune-mogelijkheden zijn uitgebreid. De MegaSquirt III blijft in dit boekje buiten beschouwing. Figuur 4: Het MegaSquirt III dochterbord is op dit moment meest geavanceerd. 2 De firmware Een controller doet niets zonder software. De software, meestal firmware of embedded software genoemd, moet (na het solderen van de onderdelen op de print) in de controller worden gedownload. Er zijn verschillende firmware versies. Er kunnen hierin twee stromingen worden onderscheiden: 1. de originele firmware van de ontwerpers (Bowling en Grippo); 2. de MS2Extra firmware (Philip Ringwood). De laatste versies (2017) zijn: 1. De standaard B en G code V2.905 (Bowling en Grippo) 2. MS2Extra 3.4.2 (Philip Ringwood, 2017) De standaard B en G code wordt weinig gebruikt. MS2Extra firmware heeft de meeste mogelijkheden en wordt vrijwel algemeen toegepast. De firmware kan zonder kosten van internet worden gedownload. In de daarbij behorende readme tekst bevat de handleiding voor het downloaden. 3 TunerStudio Om de controller op zijn werking te controleren en de parameters van de firmware aan te passen aan de auto of simulator zijn er aparte op de PC draaiende programma s. De twee meest bekende zijn: Megatune by Eric Fahlgren en TunerStudio van EFI Analytics. Megatune wordt nauwelijks meer gebruikt 3
terwijl TunerStudio nog steeds wordt doorontwikkeld. Op dit moment wordt TunerStudio door vrijwel alle ontwikkelaars gebruikt. De laatste versie is 3.018 (2017). TunerStudio kan geïnstalleerd worden op vrijwel alle bekende besturingssystemen. Wel moet Java (JRE) zijn geïnstalleerd. Na installatie van het programma kan de MegaSquirt met TunerStudio worden geprogrameerd. Tot op dit moment is de Lite mode van TunerStudio zonder kosten te downloaden. Een geregistreerde versie kost ongeveer 50 dollar en geeft meer mogelijkheden. Zie fig. 5. Bij de laatste versie van TunerStudio kan het updaten van de firmware ook vanuit het programma plaatsvinden. Figuur 5: Het TunerStudioInstrumentenpaneel 4 De MegaSquirt simulator Een simulator is noodzakelijk wanneer we (voor de eerste keer) gaan werken met de MegaSquirt. Een simulator simuleert de motor-sensoren en actuatoren. Een betaalbare simulator is de Stimulator van Jim Stim. Deze kan rechtstreeks met een flat-cable op de MegaSquirt worden aangesloten. De simulator is als bouwpakket verkrijgbaar en kost ongeveer 100 dollar. Zie fig. 6. We kunnen ook zelf een simulator maken met behulp van een aantal potmeters. De toerentalpuls moet dan wel worden gesimuleerd. Dit zouden we kunnen doen met behulp van bijv. een Arduino. Een programma hiervoor is te vinden op de Timloto site. Om te beginnen met het MegaSquirt tunen zouden we willen adiviseren: 4
Figuur 6: De Jim Stim simulator. Een simulator is voor het instellen van de MegaSquirt eigenlijk onontbeerlijk. Ga uit van de MegaSquirt II, begin bijv. met de zelfbouwset. Door het zelf solderen en het controlen van de schema s leer je het meest. Vertrouw je jezelf niet, schaf dan een kant en klare MegaSquirt II aan. Maar ook dan is enige soldeerervaring vereist omdat er altijd kleine aanpassingen nodig zijn. Schaf behalve de MegaSquirt ook de (JimStim) simulator aan. Gebruik de MS2extra firmware Gebruik TunerStudio voor het programmeerwerk Figuur 7: De complete set, geschikt voor demonstratie en prakticum. Met de injectiespuit kan de motorbelasting worden gesimuleerd. 5
4.1 De denkbeeldige motor Voor het (educatief) gebruik van de simulator kunnen we een fictieve motor gaan instellen. We gaan bijv. uit van een: 1 liter, 4 cilinder motor; pulswiel met 36-1 tanden; 4 injectoren, indirecte inspuiting; krukas Hall-impulsgever (geen nokkenasverstelling); dubbele twee vonken bobine met ingebouwde drivers; PWM-gestuurde by-pass klep voor het stationair draaien; NTC-koelvloeistoftemperatuursensor; NTC-luchttemperatuursensor; gasklephuis met gaskleppotentiometer; breedband lambda-sensor; pingelsensor (Op een echte motor slecht te realiseren met een MegaSquirt II); onderdruksensor voor de bepaling van de motorbelasting. Wanneer het simulatie-programma goed werkt, kunnen we beginnen met de sensoren en actuatoren op de (echte) motor te controleren, aan te passen en/of te monteren. Ook zal een elektrisch schema moeten worden ontworpen. Een universele kant en klare kabelboom is verkrijgbaar. Zelf maken is ook goed mogelijk. Aandacht moet worden besteed aan de ontstoring bijv. door de toepassing van afgeschermde kabels. 5 Vragen en opgaven 1. De MegaSquirt is een open source project. Wat zou men hieronder verstaan? 2. Wat verstaat men onder de firmware en waar bevindt zich de firmware? 3. Waarom is het gebruik van een simulator niet alleen zinvol maar ook noodzakelijk? 4. Wat doet nu het TunerStudio programma precies? 5. Geef eens aan wat allemaal nodig is om met het MegaSquirt-tunen te kunnen beginnen? 6. Ga eens naar DIYAutoTune.com en bekijk eens wat allemaal verkrijgbaar is. 7. Ga eens naar Timloto.org en bekijk de MegaSquirt informatie die daar beschikbaar is. 6