D-FENS

  Hlavní menukulatý roh
  • Hlavní stránka
  • Statistiky
  • Personalizace
  • Kniha hostů
  • Autoři webu
  • Oldschool D-FENS
  • Chlívek

  •   FAQkulatý roh
  • Jak se stát autorem?

  •   Toplistkulatý roh



    téma * Jak probíhá dávkování paliva
    Vydáno 20. 10. 2012 (21720 přečtení)

    V tomto článku se podíváme na to, jak se do spalovacího motoru dávkuje palivo. Budeme mít před sebou moderní spalovací zážehový motor jako jedinou dlouhodobě praktikovatelnou alternativu pohonu pro osobní vozidlo.

    Respektive budeme uvažovat motor s nepřímým vstřikem paliva do sání, přičemž ale většina uvedených zásad bude platit i pro homogenní provoz motorů s vstřikem přímým, tedy takový pracovní mód, kdy řízení motoru neusiluje o vrstvení směsi uvnitř válce.

    Stručný přehled hardware: Máme elektricky ovládané vstřikovací ventily napojené na palivové vedení. O otevírání ventilů se stará řídící jednotka motoru, zavírají se samy. Palivo je vstřikováno do sání, a to synchronně s otáčkami klikové hřídele. Může se tak dít sekvenčně (současný stav techniky), kdy každý ventil vstřikuje v závislosti na poloze "jeho" válce, anebo kontinuálně, tedy všechny ventily najednou, což se používalo kdysi u jednobodových nebo dvoubodových systémů. Dále potřebujeme nějaké senzory: snímač otáček klikové hřídele, snímač otáček vačkové hřídele, senzor tlaku paliva a/nebo jeho regulátor, senzor tlaku v sání nebo senzor průtočného množství vzduchu, snímač teploty chladící vody, alternativně snímač okolního tlaku.

    Vstřikovací ventil je zařízení skládající se z hydraulické a elektrické části. Hydraulická část se skládá ze sedla ventilu a jehly, která uzavírá otvor v sedle. Elektrickou část tvoří cívka, s jejímž jádrem je spojena jehla. Po přivedení napětí na cívku se jehla vysune ze sedla a palivo protéká sedlem ke cloně, která se stará o požadovaný průtok a tvar paprsku. O tom, kolik paliva ventil nadávkuje, rozhoduje délka trvání proudového impulsu, která je řádově v jednotkách milisekund. Čím delší pulz, tím více paliva. Tvar paprsku je také důležitý, ten ovlivňuje kvalitu rozptýlení paliva ve válci a hoření směsi. Tvar paprsku je předem určen tvarem sacího potrubí a kanálu v hlavě válců.

    Délku pulzu určuje řídící jednotka za pomoci svého software a nastavovacích a kalibračních dat v ní založených.

    Platí, že vstřikovaná dávka = základní vstřikované množství + korekce + korekce napětí palubní soustavy

    Základní vstřikované množství je navrženo tak, aby vyhovělo tzv. alfa-n regulaci, tedy dávkuje palivo pro daný úhel otevření škrtící klapky (tím je zhruba určeno množství vzduchu) a otáčky motoru. Pokud má motor MAF (manifold air flow) senzor, tedy populární "váhu vzduchu", bere se pro hmotnostní tok vzduchu signál MAFu. Pokud MAF selže, sáhne řízení zpět po méně přesném alfa-n modelu. Pokud motor má MAP (manifold air pressure) senzor, pak se řídící systém k údaji o množství vzduchu dopočítá pomocí parametrů otáček motoru, teploty vzduchu a dat o objemové účinnosti uložených v ECU. MAP je robustnější, ale méně přesný. Váha vzduchu je přesná, ale náchylná k poškození. Některá auta mají MAF i MAP (Mitsubishi Lancer EVO X?), v takových případech se MAP používá k monitorování funkce přeplňování, monitorování funkce recirkulace výfukových plynů a jako záloha.

    Korekce na teplotu motoru: Pokud je motor studený a teplota chladící kapaliny nízká, ECU obohatí směs, aby bylo možné motor nastartovat a udržet v chodu. Problém je nedostatečné odpařování paliva a jeho kondenzace na stěnách sání a spalovacího prostoru. To má mimochodem také zásadní vliv na mazání a opotřebení motoru. Tato korekce je vypojena při zhruba 50°C, někdy je přítomna ještě závislost na otáčkách, kdy motor dostává extra porci paliva proporcionálně k poklesu otáček, aby se nezastavil. Pokud selže snímač teploty motoru, řídící jednotka použije signál teploty vzduchu nebo signál teploty samotné ECU, anebo vychází z předem naprogramovaného průběhu teploty v závislosti na čase od spuštění motoru. Kdyby neexistovalo toto nouzové řešení, motor by nešel nastartovat.

    Korekce na zahřátí katalyzátoru: Řídící jednotka může naopak směs ochudit, aby zvýšila teplotu spalování a rychleji nahřála katalyzátor.

    Lambda korekce: zvýšení (či snížení dávky vstřikovaného paliva podle informací od kyslíkového senzoru (lambda sondy) s cílem udržet stechiometrický poměr spalování vzduchu a benzínu. Lambda korekce se nastartuje, pokud teplota katalyzátoru a lambda sond dosáhne provozní teploty.

    Akcelerační korekce: Pokud ECU zaznamená zvětšující se úhel otevření škrtící klapky, přidá do motoru palivo, aby se zlepšila odezva na plynový pedál. "Nášup" je závislý přímo úměrně na rozdílu počáteční a koncové polohy klapky.

    Korekce při velké zátěži: Pokud je plynový pedál výrazně sešlápnutý, ale otáčky motoru se nezvyšují, motor dostane rovněž nějaké palivo navíc. Kromě primárního efektu je vedlejším cílem ochladit spalovací prostor.

    Decelerační odpojení přívodu paliva (DFCO): Pokud není šešlápnut plynový pedál, není dávkováno palivo. Tento stav trvá, pokud otáčky neklesnou pod určitou mez, pak je dávkování paliva opět obnoveno, aby nedošlo k zablokování hnaných kol. Je zde ještě jeden problém: I když plyn pedálu není sešlápnut a škrtící klapka je zavřená, v důsledku různých netěsností proudí do motoru určité množství vzduchu. Do katalyzátoru by se tak dostával přebytečný kyslík, což není dlouhodobě žádoucí. Řídící jednotka za takové situace občas "procvakne" vstřikovací vetily. Představa, že jízda se zařazenou rychlostí bez plynu znamená nulovou spotřebu, není vzhledem k uvedeným dvěma skutečnostem zcela pravdivá.

    Korekce odsávání výparů z odvětrání palivové nádrže: Výpary z palivové nádrže jsou odsávány z nádobky s aktivním uhlím přes elektromagnetický ventil zpět do sání, protože ekologické předpisy požadují, lapidárně řečeno, aby veškerá média unikala z automobilu přes výfuk. Problém je, že odpařování benzínu je závislé na okolní  teplotě, za určitých okolností nastává situace, že až 20% paliva jdoucího do motoru přichází touto cestou. I s tím se musí umět řízení motoru vypořádat. K odsávání par z nádobky lze s výhodou použít volnoběh nebo stav, kdy je škrtící klapka zavřená, tedy například při deceleraci, protože pak je v sání dostatečný podtlak. To ovšem opět zhoršuje ekonomiku provozu, protože benzín jsme museli zaplatit tak jako tak a příliš nás nezajímá, zda dotekl do motoru touto "odpadní" cestou.

    Korekce nadmořské výšky: V místech s větší nadmořskou výškou je řidší vzduch, což je třeba kompenzovat zkrácením doby vstřiku. U motorů s MAFem odpadá. Snímač okolního tlaku bývá součastí ECU nebo je řešen externě.

    Korekce napětí palubní sítě: pokles napětí by ovlivnil rychlost otevírání vstřikovacích ventilů a tím množství paliva, proto je třeba dávku upravit vzhledem k zjištěnému napětí. To se uplatní hlavně při studeném startu, kdy napětí baterie může výrazně poklesnout.

    Start motoru je poměrně specifickou situací. Prvním úkolem je zajistit si tlak paliva, tedy spustit palivovou pumpu. Protože čas od otočení klíčkem do první polohy (zapnutí hlavního relé) a do druhé polohy (start) nemusí být dostatečný k tomu, aby se pumpa rozeběhla a natlačila palivo do vedení a do lišty vstřikovačů, bývá někdy pumpa napojena na dveře řidiče. Otevření dveří tedy pumpu zapne a snímač tlaku paliva vypne. Tím je zajištěno, že tlak paliva je dostatečný, ještě něž řidič dosedne. Jakmile zaznamená řídící jednotka pokus o start, nastaví základní dávku paliva, připočte korekci na napětí a na teplotu motoru. Když dostane řídící jednotka signál od snímače otáček klikové hřídele, začne dávkovat palivo. Za extrémních okolností dokonce rezignuje na sekvenční vstřikování a po nějakou dobu vstřikuje kontinuálně.

    Některé praktické důsledky v reálném životě:

    - styl jízdy popsaný jako "pulse and glide" zde znamená vlastně hledání rovnováhy mezi DFCO a pneumatickými ztrátami v motoru. Ty jsou největší, když je škrtící klapka zavřená, protože písty musejí "pumpovat" vzduch skrz clonu představující odpor, je to jako vytahovat špunt z láhve, ve které je podtlak. Když je škrtící klapka otevřená, tato ztráta odpadá. Na druhé straně je ovšem přítomno obohacování směsi pro vysokou zátěž, které je, jak jsme si řekli, úměrné rozdílu počáteční a koncové polohy škrtící klapky, tady jak moc šlápneme na plyn. To může spolehlivě "požrat" úsporu z eliminace ztrát pumpováním. Pulse and glide tedy není uvniverzální recept, funguje jen na některých typech vozidel.

    - způsob jízdy populární mezi českými motoristy, který mimochodem rezultuje v loudání se v křižovatkách, totiž brzké řazení dvojky a podtáčení motoru, nevede k úspoře paliva. Dotyčný jedinec totiž zařadí dvojku a pořádně šlápne na plyn. Zvenčí se to jeví jako trhaná jízda, někdy tomu říkám "turbodieselový přískok". Razantním šlápnutím na plyn řidič nastartuje korekci směrem k sytější směsi a úspora proletí výfukem. Je to zcela debilní chování, které navíc vede k vyššímu opotřebení motoru. Ekonomické by bylo se rozjet plynule, v malých otáčkách a s malou výchylkou plynu.

    - k určité úspoře by vedlo, kdyby se místo současných "motýlkových" škrtících klapek používaly posuvné nebo válcové. Taková škrtící klapka nabízí příznivější tvar clony a redukovala by ztráty z čerpání vzduchu. Protože se dá sehnat celá řada těchto udělátorů jako aftermarket, stává se z toho dostupný tuning i pro běžný provoz, ovšem s tou nevýhodou, že je třeba mít speciální motorovou ECU

    - pokud bychom do sání foukali plyn, například bubliny "vodíkokyslíku", museli bychom tam přihodit nějakou "korekci na HHO". Tedy ubrat původní palivo, změnit reakci na signál z MAP (registroval by vyšší tlak v sání, což by vedlo k dalším důsledkům, například zaznamenání chyby o vadném EGR), změnit reakci na signál z MAF (do motoru teče ještě nějaký plyn jinudy než skrz MAF, přičemž nevíme, kolik ho je). Dál bychom se museli vypořádat s DFCO, protože zařízení na vodíkobubliny nemá žádné řízení výkonu anebo je primitivní, takže by motor musel při deceleraci pořád dál běžet, aby spotřebovával vyrobený oxyhydrogen, který se jinak bude někde hromadit. Objemová účinnost motoru bude také jiná, pravděpodobně menší. HHO církev se ve svých úvahách kolem motormanagementu vydala jinou zdánlivě snazší cestou, totiž oblbováním různých senzorů, takže ECU realizuje správný program nad špatnými daty. Nezbývá než připomenout základní zákon kybernetiky znějící "blbosti dovnitř, blbosti ven".

    - proč některá auta nechtějí jezdit na E85? E85 má vyšší stechiometrický spalovací poměr, a to 9,8 : 1, narozdíl od benzínu (14.7 : 1). Zážehový spalovací motor je řízený množstvím vzduchu (které ovládá naše pravá noha napojená nepřímo na škrtící klapku) a tím pádem je nutné dávkovat více paliva, skrz vstřikovací ventily tedy musí protéct o třetinu paliva více. To už může být docela problém, protože při daném tlaku a omezeném průtoku otevřeným vstřikovačem může doba otevření vstřikovače neúnosně narůstat a dosáhnout doby, kdy vůbec vstřikovat lze. Někteří výrobci mají tendenci navrhovat svoje výrobky "nadoraz", jen s takovou rezervou, aby pokryli výrobní tolerance, takže už není dostatečná časová rezerva pro prodlužování doby vstřiku. Pak všechny výše popsané korekce ztratí svůj smysl a motor například nejde nastartovat nebo ztrácí výkon při vyšším zatížení. Napravit to může být například zvýšení tlaku paliva (s ohledem na předchozí dimenzování palivové soustavy poněkud sporný akt, který může skončit příjezdem hochů v helmách a s hadicemi, nehledě na deformaci tvaru paprsku paliva za ventilem). Limitním výsledkem je upálení svíček nebo propálení pístu coby následek dlouhodobého provozu na chudou směs, ale v případě etanolu je to spíše raritní situace způsobená totálním doprasením, vzhledem k nižším teplotám hoření.

    Pokud se vyskytují problémy se startováním motoru, ještě před nějakým rozsáhlejším a nákladným zkoumáním se vyplatí proměřit, zkusmo vyměnit anebo rovnou odpojit snímač teploty chladící kapaliny.

    - jaká je největší chyba filmu Ronin? Že tam nejsou italská auta. Slavnou filmovou honičku s Audi A8, Citroenem XM a ultraekologickým Mercedesem 450SEL 6.9 si patrně vybavíme všichni. Co povídal ten tuner, když upravoval A8 pro své účely (S8 se tehdy ještě nedělala)? Že tam narve větší vstřikovače, protože EV6 od Bosche mají malý průtok ("the Bosch injectors aren't going to cut it, they have to be custom made.") To se neděje jen ve filmech, to se děje i českých servisech, v souvislosti s adaptacemi na E85. Obecně bych před tím chtěl varovat, ten, kdo to dělá, by měl sakra vědět, co činí. V opačném případě hrozí, že to vůbec na benzín nepojede nebo ani nenastartuje.
     
    V příštím dílu mythbustingu pro petrolheady se podíváme, proč diesely smrdí, proč ty moderní smrdí víc než ty staré, probereme, komu, kdy a proč bude diagnostikována leukémie a rozebereme kurvítko zvané DPF neboli částicový filtr.


    15.10.2012 D-FENS
     



    [Akt. známka: 1,21] 1 2 3 4 5

    ( Celý článek | Autor: D-FENS | Komentářů: 56 | Informační e-mailVytisknout článek )

    TOPlist

    Web site powered by phpRS V kodu tohoto webu byly pouzity casti z phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.