Детали Двигателя на Пропане
В этом тексте я попробовал написать о своем опыте работы с пропановой установкой и выполнить обзор аппаратной начинки автомобилей, которые работают на сжиженном пропане. Попробовал понять, что там к чему.
Попробую провести разбор оборудования KME Nevo для 4х цилиндровых двигателей от польской компании KME.
Обычно газовые автомобили не продают в авто-салонах. Газовые баллоны ставят уже после. Буквально за несколько часов. Стоит это порядка 35k RUR.
Что надо из оборудования?
оборудование | Назначение | Примерная стоимость, RUR |
тороидальный баллон 47 литров 27 кг | Для хранения сжиженного пропана | 6200 |
Map sensor CCT6-D datasheet | Датчик давления на выходе газового редуктора | 3570 |
Газовый редуктор | переходник давления 10…12 атмосфер в 0…4 атмосфер | 3050 |
NEVO ECU | Плата для управления газовыми форсунками | 7880 |
Газовый фильтр | Отчистка газа после редуктора | 150 |
мультиклапан | Для защиты баллона от перегрева, разгерметизации магистрали высокого давления | 3820 |
Кнопка переключения топлива для ГБО OMVL Saver, KME Nevo. | Для индикации уровня в баллоне и переключении газа на бензин | ? |
Переходник UART-USB | для подключения к LapTop | 3420 |
газовые форcунки (инжекторы) | для впрыска пропана во входной коллектор | ? |
Harness | Провода | 1410 |
Вендор предлагает вот такую схему подключения
Она составлена главным образом для техников монтажников. Всё что от них требуется это уметь считать до 8 ми и различать цвета. Инженерной же инфы на схеме практически нет.
Вот более подробная схема
Схема инжекторного двигателя с ГБО опцией
Тороидальный баллон ставят в багажник на место запасного колеса. Там внутри порядка 10(± 2) атмосфер сжиженного пропана.
На баллоне установлен мультиклапан. Он сбрасывает газ при перегреве, блокирует газ при прорыве магистрали. Также его может перекрывать по проводам сам ECU.
На балоне есть резистивный датчик уровня сжиженного пропана. При этом в документации полностью отсутствует информация о формуле пересчета сопротивления на датчике в литры сжиженного пропана.
К мультиклапану подключен газовый редуктор. Он понижает давление с 16 атмосфер до 1 атмосферы. Из-за закона Шарля при понижении давления в баллоне понижается и температура. Поэтому газовый редуктор обледеневает. Поэтому его надо отапливать. Для этого в конструктиве предусмотрены вход и выход для подключения газового редуктора к контуру охладительной рубашки картера двигателя. Поэтому через корпус газового редуктора циркулирует не только пропан, но и тосол.
В состав оборудования также входит датчик давления газа CCT6-D (MAP sensor). Его ставят на выходе газового редуктора. Этот датчик также измеряет температуру пропана перед форсунками. Буква D-значит цифровой, то есть результат передается по цифровой шине LIN. Рапиновка 5ти пинового разъема датчика неизвестна как и сама схемотехника. Там точно есть 12V, GND, LIN. Поэтому это одна из самых загадочных деталей комплекта ГБО.
CCT6-D
Судя по фото внутри CCT6-D на PCB припаян какой-то 8-пиновый микроконтроллер, который преобразует напряжение с ADC выхода MPXHZ6400A в LIN пакеты. Но это только предположение. Распиновка CCT6-D неизвестна. Указаны только цвета проводов в Harness, чтобы техники бездумно подключали. По сути это переходник с давления на LIN.
pin CCT6-D | назначение | цвет провода в фирменном harness (е) |
1 | 12V? | красный |
2 | LIN? | белый |
3 | ??? | розово-зеленый |
4 | GND? | чёрный |
5 | ??? | фиолетовый |
Все датчики и исполнительные механизмы подключаются к отдельному контроллеру управления газовыми форсунками ЕСU. Его иногда называют SAVER-SKY, но на самом деле это Nevo-SKY.
шильдик контроллера газовыми форсунками
габариты корпуса 153×104x38 мм
распиновка разъёма газового ECU такая. Основная идея работы газового ECU заключается в том, что Nevo ECU считывает сигналы на бензиновых форсунках и вместо бензина брызгает пропан. Поэтому бензиновый ECU продолжает думать, что автомобиль работает на бензине. Хотя это не так.
Например этот экземпляр PCB производства польской компании KME. Всего 6–7 микросхем.
С обратной стороны электронные платы PCB без компонентов. Видимо так спроектировали для упрощения производства изделия
Сердцем данного контроллера является чип S9S12G128F0VL. В первом приближении это 16-битный микропроцессор архитектуры S12. У него всего 8kByte RAM для данных и 128kByte Flash для программы. И работает он на тактовой частоте 25MHz. Совсем кроха по современным меркам микроконтроллеров. На Aliexpress S9S12G128F0VL cтоит порядка 500RUR.
Вот блок схема микроконтроллера S9S12G128F0VLL на втором уровне абстракции
В чипе S9S12G128F0VLL присутствует контроллер CAN, однако в PCB он никак не используется.
Также на плате можно узнать 8-пиновый чип DMP3098LSD P-канального полевого транзистора и чип VNS3NV04DP-E. Это сдвоенный полевой транзистор. Остальные компоненты имеют непонятную маркировку.
К контроллеру прилагается Win (довая) DeskTop утилита для настройки и диагностики электронного блока управления. Называется SAVER-4.0.10.4.exe. Контроллер и компьютер соединяются по 2хпроводному полнодуплексному интерфейсу UART. Да, оказывается UART тоже автомобильный интерфейс.
Операционка определяет ECU как виртуальный COM порт. Модуль откликается на битовой скорости 38400 bit/s (SAVER-SKY) либо 9600bit/s (SAVER 714).
Поверх UART начинает работать проприетарный бинарный протокол для обмена данными между Win процессом SAVER-4.0.10.4.exe и прошивкой на газовом ECU Nevo-SKY.
ширина бита 26us
Судя по наблюдению за трафиком логическим анализатором структура бинарного UART пакета примерно такая: PREAMBULA, CODE_NO, LENGTH, DATA…DATA, CRC. Однако как интерпретировать этот бинарный протокол абсолютно не ясно. На сайте инфы нет. Вендор на письма не отвечает. В поле CODE_NO мелькают около 40 различных значений из 256 возможных. В поле Data тоже одним только разработчикам известно что.
Это полная распиновка Harness (а) от комплекта KME.
Вывод
Газовая установка устанавливается поверх инжекторного двигателя и не требует выбрасывания оригинальных деталей. Управление форсунками полностью электронное от отдельного ECU. Как видите, в ГБО даже CAN не фигурирует. Для диагностики выведен интерфейс UART с проприетарным и непонятным протоколом канального и прикладного уровня поверх. За спецификацией UART пакетов надо идти на поклон к Полякам. Схемотехника платы ECU и даже распиновка датчика давления — всё это тоже закрытая информация. Вся их техподдержка минимальная. Берите мультяшную схему и соединяете провода по цветам. Остальное вам знать не положено. В общем полный «технологический диктат» со стороны EC.
Меня также настораживает, что в ГБО 4 го поколения отсутствует возможность измерить давление и температуру в баллоне. Дело в том, что согласно закону Шарля.
Давление газа фиксированной массы и фиксированного объёма прямо пропорционально абсолютной температуре газа.
При наличии этих 2х датчиков можно было бы по показаниям датчика давления и температуры в баллоне автоматически на программном уровне прошивки определять качество заливаемого пропан-бутана.
Надеюсь этот текст помог кому-нибудь лучше понять, что у него под капотом. Если у кого-то есть какие-либо недокументированные особенности комплекта от KME или общее представление как работают автомобили на природном газе, то пишете в комментариях.
При работе с ГБО вам придется распознавать эти акронимы
Акроним | расшифровка |
UART | Universal Asynchronous Receiver-Transmitter |
ECU | Engine control unit |
CRC | Cyclic redundancy check |
PCB | printed circuit board |
EC | ЕвроСоюз |
KME | название компании |
ГБО | Газо Баллонное Oборудованием |
RPM | Revolutions per minute |
ЭБУ | электронный блок управления |
ПТС | паспорт транспортного средства |
LIN | Local Interconnect Network |
MAP | Manifold Absolute Pressure |
Links
https://kme.eu/kme/en/produkt/pressure-sensor-cct6-d-nevo/
https://www.youtube.com/watch? v=009dWCXfZhA
https://www.youtube.com/watch? v=UQrlSaOAM58
https://www.youtube.com/watch? v=e3A37_5K2VQ
https://www.youtube.com/watch? v=2CXvFSgMhYE&t=132s
https://habr.com/ru/post/141095/
https://habr.com/ru/post/425467/
https://habr.com/ru/company/itelma/blog/507064/
