Podgrzewacz płynu chłodniczego z UKP-PRO w Punto 2

[przemko]

UKP-PRO będzie załączało 1 świecę żarową poprzez przekaźnik 12V. Sterowanie przekaźnikiem z UKP-PRO jest zrobione na podstawie tranzystora NPN. Wysoki stan na wyjściu DigOutUser pozwoli na przepływ przez tranzystor prądu z instalacji samochodowej.

W celach bezpieczeństwa napięcie zasilające przekaźnik będzie pochodziło z obwodu załączanego po przekręceniu kluczyka w stacyjce (np. zasilanie pompy paliwa, ecu itp). Sterowanie pracą przekaźnika będzie oparte na temperaturze płynu chłodniczego (wymagane jest podłączenie tego parametru do UKP). W przypadku temperatury płynu chłodniczego niższej niż 75 stopni i napięcia w instalacji wyższej niż 13,5 będzie włączona świeca żarowa. Pobór prądu z wyjścia DigiOutUser jest na poziomie około 2.5 mA.

Do montażu użyłem:
- przepływowy ogrzewacz wody chłodniczej (z samochodu Renault Scenic I 1.9 DCI, kupiony ze szrotu)
- bezpiecznik 30A
- przekaźnik 12V 70A
- modułowa podstawka pod przekaźnik i bezpiecznik (wittrin) wraz z konektorami
- konektory oczkowe 5 i 6 (montaż do akumulatora i do przepływowego ogrzewacza)
- wtyk gniazdo 2 pin hermetyczne na przewody 4-6mm2
- przewody 6mm2 (teoretycznie 4mm2 powinny być z nadmiarem, na początku myślałem o włączeniu wszystkich świec na raz więc przewody były dobierane na około 60A).
- jakieś cienkie przewody do podłączenia sterowania cewki (chyba 1mm2).
- tranzystor npn BC337-25
- opornik 1.6 kilooma
- dioda MUR120RLG

czesci1.JPG (55.91 KiB) Viewed 12143 times

czesci2.JPG (34.08 KiB) Viewed 12143 times

Tranzystor oraz diodę przeciwprzepięciową należy dobrać do napięcia płynącego przez cewkę przekaźnika, w tym przypadku około 160 mA (plus zapas ze względu na temperaturę pod maską która może dochodzić do około 70 stopni celsjusza).

Połączenie części elektronicznej przedstawia poniższy schemat.

schemat.png (5.44 KiB) Viewed 12143 times

Przyszykowanie modułu zasilającego

Potrzebna będzie porządna lutownica lub opalarka do poprawnego zamontowania konektorów oczkowych na przewody 6mm2.

Do bazy tranzystora bc337-25 lutujemy opornik 1.6 kilooma. Szykujemy diodę przeciwprzepięciową dla cewki. W tym celu izolujemy część drucików koszulką termokurczliwą, następnie wyginamy i obcinamy na odpowiednią długość tak jak to zostało przedstawione na zdjęciu poniżej.

pajaczki.jpg (44.16 KiB) Viewed 12143 times

Lutujemy do przewodów konektory użyte w podstawie przekaźnika i bezpiecznika. Na zdjęciu poniżej wpięte są wszystkie kable (przewody zasilające oraz sterujące), teraz po ogólnym rozplanowaniu położenia przewodów jaki ich długości wpięcie przewodów zasilających zostawiłbym na samym końcu tak aby nie przeszkadzały przy lutowaniu diody oraz tranzystora do przewodów sterujących.

montaz1.JPG (66.91 KiB) Viewed 12143 times

Lutujemy diodę przeciwprzepięciową (katodą do +12V) do wejścia na cewkę przekaźnika.

montaz2.JPG (53.19 KiB) Viewed 12143 times

Następnie lutujemy kolektor tranzystora do wyjścia z cewki przekaźnika.

montaz3.JPG (59.14 KiB) Viewed 12143 times

Łączymy emiter tranzystora z przewodem który łączy świece żarową z ujemnym biegunem akumulatora, oraz lutujemy przewód do opornika podłączonego do bazy tranzystora. Ten przewód będzie podpięty pod wyjście z UKP-PRO DigiOutUser. Z boku podstawy przekaźnika są wywiercone dwa otwory które umożliwią przymocowanie za pomocą trytki przewodu masowego od świecy żarowej do podstawy przekaźnika.

montaz4.JPG (60.13 KiB) Viewed 12143 times

Wpinamy wszystkie przewody od zasilania. Przyklejamy klejem na gorąco kable od zasilania cewki i sygnałowy do podstawy przekaźnika.

montaz5.JPG (62.68 KiB) Viewed 12143 times

Poniżej zdjęcie gotowego do zainstalowania modułu zasilającego świece żarowe.

gotowy.JPG (78.46 KiB) Viewed 12143 times

[przemko]

Montaż podgrzewacza w Punto

Przerobiłem kątownik 40x40x20 w sposób przedstawiony na poniższym rysunku na uchwyt podgrzewacza.

uchwyt.JPG (54.06 KiB) Viewed 12088 times

Następnie przykręciłem konektory wtyczki do podgrzewacza. Czarny przewód do obudowy. Końcówkę czerwonego przewodu włożyłem w koszulkę termokurczliwą naciętą w połowie tak aby zmieścił się w niej konektor. Następnie przykręciłem konektor do jednej świecy żarowej, po czym użyłem opalarki aby zabezpieczyć/zaizolować połączenie.

fajka.JPG (77.41 KiB) Viewed 12088 times

podgrzewacz.JPG (57.12 KiB) Viewed 12088 times

W punto do instalacji podgrzewacza trzeba spuścić płyn chłodniczy oraz wymontować podstawkę akumulatora. Z boku koszyka akumulatora wywierciłem dwie dziury po czym trytką przypiąłem moduł sterujący prądem świec żarowych.

koszyk.JPG (75.5 KiB) Viewed 12088 times

Mocowanie podgrzewacza przykręcamy śrubą która mocuje obudowę skrzyni biegów do silnika zaznaczonej na rysunku poniżej strzałką. Moment dokręcenia tej śruby wynosi 85 Nm.

w_punto_1.JPG (138.67 KiB) Viewed 12088 times

Przykręcamy podgrzewacz płynu chłodniczego do mocowania, przecinamy w odpowiednich miejscach rurkę małego obiegu płynu chłodniczego. Zakładamy rurki na podgrzewacz po czym zabezpieczamy je opaskami.

w_punto_2.JPG (97 KiB) Viewed 12088 times

Odnajdujemy przewód idący z stacyjki do puszki bezpieczników pod maską. Pin 30 na zaznaczonej wtyczce pokazanej na zdjęciu poniżej.

w_punto_3.JPG (85.25 KiB) Viewed 12088 times

Lutujemy do tego przewodu zasilanie do cewki modułu sterującego prądem świec żarowych. Lutujemy też przewód sterujący pracą cewki do przewodu wyprowadzonego z UKP-PRO DigOutUser.

w_punto_4.JPG (111.58 KiB) Viewed 12088 times

Montujemy z powrotem koszyk do akumulatora, akumulator, wlewamy z powrotem płyn chłodniczy. Podłączamy zasilanie oraz masę od modułu sterującego prądem świec żarowych.

Po skończeniu pracy wygląda to następująco:

w_punto_5.JPG (74.86 KiB) Viewed 12088 times

[przemko]

Konfiguracja
Ustawiamy w aplikacji DigOutUser na "sterowanie 5V (max 100mA)".

konfiguracja1.jpg (145.4 KiB) Viewed 12062 times

Włączamy wyświetlanie ekranu DigOutUser przez UKP (opcjonalnie). Jeśli zostanie skonfigurowany ekran DigOutUser bez włączenia sterowania wyjściem (pokazane na rysunku powyżej; konfiguracja1.jpg), to ekran DigOutUser będzie pomijany przez UKP. W momencie przełączania na ekran DigOutUser, UKP piknie po czym zostanie na bieżącym ekranie, następne naciśnięcie przycisku spowoduje przejście do następnego ekranu znajdującego się po DigOutUser.

konfiguracja3.jpg (136.7 KiB) Viewed 12062 times

konfiguracja2.jpg (88.13 KiB) Viewed 12062 times

Podgrzewacz będzie włączony kiedy napięcie w instalacji będzie wyższe niż 12,7V oraz temperatura płynu chłodniczego niższa niż około 65 stopni (60 stopni + 5 stopni histerezy).

konfiguracja4.jpg (85.38 KiB) Viewed 12062 times

Po montażu przez pewien czas miałem objawy zapowietrzonego układu chłodniczego. Być może istotne jest aby podgrzewacza nie instalować równolegle do ziemi ale pod pewnym skosem. Ma komorę w środku dlatego równoległe ułożenie w stosunku do ziemi może spowodować że powietrze nie będzie w stanie opuścić tej komory.

Mogło być również tak, że źle odpowietrzyłem (albo znowu daje o sobie znać UPG). Tak czy owak po odpowietrzeniu oraz ustawieniu podgrzewacza na skos nie zauważyłem już objawów zapowietrzającego się układu.

Oto kilka wykresów które zrobiłem w trakcie testów. Pierwszy przedstawia zależność zużycia paliwa na biegu jałowym bez zainstalowanego podgrzewacza do temperatury płynu chłodniczego. Dane były logowane po całonocnym postoju samochodu przez 19 minut pracy silnika na biegu jałowym.

jalowy_zuzycie_paliwa.png (9.3 KiB) Viewed 12062 times

Na następnym widać wpływ działania jednej świecy żarowej na szybkość rozgrzewania się silnika. Wszystkie testy były zrobione na biegu jałowym w zbliżonej temperaturze powietrza po całonocnym postoju auta. Bez włączonych odbiorników elektrycznych (np. światła, dmuchawa, etc).

podgrzewacz_temperatury.png (21.74 KiB) Viewed 12062 times

Poniżej znajduje się porównanie zużytego paliwa podczas pracy na biegu jałowym bez zamontowanego podgrzewacza do zużycia paliwa w przypadku kiedy podgrzewacz był włączony do momentu osiągnięcia temperatury około 65 stopni. Dane dotyczące zużycia paliwa zostały zapisane w tym samym czasie co pokazany powyżej wykres z prędkością rozgrzewania silnika. Dla lepszej przejrzystości wykresu chwilowe zużycie paliwa zaraz po starcie powyżej 3,4 zostało obcięte.

podgrzewacz_zuzycie_paliwa.png (42.45 KiB) Viewed 12062 times

Obecnie pojeżdżę sobie z ustawieniami dolny próg = 60 stopni histereza = 5.
Ogólnie auto nagrzewa się szybciej, co do spalania za wcześnie aby stwierdzić czy jest na plus czy na minus.

[przemko]

Pierwszy zbiornik (z dolewką po drodze) przejechany z normalnym użytkowaniem auta. Czasami rano krótka trasa 700m lub około 2,3 km, krótki postój (wyłączony silnik), następnie dwadzieścia parę kilometrów. Po południu z powrotem z reguły cała trasa dwadzieścia parę. Obecnie ustawiony podgrzewacz mam do około 53 stopni (50 stopni z histerezą 3). Jak na złość nie mam, żadnych danych z którymi mógłbym porównać o ile spalanie się zmieniło (na plus czy minus). Nie pamiętam, czy i kiedy mam zapisane jazdy gdzie było by przez tydzień około -12 stopni.

W okresie od 12 lutego do 6 marca przejechałem 831,5 km. Do baku była dolewka 16 litrów po czym na koniec weszło 34,33 (do pierwszego odbicia). Trafił się tydzień jazdy podczas mrozów między -10 a -15 stopni. Według dystrybutora wyszło 6,05 l/100km. UKP wyliczył spalanie na 6,2 l/100km.

Mała różnica rzędu 0,87 litra, między tym co wyliczył UKP a tym co faktycznie weszło, ciekawe czy błąd statystyczny czy też coś się zmieniło na tyle, że UKP będzie wymagał ponownej kalibracji. Może przy następnym tankowaniu coś się tutaj bardziej wyjaśni.

Ogólnie nie odczułem tego tygodnia mrozów, autko się bardzo szybko rozgrzewa do 50 stopni. Nie było warunków aby sprawdzić jak szybko sobie auto poradzi z zamrożonymi szybami na postoju (patrząc na wykresy rozgrzewania się na jałowym można stwierdzić, że powinno być znacznie lepiej).

[ArT]

Może zmieniałeś koła na zimowe i jest delikatna różnica we wskazaniach prędkości/dystansu i stąd teraz różnica w średnim zużyciu paliwa (popularny przypadek).

Ciekawe te wykresy w pierwszym poście. Spodziewałem się lepszego efektu i szybszego dogrzewania płynu, a tu raptem po 3 minutach różnica kilku stopni. U nas nie ma specjalnie dużych mrozów aby móc przeprowadzić jakiś długoterminowy test z i bez podgrzewacza. Może wycieczka na północ Norwegii?

[przemko]

Może i tak być, bo jakoś dokładnie nie sprawdzałem jak bardzo się dystans zmienił kiedy używam opon zimowych w stosunku do letnich.

Skoro różnica kilku milimetrów w bieżniku opon o tym samym rozmiarze (165/70 R14) jest zauważalna to może by wprowadzić w UKP dwa VSS. Dla opon zimowych i letnich, zwłaszcza że niektórzy na zimę zmieniają na inne (np. na 175/65 R14 które na mają średnicę mniejszą o 3,5mm niż 165/70 R14). Z poziomu UKP można by przełączyć w momencie zmian opon którego VSS ma używać.

Poniżej "powiększony" wycinek wykresu szybkości rozgrzewania się silnika z użyciem jednej świecy żarowej.

podgrzewacz_temperatury_1.png (26.96 KiB) Viewed 11925 times

W 180 sekundzie pomiędzy linią niebieską a czerwoną (bo mają najbardziej zbliżoną temperaturę startową) różnica wynosi około 3-4 stopnie co dla 35 stopni daje około 10% szybszego nagrzewania się silnika dla użytej tylko jednej świecy.

Ja bym raczej popatrzył na to że 35 stopni na biegu jałowym jest przy włączonym podgrzewaczu osiągane w około 155 sekundzie zamiast w 180. Co oznacza np. przełączenie na gaz o 25 sekund szybciej niż bez podgrzewacza.

Obecnie myślę jak zrobić sterowanie zasilaniem, tak aby używać wszystkie 3 świece żarowe (najlepiej jakby były załączane z odstępem czasowym około 5 sekund). Tak przy okazji co się stanie jeśli bezpośrednio pod DigOutUser podepnę jakiś mały kondensator?

Co do wycieczki na północ do Norwegii. Nawet jakby ktoś ją sprezentował to jakoś nie przepadam za zimnem , wolę testować to tutaj .

[ArT]

O ile ten kondensator nie będzie zbyt duży (<1000uF) to na UKP nie zrobi żadnego wrażenia - w przeciwnym razie w momencie przełączania DigOutUser UKP może się resetować (zadziała wewnętrzne zabezpieczenie ograniczania prądu) albo chwilowy spadek napięcia, który może wzbudzać jakieś alerty. Trzeba też pamiętać aby nie obciążać zbyt tej linii, do 0,25W (50mA@5V) jest w porządku.

[przemko]

Kolejne tankowanie. Niestety trzeba było zrobić porządek z hamulcami więc teraz nie mam już żadnego punktu odniesienia do porównywania spalania z przed i po instalacji podgrzewacza.

Przejechałem 624,6 km, według UKP średnie spalanie wyszło 6,0 a w baku przed tankowaniem zostało 9,8 l (czyli powinno wejść mniej więcej 37,2 litrów, bo mam bak o pojemności 47 litrów - 9,8 daje 37,2). Weszło 35,86 litrów do pierwszego odbicia. Według dystrybutora spalanie średnie wyniosło 5,74. 1,34 litra różnicy pomiędzy tym co wyliczył ukp a co wlał dystrybutor.

Hmmm. Nie przypominam sobie aby po zmianie opon na zimowe ukp miał odchyłkę większą niż 0,1 l/100km. Taką niezgodność w baku miałem przed dokładną kalibracją.

Zostawię stałą wtrysku taka jaka jest a przeprowadzę ponowną kalibrację stałej drogi. Zobaczymy co to zmieni.

[przemko]

Przez kilka dni mierzyłem przebyty dystans używając gps'a w komórce. Według gps'a przejechałem 191,7 km UKP zliczył 190,384 km. Różnica niezbyt duża mimo to zmieniłem stałą drogi z 0,2857 na 0,2876.

Ostatni bak na zimowych oponach. Przebyty dystans 702,2 km, średnie spalanie według UKP 5,8. Szacowany poziom paliwa w baku 6,6 litra (czyli powinno wejść około 40,4). Dystrybutor do pierwszego odbicia nalał 38,11l, co daje średnie spalanie na poziomie 5,43.

40,4 - 38,11 = 2,29 litra różnicy. Heh. Szkoda, że nie wpadłem na to aby sprawdzić jak wyglądały różnice między szacowaną ilością paliwa a tym co wlewał dystrybutor przed instalacją podgrzewacza. Teraz nie mam pewności czy to się rozjechało wcześniej czy dopiero jak zacząłem korzystać z podgrzewacza

Ciekawe czy komuś jeszcze uda się zaobserwować podobną sytuację?

[przemko]

Zrobiłem małe rozeznanie i wygląda na to że jeśli wstawię kondensator 680uF na wyjściu DigOutUser to uzyskam około 2,5 sekundowe podtrzymanie zasilania tranzystora w momencie kiedy stan na wyjściu zmieni się z wysokiego na niski.

schemat1.png (5.98 KiB) Viewed 11472 times

Zanim zacznę przeróbki chciałbym się upewnić czy podłączony kondensator 680uF w sposób przedstawiony na schemacie powyżej nie będzie zakłócał UKP.

W jaki sposób podczas testów nowego schematu sprawdzić, że nadal UKP pracuje poprawnie? Czy obserwacja napięcia zasilania UKP w zakładce "Odczyty" podczas przełączania DigOutUser będzie wystarczająca?