俥科技:Lee和他DIY自改的電腦噴射Austin Mini

by jouston
2022.09.26 11:12PM
照片中提到了*TI*,包含了迷你庫珀���汽車、緊湊型車、摩托車、輪

隨著Arduino、Raspberry Pi、ESP32等等開放原始碼/開放硬體的興起、3D列印技術的普及化、以及各種感知器、驅動器的價格逐漸破底,台灣也好,國外也好,都已經吹起了一陣 Maker (自造者)風。

從早期利用3D列印幫自己印手機架列印烏克麗麗、到近期利用 IOT 技術開發智慧健身器材並且參加國際創業比賽得到冠軍的新創公司 IOGYM 等等,都是可以看到IOT開始漸入佳境,走入尋常百姓家的點點滴滴,但是,你有想過可以用 IOT 控制你的車嗎?是的,我們小時候的四驅車夢想,現在已經不再是夢。真的可以自己打造一台遙控車但是自己在裡面駕駛了。把這個瘋狂的想法實現的人是人稱 Lee 的 IoT 專家(李哲宇)和他的夥伴小紀(紀宏明)。

說到這一對冤家,兩個人都有自己的故事。小紀是早期 Austin Mini 玩家裡面認真紀錄自己維修方式的部落客,他寫的文章幫助了許多初入手 Austin Mini 的玩家可以一窺 DIY 的堂奧。而 Lee,從國外唸書畢業之後,回到台灣就因緣際會創立了ESP32社群,並且在幾年前買了一台 Austin Mini 之後,從一個IOT專家但是車輛新手逐漸被車磨練到成為一個熟練的技師。想學修車嗎?買台Austin Mini 或是法系車,逐漸的就會成為一個修車專家了。

▲想學會修車嗎?先買一台超過30年的古董車吧。這兩個人都是被Austin Mini教會修車的。

 

Speeduino 的歷史

Lee 和小紀這兩個背景一個數位、一個機械的人,神奇的因為 Speeduino 碰出了火花而走在了一起開發的道路上。

Speeduino 是個 2016年成立的 Arduino 開放原始碼專案,在2017年8月底釋出第一版韌體之後延續至今。是一個以 Arduino 作為汽車全取代電腦的專案。可以用來控制引擎的供油和點火,以及控制外部週邊如散熱風扇等等,目前自動變速箱的控制仍然還停留在開發階段。但是作為一個開放原始碼專案,使用者除了可以下載回來使用、修改來符合自己使用需求之外,也可以加入開發、測試團隊貢獻自己的一份心力。

Speeduino對於一般人來說或許沒有什麼用,但是對於重度改裝玩家、或是古董車的擁有者來說,那就是一份天大的福音了。那些老車在停產之後,零件的供應也會逐漸的消耗完庫存,最終車主就得面對零件逐漸無法取得的困難。尤其是早期那些搭載�����式������計的早期噴射車輛,或是更早的機械噴射、化油器車輛,面對引擎控制系統的零件缺乏,就算是一百個不願意,也難以再繼續讓車子發動、奔馳在道路上。少數幸運兒可以取得殺肉零件,也小心翼翼的駕駛,說不好哪天自己的庫存消耗完,愛車就得報廢了。

最近隨著全取代噴射電腦的逐步普及,Speeduino 提供除了MoTeC、Haltech以外的開放原始碼解決方案。

 

▲小紀(左)和Lee(右)這兩個人聊起車就忘了一切,Lee 的老婆在旁邊對這兩個大孩子一點辦法也沒有,又好氣又好笑。

 

▲Lee 自己的愛車,也是Speeduino開發的平台。「因為一直都有新想法,所以沒有打算蓋起來,一直改來改去的,哈哈」Lee 笑著說

 

化油器車爆改噴射電腦的緣由

問 Lee 為什麼想要費盡千辛萬苦把 Austin Mini 的化油器供油系統改成噴射供油系統,他的回答非常有趣:「一開始只是因為車子老了,排氣想要驗過就要反覆調整,到最後乾脆改成電子點火,後來發現,疑?還可以電子供油耶!後來過沒多久車子就變成這個樣子了!」

這讓筆者想到身邊有個朋友,從第一盒樂高買著買著,後來把樂高買成投資型商品的樣子。身邊有個朋友從第一台PDA買著買者,後來買成智慧型手機達人的樣子。果然御宅魂是可以用任何形式存在的呀!

 

▲從改裝電子點火開始,轉個頭發現整台車都電子控制了呢。(笑)

 

Speeduino 元件概述

Speeduino 是基於相容於 Arduino MEGA 2560 的一塊母板,版上提供了許多感知器介面、作動器控制以及最重要的內建 MAP(Manifold Absolute Pressure 進氣岐管絕對壓力感知器)。

筆者嘗試簡單說明市面常見的四缸四行程汽油引擎的控制方式:常見的四行程活塞往復式 Otto 奧托循環引擎,總���有四個行程:進氣、壓縮、爆炸/動力、排氣。其中噴射引擎需要電子控制的就是在進氣時噴入汽油、以及在爆炸/動力行程的適當時間控制點火。

因為種種複雜的原因,噴入汽油的最佳時機、數量,以及最佳點火的時間,並不是每一個行程都一樣。有點像是早上剛起床,趕快吃一頓豐盛的早餐,就可以盡快準備好上工。

但是經過了忙碌的一個上午,中午吃清淡一點比較不會下午昏昏欲睡,引擎也是這樣。剛剛啟動的引擎因為溫度比較低,給予比較濃的汽油混合氣(霧化後的汽油、空氣混合物),讓引擎趕快加熱到適當的工作溫度比較省油而且有力。但是當引擎已經達到工作溫度的時候,如果還是給予這麼濃的混合氣,結果不止是比較耗油,而且長期還會有積碳損傷引擎的疑慮。

為了從各個方面了解引擎的工作狀態,我們控制元件需要知道引擎的水溫、吸進去的空氣量、引擎第一缸上死點什麼時間通過、排氣管裡的含氧感知器、油門開度的百分比、汽油目前的壓力、甚至是是否有開冷氣、自排變速箱是否入檔等等。因為本文重點不是汽車修護證照考試準備,大致就交待到這裡吧。

▲看起來很複雜的接線圖,搞懂之後其實原理並不是很難。

▲控制點火和噴油,第一個要知道的就是引擎第一缸上死點位置,透過改裝分電盤或是安裝曲軸感應器就可以取得訊號。

▲主要的噴射控制元件:點火線圈、曲軸感應器、節氣門及汽油噴油嘴、以及最重要的 Speeduino。其中節氣門是由小紀開發出來,在台灣 CNC 出來的高級台灣貨。

 

手機APP、電腦隨時監控引擎

改完 Speeduino 之後有個神奇的附加功能,就是可以在手機上隨時監看車輛的一舉一動,例如改裝玩家最想知道的水溫、空燃比、排氣溫度,甚至可以紀錄負載、油門開度、噴油時間和引擎轉速等等訊息,還可以事後下載之後針對最新情況現場利用 Tuner Studio 修改供油曲線、點火時間等等。

光是這些改裝錶省下來的錢,就足夠安裝一套 Speeduino 還有找呢。

 

▲手機上可以直接顯示水溫、控制供油,隨時可以切換省油或是賽道模式真方便。

▲車內隨時可以監控電壓、MAP等等重要引擎數值,真是控制狂的福音。

 

冷氣改成電子壓縮機

了將車輛的供油、點火系統更改成電子式的之外,Lee 的車連冷氣都改成電子式壓縮機了。Austin Mini 以及一些早期的小排氣量化油器車,因為開冷氣之後,壓縮機的動力來源是透過皮帶從引擎曲軸取得。而小排氣量引擎的扭力本來就相當貧弱,加上壓縮機再從引擎的每一圈轉動中再消耗一點動力,就會變得更加雪上加霜。

結果就是開冷氣之後車子不會跑,還變得相當耗油。以筆者自己的 1985 年老車為例,原本沒開冷氣可以維持 15-18 公里每公升(KM/L)的漂亮油耗,開冷氣之後直接剩下 11.2 KM/L。而且感覺車輛加速十分無力,有那種跟不上車流的感覺。

然而,只要把發電機加大,現在的電子式壓縮機已經普遍使用於駐車冷氣之上,當然可以使用於汽車上。而且可以在解決重拖、耗油等問題的前提下,讓冷氣變得更冷。雖然車主還沒有完全解決太冷結冰的問題,但是指日可待。

▲改裝加大的發電機,才能夠支撐全車這麼多電子設備的耗電需求。

▲安裝在後車廂的電子式壓縮機,據車主說,由於太冷經常讓蒸發器結冰,還有些問題需要克服。