LS-swapissa johtosarja ratkaisee, onko auto ensimmäisellä käynnistyksellä säädettävä projekti vai kuukausia jatkuva vikahaku. Tämä esimerkki LS-moottorin johtosarjasta perustuu tyypilliseen kaasuvaijerilliseen LS-kokoonpanoon, jossa käytetään erillisohjainlaitetta, kahdeksaa sylinteriä, vakio- tai jälkiasennuspuolia ja aftermarket-antureita. Sama ajattelutapa toimii katuautossa, ratapäiväautossa ja drift-kalustossa, mutta moottorin triggeri, kaasuläppä, vaihteisto ja käytettävät lisälaitteet määrittävät aina lopullisen toteutuksen.
Esimerkki LS-moottorin johtosarjasta: lähtötiedot ensin
Ennen kuin yksikään johto katkaistaan, moottorista tunnistetaan kampiakselin triggeripyörä, nokka-anturin tyyppi, kaasuläpän toteutus ja puolien liitintyypit. LS-moottoreissa 24x- ja 58x-triggerit eivät ole keskenään suoraan vaihtokelpoisia ohjainlaitteen tulossa. Myös nokka-anturin signaalimuoto sekä anturin sijainti vaihtelevat moottorisukupolvesta riippuen. Väärin valittu trigger-asetus ei aiheuta vain huonoa käyntiä, vaan usein täydellisen käynnistymättömyyden.
Tässä esimerkissä moottori on 58x-kampianturilla ja yksihampaisella nokka-anturisignaalilla varustettu Gen IV -tyyppinen LS. Kaasuläppä on vaijerikäyttöinen, joten sähköistä kaasuläppämoottoria tai poljinantureita ei tarvitse johtosarjaan lisätä. Ohjainlaite voi olla esimerkiksi Link ECU Wire-In ECU tai ECUMasterin vastaava yksikkö, kunhan siinä on riittävästi suutin-, sytytys-, analogia- ja apulähtöjä.
Jo tässä kohtaa päätetään, ohjataanko esimerkiksi jäähdytyspuhaltimia ECU:lta, käytetäänkö Flex Fuel -anturia, tuleeko autoon öljynpaineen turvatoiminto, sähköinen vesipumppu tai PDM/PMU. Johtosarjaa ei kannata rakentaa vain tämän päivän kokoonpanolle, jos moottoriin on tulossa myöhemmin turbo, E85 ja lisäanturit.
Moottorijohtosarjan perusrakenne
Toimiva LS-johtosarja jaetaan käytännössä kolmeen osaan: moottorin anturi- ja toimilaitehaaraan, virtapuoleen sekä auton koriin menevään rajapintaan. Moottorin haarassa kulkevat kampi- ja nokka-anturi, suuttimet, puolat, lämpötila- ja paineanturit sekä mahdollinen joutokäyntiventtiili. Virtapuolella ovat sulakkeet, pääreleet, syöttöjohdot ja maat. Koriliitännässä ovat muun muassa virtalukon heräte, starttisignaali, polttoainepumpun ohjaus, puhaltimet, kierroslukutieto, CAN-väylä ja mittaristo.
Hyvä rakenne ei tarkoita suurinta mahdollista johtonippua. Se tarkoittaa, että jokaisella johdolla on selkeä tehtävä, oikea poikkipinta, suojattu reitti ja huollettava liitos. Jos moottori irrotetaan usein - esimerkiksi driftingissä tai kilpailukäytössä - moottorin ja korin väliin kannattaa tehdä moninapainen motorsport-liitin. Tällöin moottori voidaan nostaa pois ilman, että jokainen anturiliitin käydään yksitellen läpi.
Sytytys ja ruiskutus
Kahdeksansylinterisessä LS:ssä ECU ohjaa kahdeksaa ruiskutussuutinta ja kahdeksaa puolaa. Useimmissa modernimmissa LS-puolissa on sisäinen sytytysvahvistin, joten ECU:lta viedään puolalle logiikkatasoinen ohjaussignaali. Puolille rakennetaan lisäksi oma sulakkeella suojattu virtasyöttö ja riittävän suuri maadoitus. Puolien virtaa ei pidä ottaa samasta ohuesta syötöstä kuin anturit tai ECU.
Suuttimille voidaan tehdä yhteinen suojattu 12 V syöttö, joka tulee pääreleen kautta, kun taas ECU ohjaa suutinta maapuolelta. Suuttimien ohjausjohdot pidetään järjestyksessä sylinterinumeroinnin mukaan. LS:n sylinterijärjestys on vasemmalla pankilla 1-3-5-7 ja oikealla 2-4-6-8, mutta ECU:n ulostulojärjestys riippuu ohjelmasta ja valitusta ruiskutustavasta. Johtosarjan merkinnät tehdään aina ECU-konfiguraation mukaan, ei muistin varassa.
Jos käytössä on matalaohmiset suuttimet, tarvitaan peak and hold -ohjaus tai ulkoinen vastusratkaisu. Korkeaohmiset suuttimet ovat useimmissa katu- ja harrastekokoonpanoissa suoraviivaisempi vaihtoehto. E85-käytössä suuttimien virtaus ja polttoainejärjestelmän kapasiteetti kasvavat nopeasti johtosarjan ulkopuoliseksi, mutta yhtä olennaiseksi kokonaisuudeksi.
Triggerit, paineet ja lämpötilat
Kampi- ja nokka-anturin johtimet ovat moottorinohjauksen tärkeimpiä signaalipiirejä. Ne reititetään erillään puolien, laturin, startin ja sähköpuhaltimien suurvirtajohdoista. Tarvittaessa käytetään kierrettyä ja suojattua parikaapelia valmistajan ohjeen mukaan. Suojavaippaa ei maadoiteta summassa molemmista päistä, koska se voi muodostaa häiriöitä keräävän silmukan.
Tyypillisessä LS-kokoonpanossa ECU:lle tuodaan vähintään jäähdytysnesteen lämpötila, imuilman lämpötila, öljynpaine, polttoaineen paine, imusarjapaine ja kaasuläpän asentotieto. Vapaastihengittävässä moottorissa imusarjapaineanturi riittää kuormituksen mittaamiseen, mutta turbomoottorissa kannattaa valita riittävän painealueen MAP-anturi heti alusta. Kolmen baarin anturi ei palvele neljän baarin ahtopainetavoitetta.
Öljyn- ja polttoaineen paineanturit kannattaa ottaa käyttöön myös ECU:n turvatoiminnoissa. Pelkkä mittariston varoitusvalo on kuljettajan reaktioajan varassa. ECU voi rajoittaa kierroksia, pudottaa ahtopainetta tai sammuttaa moottorin, jos öljynpaine putoaa moottorin kierroslukuun nähden vaaralliselle tasolle. Rajoja ei silti aseteta sokkona - kylmäkäynti, öljylaatu, anturin skaalaus ja moottorin normaali painekäyttäytyminen pitää tuntea.
Virransyöttö, releet ja maat ratkaisevat luotettavuuden
ECU:n, puolien, suuttimien, antureiden ja polttoainepumpun sähkösyöttöjä ei rakenneta yhden yleisreleen ja satunnaisten haaroitusten varaan. Käytännöllinen toteutus käyttää päärelettä ECU:n ja anturisyötön herättämiseen, omaa sulaketta puolille ja suuttimille sekä erillistä relettä tai PDM-lähtöä polttoainepumpulle. Suuret kuormat, kuten puhaltimet, vesipumppu ja lisävalot, pidetään omissa suojatuissa piireissään.
ECU:n päämaa ja anturimaa ovat eri asioita. Päämaat vedetään riittävän kokoisina suoraan moottorilohkoon tai sylinterikanteen suunniteltuun pisteeseen. Akku, moottori ja kori yhdistetään toisiinsa yhtä huolellisesti. Anturimaat taas palautetaan ECU:n anturimaapinnejä pitkin, jotta esimerkiksi MAP- tai painesensorin mittaus ei elä puolan tai puhaltimen virrankulutuksen mukana.
Starttimoottorin kaapeli, laturin B+ -johto ja akun pääsulakkeet ovat johtosarjan vieressä, vaikka eivät varsinaisesti kuulu ECU-harnaan. Niiden reititys on silti suunniteltava yhdessä. Kuuma pakosarja, kardaani, ohjausakseli ja terävä korirakenne ovat tyypillisiä kohtia, joissa muuten siisti projekti alkaa kuluttaa eristettä.
Liittimet ja reititys tehdään käyttöä varten
Moottoritilassa avoin puristusliitin ja tavallinen kutistesukka eivät ole motorsport-ratkaisu. Antureissa käytetään niiden alkuperäisiä, laadukkaita liittimiä tai esimerkiksi Deutsch DT-, DTM- ja Autosport-tyyppisiä ratkaisuja käyttökohteen mukaan. Johtojen päihin tehdään oikeat avonapapuristukset, ja puristus tarkastetaan vetotestillä ennen kutistesukkaa tai suojapunosta.
Reititys tehdään niin, että pakosarjan lämpö, tärinä ja huoltotyö otetaan huomioon. Johtosarjaa ei sidota tiukasti polttoainelinjoihin eikä jätetä roikkumaan imusarjan alle. Huoltosilmukka on hyödyllinen esimerkiksi puolien, kaasuläpän ja anturien kohdalla, mutta ylimääräistä johtopituutta ei piiloteta kasaksi johtosuojan sisään.
Jos autossa käytetään CAN-mittaristoa, CAN-näppäimistöä tai PDM/PMU-yksikköä, väylä rakennetaan omana kierrettynä parinaan ja päätetään oikein. CAN on luotettava, kun topologia on hallittu. Satunnaiset pitkät haarat ja väärät päätevastukset aiheuttavat ongelmia, jotka näyttävät helposti ECU- tai mittaristovialta.
Käynnistystä edeltävä tarkastus
Ennen ensimmäistä käynnistystä johtosarjasta tarkastetaan vähintään seuraavat asiat:
- ECU saa pysyvän akun syötön, virtalukon herätteen ja kunnolliset maat.
- Kampi- ja nokka-anturin signaalit näkyvät ohjelmistossa startatessa.
- Kaikkien lämpötila- ja paineantureiden arvot ovat järkeviä ennen käyntiä.
- Puolat ja suuttimet vastaavat oikeita sylintereitä.
- Polttoainepumppu käy ohjatusti, paine nousee oikein eikä järjestelmä vuoda.
LS-moottorin johtosarja kannattaa nähdä osana koko moottorinohjauspakettia, ei irrallisena niputettuna lisävarusteena. Kun moottorin versio, ECU, anturit, virtapuoli ja tulevat päivitykset määritellään ennen rakentamista, johtosarja pysyy selkeänä myös silloin, kun projekti kasvaa katuautosta ahdetuksi rata- tai drift-kokoonpanoksi. Oulussa tehtävässä kokonaisprojektissa tämä säästää erityisesti aikaa: osat, pinoutit ja käytännön asennus voidaan sovittaa samaan suunnitelmaan ennen kuin auto on nosturilla.
