Эбу дизельного двигателя


Чип-тюнинг дизельного двигателя

Чип-тюнинг дизельного двигателя

Дизельный двигатель  - имеет ряд преимуществ перед бензиновыми моторами. Ведущие мировые концерны выпускают часть своих флагманов на дизеле. Не будем сейчас рассматривать все плюсы и минусы дизельных двигателей, коснемся возможностей чип-тюнинга таких автомобилей.

Каждый автомобилист хоть раз задумывался о скрытых возможностях своего автомобиля. Где то читал, или слышал, что чип-тюнинг может повысить рабочие характеристики двигателя, сделать машину более динамичной, и т д.

Существует два способа увеличения мощности дизельного двигателя − это чип-тюнинг (перепрошивка блока ЭБУ) и установка специального блока увеличения мощности параллельно существующему блоку ЭБУ.

По поводу чип-тюнинга написано множество статей и проведено десятки исследований, с разной оценкой. Чип-тюнинг позволяет раскрыть все возможности двигателя, при этом многое зависит от манеры вождения автомобилиста, и  самого двигателя, так что споры о пользе или вреде чип-тюнинга продолжаются.

В нашей статье мы рассмотрим второй, не вызывающий никаких споров способ повышения мощности дизеля − с помощью специальных модулей/блоков.

Существуют отличия  таких устройств между применением в обычном атмосферном дизельном двигателе с рядным ТНВД с системами common rail. Мы попробуем рассказать о разновидностях таких блоков и приоткрыть завесу тайн, которая над этим всем этим делом.

СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ МОЩНОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

На сегодняшний день нет возможности перепрограммировать рабочую вычислительную матрицу в ЭБУ дизельного двигателя, так как ЭБУ дизельного двигателя самостоятельно рассчитывает значения режимов, постоянно собирая и анализируя информацию с внешних датчиков. Есть определенные условия, при которых происходит вмешательство непосредственно в сам ЦП ЭБУ, для изменения величины стехиометрической величины, но такое вмешательство не всегда оправдано. Есть и другие методы, которые мы подробно обсудим, это так называемы боксы или модули увеличения мощности. На сегодняшний день на мировом рынке существует четыре типа блоков:

  • Блок изменения импульсов управления форсунками;
  • Блок замещения режимов работы ТНВД;
  • Блок изменения показаний датчика давления топливного аккумулятора «топливной рейки»;
  • Модуль оптимизации режимов работы центрального процессора ЭБУ.

Давайте принципиально рассмотрим каждый.

Вариант №1

В подавляющем случае, блок, мы можем встретить использует способ изменения  времяи (задержка, опережение) управляющего тока, который непосредственно участвует в открытии «иглы» форсунки.  То есть прямым вмешательством в работу исполнительного каскада топливной системы. На первый взгляд, такая возможность увеличения мощности двигателя может показаться безобидным вмешательством. На самом же деле, это самый распространенный и далеко не безобидный метод. Установка блока происходит в разрыв управляющих проводов топливного инжектора. На простой элементной базе происходит задержка сигнала, что, в свою очередь, приводит к изменению угла впрыска, а экономия топлива происходит из того, что кратковременный импульс, посылаемый для предварительного открытия и после открытия (время такого импульса не более 0,0002 сек.), не улавливается блоком, а просто блокируется. Такие блоки не имеют своих высоковольтных каскадов для посылки импульса, поэтому возможности к трансляции кратковременных (не основных) импульсов у них невозможны.

Преимущества. Возможность установить на любой дизельный двигатель с электронной системой впрыска. Экономия топлива. Доступная элементная база, что снижает себестоимость в изготовлении. Универсальность в применении. Экономия топлива.

Недостатки. Несоизмеримо высокая цена исходя из реальной стоимости компонентов. Экономия топлива за счет исключения из работы важных цикловых подач топлива, что снижает общий ресурс двигателя. Быстрый выход из строя сажевого фильтра, который связан с отсутствием импульса правильного сгорания топлива. Повышение эмиссии вредных веществ. Возможность проследить работу сервисной кампанией, после просмотра и изучения составления стехиометрической смеси и реального состояния всей выхлопной системы. Не быстрая установка.

Бренды: TuningBox, Power-Box, R-Box (использует одновременно технологии 1-го и 3-го типа), TBS, TUNIT (одна из модификаций), RedBOX, BlueBOX, GreenBOX, HOPA (использует одновременно технологии 1-го и 3-го типа), FGS-BOX.

2 вариант:  Замещение режимов работы ТНВД

Такой тип увеличения мощности используется на переходных дизельных системах высокого давления. В основном это дизельные двигатели с насосом BOSCHVP 44 до 2008 года выпуска. В системе такого автомобиля не присутствует общая рампа высокого давления, аккумуляция высокого давления происходит непосредственно в самом насосе. Такой принцип работы не позволяет реализовать на топливном инжекторе более двух впрысков за такт. В таких системах используются электрогидравлические форсунки. Установка блока происходит в разрыв шины данных насоса ТНВД и ЭБУ. На элементарном уровне происходит занижение показаний датчика давления топлива, что, свою очередь, приводит к поднятию давления в корпусе насоса. В такой схеме управление давлением осуществляется при помощи электромагнитного клапана, который работает вне номинальных режимов и снижает общий ресурс ТНВД.

Преимущества. Увеличение мощности двигателя без снижения ресурса блока цилиндров. Нет прямого воздействия на количество эмиссии вредных веществ. Отсутствует возможность проследить установку со стороны сервисной кампании. Простая и недорогая элементная база. Быстрая установка. Экономия топлива.

Недостатки. Снижение ресурса ТНВД. Снижение общего ресурса электромагнитной форсунки, за счет повышенного давления в магистрали. Плавающие обороты двигателя за счет постоянного повышенного давления в ТНВД даже на холостом ходу. После¬эксплуатационное дымление из выхлопной трубы. Бренды: TUNIT (одна из модификаций).

3 вариант  Изменение показателей датчика давления топливного аккумулятора

 В этом случае используется способ занижения показаний датчика давления топливного аккумулятора. Принципиальная схема такого вида вмешательства основана на электронной элементной базе аналогового вида, где процесс количества влияния на канал данных выбирается подстрочным резистором для оптимальной работы двигателя. Блок устанавливается в разрыв информационной шины датчика давления. Давление топлива в аккумуляторе поддерживается ТНВД всегда в номинальных пределах. Скорость реакции ЭБУ на любое изменение в топливном аккумуляторе мгновенно, ведь от информации о правильном давлении в аккумуляторе зависит точный расчет цикла открытия форсунки. Так вот, блок увеличения мощности использует возможность постоянной замены информации в канале данных о давлении. Блок ЭБУ не выводит ошибку на табло приборов, так как дефектный сигнал вносит в электронную схему заниженное давление в рейке, но не ниже номинального значения, поэтому на таких боксах стоит потенциометр, которым опытным путем и выбирается минимально заниженное значение, при котором система не выдаст ошибку. Вследствие этого ЭБУ рассчитывает иной тайминг впрыска для двигателя, как будто (судя по информации от датчика давления) ТНВД потихоньку теряет свою мощность. Эффект экономии топлива и прирост мощности достигается за счет того, что циклы дополнительного и последующего впрысков не вносятся во все режимы работы двигателя. То есть продолжительность открытия форсунки увеличивается в момент главного впрыска, за счет исключения из расчетов всех остальных. В этой схеме, по аналогии с первой, используется та же разновидность подмены сигнала, только в первом описываемом способе идет замещение импульсного сигнала, а в этом происходит влияние на канал данных от датчика, что, в свою очередь, понижает выводимый сигнал до низкого значения.

Преимущества. Доступная недорогая элементная база и возможность самостоятельной сборки. Минимальное количество элементов и простота электрической схемы увеличивают надежность устройства. Быстрый монтаж. Не прослеживается использование сервисными организациями. Экономия топлива. Доступно везде к приобретению.

Недостатки. Исключение из работы инжекторов дополнительного впрыска быстро выводит из строя сажевый фильтр или систему эмиссии отработанных газов. Заниженные показания давления выводят работу форсунок на перелив, что в будущем приводит к дымлению двигателя. Системы с электронной регулировкой давления ТНВД на привод подают больший крутящий момент, что неминуемо ведёт к быстрому износу насоса. Количество недовпрыскиваемого топлива со временем пропорционально количеству нагара на стенках цилиндра за счет постоянного, неправильного и бесконтрольного процесса сжигаемости горючей смеси.

Бренды: R-Box (использует одновременно технологии 1-го и 3-го типа), HOPA (использует одновременно технологии 1-го и 3-го типа), Spider.

Вариант номер 4. Оптимизация режимов работы центрального процессора ЭБУ

На сегодняшний день это самый современный метод. Работа модуля использует канал данных, благодаря которому возможно воздействовать на процесс расчета тайминга топливного инжектора ЦП. Если говорить подробнее, то в блоке стоит вычислительный модуль с программным обеспечением, который посылает в блок ЭБУ импульсный сигнал, позволяющий, не влияя и не меняя показаний любых основных датчиков, заставить увеличить тайминг форсунок на необходимое время, которое не превышает нормальных временных и запрограммированных величин. Так вот, ограничение воздействия на систему в целом происходит не выше рассчитанных временных характеристик. Установка модуля происходит в систему высокого давления. Модуль использует информацию с датчика давления и понимает, в каком на данном этапе работы находится двигатель. Иными словами, резкий всплеск давления понимается блоком, что необходимо увеличить подачу топлива. Плавный подъем давления говорит об отсутствии необходимости вмешательства в работу двигателя. Сложная программная база позволила использовать самостоятельное принятие решений модулем для исключения корректировки штатных параметров ЭБУ. Блок использует параллельный канал данных для доступа к логическому модулю ЭБУ.

Преимущества. Безопасен для двигателя. Нет аналоговой схема управления, внедренное программное обеспечение гарантирует исключение пропуска циклов подачи топлива. Быстрая и простая установка. В процессе работы нет ни одного сигнала, который видоизменяется, то есть не используется изменение или подмена сигнала с любого датчика. Возможность установить на любую систему commonrailс топливным аккумулятором (необходима перепрошивка). Работа модуля не влияет на систему ОГ в целом. Работа модуля не использует поднятие давления в топливной рейке. Цифровая схема управления. Соединение модуля не происходит в разрыв информационной линии датчиков.

Недостатки. Высокая себестоимость изготовления, что и является причиной высокой стоимости устройства. Поддерживается ограниченный модельный ряд автомобилей. Нет моментального эффекта для получения максимальных показателей необходимо проехать минимум 500 километров для обучения модуля. Бренды: Оригинальные блоки увеличения мощности (на российской рынке удалось найти только блоки компании Toyota), I-DRIVE от ZEIGEN SYSTEMS.

diagnostov.net

Электронные системы управления дизелем

Системы электронного управления работой дизельного двигателя (EDC) обладают интегральными функциями регулирования, обеспечивая из­менение подачи топлива насосом в зависимости от частоты вращения колен­чатого вала, нагрузки и рабочей температуры двигателя [1, 24].

Для управления нагрузкой и частотой вращения коленчатого вала дизе­ля используется только изменение цикловой подачи топлива; количество воздуха на впуске не дросселируется. Так как дизель на малых нагрузках при увеличении цикловой подачи топлива может увеличивать частоту вращения, превышающую допустимую, важно иметь устройство, ограничивающее это увеличение. Необходимо также иметь регулятор частоты вращения на режи­ме холостого хода.

Распределительные насосы с электромагнитным управлением. При исполь­зовании таких насосов количество подаваемого топлива отмеряется электро­магнитным клапаном высокого давления, что обеспечивает большую гиб­кость при дозировании количества топлива и выборе момента начала впры­ска, рисунок 4.16.

Основными элементами распределительных насосов нового поколения являются:

— электромагнитный клапан высокого давления;

— электронный блок управления;

— система управления работой электромагнитного клапана, в которой ис­пользуются датчики угла поворота кулачкового вала насоса и момента впрыска топлива.

Закрытие электромагнитного клапана определяет начало подачи топли­ва, которая продолжается до момента открытия клапана. Количество впры­скиваемого топлива зависит от времени, в течение которого клапан остается закрытым. Такой метод обеспечивает быстрое регулирование подачи топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, улучшение герметизации полостей высокого давления и в конечном итоге увеличение эффективности насоса.

1 2 3 4

5 6 7 8 9 10

1 — ЭБУ двигателя; 2 — блок управления работой свечами накаливания; 3 — датчик массо­вого расхода воздуха; 4 — датчик положения педали газа; 5 — форсунка; 6 — свеча накали­вания; 7 — роторный ТНВД распределительного типа с блоком ЭБУ; 8 — топливный фильтр; 9 — датчик температуры; 10 — датчик частоты вращения коленчатого вала Рисунок 4.16 Система впрыскивания топлива с роторным топливным насосом высокого давления (ТНВД) распределительного типа [1]

Насос снабжен собственным ЭБУ для точной установки момента на­чала подачи топлива и его дозирования. В памяти ЭБУ хранится программа работы конкретного насоса и информация о данных его калибровки. Элек­тронный блок управления работой двигателя определяет начало впрыска то­плива и его подачу на основе рабочих характеристик двигателя и отправляет эту информацию по каналу связи в блок ЭБУ насоса. С использованием та­кой системы можно управлять как моментом начала впрыска, так и началом нагнетания. ЭБУ насоса также получает сигнал о количестве впрыскиваемого топлива через шину данных. Этот сигнал затем обрабатывается в ЭБУ двига­теля в соответствии с сигналами, поступающими от педали газа, и другими параметрами, определяющими потребное количество топлива.

ЭБУ насоса сигналы о количестве впрыскиваемого топлива и скорост­ном режиме работы насоса на момент начала подачи топлива принимаются в качестве входных переменных для диаграммы рабочих характеристик насоса, на основании которых соответствующий период срабатывания сохраня­ется в виде угла поворота кулачкового вала. И наконец, момент срабатывания электромагнитного клапана высокого давления и продолжительность его за­крытия определяются по данным угла поворота датчика, интегрированного в ТНВД распределительного типа (VE). Сигнал от датчика угла поворота ку­лачкового вала используется для управления этим углом поворота и време­нем закрытия клапана. Датчик состоит из магниторезистивного сенсора и кольцевого элемента, обладающего магнитным сопротивлением и имеющего метки, расставленные через 3°, для каждого цилиндра двигателя. Датчик с высокой точностью определяет угол поворота распределительного вала, при котором электромагнитный клапан открывается и закрывается. Это позволяет ECU насоса преобразовывать данные по моменту начала подачи топлива в данные по соответствующему этому моменту углу поворота кулачкового ва­ла и наоборот.

Мягкое протекание процесса подачи топлива в начале впрыскивания, которое зависит от конструктивных особенностей насоса распределительного типа, еще больше реализуется при использовании двухпружинной форсунки. При работе прогретого двигателя с турбонаддувом такое протекание топли — воподачи позволяет снизить уровень шума работающего двигателя.

Новое поколение систем впрыскивания топлива на основе одного насо­са, регулируемого по времени, для современных легковых и грузовых авто­мобилей с дизелями с непосредственным впрыском характеризуется модуль­ной конструкцией; эти системы включают электронно-управляемый блок, насос-форсунки (UIS) и блок насоса (UPS) [1].

Система с блоком насос-форсунок (UIS) для грузовых автомобилей. Электронно-управляемый блок насос-форсунки представляет собой одноци­линдровый ТНВД, рисунок 4.17. Этот блок характеризуется интегральным соленоидным клапаном и предназначен для установки непосредственно на головке цилиндров дизеля. Кронштейны, работающие на растяжение, удер­живают отдельные модули, которые имеют раздельные цепи подачи топлива для каждого из цилиндров двигателя.

Соленоидный клапан включается во время хода подачи плунжера насо­са, перекрывая перепускной клапан, таким образом, герметизируя цепь высо­кого давления. Топливо затем подается к форсунке, как только превышается давление открытия распылителя. То есть впрыск топлива начинается, когда соленоидный клапан закрывается. Насос-форсунка используется при давле­ниях впрыскивания топлива до 160 МПа (180 МПа для перспективных моде­лей). Эта конструкция также может применяться для выборочного индивиду­ального отключения цилиндра (при частичных нагрузках).

Система с топливным насосом высокого давления, встроенным в блок цилиндров (UPS) для грузовых автомобилей. Система единичного насоса, объединенного с форсункой, также является модульной конструкцией с уст­ройством впрыскивания топлива и управлением по времени, рисунок 4.18.

1 — упор перемещения иглы клапана; 2 — головка блока цилиндров двигателя; 3 — корпус насоса; 4 — плунжер; 5 — воз­вратная пружина; 6 — роликовый тол­катель; 7 — диск якоря; 8 — статор; 9 — игла клапана; 10 — фильтр; 11 — подача топлива; 12 — возврат топлива; 13 — фиксатор; 14 — установочный паз

I — пружина; 2 — корпус насоса; 3 — плунжер насоса; 4 — головка цилиндра;

5 — держатель пружины; 6 — стяжная гайка; 7 — статор; 8 — якорная пласти­на; 9 — игла соленоидного клапана; 10 — стяжная гайка соленоидного клапана;

II заглушка канала высокого давле­ния; 12 — заглушка канала низкого дав­ления; 13 — упор иглы соленоида; 14 — сужение; 15 — возврат топлива; 16 — подача топлива; 17 — инжектор; 18 — нажимной штифт: 19 — прокладка;

20 — распылитель

Рисунок 4.17 — Блок насос-

форсунки (UIS) [1]

Рисунок 4.18 — Индивидуальный ТНВД с электромагнитным клапа­ном (UPS) [1]

Каждый цилиндр двигателя питается отдельным модулем со следую­щими компонентами:

— выполненный заодно с электромагнитным клапаном насос высокого дав­ления;

— быстродействующий электромагнитный клапан;

— короткая линия высокого давления; корпус форсунки в сборе.

Индивидуальные системы насоса и форсунки обеспечивают прямую зависимость между параметрами топливоподачи и положением коленчатого вала. Согласование обеспечивается посредством зубчатого диска на коленча­том валу, в то время как импульсный датчик, установленный на распредели­тельном валу, синхронизирует впрыскивание топлива в соответствии с каж­дым отдельным цилиндром. Управление процессом впрыскивания по типуобратной замкнутой связи протекает в соответствии с программой, храня­щейся в памяти ЭБУ.

Электронный блок управления позволяет обеспечивать управление со­леноидами насос-форсунок. Он контролирует и обрабатывает различные входящие сигналы измерительных датчиков. ЭБУ может хранить в памяти информацию, содержащую специфические схемы работы для получения раз­нообразных параметров. Основными данными являются частота вращения коленчатого вала двигателя и нагрузка, на которые водитель может оказы­вать непосредственное влияние посредством педали газа. Контролируемые параметры также включают температуру воздуха, топлива, охлаждающей жидкости и давление турбокомпрессора. Эти основные функции могут до­полняться разнообразием других операций, предназначенных для повышения удобства. ЭБУ удовлетворяет строгим требованиям надежности работы ком­пенсацией и выявлением неисправностей функционирования отдельных со­ставных частей. Он также предназначен для облегчения диагностики неис­правностей работы дизеля и его системы топливоподачи.

Индивидуальный для каждого цилиндра ТНВД устанавливается непо­средственно в блок цилиндров дизеля, где он приводится в движение от ку­лачкового вала газораспределительного механизма.

Электромагнитный клапан осуществляет точное управление временем начала и продолжительностью впрыскивания топлива в соответствии с про­граммой. В открытом состоянии электромагнитный клапан позволяет плун­жеру насоса заполнять рабочую полость во время такта впуска и впрыскивать топливо в заданное время. Область высокого давления герметизируется толь­ко во время такта подачи, когда электромагнит срабатывает на закрытие кла­пана. Впрыскивание топлива начинается в тот момент, когда давление перед форсункой станет выше давления начала подъема иглы. Индивидуальные для каждого цилиндра ТНВД могут создавать давление до 180 МПа (в перспек­тиве 200 МПа). Такие высокие давления впрыскивания топлива согласуются с электронным управлением с обратной связью, которое основывается на данных, записанных в памяти ЭБУ, для значительного сокращения расхода топлива и токсичности.

Данная система впрыскивания также обеспечивает получение допол­нительных функций, например электроуправляемый предварительный впрыск и отсечку подачи топлива в отдельные цилиндры.

Система с блоком насос-форсунок (UIS) для легковых автомобилей. Система создана для удовлетворения требований, предъявляемых к совре­менным дизельным двигателям с непосредственным впрыском топлива, об­ладающим высокой удельной мощностью. Система характеризуется ком­пактностью конструкции, высоким давлением впрыскивания на выходе из форсунки (до 200 МПа) и наличием гидромеханического устройства для предварительного впрыскивания, осуществляемого по программе на всем ра­бочем диапазоне, что позволяет значительно снизить шум при сгорании топ­лива.

Эта система впрыскивания содержит несколько подсистем (по числу цилиндров двигателя), каждая из которых содержит насос высокого давле­ния, форсунку и электромагнитный клапан. Насос-форсунка каждого цилин­дра располагается в головке блока цилиндров между клапанами, и носик рас­пылителя входит непосредственно в камеру сгорания двигателя. Насос — форсунки приводятся в действие коромыслами, которые, в свою очередь, приводятся от верхнего распределительного вала. Для получения ком­пактности системы электромагнитный клапан расположен поперек.

Система впрыскивания заполняется топливом во время хода всасыва­ния плунжера, пока электромагнитный клапан обесточен и, таким образом, открыт. Период впрыскивания топлива начинается, когда наступает момент закрытия электромагнитного клапана (при поступлении на него электриче­ского тока), — это происходит во время хода подачи плунжера. Предвари­тельное впрыскивание начинается, когда давление в системе высокого давле­ния повышается до уровня, обеспечивающего открытие форсунки, а заканчи­вается, когда механический перепускной клапан открывается и резко снижа­ет давление в камере высокого давления, обеспечивая закрытие форсунки. Ход и диаметр этого клапана определяют продолжительность так называемо­го интервала впрыскивания (между окончанием предварительного впрыски­вания топлива и началом основного). Перемещение поршня перепускного клапана также воздействует на пружину форсунки, за счет чего быстро отсе­кается подача топлива в конце предварительного впрыскивания. Демпфер, расположенный между иглой и пружиной форсунки, позволяет гасить боль­шие пульсации топлива при его подаче. Период времени, когда игла оставля­ет форсунку открытой, оказывается во время предварительного впрыскива­ния очень коротким. Основное впрыскивание начинается при достижении определенного давления, обеспечивающего открытие форсунки. Однако, из — за воздействующего на пружину форсунки дополнительного усилия, это дав­ление оказывается в 2 раза выше, чем в момент начала предварительного впрыскивания. Впрыскивание топлива заканчивается, когда электромагнит­ный клапан обесточивается и, следовательно, открывается. Промежутком времени между повторным открытием форсунки и открытием электромаг­нитного клапана определяется количество впрыскиваемого топлива во время фазы основного впрыскивания.

Применение электронного управления позволяет делать выборку из це­лого ряда хранящихся в памяти ЭБУ запрограммированных значений начала впрыскивания и количества впрыскиваемого топлива. Эта особенность систе­мы, вместе с высокими давлениями впрыскивания, дает возможность полу­чить очень высокую удельную мощность двигателя при низких значениях содержания токсичных веществ в отработавших газах и исключительно низ­ком расходе топлива.

Аккумуляторная топливная система типа Common Rail (CRS). Сис­темы с аккумулятором делают возможным объединение системы впрыскива­ния топлива дизеля с различными дистанционно выполняемыми функциями

и в то же время позволяют повышать точность управления процессом сгора­ния топлива, рисунок 4.19 [1]. Отличительная характеристика системы с об­щим трубопроводом заключается в разделении узла, создающего давление, и узла впрыскивания. Это делает возможным повысить величину давления впрыскивания топлива.

Основной особенностью системы является то, что давление впрыски­вания не зависит от частоты вращения коленчатого вала и количества впры­скиваемого топлива.

Основу системы составляет резервуар (аккумулятор). Этот резервуар включает компоненты распределительного трубопровода, линии подачи топ­лива и форсунки. Плунжерный насос высокого давления (насос рядного типа на грузовых автомобилях, радиальное плунжерное устройство на легковых автомобилях) создает давление; этот насос требует для работы низких значе­ний крутящего момента и существенно уменьшает потребности в тяговом усилии.

1 — топливный бак; 2 — фильтр; 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — насос высокого давления; 5 — редукционный клапан; 6 — датчик давления; 7 — аккумулятор; 8 — форсунки; 9 — ввод данных от измерительных датчиков; 10 — ЭБУ

Рисунок 4.19 Система впрыска Common Rail с аккумулятором давления

Количество впрыскиваемого топлива определяется периодом открытия распылителя и давлением в системе.

Система Common Rail позволяет контролировать движение иглы фор­сунки, а вместе с ней и схему впрыскивания в пределах определенного диа­пазона. Система управления стала практически полностью электронной. Пе­даль акселератора больше не связана механически с ТНВД (ее положение контролируется датчиком), на шкивах коленчатого вала и распределительно­го вала появились, соответственно, датчики положения коленчатого и рас-

пределительного валов (первый также является и датчиком ВМТ), рисунок 4.20.

1 — датчик положения педали акселератора, 2 — от замка зажигания, 3 — сигнал старте­ра, 4 — сигнал кондгщионера, 5 — от датчика скорости, 6 — от генератора, 7 — от разъема DLC, 8 — электронный блок управления двигателем, 9 — топливный бак, 10 — датчик тем­пературы топлива, 11 — топливный фильтр, 12 — ТНВД, 13 — клапан SCV, 14 — датчик дав­ления топлива, 15 — топливная рампа, 16 — промежуточный охладитель (интеркулер), 17 — реле блока управления форсунками, 18 — блок управления форсунками (усилитель форсу­нок), 19 — расходомер воздуха, 20 — датчик атмосферной температуры, 21 — клапан EGR, 22 — форсунка, 23 — охладитель EGR, 24 — пневмопривод управления турбокомпрессором, 25 — датчик положения распределительного вала, 26 — клапан управления разрежением (пневмопривода турбокомпрессора), 2 7 — вакуумный насос, 28 — датчик температуры ох­лаждающей жидкости, 29 — датчик положения коленчатого вала, 30 — дроссельная за­слонка, 31 — датчик температуры воздуха на впуске, 32 — датчик давления наддува, 33 — электропневмоклапан датчика давления наддува, 34 — свеча накаливания, 35 — реле свечей накаливания

Рисунок 4.20 — Схема системы управления дизелем TOYOTA с системой

Common Rail [29]

В насосах для легковых автомобилей необходимое давление в системе поддерживается регулировочным клапаном, расположенным на корпусе на-coca. Насосы высокого давления для грузовых автомобилей имеют систему регулирования количества нагнетаемого топлива. В последних моделях та­ких насосов для легковых автомобилей также применяется устройство для регулирования количества нагнетаемого топлива. Это позволяет снизить температуру топлива, циркулирующего внутри системы. Давление системы, создаваемое ТНВД, распространяется через аккумулятор и топливопроводы к форсунке. Форсунка обеспечивает подачу нужного количества топлива в ка­меру сгорания. В точно установленный момент ЭБУ передает сигнал возбу­ждения к соленоиду форсунки, означающий начало подачи топлива.

Эта система расширяет область оптимизации процесса сгорания по­средством разделения функций создания давления и впрыскивания. Давление впрыскивания остается постоянным на период продолжительности процесса впрыска топлива при давлении (с минимальными отклонениями) 140 МПа для грузовых автомобилей и 135 МПа для легковых.

Такая способность управлять характером сгорания может использо­ваться для многоимпульсного впрыскивания в целях уменьшения вредных компонентов отработавших газов; также это может обеспечить снижение шума.

eljbi.ru

CARS CODING :: Управление дизельным двигателем

УПРАВЛЕНИЕ ДИЗЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Если вы впервые сталкиваетесь с ECU картами, сначала прочтите это руководство. 

Не играйте с ECU картами пока не понимаете что они делают. Ошибки дорого обходятся!

КРАТКОЕ РУКОВОДСТВО УПРАВЛЕНИЕМ ЭБУ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

чтобы управлять совресовременным двигателем вам нужно контролировать: 

  • количество впрыскиваемого топлива (IQ)
  • начало впрыска (SOI)
  • продолжительность впрыска

 Для управления впрыском топлива вам нужно знать количество поступаемого воздуха в двигатель и обороты двигателя. 

 И так у вас есть 5 тесно связанных факторов.

1. Массовый расход воздуха (MAF)2. Количество впрыскиваемого топлива3. Начало впрыска 4. Продолжительность впрыска5. Обороты двигателя (rpm)

В основе данного руководства двигатель от корпорации  VAG  1.9 tdi..

Двигатель объёмом 1.9 л или 1900 куб.см.

В действительности точный объём 1897 cm3.

Двигатель имеет 4 цилиндра  каждый из которых имеет объём 474 куб.см.. (1897/ 4)

Все 4 цилиндра одинаковые так что нам понадобится только один.

Если объём цилиндра 474 cm3, то максимальное количество топливо воздушной смеси которая поместится в него 474 cm3.

Необходимое количество топлива при частичной нагрузке.  (Drivers wish).  

При нажатии водителем на газ, электронная педаль газа посылает сигнал в ЭБУ  двигателя при этом  возможные положения педали газа:  холостой ход (ХХ)- 0%, частичная нагрузка 1-99%  и полный газ 100% при котором дроссельная заслонка (ДЗ) полностью открыта.

Положение педали газа обычно измеряется в процентах.

Так при 0% т.е. при ХХ форсунки должны впрыскивать определённое количество топлива с постоянной частотой  и определённое время начала впрыска (timing). Это приводит к предварительно установленной скорости холостого хода например 900 об/мин.

Таким образом число оборотов холостого хода сопоставляется с указанными величинами массового расхода воздуха MAF, количества впрыскиваемого топлива QUANTITY, продолжительностью впрыска DURATION и временем начала впрыска TIMING.

При полностью нажатой педали газа 100 %  ДЗ полностью открывается при этом форсунки должны определённое количество топлива с постоянной частотой  и определённое время начала впрыска. Таким образом 100 % открытая ДЗ  сопоставляется с указанными величинами MAF, QUANTITY, DURATION and TIMING.

Это означает что изменения от 1 % до 99 %  также должны быть сопоставленны с указанными  величинами  MAF, QUANTITY, DURATION and TIMING.

Сколько же топлива должно впрыскиваться?

ЭБУ знает сколько топлива впрыскивать потому что ему известно количество воздуха в цилиндре Таким образом для того чтобы определить количество топлива мы должны знать количество воздуха необходимое для сгорания топлива.

Если наш цилиндр имеет объём 474 cm3, то максимальное количество топливовоздушной смеси составит 474 cm3. Забудем про топливо на минуту это значит что максимальное количество воздуха в цилиндре 474 cm3.

Если бы воздух был жидкостью было бы проще. Так как количество жидкости которое поместилось бы в 474 cm3  равняется 474 cm3. Воздух это газ и вы можете заполнить различное количество воздуха в один и тот же объём. 

И так сколько же воздуха можно заполнить в объём  475 cm3 ?

Это определяется плотностью воздуха, а плотность воздуха зависит от окружающей температуры и давления.

Плотность воздуха на высоте уровня моря и в тёплую погоду колеблется от 1mg/cm3 до 1.2 mg/cm3.

Предположим что плотность воздуха 1.0 mg/cm3.

Тогда в наш  474 cm3 цилиндр поместится 474 x 1.0 mg воздуха, который весит 474 mg.

Таким образом каждый ход поршня засосёт  474 mg воздуха. Это называется 474 mg/stroke(на один ход поршня).

Зная количество воздуха в нашем цилиндре мы можем впрыснуть некоторое  количество топлива. 

Впрыск топлива (IQ)

Наш цилиндр содержит 474 mg воздуха.

Дизель максимально сжигает примерно  1 mg топлива на 14.6 mg воздуха. Таким образом для эффективного сжигания 32.5 mg дизельного топлива неиоходимо 474 mg воздуха. (474 / 14.6)

И так мы впрыскиваем  32.5 mg топлива и всё поехали. Однако не так.

Это не означает что форсунки впрыскивают сразу все 32.5 mg топлива за один ход цилиндра (mg/stroke).

32.5 mg/stroke это идеальное максимальное количество топлива, предполагаемое при нормальном потоке воздуха (EGR shut) рециркуляция газов закрыта.

Если форсунки впрыскивают больше чем 32.5 mg/stroke, некоторое количество топлива не сгорит и мы получим чёрный дым на выходе двигателя. (Это часто описывается как ограничение дыма).

Форсунки могут впрыскивать любое количество топлива меньшее чем 32.5 mg/stroke и что они и делают.

На ХХ форсунки могут впрыскивать всего 6.0 mg/stroke.

Чтобы повысить частоту вращения двигателя, необходимо увеличить количество впрыска (INJECTION QUANTITY).

Количество впрыска контролируется картой часто называемой Drivers Wish.

На холостом ходу педаль газа будет установлена в 0% ,таким образом не произойдет дополнительного впрыска, потому что холостой ход управляется картой холостого хода, а не картой Driver Wish.

Когда педаль газа будет полностью нажата (wide open throttle. WOT), то ее значение для ЭБУ будет 100%.

Таким образом ЭБУ получает сигнал в диапозоне от 0% до 100%.

Если педаль нажата 30%, то ЭБУ берет значения из Driver Wish карты, проверяет требуемое значение количества впрыска и впрыскивает.

ПРОСТО.

К сожалению это не просто, потому что дизельные ЭБУ не измеряют количество топлива  которое они впрыскивают.

Впрыск топлива очень сложный так что это самое простое объяснение.  

Представьте, что топливная фарсунка похожа на шприц  доктора наполненный 100мг топлива.

Водитель нажимает педаль газа на  30%, ЭБУ консультируется с картой Driver Wish  и решает впрыснуть 16 мг топлива. ПРОСТО. 

ОДНАКО

Когда впрыскивать топливо и как долго ?

Разработчики двигателя измеряют время в градусах вращения коленвала.

Вот почему вы слышите от людей про  синхронизацию  двигателя.

Идеальная точка для впрыска топлива  это так называемая Верхняя Мертвая Точка(ВМТ). Это точка, где оба клапана обычно закрыты и воздух сжимается поршнем до максимума.

ВМТ часто называют Угол Перед Верхней Мертвой Точкой или Угол После Верхней Мертвой Точки. Они обе  тоже самое только противоположны друг другу.

Таким образом 4 BTDC тоже самое, что -4 ATDC. 

Впрыскивание 16 мг топлива займет время(DURATION) и потому что поршень ходит вверх и вниз вам нужна начальная точка впрыска (START OF INJECTION ).

Предположим, что для впрыска 2 мг топлива нужен 1 градус вращения коленвала.

Предположим, что лучшее время для впрыска 0 ° до ВМТ, тогда 16 мг стоит впрыскивать на 8 ° CR.

Впрыск нужно будет начинать в 8 ° до ВМТ, вместо 0 ° до ВМТ.

Начало впрыска (SOI) должно быть 8 градусов до ВМТ, так чтобы все топливо было впрыснуто на 0 ° до ВМТ.

Итак ЭБУ нужны карты,  чтобы решить;

  • Количество впрыска (INJECTION QUANTITY) по положению педали акселератора.
  • Длительность впрыска(NJECTION DURATION) рассчитанное по количества впрыскиваемого топлива.
  • Начала впрыска (SOI) рассчитанное по количеству впрыскиваемого топлива.  

Когда карты  количества впрыскиваемого  топлива, продолжительности и начала впрыска будут точными предполагается, что двигатель находится в отличном состоянии.

Таким образом, точное количество топлива будет закачиваться за правильное количество времени (DUTARION), начиная точно в назначенное время ( Start Of Injection ).

ЭБУ может быть уверен в этом, так как датчики коленчатого вала и распредвала дают точные детали положений поршня. Эти измерения в конечном итоге отображены на приборной панели,  как скорость двигателя, измеренная в оборотах в минуту ( rpm) .

Ниже приведен график, показывающий количество топлива (IQ), введенного в цилиндр, чтобы повысить чило оборотов двигателя.

 

На этом графике видно; 

На ХХ (850 об. мин.) ЭБУ впрыскивает 23mg топлива.

32мг впрыскиваемого топлива поднимает обороты двигателя до 1050 об. мин.

45мг впрыскиваемого топлива поднимает обороты двигателя до 1400 об. мин.

52мг впрыскиваемого топлива поднимает обороты двигателя до 1900 об. мин.

ECU мог продолжить впрыскивать 52 мг, чтобы обороты двигателя поднялись выше (в соответствии с добавленной красной линией).

Но не делает этого.

  • 52 мг впрыскиваемого топлива повышают обороты двигателя до 2550 об.мин., но после этого ЭБУ снижает количество впрыска .
  • 50 мг впрыскиваемого топлива используется для достижения частоты вращения двигателя 3200 об.мин..
  • 48 мг впрыскиваемого топлива используется для достижения частоты вращения двигателя 3750 об.мин..
  • 44 мг впрыскиваемого топлива используется для достижения частоты вращения двигателя 4200 об.мин..
  • 38 мг впрыскиваемого топлива используется для достижения частоты вращения двигателя 4550 об.мин..

Так ЭБУ ограничивает количество впрыскиваемого топлива увеличивая обороты двигателя. Почему?

Количество впрыскиваемого топлива может ограничиваться по раным причинам.

1.Мы можем только впрыскивать топливо если у нас достаточно воздуха чтобы поджечь его.

Это предел подачи воздуха известный как предел воздуха или предел дыма (MAF limit or smoke limit). (смотри карту дыма)

2. Нам нужно получить мощность  двигателя для его плавной работы чтобы защитить сцепление коробкуи т.д.

Это предел крутящего момента. (смотри карту Torque)

Давайте посмотрим на ограничивающие факторы.

УПРАВЛЕНИЕ ПОДАЧЕЙ ВОЗДУХА

Нами установлено что наш  474 cm3-ый цилиндр  вмещает 474 x 1.0 мг воздуха, который весит 474 mg.

С каждым ходом одного поршня  в цилиндр будет засасываться 474 мг воздуха.

ЭБУ может измерить количество проходящего воздуха благодаря датчику (MAF). 

Этот датчик постоянно контролирует воздушный поток и посылает сигнал в ЭБУ. Как правило масса воздушного потока колеблетя от 0 до 1000 mg/stroke.  Дачтчик массового расхода воздуха должен считывать значения давления выше атмосферного изза наличия турбонагнетателя.

 Дачтчик массового расхода воздуха играет важную роль в управлении механизма рециркуляции отработанных газов, но мы не будем затрагивать это здесь.

И так наша карта дыма или ограничения количества впрыскиваемого топлива основана на информации получаемой от датчика массового расхода воздуха на двигателе.Очевидно что датчик MAF должен быть в хорошем состоянии и давать точные результаты иначе ЭБУ будет не правильно рассчитывать количество впрыскиваемого топлива.

УПРАВЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЕМ ТУРБОКОМПРЕССОРА.

Температура и давление воздуха меняются в зависимости от географического положения погоды и т.д.

Предположим что вокруг температура воздуха 20 °C and и атмосферное давление 1000 millibar (mbar).

Предположим наш цилиндр в двигателе засасывает воздух при давлении 1000 mbar  температуре 20 °C со скоростью цикла  474 mg/stroke. (Для простоты я  отбрасываю работу EGR)

Обычная турбина нагнетает  к 1000 mbar атмосферного давления добавочное до 1500 mbar . So a typical turbo boost pressure graph against rpm will run from 1000 mbar (no boost) up to 2500 mbar max boost. (That’s an extra 1500 mbar boost)

Таким образом типичный график  давление турбонаддува по отношению к оборотам двигателя  будет проходить с 1000 мбар (отсутствие наддува) до 2500 мбар  максимальный наддув. (Это дополнительные 1500 мбар наддува)

Дополнительное давление воздуха означает дополнительный воздух, так что если у нас есть 474 мг воздуха при 1000 мбар мы можем получить 948 мг воздуха при 2000 мбар. (2 х 474) Таким образом в два раза больше давления мы получаем в два раза больше воздуха в цилиндре и можем сжечь в два раза больше топлива при той же эффективности, как раньше. В результате двигатель развивает больше мощности.

ЭБУ двигателя нужно знать давление воздуха, нагнетаемого турбиной, поэтому у двигателя есть датчик давления(manifold absolute pressure (MAP)sensor)

Так же ЭБУ нужно знать температуру нагнетаемого  воздуха  поэтому у двигателя есть датчик температуры входящего воздуха (Intake Air Temperature (IAT) sensor).

Желаемый наддув для оборотов двигателя и количество впрыскиваемого товлива контролируются с помощью карты наддува(Boost). Эта карта говорит ECU, на сколько требуется повысить наддув для заданной скорости  двигателя и количество впрыскиваемого товлива IQ.

Итак давим на педаль газа, получаем максимальное количество впрыскиваемого товлива IQ, максимальный наддув и мы идем. Не совсем так.

Турбонагнетатель   мгновенно не изменит скорость вращения турбины и давление наддува. Она должна раскрутиться до высоких оборотов. Таким образом ЭБУ должен позволить "подтормаживать" время..

Как только турбонагнетатель даст максимальный наддув согласно Boost карты, это  хорошо для ускорения автомобиля, но большинство водителей не ускоряются все время, они едут на постоянной скоросте. Таким образом, в 70 миль / ч на автостраде двигатель может иметь 2500 оборотов в минуту благодаря высокой передачи.

Количество впрыскиваемого товлива IQ может упасть до 32мг/ход поэтому воздуха нужно будет меньше во время разгона, поэтому нам не нужно много наддува. Таким образом ЭБУ должен быть в состоянии контролировать наддув и принимать решения по нему.

КОНТОРОЛЬ НАДДУВА ТУРБОКОМПРЕССОРА.

Как пояснялось ранее турбокомпрессором необходимо управлять, так как конструкция двигателя и топливные карты предполагают определенный уровень наддува при определенных оборотах двигателя и количестве впрыскиваемого топлива IQ  .

Поэтому ЭБУ двигателя использует датчик давленя наддува (MAP sensor.) и датчик температуры входящего воздуха Air Temperature (IAT) для сбора данных о текущих условиях наддува. 

Эти датчики позволяют ЭБУ сравнивать текущее давление наддува с картами давления наддува сохранёнными в ЭБУ.

(ЭБУ также имеет единственное значение ограничения наддува (Single Value Boost Limiter (SVBL)) которое действует как аварийное отключение наддува.)

Карта  турбонаддува управляет рядным уровнем наддува с требуемым количеством впрыскиваемого топлива IQ.

Фактический контроль турбонаддува осуществляется спомощью электрического сигнала который управляет открытием ваккумного клапана N75. 

 ЭБУ двигателя изменяет этот электрический сигнал чтобы изменить величину открытия этого клапана.

ЭБУ содержит карту рабочего цикла для N75 (Duty cycle). Карта гарантирует правильный наддув как установлено в карте наддува.

Управление наддувом имеет карту ограничения известную как карта ограничения наддува. Эта карта защищает турбокомпрессор. Она основывается на измерении атмосферного давления воздуха.

Помните мы решили что давление воздуха 1000mbar при температуре 20 °C.

Если бы температура и давление воздуха в атмосфере никогда не менялись то нам не нужна была бы карта ограничения наддува.

В реальной жизни температура воздуха все время меняется,  атмосферное давление изменяется с погодой, и когда мы едем вверх и вниз по горам, поэтому наш автомобиль нуждается в карте ограничения наддува Boost Limit, для защиты турбины и уменьшения количества впрыска топлива IQ, когда турбокомпрессор не может обеспечить достаточное количество воздуха. (Например,кода вы едете вверх в горы...)

ЭБУ двигателя так же содержит Одно Значение Ограничения Наддува на случай когда не удается контролировать наддув(SVBL). Турбина будет оключена, если фактическое значение наддува привысит  значение (SVBL).

Будем надеяться, что приведенная выше информация даст вам подсказку о вашем дизельный двигателе с турбонаддувом и как он работает.

Много вещей в ЭБУ взаимосвязаны и изменение одной ЭБУ карты может иметь неожиданные эффекты на других картах, поэтому важно, прежде чем действовать надо подумать.

Основное большинство изменений в картах ЭБУ потребуется в:

1.  Карта частичных нагрузок(Drivers wish)

2. Ограничение количества впрыскиваемого топлива датчиком (MAF (smoke map))

3. Карта наддува (Boost map) 

 

Если сомневаетесь …Не делайте этого.

Прежде чем сделать изменения подумайте.

Ошибки дорого обходятся и могут быть опасными.

Перевод сайта https://sites.google.com/site/vagecumap/home

 

carscoding.ru