СТАТИИ/Artikles

Кратко ръководство за контрола на дизелов двигател от компютърното управление( ECU)

За да контролирате модерен дизелов двигател е необходимо да се вземе в предвид :
Количеството  на впръсканото  гориво ( IQ )
Момент на впръскване на горивото ( SOI )
Продължителност на впръскването (duration)

За да се изчисли количеството на горивото за инжектиране  е необходимо да се знае колко въздух всмуква двигателя и скоростта на двигателя .

Имаме пет фактора които са тясно свързани .
1 . Количество на въздуха всмукан от двигателя   (MAF )
2 . Количество на впръсканото горивото ( IQ )
3 . Момент на впръскване на горивото -предварение ( SOI )
4 . Продължителност на впръскването.( Duration )
5 . Обороти на двигателя (rpm )

Това ръководство се основава на двигател VAG 1.9 TDI PD .
Този двигател е с капацитет от 1,9 литра или 1900  ( cm3 ) .
Точната цифра е всъщност 1897 cm3 .
Двигателят разполага с четири цилиндъра, така че всеки цилиндър е 474 cm3. ( 1897/4)
Четирите цилиндъра са идентични, и ние ще разгледаме само  един.
Ако един цилиндър има обем от 474 см3, максималното количество на въздух и гориво, което може да побере е 474 cm3 .

Заявка за гориво (Drivers WISH)

Педала на газта изпраща електронен сигнал към управляващия блок, който показва по какъв начин водачът е натиснал  педала.
Мярката обикновено е в проценти.
0% не е натиснат , съответно двигателят работи на празен ход (режим минимум). 100% е максимума, или (Wide Open Throttle).

Когато  педалът е на 0% инжекторите трябва да впръскват  фиксирано количество гориво, за определен период от време поддържайки определеният минимум на двигателя, например 900 оборота в минута.  Скоростта на двигателя на празен ход е свързана с конкретна стойност за (MAF), (IQ) ,(SOI) и продължителност на впръскването (DURATION ), която е контролирана от специална карта за минимума.

Когато педалът е на 100%,  инжекторите  трябва  да впръскат определено количество гориво , за определен период от време, поддържащо максимални обороти на двигателя. Също така  100 % газ е свързана с конкретна стойност за количество въздух (MAF), количество гориво (IQ), продължителност на впръскването (Duration) и момент на започване на впръскването (SOI).
Това означава, че всеки друг процент от 1% до 99% също трябва да бъде съпоставен с конкретна стойност за всмукания въздух , количеството на впръсканото гориво, продължителността на впръскването и предварението .

Колко гориво трябва да се инжектира ?

Компютърът (ECU) знае колко гориво трябва да се инжектира , защото той знае колко въздух влиза в цилиндъра. Ние също трябва да знаем колко въздух имаме в цилиндъра , преди да вземем решение за горивото.

Ако нашият цилиндър има обем от 474 см3, максималната сума на въздух и гориво, което може да побере е 474 cm3.
Ако игнорираме горивото за момент, означава, че максималният размер на въздух, който може да побере цилиндъра е 474 cm3
Ако въздухът е течен нашата задача щеше да е много по лесна . Количеството течност, която е поставена в 474 cm3 е 474 cm3 .
Въздухът е газ, и могат да се адаптират различни количества въздух в едно и също пространство.

Колко въздух ще има в 475 cm3 ?
Това се определя от плътността  на въздуха която зависи от температурата на околната среда и атмосферното налягане.
Плътността на въздуха на морското равнище в горещ ден е между 1mg/cm3 и 1.2 mg/cm3 .
Ние ще приемем, че плътността на въздуха е 1,0 mg/cm3.

Нашият цилиндър с обем 474см3 ще съдържа 474 х 1.0 мг  въздух, което е 474 мг  въздух.
Така че всеки ход на буталото ще всмуква по 474 мг  въздух. Това се обозначава като 474 мг / за ход.

Така, сега ние знаем колко въздух имаме в нашия цилиндър ( 474 мг) .т.е ние сме  готови да  инжектираме малко  гориво.

Впръскване на горивото ( IQ )

Нашият въздушен цилиндър е 474 мг.
Дизелът гори с максимална ефективност при съотношение 14.6 мг  въздух и 1 мг  гориво. Т.е  във 474 мг  въздух ефективно горят 32,5 мг  дизел. ( 474 / 14,6 )

Трябва да  инжектираме  32,5 мг  гориво и сме готови . Де да беше толкова просто.

Това не означава, че инжекторите инжектират 32,5 мг гориво на за ход ( мг / ход) .
32.5 мг / ход е идеалната стойност , ако приемем, че  притока на въздух е нормален (като за момента изключим функцията  на EGR клапана )
Ако инжекторите инжектират повече от 32.5 мг / за ход, горивото не изгаря правилно и ще излезе от двигателят във вид на черен дим.

Инжекторите могат да инжектират всякакво  количество гориво по-малко от 32.5 мг / за ход и това е, което те правят.
На празен ход инжекторите впръскват не повече от 6,0 мг / за ход.
За да се увеличи скоростта на двигателя трябва да се увеличи количеството на впръсканото гориво.

Количеството на инжектиране се контролира от карта в компютъра (ECU) която често се нарича Driver WISH .

Скоростта на празен ход се контролира от карта за минимума.
Когато е натиснат докрай педала  на газта се намира на 100 %.
(ECU)-то получава сигнал, който варира между 0 % и 100 %.
Ако натиснем педала на газта на  30% (ECU)-то получава електронен сигнал и с помощта на вградени драйвери ( WISH КАРТАТА) калкулира съответното количество за инжектиране и инжектира това количество.

Простичко нали?.

За съжаление не е толкова просто, тъй като при съвременният дизелов двигател количеството на впръскваното гориво е повлияно от много компоненти.

Представете си горивният инжектор  като една спринцовка заредена със 100 мг  гориво.
Когато водачът натисне педала на газта на   30%.  ECU-то консултира съответната карта  и решава да се инжектира да кажем 16 мг гориво.Простичко нали?

Да ама не.
Кога  се впръсква горивото и колко време е необходимо  за да се впръска това количество ?

Конструкторите на двигатели измерват времето в градуси на завъртане на коляновия вал.
Идеалната точка на инжектиране на горивото , обикновено се счита  горната мъртва точка. (TDC). Това е моментът, в който и двата клапана са затворени и въздухът е нагнетен до максимум.
Сега да изясним нещата, 4 ° BTDC (4 градуса преди горна мъртва точка) е еквивалентно на  -4 ° ATDC (-4 градуса след горна мъртва точка)

Инжектирането на 16 мг  гориво ще отнеме време (продължителност ) и тъй като буталото се движи нагоре и надолу, имаме нужда да определим точка за начало на инжектирането.

Да предположим, че за да се инжектира 2 мг  гориво е необходим 1 градус на завъртане на коляновия вал на двигателя ( ° CR ) .
Ако приемем, че най-добрият момент за инжектиране е 0 ° BTDC за ижектирането на 16 mg ще са необходими 8 ° CR .
Т.е ние ще трябва да започнем инжектирането  8 ° BTDC , вместо 0 ° BTDC.
Начало на инжектирането ( SOI ) трябва да започне 8 градуса BTDC така, че цялото горивото да е вече инжектирано при 0 ° BTDC.

И така картите на ECU-то  имат за решаване следните задачи;
1.Количество дизел за инжектиране, което се изисква от положението на педала на газта.

2.Време необходимо за инжектиране на калкулираното количество дизел.
3.Старт на инжектирането( SOI ), както е изчислено в зависимост от количеството.

Ако приемем, че двигателят е в перфектно състояние, картите за инжектиране на количеството, продължителността на инжектиране и начало на инжекция ще бъдат точни.
По този начин, точно определено количество гориво се впръсква за точното време ( продължителност ), започвайки от точния момент. ( Старт на инжектиране)

(ECU)-то пoполучава информация за точното местоположение на коляновия вал и разпределителния вал, благодарение на  сензори разположени на съответните места. Тези сензори измерват ротационното движение в оборота в минута (RPM ).

Графиката намираща се по долу, показва количеството на впръсканото гориво ( IQ ) необходимо за постигането на съответните обороти на двигателя.

Без име

В тази таблица можете да видите, че ;
На празен ход (850 оборота в минута ), необходимото количество за инжектиране е 23 mg  гориво.
32mg IQ увеличава оборотите на двигателя до 1050 оборота в минута.
45mg IQ увеличава оборотите на двигателя до 1400 оборота в минута.
52mg IQ увеличава оборотите на двигателя до 1900 оборота в минута.
Както се вижда от графиката с 52 mg сме достигнали червената линия  и по пътя на логиката ще ни трябват повече от 52mg IQ за да увеличим оборотите на двигателя но на практика не е така. Със същото количество гориво достигаме до 2550 оборота в минута, и след това  ECU-то намалява горивото като:
50mg IQ се използва, за да достигне до скоростта на въртене на двигателя 3200 об/мин.
48mg IQ се използва за да се достигне скорост на двигателя 3750 обороти в мин. .
44 мг IQ се използва , за да получите скорост на двигателя 4200 об. в мин .
38mg IQ се използва , за да получите скорост на двигателя 4550 об. в мин

Както виждаме контролното устройство ограничава  IQ с увеличаване на оборотите на двигателя. Защо IQ трябва да бъде ограничено?

Количеството гориво инжектирано в цилиндъра ( IQ ) трябва да бъде ограничено по редица причини.

1 . Ние можем да  инжектираме горивото само ако имаме достатъчно въздух, за да може то да изгори.
Това се регулира от картата за подаването на въздух, известна като MAF граница или лимит за дим.

2 . Въртящият момент на двигателя се контролира, за да се защити съединител, скоростна кутия и т.н. това е картата на въртящият момент.Нейното предназначение е да ограничи подаденото гориво когато въртящият момент е достигнал критични стойности.

Да видим, ограничаващите фактори.

КОНТРОЛ НА ВЪЗДУХА

Ние сме установили, че нашият цилиндър съдържа 474 х 1.0 мг  въздух, което е 474 мг  въздух.
Така че всеки ход на буталото засмуква 474 мг въздух .

Управлението може да  измери количеството на въздуха , преминаващ през въздушния колектор, измерена от сензора, така нареченият дебитометър.
Този сензор непрекъснато контролира потока на въздуха и изпраща сигнал към управляващото устройство. Обикновено въздушния поток варира от 0 до 1000 мг / за ход. Сензорът трябва да прочетете по-горе калкулираната от нас стойност  474mg при нормално атмосферно налягане но при добавянето на турбокомпресор нещата се променят.

Сензорът MAF играе важна роля за функцията на EGR клапана, но аз няма да засягам тази тема  тук защото тя е доста обширна.
Следователно нашата карта дим или лимит IQ-карта(МAF )  се базира на информация от сензора(МAF ). Очевидно е, че сензора (МAF )трябва да бъде в добро състояние и да отчита с точност в противен случай ECU  ще извърши грешни изчисления  за IQ.

Налягане  на въздуха във всмуквателният  колектор и контрол  – ТУРБОКОМПРЕСОРИ .

Атмосферното налягане и температура варират в зависимост от това къде живеете в света, времето и т.н.
Ние ще приемем че температурата на въздуха е около 20 ° С и  атмосверното налягане е 1000 милибара ( мбара ) .

Да предположим , че нашият цилиндър получава въздушно налягане от 1000 мбара при температура  20 ° C, за един ход е равно на 474 мг / за ход. (За да се опростят нещата, аз съм  предположил, че EGR не участва )

Един нормален турбокомпресор  добавя допълнително 1000-1500 милибара налягане на въздуха. Така, че една типична графика на налягането на турбокомпресора в зависимост от  оборотите ще започне от 1 000 милибара (без усилване ) и ще стигне до 2500 мбара максимална тяга. (Това е допълнително нагнетяване от 1500 мбара )

Т.е. ако имаме 474 мг  въздух при 1000 мбар ние получаваме 948 мг на въздуха при 2000 милибара . (2 х 474 ) По този начин, с два пъти по голямо количество на въздуха в цилиндъра ще можем да изгорим  два пъти повече гориво.
Резултатът е, че двигателят произвежда повече мощност или казано по друг начин по голям въртящ момент.

Блокът за управление на двигателя, трябва да знае, налягането на въздуха затова двигателят има сензор който измерва налягането във колекторните тръби на входа.
Компютъра трябва да знае също така и температурата на входящия въздух, така че трябва да има сензор, който измерва температурата на входящия въздух ( IAT ) сензор.
Желаното за определена скорост на двигателя налягане на турбокомпресора се контролира от картата  IQ- Boost. Тази карта показва,  колко тяга се изисква и колко IQ за определена скорост на двигателя.

Следователно, ако ние натиснем  газта до дупка, получаваме максимален IQ   и максимална тяга.

Не съвсем.

Турбокомпресорът не  променя моментално скоростта на турбината и нарастването на налягането. Той се нуждае от време. Затова устройството за управление трябва да му предостави необходимото време.
След като достигне необходимите обороти на турбината, турбокомпресора ще даде максимална тяга  според картата, което от своя страна позволява изгарянето на повече гориво и води до по голямо ускорение, но повечето шофьори не ускоряват  непрекъснато. Например при 120 км / ч по магистралата  благодарение на предавките на скоростната кутия ние само поддържаме скоростта и нямаме нужда от голямо ускорение.
IQ може да се понижи до 32mg/stroke така че необходимото налягане на въздуха е по-ниско от колкото по време на ускоряване.
Затова устройството за управление трябва да е в състояние да контролира нивата на налягане на въздуха и количеството на горивото и да взема решения за  тяхното отреголиране.

Контрол Turbo Boost .

Както е обяснено по-горе,  турбокомпресора трябва да се контролира.

Този контрол е изразен чрез картата ( BOOST) в която на определено налягане на турбокомпресора  при определени обороти на двигателя  съответства определено  IQ.
Блокът за управление на двигателя, получава сигнали от сензора за налягане  на входящия въздух и от ( IAT )  датчика за температурата на входящия въздух, за да се съберат данни за текущите условия.

Тези сензори позволяват на ECU да сравнява измерените данни с програмно заложените данни във картите съхранявани в ECU и да може да отреагира по подходящия начин.
Конструкторите са помислили също така и как да предпазят турбокомпресора от претоварване.Това се извършва посредством картата на ограничителя на турбото.
Ефективният контрол се извършва  чрез електрически сигнал, който контролира отварянето  на вакуум клапан (N75) или варираща геометрия (това зависи от вида на турбокомпресора)

Контролният блок съдържа карта за работения цикъл на N75. Картата гарантира, че  стойността на тягата е достъпна както е посочено от Boost картата .Тази карта е базирана на атмосверно налягане 1000 милибар.
Не забравяйте, че ние приехме че атмосферното налягане е 1000 милибара при 20 ° C.
В реалния живот, температурата на въздуха се променя през цялото време и също така се променя и атмосферното налягане с течение на времето и когато шофирате нагоре и надолу в планински условия  нашите автомобили се нуждаят от лимит на картата за предпазване на турбокомпресора и ограничаване на IQ от ECU, когато  турбокомпресора не може да си достави достатъчно въздух (знаем че въздуха в планински условия  с увеличаването на надморското равнище се разрежда).
Ако налягането е извън обхвата на ограничителя за прекалено дълго , управлението ще изолира тази карта. ( Limp Mode)

Блокът за управление на двигателя също съдържа една стойност Boost Limiter в случай, че стойността на налягането на турбокомпресора надвиши тази стойност. налягането на турбото се понижава, ако действителната стойност надвишава заложената Boost лимитера. ( SVBL ).

Надяваме се, че информацията по-горе ще ви даде представа за турбо – дизеловия двигател и как  работи той.
Много неща в блока за управление са свързани едно с друго и редактирането на една карта в ECU-то може да има неочаквани последици за други карти, така че е от жизненоважно значение  да си помислите добре, преди да действате.
В случай на съмнение … не го правете.
Мислете, преди да правите промени.
Грешките могат да бъдат скъпи и дори опасни.

 

ПОЖЕЛАВАМ  ВИ  УСПЕХ. От Администраторът на сайта. http://bgchiptuning.com/