Temos:
- Netiesioginis ir tiesioginis įpurškimas
- Degalų slėgio valdymas su netiesioginiu įpurškimu
- Įpurškimo strategija kelių taškų injekcija
- Elektromagnetinis purkštukas (MPI)
- Pjezo purkštukas (DI)
- Įpurškimo strategijos tiesioginis įpurškimas
- Dviguba injekcija
- Įtampos ir srovės charakteristikų matavimas daugiataškiame purkštuve
- Įpurškimo laikas alkūninio veleno padėties atžvilgiu
- ECU srovės apribojimas
- Reikiamo kuro kiekio nustatymas
- VE stalas
- AFR stalas
Netiesioginis ir tiesioginis įpurškimas:
Benzino variklio įpurškimo sistemų tipai skirstomi į netiesioginį droselio vožtuvo įpurškimą, netiesioginį įpurškimą vienam cilindrui ir tiesioginį aukšto slėgio įpurškimą. Šio puslapio dalyse paaiškinamos šios skirtingos įpurškimo sistemos.
Netiesioginis įpurškimas:
Prieš droselio vožtuvą yra purkštukas. Degalai purškiami prieš droselio sklendę, kur susimaišo su pro šalį tekančiu oru. Pagrindinis trūkumas yra tai, kad nėra tikslios degalų dozės vienam cilindrui; vienas cilindras visada gauna šiek tiek daugiau arba mažiau nei kitas. Todėl sistema nėra reguliuojama, todėl ji nebenaudojama atsižvelgiant į aplinkosaugos reikalavimus. Ši sistema dar vadinama centriniu įpurškimu (Monopoint).
Netiesioginis įpurškimas:
Kiekvienas cilindras turi savo purkštuką. Purkštukas įpurškia kurą į įsiurbimo vožtuvą. Pratekantis oras taip pat užtikrina maišymąsi šioje sistemoje prieš oro ir kuro mišiniui patenkant į degimo kamerą. Privalumas prieš netiesioginį įpurškimą yra tas, kad kuro kiekį galima valdyti daug tiksliau. Ši sistema dar vadinama MPI (MultiPoint Injection) arba PFI (Port Fuel Injection).
Tiesioginis įpurškimas:
DI (tiesioginio įpurškimo) arba DISI (tiesioginio įpurškimo kibirkštinio uždegimo) purkštukai yra šalia uždegimo žvakės, degimo kameros viršuje. Degalai įpurškiami per šį purkštuką esant dideliam maždaug 200 barų slėgiui įsiurbimo takto metu. Pagrindiniai šios sistemos privalumai yra tai, kad kuro kiekis gali būti reguliuojamas dar tiksliau, įpurškimai gali būti atliekami kelis kartus per įsiurbimo taktą ir kad oro ir kuro mišinys yra vėsesnis. Tai leidžia gamintojams padidinti variklio suspaudimo laipsnį. Injektorius gali būti suprojektuotas kaip pjezo arba magnetinės ritės purkštukas.
DI reikalingas didesnis įpurškimo slėgis nei MPI / PFI, nes įpurškimas vyksta suspaudimo takto metu; degalai turi būti pakankamai purškiami, kol cilindre esantis oras yra suspaustas. Štai kodėl DI turi atskirą aukšto slėgio siurblį. Aukšto slėgio siurblys sukuria kuro slėgį kuro galerijoje. Purkštukai yra pritvirtinti prie šios kuro galerijos vamzdžiais. Kai tik variklio valdymas nusiųs signalą purkštukui, jis atsidarys ir užsidarys norimu laiku.
DI pranašumai, palyginti su PFI, yra šie:
- Tikslesnė injekcija;
- Galimos kelios injekcijos;
- Įpurškimo laikas gali būti reguliuojamas;
- Galimas didesnis efektyvus slėgis virš stūmoklio (taip galima sumažinti dydį esant didesniam suspaudimo laipsniui);
- Mažesnės degalų sąnaudos, mažesnė CO2 emisija.
Trūkumai apima:
- Didesnės sistemos sąnaudos dėl aukšto slėgio kuro siurblio, pažangių purkštukų, sudėtingesnės cilindro galvutės;
- Suodžių emisija padidėjo (PM emisija);
- Tiesioginis įpurškimas į degimo kamerą užtikrina aušinimą, o ne šilumą, reikalingą kurui išgaruoti.
Dviejų įpurškimų variklis išnaudoja abiejų sistemų privalumus. Priklausomai nuo darbo sąlygų, galima perjungti tiesioginį ir netiesioginį įpurškimą. Dvigubo įpurškimo veikimas ir taikymas aprašytas šio puslapio to paties pavadinimo pastraipoje.
Degalų slėgio valdymas su netiesioginiu įpurškimu:
Pastovus degalų slėgis yra būtina sąlyga norint tiksliai valdyti degalų įpurškimą. Degalų slėgis (bėgio slėgis) yra purkštuko viršuje, o įsiurbimo kolektoriaus slėgis yra apačioje. Slėgis įsiurbimo kolektoriuje kinta priklausomai nuo variklio apkrovos ir be slėgio reguliatoriaus turės įtakos degalų slėgio skirtumui, taigi ir įpurškimo kiekiui. Dėl šios priežasties mes naudojame kuro slėgio reguliatorių. Šiame skyriuje mes gilinsimės į šio valdiklio veikimą ir paskirtį.
Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduoti netiesioginio įpurškimo benzininio variklio su daugiataškiu įpurškimu komponentai. Mes žiūrime į kuro srautą iš siurblio bake į purkštuką.
Kai ECU valdo kuro siurblio relę, siurblys veikia. Siurblys siurbia degalus iš žemiausio įmanomo kuro bako vietos ir priverčia kuro srautą kuro filtro link. Kuro nešvarumų dalelės lieka filtro medžiagoje. Tada filtruotas kuras patenka į kuro galeriją. Daugeliu atvejų kuro galerija montuojama tiesiai ant purkštuko įleidimo angos.
Degalų galerijoje yra nuolatinis slėgis: tik tada, kai purkštuką elektra valdo ECU (žr. mėlyną laidą), purkštukas atsidaro ir degalai įpurškiami į įsiurbimo kolektorių ant atidaryto įsiurbimo vožtuvo. Įpurškiamo kuro kiekis priklauso nuo:
- įpurškimo laikas (nustatomas ECU pailgindamas arba sutrumpindamas įpurškimo signalą);
- degalų slėgis (jei įpurškimo laikas yra 2 milisekundės, purkštukas įpuršks daugiau, nei apskaičiavo ECU, jei degalų slėgis yra per didelis).
Degalų slėgis kuro galerijoje (taip pat vadinamas bėgio slėgiu) reguliuojamas atsižvelgiant į variklio apkrovą. Išsamiau tai aptarsime kitame skyriuje.
Nenaudojant slėgio reguliatoriaus, susidaro šios situacijos:
- Esant tuščiąja eiga, didesnis vakuumas (t. y. žemas oro slėgis) įsiurbimo kolektoriuje sukurtų nepageidautinai didesnį kuro slėgį;
- Įsibėgėjant yra mažiau arba net beveik nėra vakuumo (pilna apkrova) ir kuro slėgis nukristų, tuo tarpu norisi didesnio kuro slėgio.
Degalų slėgio reguliatorius padidina arba sumažina benzino slėgį degalų galerijoje, atsižvelgdamas į oro slėgį įsiurbimo kolektoriuje. Kuro slėgio reguliatorių galime laikyti dinaminiu vožtuvu, leidžiančiu atsidaryti tarp tiekimo linijos iš kuro siurblio ir grįžtamosios linijos.
Dešinėje matome kuro slėgio diagramą, kurioje slėgio reguliatoriaus dėka santykinis slėgio skirtumas visomis sąlygomis (tuščiąja eiga, dalinė apkrova ir visa apkrova) yra 4 barai.
Toliau pateiktas paaiškinimas yra susijęs su paveikslėliais, kuriuose pavaizduotas slėgio reguliatorius be ir su vakuumu. Dešinėje yra Bosch degalų slėgio reguliatorius, kurį naudoja keli automobilių gamintojai.
Be vakuumo (kairėje):
Slėgio reguliatorius yra uždarytas ramybės būsenoje: spyruoklė spaudžia diafragmą uždarytą, neleidžiant tiekiamam kurui patekti į grįžtamąją liniją.
Su vakuumu (viduryje):
Kai slėgis virš diafragmos sumažėja, degalų slėgis tiekimo pusėje stumia diafragmą aukštyn prieš spyruoklės jėgą. Sukuriama anga, per kurią tiekiamas kuras išleidžiamas per grįžtamąją liniją į degalų baką.
Įpurškimo strategija į kelis taškus:
Naudojant (netiesioginį) daugiataškį įpurškimą, naudojami trys skirtingi įpurškimo būdai:
- Vienu metu: įpurškimas vyksta vienu metu visuose cilindruose.
- Grupė: injekcija atliekama kiekvienai grupei; yra skirtumas tarp vienos ar kelių grupių.
- Nuoseklus: kiekvienas purkštukas valdomas atskirai, todėl turi savo įpurškimo momentą.
Variklio valdymo sistema toliau pateiktame paveikslėlyje iliustruoja grupinį įpurškimą. 1 ir 2 cilindrų purkštukai turi bendrą maitinimo šaltinį (raudoną) ir abu vienu metu yra įžeminti (žalia spalva). 3 ir 4 cilindrų purkštukai yra tokie patys, tačiau yra valdomi atskirai nuo 1 ir 2 cilindrų.
Elektromagnetinis purkštukas (MPI):
Elektromagnetinis purkštukas naudojamas daugelyje benzininių variklių, kurie nenaudoja (tiesioginio) aukšto slėgio įpurškimo su atskiru aukšto slėgio siurbliu. Degalų slėgis purkštuko įleidimo angoje yra pastovus 1 baras. Kuro slėgį užtikrina bake esantis kuro siurblys. Naudojant daugiataškį įpurškimą (tai aprašyta vėliau puslapyje), kiekvienas cilindras turi savo purkštuką. Šis purkštukas sumontuotas įsiurbimo kolektoriuje ir prieš atidarant vožtuvą įpurškia kurą iki 6 barų slėgiu. Tada degalai turi pakankamai laiko, kai įsiurbimo vožtuvas pradeda atsidaryti, susimaišyti su visu deguonimi (paveikslėlyje pažymėta tamsiai mėlyna rodykle), patenkančiu į cilindrą.
Variklio valdymo blokas žiūri į alkūninio veleno padėtį, kad reguliuotų įpurškimo ir uždegimo laiką. Atsižvelgiant į kelis veiksnius (variklio ir aplinkos temperatūrą, apkrovą, greitį ir kt., jis duos signalą purkštukui tinkamu metu atsidaryti. Šio purkštuko kištuką sudaro du laidai. Vieno laido pastovus pliusas yra apie 14 voltų.Kitas laidas ECU yra prijungtas prie žemės, kad srovė tekėtų per purkštuko ritę. Kai ritė pakankamai įkrauta, purkštuko adata atsidaro prieš spyruoklės jėgą. Kai valdiklis sustoja, spyruoklė suspaudžia injektoriaus adatą atgal . Tada išjungiamas degalų tiekimas. Kai valdiklis sustoja, ritė vis dar yra elektra įkrauta. Energija ritėje sudaro indukcijos smailę, kurią galima stebėti osciloskopu. Indukcijos įtampa trumpam būna apie 60 voltų.
Šie purkštukai tiekiami degalais per kuro bėgelį (taip pat vadinamą degalų galerija). Degalų bake esantis padidinimo siurblys užtikrina slėgį degalų bėgyje. Degalų slėgis bėgelyje yra pastovus (apie 4 barai). Kadangi slėgis labai žemas, purkštukai tvirtinami fiksuojamuoju segtuku ir sandarinimo žiedu. Ypač senesniuose automobiliuose, kur sistema išardoma, prieš montuojant protinga pakeisti O žiedus.
Purkštuko korpusas dažniausiai pagamintas iš plastiko. Korpuso viršuje randame kištukinę jungtį, kuri viduje yra prijungta prie ritės. Viršuje yra guminis O žiedas, per kurį slysta kuro galerija. Apatinėje dalyje rasite sandarinimo žiedus arba tefloninius sandarinimo žiedus. O-žiedas daugiausia naudojamas MPI purkštukuose su žemo slėgio įpurškimu, o tefloninius žiedus galima rasti varikliuose su aukšto slėgio įpurškimu, pavyzdžiui, FSI varikliuose.
Ritė apvyniojama aplink injektoriaus šerdį. Pridedamame paveikslėlyje ritė paryškinta raudonai. Injektoriaus centre, taip pat ritės viduje, yra stūmoklis. Šis stūmoklis turi mechaninę jungtį su adata. Virš stūmoklio yra spyruoklė, kuri laiko stūmoklį, o kartu ir adatą, uždarydama injekcijos angą.
Ramybės būsenoje įtampa abiejuose ritės gnybtuose yra maždaug 14 voltų įžeminimo atžvilgiu. Norėdami užpildyti purkštuką, variklio ECU maitina vieną ritės pusę su įžeminimu, o kita pusė gauna teigiamą įtampą. Tuo metu srovė pradeda tekėti per ritę, todėl susidaro magnetinis laukas. Šis magnetinis laukas traukia stūmoklį, taigi ir injekcijos adatą.
Kai įpurškimą reikia sustabdyti, ECU atjungia įžeminimą, todėl magnetinis laukas išnyksta. Spyruoklė vėl stumia stūmoklį žemyn, todėl adata nutraukia kuro tiekimą į degimo kamerą.
Injektorius paprastai turi kelias angas. Šios angos yra labai mažos, todėl kuras iš purkštuko į degimo kamerą įpurškiamas kaip rūkas. Kuo smulkesnė rūkas, tuo lengviau ji išgaruoja.
Pjezo purkštukas (DI):
Pjezo purkštukai gali būti naudojami tiek benzininiuose, tiek dyzeliniuose varikliuose. BMW buvo pirmasis prekės ženklas, naudojęs pjezo technologiją benzininiuose varikliuose, bet nustojo tai daryti su naujesniais varikliais.
Pjezo purkštukas yra aukšto slėgio įpurškimo dalis. Atskiras aukšto slėgio siurblys užtikrina slėgį degalų bėgyje. Šis kuro bėgis paskirsto degalus visiems purkštukams (žr. paveikslėlį). Dėl labai didelio slėgio naudojami aliuminio vamzdžiai su riebokšliais. Įvorės (kurios prisukamos ant vamzdžio ir purkštukų) visada turi būti priveržtos tinkama jėga. Tai nurodyta atitinkamo variklio remonto vadove.
Pjezo elementas purkštuve turi savybę keisti ilgį, kai prie jo prijungiama teigiama arba neigiama įtampa. Tai naudojama su purkštuvu. Kai tik variklio valdymo blokas tiekia maždaug 100–150 voltų valdymo įtampą, pjezo elementas išsiplečia maždaug 0,03 mm. Šio ilgio pokyčio pakanka, kad būtų sukurtas ryšys tarp aukšto ir žemo slėgio kamerų. Injekcija pradedama nedelsiant. Pjezo elementas gali įsijungti ir išsijungti per tūkstantąją sekundės dalį. Kartu su labai aukštu iki 2000 barų įpurškimo slėgiu tai leidžia labai greitai ir tiksliai įpurškti. Šis greitis taip pat leidžia atlikti keletą injekcijų vieną po kitos.
Keli įpurškimai per įsiurbimo taktą turi pranašumą, kad oro ir kuro maišymas yra optimalus. Dėl didelio slėgio kuro lašeliai itin smulkiai išpurškiami, todėl jie dar geriau susimaišo su oru. Įsiurbimo smūgio metu galima atlikti iki 8 injekcijų. Tai turi teigiamų pasekmių degalų sąnaudoms, galiai ir išmetamųjų teršalų kiekiui.
Tiesioginio įpurškimo įpurškimo strategijos:
Tiesioginio įpurškimo įpurškimo strategija yra įvairių variantų: valdoma sienele, oru ir srove (žr. toliau pateiktus paveikslėlius). Tokiose situacijose vyksta daugiasluoksnis degimo procesas. Tai netaikoma visomis eksploatavimo sąlygomis.
- Sieninis valdymas: stūmoklis nukreipia kuro debesį į uždegimo žvakę. Atstumas tarp uždegimo žvakės ir purkštuko yra didelis. Taikoma GDI ir HPI varikliams.
- Oro valdymas: Oro judėjimas nuneša kuro debesį prie uždegimo žvakės. Atstumas tarp uždegimo žvakės ir purkštuko yra didelis. Taikoma FSI ir JTS varikliams.
- Reaktyvinis valdymas: uždegimo žvakė yra degalų debesies pakraštyje. Atstumas tarp purkštuko ir uždegimo žvakės yra mažas. Taikoma BMW varikliams.
Kaip jau minėta, tiesioginio įpurškimo benzininiai varikliai ne visomis eksploatavimo sąlygomis pasižymi sluoksniuotu degimu. Varikliai su reaktyviniu tiesioginiu įpurškimu gali veikti etapais esant dalinei apkrovai. Sluoksniuotas degimo procesas reiškia, kad degimo erdvėje yra įvairių oro sluoksnių. Arti uždegimo žvakės lambda reikšmė yra 1. Toliau lambda reikšmė tampa didesnė (liesesnė, todėl daugiau oro). Šis oras suteikia izoliacinį oro sluoksnį. Sluoksniuotame procese įpurškimo laikas yra ilgesnis nei homogeninio proceso metu. Sluoksniuoto įpurškimo pagalba galima visiškai atidaryti droselio sklendę, kad oras būtų mažiau užgniaužtas. Kadangi įsiurbtas oras nuslopinamas, jis patiria mažesnį pasipriešinimą, todėl gali būti lengviau įsiurbiamas. Kadangi lambda reikšmė degimo erdvėje su sluoksniuotu įpurškimu yra mažesnė nei 1 dėl izoliuojančio oro sluoksnio, tai nesukelia problemų su degimu. Sluoksniavimo proceso metu kuro sąnaudos mažėja.
Esant homogeniškam mišiniui lambda reikšmė visur yra 1. Tai reiškia, kad benzininiame variklyje oro ir degalų santykis yra 14,7:1 (14,7 kg oro su 1 kg degalų). Kiekvienas variklis gali veikti vienodai. Jei bus sodrinamas, lambda reikšmė sumažės, o jei mišinys bus liesesnis, lambda reikšmė padidės:
<1 = Turtingas
>1 = prastas
Variklis visada svyruos tarp sodraus ir lieso, kad katalizinis konverteris veiktų tinkamai. The lambda jutiklis siunčia duomenis į variklio valdymo sistemą.
Esant pilnai apkrovai variklis visada dirba tolygiai. Tai suteikia didesnį sukimo momentą nei naudojant sluoksniuotą procesą. Jei variklis dirba tolygiai, degalai įpurškiami anksti. Variklis taip pat dirba tolygiai ir važiuojant iš vietos. Tada užvedimo sukimo momentas yra didesnis nei tuo atveju, jei variklis veiktų sluoksniuotu būdu.
Žemiau esanti charakteristikos kreivė rodo darbo situacijas esant skirtingam greičiui, palyginti su degimo slėgis, naudojant ir nenaudojant EGR.
Dvigubas įpurškimas:
VAG grupė naudoja dvigubo įpurškimo benzininius variklius, kad atitiktų dabartinius emisijos standartus. Dvigubo įpurškimo varikliuose yra dvi degalų įpurškimo sistemos: žemo slėgio sistema ir aukšto slėgio sistema.
- Žemo slėgio sistemoje yra MPI purkštukai, kurie buvo naudojami dešimtmečius. MPI purkštukai montuojami įsiurbimo kolektoriuje ir įpurškiami į įsiurbimo vožtuvą esant 4–5 barų slėgiui;
- Aukšto slėgio sistemoje yra aukšto slėgio purkštukai, kurie įpurškiami tiesiai į degimo kamerą, kurių įpurškimo slėgis yra ne didesnis kaip 150–200 barų.
Variklio valdymo sistema nustato, kuris purkštukas yra valdomas.
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas cilindro galvutės su dviem degalų sistemomis skerspjūvis.
MPI įpurškimas užtikrina geresnį oro ir degalų maišymą. Tiesioginiai purkštukai naudojami tuščiąja eiga ir visa apkrova. Naudojant tiesioginį įpurškimą, pasiekiamas geresnis aušinimas, todėl galimas didesnis suspaudimo laipsnis. Tačiau oro ir kuro maišymas nėra optimalus. Tai sukelia daugiau suodžių išmetimo. Dėl šios priežasties varikliai su tiesioginiu įpurškimu šiais laikais komplektuojami su kietųjų dalelių filtru. Tai nėra dvigubos injekcijos problema. „Kintamoji nykščio sistema“, sutrumpintai VTS, yra kintamo įsiurbimo kolektoriaus versija, užtikrinanti geresnį oro srautą. „Mykštukas“ yra oro srautas, kuris, patenkant į cilindrą, sukuriamas sūkuriu. Oro sūkurys yra būtinas norint tinkamai sumaišyti MPI purkštuko kurą su oru.
Dvigubas įpurškimas kartu su VTS užtikrina geresnį išmetamųjų dujų kiekį. Papildomas privalumas yra tai, kad įsiurbimo vožtuvas valomas MPI purkštuvu. Varikliai su tiesioginiu įpurškimu dažnai kenčia nuo nešvarių įsiurbimo takų (įsiurbimo kolektoriaus ir įsiurbimo vožtuvų), o tai sukelia tokių problemų kaip ribotas oro tiekimas. Esant kraštutiniam scenarijui, įsiurbimo anga taip užsikemša, kad įsiurbimo vožtuvas nebegali tinkamai užsidaryti ant cilindro galvutės ir galiausiai sudega, nes negali pakankamai išsklaidyti šilumos.
Yra žinoma, kad tie patys varikliai Jungtinėse Valstijose turi tik tiesioginį įpurškimą VAG varikliams su dvigubu įpurškimu. Įsiurbimo kolektorius uždengtas. Taip yra todėl, kad šiuo metu Europoje aplinkosaugos reikalavimai yra griežtesni nei JAV, o gamintojas nepateikia variklių rinkoms, kuriose išmetamųjų teršalų standartai yra ne tokie griežti naudojant tokias brangias sistemas dėl išlaidų.
Daugiataškio purkštuko įtampos ir srovės charakteristikų matavimas:
Osciloskopas gali matuoti tik įtampą. Matavimo kabeliai gali būti sujungti lygiagrečiai per elektros komponentus. Srovės matavimas nuosekliai neįmanomas. Srovę galima išmatuoti naudojant indukcinį srovės spaustuką. Srovės spaustuke esantys Hall jutikliai matuoja magnetinį lauką ir paverčia jį įtampa. Įtampa gali būti matuojama osciloskopu. Šiuo atveju konvertavimo koeficientas yra 10 mv vienam amperui; Kiekvienam 0,010 voltui, kurį perduoda srovės gnybtas, tai gali būti konvertuojama į 1 A.
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas elektromagnetinio purkštuko įtampos ir srovės profilis.
- Raudona: įtampos gradientas;
- Geltona: srovės srautas.
Ramybės būsenoje įtampa yra 14 voltų. Dabar kištuke nėra įtampos skirtumo, todėl srovė neteka. ECU sujungia vieną laidą prie žemės, kad valdytų purkštuką. Dėl įtampos skirtumo srovė teka per purkštuko ritę.
Geltona linija rodo srovės srautą: kai įtampa nukrenta iki 0 voltų, prasideda srovės kaupimasis. Ritės pakrovimas užtrunka. Srovė nedidėja daugiau nei apytiksliai 0,9 A. Įpusėjus srovės padidėjimui matome linijos posūkį: tai momentas, kai susikaupė pakankamai magnetizmo, kad būtų galima pakelti adatą iš vietos. Injektorius pradeda švirkšti.
ECU nutraukia įžeminimo jungtį, kad sustabdytų valdymą. Likutinė energija ritėje suteikia maždaug 60 voltų indukcijos įtampą. Injektorius nustoja švirkšti, nes spyruoklė stumia adatą atgal į vietą. Tai galima pamatyti aprėpties vaizde pagal įtampos signalo guzą.
Jei variklis dirba nereguliariai ir įvyksta cilindro uždegimo pertrūkis, tai gali būti dėl kelių priežasčių:
- Nėra kibirkšties arba ji yra silpna dėl sugedusios uždegimo žvakės, uždegimo žvakės kabelio arba uždegimo ritės;
- Kuro tiekimo apribojimas dėl užsikimšusio kuro filtro, sugedusio slėgio reguliatoriaus, kuro siurblio ar purkštuko problemos;
- Suspaudimo praradimas dėl stūmoklio žiedų, sugedusio galvutės tarpiklio arba vožtuvo sandariklių problemos.
Atliekant diagnozę, naudojant taikiklį galima patikrinti, ar purkštukai vis dar tinkamai veikia. Šios dalies pradžioje buvo rodomi matavimai, kur nebuvo gedimo. Mėlynos linijos rodo kaip pavyzdį, kaip atrodytų sugedusio purkštuko įtampos ir srovės profilis.
Tuo atveju, jei purkštuko valdymas yra teisingas, bet įtampos ir srovės vaizde nesimato vingių, galima daryti išvadą, kad purkštuko adata nejuda. Kadangi vieno cilindro purkštukas veikia netinkamai, o kiti purkštukai veikia tinkamai, skirtingų purkštukų vaizdus galima lengvai palyginti tarpusavyje.
Jei švelniai bakstelėsite į purkštuvą, injektoriaus adata gali atsilaisvinti. Tokiu atveju variklis iš karto dirbs tyliau, o vingiai vėl bus matomi taikiklio vaizduose. Tačiau tai negarantuoja nuolatinio sprendimo; yra didelė tikimybė, kad problema greitai pasikartos. Būtina pakeisti atitinkamą purkštuką.
Injektoriumi esanti adata atsidaro tik tada, kai ritė yra pakankamai įkrauta. Dėl to purkštukas ne iš karto įpurškia degalų, kai ECU pradeda jį valdyti. Paspaudus, spyruoklė prispaudžia injektoriaus adatą ant lizdo. Tam taip pat reikia laiko. Kontrolės laikas paprastai nėra lygus injekcijos laikui. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta to paties purkštuko, kaip ir aukščiau, įtampos ir srovės kreivė, tačiau esant padidintam greičiui.
- Valdymo pradžia: ECU perjungia valdymo laidą į žemę. Srovė teka per purkštuko ritę, kad ją atidarytų. Srauto modelio kreivumas rodo momentą, kai atsidaro injektoriaus adata. Tada srovė šiek tiek padidėja, todėl išlieka pastovi. Injektoriaus adata lieka atvira.
- Valdymo pabaiga: kaip jau buvo aprašyta, įtampos vaizde atpažįstame momentą, kai injektoriaus adata užsidaro smūgiu.
Valdymas trunka 4 ms, bet tikrasis įpurškimo laikas yra 3 ms. Skirtumą tarp jų vadiname „delsimu“, išvertus į olandų kalbą kaip „delsimas“. Todėl ECU valdo purkštuką 4 ms, kad jis galėtų įpurkšti 3 ms.
Įpurškimo laikas, atsižvelgiant į alkūninio veleno padėtį:
Įpurškimo momentą galima pamatyti naudojant osciloskopą. Kanalas A (raudonas) yra ant purkštuko įžeminimo laido, o kanalas B (geltonas) yra ant purkštuko laido alkūninio veleno padėties jutiklis prijungtas. Kai variklis veikia, galime naudoti šį aprėpties vaizdą norėdami nustatyti įpurškimo laiką ir įpurškimo laiką.
Spektaklio vaizdas darytas tuščiąja eiga. Raudonas įtampos vaizdas rodo purkštuko atidarymą ir uždarymą (žr. skyrių: Įtampos ir srovės charakteristikų matavimas daugiataškiame purkštuve). Laiku -2,860 ms valdymas paleidžiamas; įtampa nuo 12 voltų nukrenta iki 0 voltų. Tai taškas, kuriame injektoriaus ritė yra įžeminta ir teka srovė. Purkštuko valdymas baigiasi, kai raudona linija vėl pakyla. Dėl ritėje susikaupusios energijos susidaro didesnė nei 60 voltų indukcijos įtampa. Tada įtampa palaipsniui nukrenta iki 12 voltų; čia purkštukas vėl išjungiamas.
Raudona kintamoji įtampa gaunama iš indukcinės alkūninio veleno padėties jutiklis. Kiekvieną kartą, kai impulsinio rato dantys apsisuka pro alkūninio veleno jutiklį, sukuriama sinusinė kintamoji įtampa. Impulsiniame rate yra 60 dantų, iš kurių 2 nušlifuoti. Du nušlifuoti dantys sudaro atskaitos tašką, kuriame variklio valdymo sistema atpažįsta, kad 1 ir 4 cilindrų stūmokliai yra tarp 90⁰ ir 120⁰ prieš TDC (viršutinį negyvąjį tašką). Atpažinus trūkstamą dantį, variklio valdymo sistema turi laiko (galbūt kartu su skirstomojo veleno jutiklis).
Spektaklio paveikslėlyje rodomas injekcijos pradžios laikas; įpurškimas prasideda ketvirtuoju alkūninio veleno jutiklio impulsu. Darant prielaidą, kad yra 60–2 dantys, po kiekvieno 6⁰ alkūninio veleno apsisukimo (360⁰ 1 apsisukimui / 60 dantų) įpurškimas vyksta 24 laipsniais po atskaitos taško. Trūksta danties 90⁰ iki TDC, todėl injekcija pradedama (90⁰ – 24⁰) = 66⁰ prieš TDC.
Padidėjus 2000 aps./min. greičiui, indukcinio alkūninio veleno jutiklio impulsai yra arčiau vienas kito. Šio signalo dažnį variklio valdymo sistema paverčia greičiu. Priklausomai nuo greičio, apkrova (matuojama pagal MAP jutiklis) ir temperatūros įsiurbiamo oro ir aušinimo skysčio, nustatomas reikalingas įpurškimo laikas. Įpurškimo laikas įvyksta anksčiau, o purkštukas ilgiau būna ant žemės: purkštukas įpurškia anksčiau ir ilgiau.
Nuo įjungimo pradžios iki paleidimo taško (rodyklė purkštuko išjungimo lygyje) įjungimo laikas yra maždaug 5,2 ms. Purkštuko įjungimo laikas nėra lygus faktiniam įpurškimui (žr. ankstesnę pastraipą).
Toliau pateiktame vaizde indukcinio alkūninio veleno signalas rodomas raudonai, o purkštuko signalas rodomas geltonai. Padidinus greitį iki maždaug 3000 aps./min., matyti du purkštukų valdikliai. Aiškiai matosi, kad 1 cilindro degalų įpurškimas vyksta kas antrą alkūninio veleno sukimąsi.
Dabartinis ECU apribojimas:
Kaip matyti iš matavimų skyriuje „Įtampos ir srovės matavimas daugiataškiame purkštuve“, tarp įjungimo ir faktinio purkštuko adatos atidarymo yra uždelsimas. Tokiu atveju atsidaryti reikia 1,5 ms.
Injektoriaus adata atsidarytų greičiau, jei srovė per ritę padidėtų greičiau. Srovė priklauso nuo ritės varžos: kuo mažesnė varža, tuo greičiau susidaro srovė. Matavimų variklyje naudojami didelės varžos purkštukai turi 16 omų varžą. Esant 14 voltų įtampai, tekės nedidelė srovė:
Srovės pakanka atidaryti injektoriaus adatą, bet ne per didelė, kad dėl per didelės galios ji per karšta:
Kadangi sukuriama tik maža galia, nebūtina naudoti srovės valdymo. Tai būtų būtina naudojant mažos varžos purkštukus.
- Mažos varžos purkštuvų pranašumas yra tai, kad srovės padidėjimas nuo pat pradžių greitai didėja. Dėl to injektoriaus adata greitai atsidaro, todėl vėluojama nedaug.
- Mažų omų purkštukų varža yra maždaug 2,8 omo. Dėl mažos varžos teka didelė srovė:
Galia taip pat smarkiai padidėja:
Energijos suvartojimas yra beveik septynis kartus didesnis nei naudojant didelės varžos purkštukus. Jei srovė per daug padidėja, purkštukuose ir valdymo įtaiso išėjimo stadijoje susidaro šiluma. Norint apriboti srovę, įtampa įjungiama ir išjungiama keletą kartų per trumpą laiką. Atidarius injektoriaus adatą, reikia mažai energijos, kad adata būtų atidaryta. Įjungimo ir išjungimo metu srovė mažėja. Šis progresas matomas apimties paveikslėlyje.
Reikiamo kuro kiekio nustatymas:
Gamintojas nustatė reikalingą degalų kiekį įvairiuose charakteristikų laukuose, kurie saugomi ECU ROM atmintyje. Tai variklio valdymo sistema iš šių diagramų nuskaito, kiek degalų reikia be pataisymų. Žinoma, tai priklauso nuo variklio sūkių skaičiaus, temperatūros ir apkrovos. Svarbiausi parametrai nustatant tinkamą kuro kiekį yra paaiškinti šiame skyriuje kaip VE lentelė ir AFR lentelė.
VE lentelė:
VE lentelėje pateikiamas tūrinis efektyvumas ir oro ir degalų santykis esant kiekvienam variklio sūkių dažniui ir slėgiui įsiurbimo kolektoriuje. Tūrinis naudingumo koeficientas – tai santykis tarp išmatuoto oro kiekio, pripildančio cilindrus, ir oro kiekio, kuris užpildytų cilindrą statinėje situacijoje, priklausomai nuo variklio sūkių skaičiaus ir slėgio įsiurbimo kolektoriuje. Lentelėje pateiktas vertes naudoja ECU, kad nustatytų esamą oro masę, taigi ir užpildymo lygį. Šie duomenys naudojami apskaičiuojant įpurškiamą degalų kiekį.
Šis teorinis požiūris skiriasi nuo tikrovės. Čia dar nebuvo atsižvelgta į variklio specifikacijas. Atsižvelkite į vožtuvo schemą (vožtuvo persidengimą arba galbūt kintamą vožtuvo laiką), oro pasipriešinimą įsiurbimo trakte ir kt. Todėl taikomas pataisos koeficientas, nukrypstantis nuo tiesinio ryšio. Pataisos koeficientas aukščiau esančiame paveikslėlyje parodytas punktyrine linija. Kreivė rodo, kiek tiesinis ryšys yra teisingas. Esant 60 kPa slėgiui, nuokrypis nuo linijos, rodančios tiesinį ryšį, yra maždaug 50 %. Pataisos koeficientas gali būti suformuotas į procentą.
VE lentelėje kiekvienas langelis nurodo procentą, susijusį su neigiamu slėgiu greičio atžvilgiu. Šis procentas bus didžiausias esant greičiui, kuriam esant didžiausias sukimo momentas. Juk ten variklis yra efektyviausias, nes variklis geriausiai užpildo.
VE ir AFR lentelėse esančios vertės, pateiktos vėliau šioje dalyje, yra išvestos iš VW Golf 1.8 20 V variklio sukimo momento ir galios kreivės.
Toliau pateiktuose paveikslėliuose parodyta VE lentelė kaip užpildymo lentelė ir trimatis vaizdas, sukurtas naudojant „TunerStudio“ programos sukimo momento ir galios kreivę. Ši programa daugiausia naudojama programinei įrangai teikti programuojamam ECU, pvz., MegaSquirt arba Speeduino. Daugiau informacijos rasite puslapiuose apie tai MegaSquirt projektas.
Vertikalioje ašyje rodomas MAP (kolektoriaus oro slėgis) nuo 15 kPa (didelis neigiamas slėgis) iki 100 kPa (išorės oro slėgis). ŽEMĖLAPIS rodo variklio apkrovą. Horizontali ašis rodo variklio sūkius tarp tuščiosios eigos ir didžiausio variklio sūkių skaičiaus.
VE lentelės langeliai rodo variklio pripildymo lygį. Kitaip tariant; kiek efektyvus variklis veikia esant tam tikram greičiui ir apkrovai. Variklis yra efektyviausias, kai sukimo momentas yra didžiausias (apie 4200 aps./min.); čia procentai didžiausi. Čia variklis geriausiai „užsipildo“. Pripildymo lygį didinančių metodų taikymas, pvz., kintamasis vožtuvo laikas, įsiurbimo kolektoriaus reguliavimas arba turbinos naudojimas, bus naudingi procentais.
AFR lentelė:
Reikiama oro/kuro sudėtis įrašoma AFR lentelėje. AFR yra „Air Fuel Ratio“ santrumpa. Esant stechiometriniam maišymo santykiui (lambda = 1), 14,7 kg benzino sudeginti reikia 1 kg oro. Stechiometrinis mišinys nėra pageidautinas visose situacijose.
- Liesas mišinys pagerina degalų sąnaudas;
- Turtingas mišinys suteikia didesnę galią.
Kai variklis turi tiekti daugiau galios (P), vyksta sodrinimas. Sodresnis mišinys taip pat suteikia vėsinimo. Sodrinimas iki λ = 0,8 reiškia, kad taikomas 11,76 kg oro ir 1 kg benzino maišymo santykis (AFR). Taigi 1 kg kuro sudeginti yra mažiau oro nei naudojant stechiometrinį mišinį. Kita vertus, liesas mišinys suteikia geresnes degalų sąnaudas (be), bet suteikia daugiau trankyti. Mišinio sodrinimas arba skurdinimas visada turi neviršyti degimo ribų.
Tuščiąja eiga sukimosi greitis yra nuo 600 iki 900 aps./min. Dujų vožtuvas beveik visiškai uždarytas, o neigiamas slėgis didelis: jis yra nuo 25 iki 40 kPa. Šiame greičio diapazone mišinys yra stechiometrinis (14,7:1).
Kai yra dalinė apkrova, variklio sūkiai padidės iki 4200 aps./min. Droselio sklendė atidaroma toliau, todėl vakuumas įsiurbimo kolektoriuje sumažėja iki 40 – 75 kPa. Didėjant variklio apkrovai, neigiamas slėgis mažėja; vyksta sodrinimas (AFR 13:1). Esant mažai variklio apkrovai, galimas liesas mišinys. Esant pilnai apkrovai, droselis yra visiškai atidarytas. Neigiamas slėgis nukrenta iki 100 kPa (išorės oro slėgis) ir vyksta didžiausias sodrinimas (12,5:1).
Lambda reikšmė turi įtakos ne tik galiai ir degalų sąnaudoms, bet ir išmetamųjų teršalų kiekiui. Turtingesnis mišinys užtikrina mažesnį NOx kiekį, bet ir didesnę CO bei HC emisiją. Naudojant liesesnį mišinį, kuro dalelės yra toliau viena nuo kitos, todėl degimas nebėra optimalus; dėl to didėja ir HC emisija.
Naudojant katalizatorių, pageidautina užtikrinti, kad įpurškimas būtų nuolat kaitaliojamas tarp sodrios ir liesos. Turtingame mišinyje dėl deguonies trūkumo susidaro CO, su kuriuo katalizatorius sumažina NOx. Liesame mišinyje yra deguonies pertekliaus, kuris oksiduoja CO ir HC.
Valdymo blokas nustato, kiek degalų reikia įpurkšti. Pirma, pagrindiniai įpurškimo duomenys nuskaitomi iš būdingų laukų. Vertės iš VE ir AFR lentelių, be kita ko, įtraukiamos apskaičiuojant įpurškimo kiekį. Taip pat atsižvelgiama į šias gamintojo nustatytas vertes:
- sodrinimas priklausomai nuo aušinimo skysčio ir įsiurbiamo oro temperatūros;
- trumpalaikis pagreičio sodrinimas (greitai) atidarant droselį;
- korekcija dėl borto įtampos kitimo.
Be šių nustatytų verčių, atidžiai atsižvelgiama į įtampą, kurią lambda jutiklis siunčia į valdymo bloką. Šios įtampos priklauso nuo deguonies kiekio išmetamosiose dujose. Tai kintantis veiksnys, kuris nuolat kinta. Šių jutiklių įtampų įvestis vadinama taipkuro apdailos“ įtrauktas.
Kaip nustatomos VE ir AFR lentelės reikšmės bei kiti minėti nustatymai, aprašyta atlikto puslapiuose MegaSquirt projektas.
