Расчет продолжительности впрыска топлива

- Расчет продолжительности впрыска топлива
- Screenshot_51.jpg (172.69 КБ) 254 просмотра
Необходимый крутящий момент двигателя достигается определенной продолжительностью впрыскивания топлива, моментом начала впрыскивания и давлением топлива в рампе. Прежде всего, необходимо преобразовать крутящий момент двигателя в вес топлива, необходимый для его получения.
Перевод значения крутящего момента в количество топлива
ЭБУ двигателя рассчитывает весовое количество топлива, требуемое для достижения крутящего момента, с использованием своих матриц и расчетных таблиц. Измеряя температуру топлива, ЭБУ двигателя вносит поправки в свои расчеты, так как плотность холодного топлива отличается от плотности нагретого. В результате вес топлива, впрыскиваемого в камеры сгорания двигателя, увеличивается или снижается. Затем вес топлива переводится в величины объема или количества. Эта величина, в свою очередь, трансформируется в функцию баланса по цилиндрам, который обеспечивается добавлением или сокращением топлива.
Баланс по цилиндрам
Основная цель функции баланса по цилиндрам состоит в выравнивании величины цикловой подачи топлива для повышения плавности работы двигателя и снижения его вибраций. Это достигается увеличением или сокращением объема впрыскиваемого топлива. На режиме холостого хода, когда объем впрыскиваемого топлива относительно небольшой, данный метод обеспечивает не только выравнивание количества топлива, подаваемого в каждый цилиндр, но и ликвидирует разницу в эффективности их работы. При частоте вращения вала выше оборотов холостого хода компенсация цикловой подачи приводит только к выравниванию эффективности работы всех цилиндров. Это достигается расчетом и изменением цикловой подачи отдельно по каждому цилиндру.
ЭБУ двигателя измеряет частоту вращения коленчатого вала после цикловой подачи в каждый цилиндр. Если она резко увеличивается, например, после впрыскивания топлива во второй цилиндр, цикловую подачу в этот цилиндр следует сократить. В момент сгорания топлива в следующем цилиндре расчет компенсации подачи для данного цилиндра компьютером уже проведен. Благодаря этой коррекции осуществляется выравнивание крутящего момента по всем цилиндрам. Суммарная величина цикловой подачи необходима для реализации функции по ограничению дымности отработавших газов.
Ограничение уровня дымности
Основная цель ограничения уровня дымности состоит в определении величины максимальной подачи топлива, которая может впрыскиваться без превышения определенного уровня дымности. Превышение уровня дымности возникает в условиях, когда массы поступающего в цилиндры воздуха не хватает для сгорания топлива без возникновения дымного выхлопа. По сигналам датчика массового расхода воздуха и датчика частоты вращения коленчатого вала рассчитывается максимально допустимая величина подачи топлива. Она представляет собой верхний предел регулирования. Если количество топлива, необходимое для получения заданного крутящего момента, превышает допустимые пределы дымности, оно автоматически снижается. В этом состоит принцип ограничения крутящего момента двигателя. Величина цикловой подачи необходима для реализации функции останова двигателя.
Функция останова двигателя
ЭБУ двигателя может отключить подачу топлива, что приводит к останову двигателя. Это происходит, если пропадает сигнал с контакта IGN (+15) или появляются серьезные ошибки в работе системы, требующие остановки двигателя. В нормальных условиях работы эта функция участвует в передаче данных для расчета момента начала впрыскивания топлива.

- Расчет продолжительности впрыска топлива
- Screenshot_52.jpg (198.19 КБ) 254 просмотра
Длительность открытия форсунки, базовая длительность
Объем цикловой подачи в камеры сгорания рассчитывается по времени открытия форсунки, которое зависит от движения топлива через распылитель форсунки под действием дифференциального давления. Давление в рампе измеряется датчиком давления. Открытие форсунки может быть обусловлено реализацией схемы предварительного впрыска и регенерации сажевого фильтра.
Предварительный впрыск топлива
Для снижения уровня шума двигателя, так называемой детонации, при низких температурах реализуется функция предварительного впрыскивания топлива. Это означает, что небольшая порция топлива впрыскивается заранее, то есть до начала основного впрыска в цилиндр. Следует обратить внимание на то, что возможно применение не только одного, но и двух предварительных впрыскиваний. Это зависит от типа двигателя и модели автомобиля. Предварительный впрыск осуществляется при температуре охлаждающей жидкости двигателя ниже +60C. Он отключается на высоких оборотах коленчатого вала. Стуки в дизельном двигателе усиливаются в тот момент, когда топливо сгорает очень быстро. Промежуток времени между впрыском топлива в камеру сгорания и его воспламенением называется задержкой воспламенения. В принципе, необходимо, чтобы задержка воспламенения была как можно меньше. Она, в основном, зависит от цетанового числа дизельного топлива, температуры в цилиндрах двигателя и от качества распыла топлива. Длительная задержка воспламенения топлива означает, что большая его часть попадет в цилиндр еще до начала процесса воспламенения. Это приводит к резкому подъему давления в цилиндре двигателя, в результате которого возникают шум и жесткость работы двигателя. Топливо с высоким цетановым числом воспламеняется довольно быстро. Высокие температуры в камере сгорания также сокращают период задержки воспламенения. Качественный распыл топлива достигается установкой соответствующих распылителей и обеспечивается высоким давлением топлива.
Во время работы холодного двигателя теплота в основном уходит через стенки цилиндров. Это приводит к снижению температуры воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия. Появляется длительная задержка воспламенения и характерный «дизельный стук». Впрыскивание и сгорание небольшой предварительной порции топлива приводит к разогреву камеры сгорания. Поэтому основная часть топлива сгорает достаточно быстро. Это приводит к снижению шума двигателя. В системах Delphi CRDI применяется акселерометр (датчик детонации), по сигналам которого определяется момент предварительного впрыскивания топлива.
Регенерация сажевого фильтра
Для регенерации сажевого фильтра необходимо, чтобы его внутренняя температура была не меньше 550C. В этом случае начнется реакция дожигания частиц сажи. При положении коленчатого вала примерно 160 градусов после ВМТ в цилиндры впрыскивается небольшое количество топлива. Впрыскивание осуществляется с большим опозданием (поршень в этот момент находится около нижней мертвой точки, выпускной клапан открыт), поэтому это топливо не увеличивает крутящего момента двигателя. Но температура отработавших газов существенно не увеличится, если его просто обогащать углеводородами. Температура отработавших газов повышается в результате реакции окисления в каталитическом нейтрализаторе, установленном перед сажевым фильтром. Пройдя каталитический нейтрализатор, размещенный в корпусе сажевого фильтра, горячие отработавшие газы еще больше разогреваются, и их температура повышается. Теперь газы способны дожигать сажу в фильтре. Более подробная информация приведена в третьей части учебного материала.
Компенсация задержки впрыскивания
Компенсация необходима, поскольку она учитывает задержку во времени между включением выходных каскадов в ЭБУ двигателя, началом открытия форсунки и моментом впрыскивания топлива. Эта задержка зависит от системы управления дизельным двигателем.

- Компенсация задержки впрыскивания
- Screenshot_53.jpg (133.62 КБ) 254 просмотра
Компенсация волн давления
В момент открытия форсунки в соединяющих их топливопроводах возникают волны давления. ЭБУ двигателя должен компенсировать негативные последствия этого явления, результатом которого является неправильное количество впрыскиваемого топлива. Эта компенсация для каждого цилиндра индивидуальна. В расчет принимается давление и температура топлива.
Включение форсунок
ЭБУ двигателя включает форсунку в строго определенный момент и удерживает ее в открытом состоянии в течение рассчитанного им времени впрыскивания.
Продолжительность впрыскивания
Продолжительность впрыскивания меняется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. Основной целью регулирования продолжительности впрыска является получение определенной характеристики повышения давления в камере сгорания. Продолжительность впрыскивания определяют по углу поворота коленчатого вала, и ее не нужно путать с моментом начала впрыскивания.
Давление топлива
Давление топлива изменяется в пределах 400 1600 бар в зависимости от системы и условий работы двигателя. Это давление в зависимости от системы регулируется одним или двумя клапанами регулирования давления. ЭБУ двигателя контролирует давление в рампе на соответствие требуемому значению с помощью датчика давления топлива, установленного на рампе.