TUNAUTO » Статьи, посвященные чип-тюнингу и диагностике. » О, инжектор, Пропуски, боится, чип-тюнинг, такое, воспламенения, Чего, дросселя, топлива, Газоанализ, давлению

Статьи, посвященные чип-тюнингу и диагностике.

Датчики кислорода.

Комментариев нет

Прелести автомобилизации бесспорны, как и связанные с этим глобальным явлением проблемы. В отработавших газах бензинового двигателя можно найти немало разнообразных токсичных компонентов, но верховодит традиционная триада:

- СО – окись углерода, угарный газ;
- СН – несгоревшие углеводороды;
- NOх – окислы азота.

Инженеры противопоставили этой опасной троице очень важное устройство, входящее в систему выпуска, – каталитический нейтрализатор отработавших газов. Иначе говоря, газы, пройдя через это устройство, из агрессивно-токсичных превращаются в сравнительно безопасные, нейтральные. Чтобы нейтрализатор мог эффективно «облагораживать» поступающие в него газы, содержание каждого компонента в них должно укладываться в довольно узкие рамки, соответствующие сгоранию в цилиндрах стехиометрической рабочей смеси топлива и воздуха. Напомним, что ее состав характеризуется так называемым коэффициентом избытка воздуха l (иногда – в советской литературе, например, – вместо l писали другую греческую букву – a). Если l больше 1,0 – смесь обедненная, бедная и т.д. И наоборот – смесь с l меньше 1,0 – обогащенная, богатая и т.д. Если воздуха ровно столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, смесь называют стехиометрической – на рис. 1 это область значений l вблизи 1.263742

Рис. 1. Зависимость эффективности нейтрализатора от состава рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Чтобы эффективность была не ниже 80%, колебания состава относительно оптимального не должны превышать 1%.

Но как обеспечить столь высокую точность и одновременно стабильность топливодозирования? Известно, что карбюраторные моторы при всей их простоте по этому пункту не проходят.

Цель была достигнута с появлением электронной системы автоматического регулирования с датчиком кислорода в отработавших газах – по-другому, лямбда-зондом. Этот датчик – важнейший элемент обратной связи в системе топливодозирования на современных автомобилях, позволяющей поддерживать стехиометрический состав на установившихся режимах работы двигателя с точностью до ±1%.

На современных европейских автомобилях чаще всего можно увидеть датчики кислорода двух типов. К первому отнесем датчики на основе диоксида циркония (циркониевые), ко второму – датчики на основе оксида титана (титановые). Циркониевый зонд показан схематично на рис. 2. Измерительный элемент, помещенный в поток отработавших газов, генерирует ЭДС, зависящую от их состава. Эту зависимость иллюстрирует рис. 3 – она имеет «триггерный» характер. Иначе говоря, ЭДС зонда чрезвычайно резко меняется вблизи значения l=1,0 рабочей смеси в цилиндре двигателя, реагируя даже на очень слабые колебания состава в сторону обогащения или обеднения. Собственно измерительный элемент – это трубочка с одним закрытым концом (пальчиковый тип – см. рис. 2) или пластинка (планарный тип). Принцип работы один, разница только в конструкции – в дальнейшем, чтобы не путаться, будем подразумевать пальчиковый тип.

263743

Рис. 2. Схема циркониевого датчика кислорода: 1 – труба выпускной системы; 2 – корпус датчика; 3 – контактные площадки; 4 – керамический защитный слой; 5 – внешний и внутренний электроды; 6 – керамическая основа (ZrO2 и Y2O3). US – выходное напряжение.263744

Рис. 3. «Триггерный» характер зависимости напряжения зонда от коэффициента избытка воздуха в рабочей смеси. Вблизи значения коэффициента 1,0 напряжение зонда очень резко, почти скачком, меняется в пределах примерно 0,1–0,8 В.

Показанный на рис. 2 измерительный элемент (ИЭ) имеет напыление благородного металла – платины с внутренней и внешней сторон. Внутри же – «твердый электролит» (керамика) из смеси диоксида циркония ZrO2 и оксида иттрия Y2O3. Работает по принципу гальванического элемента с твердым электролитом: по достижении температуры 300–350°С керамика начинает проводить ионы кислорода. (Полезно помнить, что это минимально возможная температура функционирования ИЭ, тогда как при работе реального двигателя температура датчика около 600°С. Ограничена и максимальная рабочая температура – около 900–1000°С в зависимости от типа датчика, перегрев грозит его повреждением.)

Как же работает датчик кислорода? Очевидно, что при работе двигателя концентрация кислорода внутри выпускной системы и снаружи ее, в окружающем воздухе, совершенно разная. Вот эта разница и заставляет ионы кислорода двигаться в твердом электролите, в результате чего на электродах ИЭ появляется разность потенциалов – сигнал датчика кислорода.

Зависимость сигнала ИЭ от температуры показана на рис. 4: как видите, реакции на богатые и бедные смеси различаются очень сильно, но при падении температуры ниже 300°С разница постепенно уменьшается – эта зона уже нерабочая.

263746

Рис. 4. Зависимость выходного сигнала зонда от температуры. Зона ниже 300°С – нерабочая: 1 – реакция на богатые смеси; 2 – реакция на бедные смеси.

Чтобы датчик после пуска двигателя быстрей прогревался, его размещают возможно ближе к мотору, но все же с учетом ограничений по максимальной температуре. Особенно «критична» длительная езда с полной мощностью двигателя.

Современные датчики кислорода – с электроподогревом, которым управляет электронный блок управления двигателем, меняя ток нагревателя. (Соответственно, ЭБУ контролирует и исправность цепи нагревателя, что очень важно.)

А теперь – несколько слов о титановых зондах. В их работе используется свойство оксида титана изменять свое сопротивление в зависимости от концентрации кислорода. Этому датчику связь с наружным воздухом не требуется. Рабочая температура значительно выше, чем у циркониевого, – начинается с 500°С. Выходная характеристика – на рис. 5. Привлекает то, что сигнал этого датчика можно сразу (обойдясь без усиления) привязать к используемому в ЭБУ уровню +5 В.

263745

Рис. 5. Характеристика титанового датчика кислорода.

Здесь тоже резкий скачок напряжения выходного сигнала при колебаниях состава смеси около стехиометрического. Но в противовес циркониевому датчику низкий сигнал соответствует богатой смеси, а высокий – бедной.

мая 31, 2010

О настроенном выпуске.

Комментариев нет

О настроенном выпуске.
Едва ли не самая популярная тема во всех “курилках”, так или иначе связанных с тюнингом автомобилей, – выпускные системы двигателей. По крайней мере, я чаще отвечаю на вопросы о выхлопе, чем о клапанах, головках, коленвалах и прочих составляющих настройки двигателей. Причем диапазон вопросов примерно следующий: от “скажите, а как применить формулу для вычисления резонансной частоты (приводится соотношение для резонатора Гельмгольца) к четырехдроссельному впуску?” до “мне друг подарил “паук” со своего спортивного “гольфа”. Сколько прибавится лошадиных сил, если я его установлю на свой автомобиль?” или “ я строю себе мотор. Какой глушитель купить, чтобы было больше мощности?”, или “сколько лошадиных сил прибавится, если я вместо катализатора установлю резонатор?”. Причем во всех вопросах красной линией проходит добавочная мощность.

ТАК ДАВАЙТЕ ДЛЯ НАЧАЛА РАЗБЕРЕМСЯ, ГДЕ ЖЕ ЛЕЖИТ ЭТА ДОБАВОЧНАЯ МОЩНОСТЬ. И ПОЧЕМУ ВЫПУСКНОЙ ТРАКТ ВЛИЯЕТ НА РАБОТУ МОТОРА.
Если мы все дружно понимаем, что мощность есть произведение вращающего момента на скорость вращения коленчатого вала (обороты), то понятно, что мощность – зависимая от скорости величина. Рассмотрим чисто теоретический двигатель (не важно, электрический он, внутреннего сгорания или турбореактивный), который отдает постоянный вращающий момент на оборотах от 0 до бесконечности. (кривая 2 на рис. 1) Тогда его мощность будет линейно расти с оборотами от 0 до бесконечности (кривая 1 на рис. 1). Предмет нашего интереса – четырехтактные многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания в силу конструкции и процессов, в них происходящих, имеют рост момента с увеличением оборотов до его максимальной величины, и с дальнейшим увеличением оборотов момент сновападает (кривая 3 на рис. 1). Тогда и мощность будет иметь аналогичный вид (кривая 4 на рис. 1). Важным обстоятельством для понимания функций выпускной системы является связь вращающего момента с коэффициентом наполнения цилиндра. Давайте себе представим процесс, происходящий в цилиндре в фазе впуска. Предположим, коленчатый вал двигателя вращается настолько медленно, что мы можем наблюдать движение топливовоздушной смеси в цилиндре и в любой момент времени давление во впускном трубопроводе и цилиндре успевает выравниваться. Предположим, что вверхней мертвой точке (ВМТ) давление в камере сгорания равно атмосферному. Тогда при движении поршня из ВМТ в нижнюю мертвую точку (НМТ) в цилиндр попадет количество свежей топливовоздушной смеси, точно равное объему цилиндра. Говорят, что в таком случае коэффициент наполнения равен единице. Предположим, что в вышеописанном процессе мы закроем впускной клапан в положении поршня, соответствующем 80% его хода. Тогда мы наполним цилиндр только на 80% его объема и масса заряда составит соответственно 80%. Коэффициент наполнения в таком случае будет 0.8. Другой случай. Пусть некоторым образом нам удалось во впускном коллекторе создать давление на 20% выше атмосферного. Тогда в фазе впуска мы сможем наполнить цилиндр на 120% по массе заряда, что будет соответствовать коэффициенту наполнения 1.2. Так, теперь самое главное. Вращающий момент двигателя совершенно точно на кривой момента соответствует коэффициенту наполнения цилиндра. То есть вращающий момент там выше, где коэффициент наполнения выше, и ровно во столько же раз, если, конечно, мы не учитываем внутренние потери в двигателе, которые растут со скоростью вращения. Из этого понятно, что кривую момента и, соответственно, кривую мощности определяет зависимость коэффициента наполнения от оборотов. У нас есть возможность влиять в некоторых пределах на зависимость коэффициента наполнения от скорости вращения двигателя с помощью изменения фаз газораспределения. В общем случае, не вдаваясь в подробности, можно сказать, что чем шире фазы и чем в более раннюю по отношению к коленчатому валу область мы их сдвигаем, тем на больших оборотах будет достигнут максимум вращающего момента. Абсолютное значение максимального момента при этом будет немного меньше, чем с более узкими фазами (кривая 5 на рис. 1). Существенное значение имеет так называемая фаза перекрытия. Дело в том, что при высокой скорости вращения определенное влияние оказывает инерция газов в двигателе. Для лучшего наполнения в конце фазы выпуска выпускной клапан надо закрывать несколько позже ВМТ, а впускной открывать намного раньше ВМТ. Тогда у двигателя появляется состояние, когда в районе ВМТ при минимальном объеме над поршнем оба клапана открыты и впускной коллектор сообщается с выпускным через камеру сгорания. Это очень важное состояние в смысле влияния выпускной системы на работу двигателя. Теперь, я думаю, пора рассмотреть функции выпускной системы. Сразу скажу, что в выпускной системе присутствует три процесса. Первый – сдемпфированное в той или иной степени истечение газов по трубам. Второй – гашение акустических волн с целью уменьшения шума. И третий – распространение ударных волн в газовой среде. Любой из названных процессов мы будем рассматривать с позиции его влияния на коэффициент наполнения. Строго говоря, нас интересует давление в коллекторе у выпускного клапана в момент его открытия. Понятно, что чем меньшее давление, а лучше даже ниже атмосферного, удастся получить, тем больше будет перепад давления от впускного коллектора к выпускному, тем больший заряд получит цилиндр в фазе впуска. Начнем с достаточно очевидных вещей. Выпускная труба служит для отвода выхлопных газов за пределы кузова автомобиля. Совершенно понятно, что она не должна оказывать существенного сопротивления потоку. Если по какой то причине в выпускной трубе появился посторонний предмет, закрывающий поток газов (например, соседи пошутили и засунули в выхлопную трубу картошку), то давление в выпускной трубе не будет успевать падать, и в момент открытия выпускного клапана давление в коллекторе будет противодействовать очистке цилиндра. Коэффициент наполнения упадет, так как оставшееся большое количество отработанных газов не позволит наполнить цилиндры в прежней степени свежей смесью. Соответственно, двигатель не сможет вырабатывать прежний вращающий момент. Весьма важно понимать, что размеры трубы и конструкция глушителей шума в серийном автомобиле достаточно хорошо соответствуют количеству отработанных газов, вырабатываемых двигателем в единицу времени. Как только серийный двигатель подвергся изменениям с целью увеличения мощности (будь то увеличение рабочего объема или увеличение момента на высоких оборотах), сразу увеличивается расход газа через выпускную трубу и следует ответить на вопрос, а не создает ли теперь в новых условиях избыточного сопротивления серийная выпускная система. Так что из рассмотрения первого процесса, обозначенного нами, следует сделать вывод о достаточности размеров труб. Совершенно понятно, что после некоторого разумного размера увеличивать сечение труб для конкретного двигателя бессмысленно, улучшения не будет. А отвечая на вопрос, где же мощность, можно сказать, что тут главное не потерять, прибрести же ничего невозможно. Из практики могу сказать, что для двигателя объемом 1600 куб. см, имеющего хороший вращающий момент до 8000 об./мин., вполне достаточно трубы диаметром 52 мм. Как только мы говорим о сопротивлении в выпускной системе, необходимо упомянуть о таком важном элементе, как глушитель шума. Так как в любом случае глушитель создает сопротивление потоку, то можно сказать, что лучший глушитель – полное его отсутствие. К сожалению, для дорожного автомобиля это могут себе позволить только отчаянные хамы. Борьба с шумом – это, как ни верти, забота о нашем с вами здоровье. Не только в повседневной жизни, но и в автоспорте действуют ограничения на шум, производимый двигателем автомобиля. Должен сказать, что в большинстве классов спортивных автомобилей шум выпуска ограничен уровнем 100 дб. Это довольно лояльные условия, но без глушителя ни один автомобиль не будет соответствовать техтребованиям и не сможет быть допущенным к соревнованиям. Поэтому выбор глушителя – всегда компромисс между его способностью поглощать звук и низким сопротивлением потоку.

ТЕПЕРЬ, НАВЕРНОЕ, СЛЕДУЕТ ПРЕДСТАВИТЬ СЕБЕ, КАКИМ ОБРАЗОМ ЗВУК ГАСИТСЯ В ГЛУШИТЕЛЕ.
Акустические волны (шум) несут в себе энергию, которая возбуждает наш слух. Задача глушителя состоит в том, чтобы энергию колебаний перевести в тепловую. По способу работы глушители надо разделить начетыре группы. Это ограничители, отражатели, резонаторы и поглотители.

ОГРАНИЧИТЕЛЬ02099

Принцип его работы прост. В корпусе глушителя имеется существенное заужение диаметра трубы, некое акустическое сопротивление, а за ним сразу большой объем, аналог емкости. Продавливая через сопротивление звук, мы колебания сглаживаем объемом. Энергия рассеивается в дросселе, нагревая газ. Чем больше сопротивление (меньше отверстие), тем эффективней сглаживание. Но тем больше сопротивление потоку. Наверное, плохой глушитель. Однако в качестве предварительного глушителя в системе – довольно распространенная конструкция.

ОТРАЖАТЕЛЬ03099

В корпусе глушителя организуется большое количество акустических зеркал, от которых звуковые волны отражаются. Известно, что при каждом отражении часть энергии теряется, тратится на нагрев зеркала. Если устроить для звука целый лабиринт из зеркал, то в конце концов мы рассеем почти всю энергию и наружу выйдет весьма ослабленный звук. По такому принципу строятся пистолетные глушители. Значительно лучшая конструкция, однако так как в недрах корпуса мы заставим также газовый поток менять направление, то все равно создадим некоторое сопротивление выхлопным газам. Такая конструкция чаще всего применяется в оконечных глушителях стандартных систем.

РЕЗОНАТОР04099

Глушители резонаторного типа используют замкнутые полости, расположенные рядом с трубопроводом и соединенные с ним рядом отверстий. Часто в одном корпусе бывает два не равных объема, разделенных глухой перегородкой. Каждое отверстие вместе с замкнутой полостью является резонатором, возбуждающим колебания собственной частоты. Условия распространения резонансной частоты резко меняются, и она эффективно гасится вследствие трения частиц газа в отверстии. Такие глушители эффективно в малых размерах гасят низкие частоты и применяются в основном в качестве предварительных, первых в выпускных системах. Существенного сопротивления потоку не оказывают, т.к. сечение не уменьшают.

ПОГЛОТИТЕЛЬ05099

пособ работы поглотителей заключается в поглощении акустических волн неким пористым материалом. Если мы звук направим, например, в стекловату, то он вызовет колебания волокон ваты и трение волокон друг о друга. Таким образом, звуковые колебания будут преобразованы в тепло. Поглотите ли позволяют построить конструкцию глушителя без уменьшения сечения трубопровода и даже без изгибов, окружив трубу с прорезанными в ней отверстиями слоем поглощающего материала. Такой глушитель будет иметь минимально возможное сопротивление потоку, однако и хуже всего снижает шум. Надо сказать, что серийные выпускные системы используют в большинстве случаев различные комбинации всех приведенных способов. Глушителей в системе бывает два, а иногда и больше. Следует обратить внимание на особенность конструкций глушителей, которая в случае самостоятельного изготовления не позволяет достичь эффективного снижения шума, хотя кажется, что все сделано правильно. Если внутри глушителя у его стенок нет поглощающего материала, то источником звука становятся стенки корпуса. Многие замечали, что некоторые глушители имеют снаружи асбестовую обкладку, прижатую дополнительным листом фальшкорпуса. Это и есть та мера, которая позволит ограничить излучение через стенки и предотвратить нагрев соседних элементов автомобиля. Такая мера характерна для глушителей первого и второго типов. Есть еще одно обстоятельство, которое нельзя обойти вниманием в статье о тюнинге. Это тембр звука. Часто пожелания клиента к тюнинговой компании состоят в том, чтобы посредством замены глушителя добиться “благородного” звучания мотора. Надо заметить, что если требования к выпускной системе не распространяются дальше изменения “голоса”, то за дача существенно упрощается. Можно сказать, что, вероятнее всего, для таких целей больше подходит глушитель поглотительного типа. Его объем, количество набивки, а также сама набивка определяют спектр частот, интенсивно поглощаемых. Практически любая мягкая набивка поглощает в большей степени высокочастотную составляющую, придавая бархатистость звуку. Глушители резонаторного типа гасят низкие частоты. Таким образом, варьируя размеры, содержимое и набор элементов, можно подобрать тембр звучания.

ТЕПЕРЬ МОЖНО ПЕРЕЙТИ К ВОПРОСУ,НАИБОЛЕЕ ПОПУЛЯРНОМУ И БОЛЕЕ СЛОЖНОМУ. КАКИМ ОБРАЗОМ ДВИГАТЕЛЬ БЛАГОДАРЯ НАСТРОЙКЕ ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМЫ МОЖЕТ ПОЛУЧИТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ МОЩНОСТЬ?
Как мы уже уяснили, коэффициент наполнения, вращающий момент и мощность зависят от перепада давления между впускным и выпускным коллекторами в фазе продувки. Выпускную систему можно построить таким образом, что распространяющиеся в трубах ударные волны, отражаясь от различных элементов системы, будут возвращаться к выпускному клапану в виде скачка давления или разрежения. Откуда же появится разрежение, спросите вы. Ведь в трубу мы всегда только нагнетаем и никогда не отсасываем. Дело в том, что в силу инерции газов за скачком давления всегда следует фронт разрежения. Именно фронт разрежения интересует нас больше всего. Нужно только сделать так, чтобы он был в нужном месте в нужное время. Место нам уже хорошо известно. Это выпускной клапан. А время нужно уточнить. Дело в том, что время действия фронта весьма незначительное. А время открытия выпускного клапана, когда фронт разрежения может создать полезную для нас работу, сильно зависит от скорости вращения двигателя. Да и весь период фазы выпуска нужно разбить на две составляющие. Первая – когда клапан только что открылся. Эта часть характеризуется большим перепадом давления и активным истечением газов в выпускной коллектор. Отработанные газы и без посторонней помощи после рабочего хода покидают цилиндр. Если в этот момент волна разрежения достигнет выпускного клапана, маловероятно, что она сможет повлиять на процесс очистки. А вот конец выпуска более интересен. Давление в цилиндре уже упало почти до атмосферного. Поршень находится около ВМТ, значит, объем над поршнем минимален. Да еще впускной клапан уже приоткрыт. Помните? Такое состояние (фаза перекрытия) характеризуется тем, что впускной коллектор через камеру сгорания сообщается с выпускным. Вот теперь, если фронт раз режения достигнет выпускного клапана, мы сможем существенно улучшить коэффициент наполнения, так как даже за короткое время действия фронта удастся продуть маленький объем камеры сгорания и создать разрежение, которое поможет разгону топливовоздушной смеси в канале впускного коллектора. А если представить себе, что как только все отработанные газы покинут цилиндр, а разрежение достигнет свое го максимального значения, выпускной клапан закроется, мы сможем в фазе впуска получить заряд больший, чем если бы очистили цилиндр только до атмосферного давления. Этот процесс дозарядки цилиндров с помощью ударных волн в выпускных трубах может позволить получить высокий коэффициент наполнения и, как следствие, дополнительную мощность. Результат его действия примерно такой, как если бы мы нагнетали давление во впускном коллекторе с помощью компрессора. В конце концов, какая разница, каким образом создан перепад давления, заталкивающий свежую смесь в камеру сгорания, с помощью нагнетания со стороны впуска или разрежения в цилиндре? Такой вот процесс может вполне происходить в выпускной системе ДВС. Осталась сущая мелочь. Нужно такой процесс организовать.

Первым необходимым условием дозарядки цилиндров с помощью ударных волн надо назвать существование достаточно широкой фазы перекрытия. Строго говоря, нас интересует не столько сама ширина фазы как геометрическая величина, сколько интервал времени, когда оба клапана открыты. Без особых разъяснений понятно, что при постоянной фазе с увеличением скорости вращения время уменьшается. Из этого автоматически следует, что при настройке выпускной системы на определенные обороты одним из варьируемых параметров будет ширина фазы перекрытия. Чем выше обороты настройки, тем шире нужна фаза. Из практики можно сказать, что фаза перекрытия менее 70 градусов не позволит иметь заметный эффект, а значение для настроенных на обычные 6000 об/мин систем составляет 80 – 90 градусов.

Второе условие уже определили. Это необходимость вернуть к выпускному клапану ударную волну. Причем в многоцилиндровых двигателях вовсе необязательно возвращать ее в тот цилиндр, который ее сгенерировал. Более того, выгодно возвращать ее, а точнее, использовать в следующем по порядку работы цилиндре. Дело в том, что скорость распространения ударных волн в выпускных трубах – есть скорость звука. Для того чтобы возвратить ударную волну к выпускному клапану того же цилиндра, предположим, на скорости вращения 6000 об/мин, надо расположить отражатель на расстоянии примерно 3,3 метра. Путь, который пройдет ударная волна за время двух оборотов коленчатого вала при этой частоте, составляет 6,6 метра. Это путь до отражателя и обратно. Отражателем может служить, например, резкое многократное увеличение площади трубы. Лучший вариант – срез трубы в атмосферу. Или, наоборот, уменьшение сечения в виде конуса, сопла Лаваля или, совсем грубо, в виде шайбы. Однако мы договорились, что различные элементы, уменьшающие сечение, нам неинтересны. Таким образом, настроенная на 6000 об/мин выпускная система предполагаемой конструкции для, например, четырехцилиндрового двигателя будет выглядеть как четыре трубы, отходящие от выпускных окон каждого цилиндра, желательно прямые, длиной 3,3 метра каждая. У такой конструкции есть целый ряд существенных недостатков. Во-первых, маловероятно, что под кузовом, например, Гольфа длиной 4 метра или даже Ауди А6 длиной 4,8 метра возможно разместить такую систему. Опять же, глушитель все-таки нужен. Тогда мы должны концы четырех труб ввести в банку достаточно большого объема, с близкими к открытой атмосфере акустическими характеристиками. Из этой банки надо вывести газоотводную трубу, которую необходимо оснастить глушителем.

Короче, такого типа система для автомобиля не подходит. Хотя справедливости ради надо сказать, что на двухтактных четырехцилиндровых мотоциклетных моторах для кольцевых гонок она применяется. Для двухтактного мотора, работающего на частоте выше 12 000 об/мин, длина труб сокращается более чем в четыре раза и составляет примерно 0,7 метра, что вполне разумно даже для мотоцикла.

Вернемся к нашим автомобильным двигателям. Сократить геометрические размеры выпускной системы, настроенной на те же 6000 об/мин, вполне можно, если мы будем использовать ударную волну следующим по порядку работы цилиндром. Фаза выпуска в нем наступит для трехцилиндрового мотора через 240 градусов поворота коленчатого вала, для четырехцилиндрового – через 180 градусов, для шестицилиндрового – через 120 и для восьмицилиндрового – через 90. Соответственно, интервал времени, а следовательно, и длина отводящей от выпускного окна трубы пропорционально уменьшается и для, например, четырехцилиндрового двигателя сократится в четыре раза, что составит 0,82 метра. Стандартное в таком случае решение – всем известный и желанный “паук”. Конструкция его проста. Четыре так называемые первичные трубы, отводящие газы от цилиндров, плавно изгибаясь и приближаясь друг к другу под небольшим углом, соединяются в одну вторичную трубу, имеющую площадь сечения в два-три раза больше, чем одна первичная. Длина от выпускных клапанов до места соединения нам уже известна – для 6000 об/мин примерно 820 мм. Работа такого состоит в том, что следующий за ударной волной скачок разрежения, достигая места соединения всех труб, начинает распространяться в обратном направлении в остальные три трубы. В следующем по порядку работы цилиндре в фазе выпуска скачок разрежения выполнит нужную для нас работу.

Тут надо сказать, что существенное влияние на работу выпускной системы оказывает также длина вторичной трубы. Если конец вторичной трубы выпущен в атмосферу, то импульсы атмосферного давления будут распространяться во вторичной трубе навстречу импульсам, сгенерированным двигателем. Суть настройки длины вторичной трубы состоит в том, чтобы избежать одновременного появления в месте соединения труб импульса разрежения и обратного импульса атмосферного давления. На практике длина вторичной трубы слегка отличается от длины первичных труб. Для систем, которые будут иметь дальше глушитель, на конце вторичной трубы необходимо разместить максимального объема и максимальной площади сечения банку с поглощающим покрытием внутри. Эта банка должна как можно лучше воспроизводить акустические характеристики бесконечной величины воздушного пространства. Следующие за этой банкой элементы выпускной системы, т.е. трубы и глушители, не оказывают никакого воздействия на резонансные свойства выпускной системы. Их конструкцию, влияние на сопротивление потоку, на уровень и тембр шума мы уже обсудили. Чем ниже избыточное давление они обеспечат, тем лучше.07099

Итак, мы уже рассмотрели два варианта построения настроенной на определенные обороты выпускной системы, которая за счет дозарядки цилиндров на оборотах резонанса увеличивает вращающий момент. Это четыре отдельные для каждого цилиндра трубы и так называемый “паук” “четыре в один”. Следует также упомянуть о варианте “два в один – два в один” или “два Y”, который наиболее часто встречается в тюнинговых автомобилях, так как легко компонуется в стандартные кузова и не слишком сильно отличается по размерам и форме от стандартного выпуска. Устроен он достаточно просто. Сначала трубы соединяются попарно от первого и четвертого цилиндров в одну и второго и третьего в одну как цилиндров, равноотстоящих друг от друга на 180 градусов по коленчатому валу. Две образовавшиеся трубы также соединяются в одну на расстоянии, соответствующем частоте резонанса. Расстояние измеряется от клапана по средней линии трубы. Попарно соединяющиеся первичные трубы должны соединяться на расстоянии, составляющем треть общей длины. Один из часто встречающихся вопросов, на которые приходится отвечать, это какой “паук” предпочесть. Сразу скажу, что ответить на этот вопрос однозначно нельзя. В некоторых случаях стандартный выпускной коллектор со стандартной приемной трубой работает абсолютно так же. Однако сравнить упомянутые три конструкции, несомненно, можно.

Тут надо обратиться к такому понятию, как добротность. Постольку, поскольку настроенный выпуск суть есть колебательная система, резонансные свойства которой мы используем, то понятно, что ее количественная характеристика – добротность – вполне может быть разной. Она действительно разная. Добротность показывает, во сколько раз амплитуда колебаний на частоте настройки больше, чем вдали от нее. Чем она выше, тем больший перепад давления мы можем использовать, тем лучше наполним цилиндры и, соответственно, получим прибавку момента. Так как добротность – энергетическая характеристика, то она неразрывно связана с шириной резонансной зоны. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что если мы получим большой выигрыш по моменту, то только в узком диапазоне оборотов для высокодобротной системы. И наоборот, если диапазон оборотов, в котором достигается улучшение, велик, то по величине выигрыш незначительный, это низкодобротная система.. На рис 2 по вертикальной оси отложено давление – разрежение, получаемое в районе выпускного клапана, а по горизонтальной оси – обороты двигателя. Кривая 1 характерна для высокодобротной системы. В нашем случае это четыре раздельные трубы, настроенные на 6000 об/мин.

08099Первый. Так как вращающий момент пропорционален перепаду давления, то наибольший прирост даст высокодобротная система номер один. Однако в узком диапазоне оборотов. Настроенный двигатель с такой системой будет иметь ярко выраженный в зоне резонанса. И совершенно никакой на других оборотах. Так называемый однорежимный или мотор. Такой двигатель, скорее всего, потребует многоступенчатую трансмиссию. Реально такие системы в автомобилях не применяются. Система второго типа имеет более характер, используется в основном для кольцевых гонок. Рабочий диапазон оборотов гораздо шире, провалы меньше. Но и прирост момента меньше. Таким образом настроенный двигатель тоже не подарок, об эластичности и мечтать не приходится. Однако если главное – высокая скорость при движении, то под такой режим будет подстроена и трансмиссия, и пилот освоит способы управления. Система третьего типа еще ровнее. Диапазон рабочих оборотов достаточно широкий. Плата за такую покладистость – еще меньшая добавка момента, которую можно получить при правильной настройке. Такие системы используются для ралли, в тюнинге для дорожных автомобилей. То есть для тех автомобилей, которые ездят с частой сменой режимов движения. Для которых важен ровный вращающий момент в широком диапазоне оборотов.

09099Второй Как всегда, бесплатных пряников не бывает. На вдвое меньших от резонансной частоты оборотах фаза отраженной волны повернется на 180 градусов, и вместо скачка разрежения в фазе перекрытия к выпускному клапану будет приходить волна давления, которая будет препятствовать продувке, то есть сделает желаемую работу наоборот. В результате на вдвое меньших оборотах будет провал момента, причем чем большую добавку мы получим вверху, тем больше потеряем внизу. И никакими настройками системы управления двигателем невозможно скомпенсировать эту потерю. Останется только мириться с этим фактом и эксплуатировать мотор в том диапазоне, который можно признать “рабочим”.

Однако человечество придумало несколько способов борьбы с этим явлением. Один из них – электронно-управляемые заслонки около выходных отверстий в головке. Суть их работы состоит в том, что на низкой кратной частоте заслонка перегораживает частично выхлопной канал, препятствуя распространению ударных волн и тем самым разрушая ставший вредоносным резонанс. Выражаясь более точно, во много раз уменьшая добротность. Уменьшение сечения из-за прикрытых заслонок на низких оборотах не столь важно, так как генерируется небольшое количество выхлопных газов. Второй способ – применение так называемых коллекторов . Их работа состоит в том, что они оказывают небольшое сопротивление потоку, когда давление в коллекторе меньше, чем у клапана, и увеличивают сопротивление, когда ситуация обратная.

10099Третий способ – несовпадение отверстий в головке и коллекторе. Отверстие в коллекторе большего размера, чем в головке, совпадающее по верхней кромке с отверстием в головке и не совпадающее примерно на 1 – 2 мм по нижней. Суть та же, что и в случае с конусом. Из головки в трубу – “по шерсти”, обратно – “против шерсти”. Два последних варианта нельзя считать исчерпывающими ввиду того, что “по шерсти” все-таки несколько хуже, чем гладкие трубы. В качестве лирического отступления могу сказать, что несовпадение отверстий – стандартное простое решение для многих серийных моторов, которое почему-то многие “тюнингаторы” считают дефектом поточного производства.

Третий Следствие второго. Если мы настроим выпускную систему на резонансную частоту, например 4000 об/ мин, то на 8000 об/мин получим вышеописанный “провал, если на этих оборотах система окажется работоспособной.

Немаловажный аспект при рассмотрении работы настроенного выпуска – это требования к его конструкции с точки зрения акустических свойств. Первое и самое важное – в системе не должно быть других отражающих элементов, которые породят дополнительные резонансные частоты, рассеивающие энергию ударной волны по спектру. Это значит, что внутри труб должны отсутствовать резкие изменения площади сечения, выступающие внутрь углы и элементы соединения. Радиусы изгиба должны быть настолько большими, насколько позволяет компоновка мотора в автомобиле. Все расстояния по средней линии трубы от клапана до места соединения должны быть по возможности одинаковыми.

торое важное обстоятельство состоит в том, что ударная волна несет в себе энергию. Чем выше энергия, тем большую полезную работу мы можем от нее получить. Мерой энергии газа является температура. Поэтому все трубы до места их соединения лучше теплоизолировать. Обычно трубы обматывают теплостойким, как правило, асбестовым материалом и закрепляют его на трубе с помощью бандажей или стальной проволоки.

Раз уж сейчас говорим о конструкции выпускной системы, нужно упомянуть о таком элементе конструкции, как гибкие соединения. Дело в том, что для переднеприводных автомобилей с поперечно расположенным силовым агрегатом существует проблема компенсации перемещений мотора относительно кузова. Так как опоры двигателя при такой компоновке принимают на себя весь реактивный момент от приводных валов ведущих колес, крены силового агрегата относительно кузова в продольном направлении могут иметь значительную величину. Конечно, величина отклонения сильно зависит от жесткости опор, однако нередко перемещения головки блока достигают величины 20 – 50 мм при переходе от торможения двигателем к разгону на низших передачах. В случае, если мы не позволим выпускной системе свободно изгибаться и сделаем ее абсолютно жесткой, конец глушителя должен будет совершать колебания вверх-вниз с амплитудой 500 – 600 мм, что определенно превышает разумную величину дорожного просвета значительной части автомобилей. Если мы попытаемся в таком случае закрепить трубу за кузов, то подвеска глушителя начнет играть роль дополнительной опоры силового агрегата и принимать на себя реактивный момент ведущих колес. В результате или непрерывно будут рваться подвесные элементы выпускной системы, или ломаться трубы. Для того чтобы избавиться от такого нежелательного явления, применяют гибкие соединения между трубами выпускной системы, позволяя приемной трубе перемещаться вместе с мотором, а всей остальной системе оставаться параллельной кузову. Есть несколько конструкций, позволяющих решить эту задачу. Две самые распространенные – гофрированная гибкая труба или шаровое соединение в виде полусферической шайбы с поджатой пружинами к ней ответной части. Гибкое соединение располагают как можно ближе к оси поворота силового агрегата на опорах, чтобы уменьшить перемещение труб относительно кузова. Для настроенных выпускных систем шаровое соединение предпочтительно. Внутренняя поверхность гофрированной вставки искажает форму трубы, что приводит к появлению паразитных частот резонанса. В качестве лирического отступления следует упомянуть, что для автомобилей такой компоновки при увеличении мощности в результате доработок двигателя и как следствие увеличения момента на передней ведущей оси, стандартные опоры силового агрегата окажутся перегруженными и позволят двигателю в подкапотном пространстве с размахом, вполне вероятно превышающим разумные пределы.

Теперь, после того как стали ясны процессы, происходящие в выпускной системе, вполне можно перейти к практическим рекомендациям по настройке выпускных систем. Сразу скажу, что в такой работе нельзя полагаться на свои ощущения и необходимо измерительной системой. Измерять она должна прямым или косвенным методом обязательно как минимум два параметра – вращающий момент и обороты двигателя. Совершенно понятно, что лучший прибор – динамометрический стенд для двигателя. Обычно поступают следующим образом. Для подготовленного к испытаниям двигателя изготавливают экспериментальную выпускную систему. Так как мотор на стенде и нет ограничений в конфигурации труб из-за отсутствующего кузова, самые простые формы вполне применимы. Экспериментальная система должна быть удобной и максимально гибкой для изменения ее состава и длин труб. Хороший и быстрый результат дают различного рода телескопические вставки, позволяющие менять длины элементов в разумных пределах. Если вы хотите добиться от вашей силовой установки максимальных параметров, вы должны быть готовы выполнить значительное количество экспериментов. Математический расчет и “попадание в яблочко” с первого раза исключите из рассмотрения, как событие чрезвычайно маловероятное. Его можно использовать как “приземление в заданном районе”. Некоторую уверенность в том, что вы недалеко от истины, дают опыт и предыдущие эксперименты с аналогичными по характеристикам моторами, у которых были получены хорошие результаты.

Тут, вероятно, надо остановиться и ответить на вопрос, а на какую частоту надо настраивать выпускную систему. Для этого надо определить цель. Постольку, поскольку в самом начале статьи мы решили, что будем добиваться максимальной мощности, то лучший в этом смысле вариант, если мы получим прирост момента на том участке моментной кривой, где коэффициент наполнения, а следовательно, и момент начинают существенно падать из-за высокой скорости вращения, т.е. мощность перестанет расти. Тогда небольшое приращение момента даст существенный выигрыш в мощности. См. рис. 3. Для того чтобы узнать эту частоту, необходимо как минимум иметь моментную кривую двигателя с ненастроенным выхлопом, т.е., например, со стандартным коллектором, открытым в атмосферу. Конечно, такие эксперименты весьма шумные и, извините за грубое слово, вонючие, однако необходимые. Некоторые меры по защите органов слуха и хорошая вентиляция позволят получить необходимые данные. Затем, когда нам станет известна частота настройки, нагружаем двигатель так, чтобы обороты стабилизировались в нужной точке кривой при на 100% открытом дросселе.

Теперь можно начинать экспериментировать с различными приемными трубами. Цель – подобрать такую приемную трубу или “паук”, а точнее ее длину, чтобы получить прирост момента на нужной частоте. При попадании в нужную точку динамометр сразу отзовется увеличением измеряемой силы. Быстрее всего результат будет получен, если использовать телескопические трубы и менять длину на работающем и нагруженном двигателе. Меры безопасности будут нелишними, так как присутствует вероятность ожога, да и работающий с полной нагрузкой двигатель опасен в смысле разрушения. Известны случаи, когда при аварии обломки блока цилиндров пробивали кузов автомобиля и влетали в кабину водителя. После того как будет найдена конфигурация “паука”, можно приступать к настройке вторичной трубы аналогичным образом. Как я уже говорил, влияние всех остальных элементов выпускной системы сводится к тому, чтобы не потерять уже достигнутого. Поэтому достаточно планируемые к установке в автомобиль трубы и глушителъ пристыковать к найденным и настроенным первым двум элементам и убедиться, что настройки сохранились или существенно не ухудшились. Далее можно уже приступать к проектированию и изготовлению рабочей системы, которая будет соответствовать автомобилю и разместится в предназначенном для нее туннеле кузова. Должен сказать, что работа очень большая и маловероятно, что может быть выполнена без специального оборудования. Кроме того, необходимо иметь в виду, что на параметры настройки выпускной системы оказывают влияние многие факторы. Известный авторитет в области спортивных моторов в США Smokey Yunick считает, что совместной настройке подлежит выпускная система, впускные и выпускные каналы головки, форма камеры сгорания, фазы газораспределения (распредвал), фазировка двигателя, впускной коллектор, система питания и система зажигания. Он утверждает, что любое изменение в одной из названных компонент обязательно влечет за собой перенастройку всех остальных для того, чтобы в худшем случае не навредить, а в лучшем достичь большей эффективности мотора. Как минимум понятно, что в фазе перекрытия, когда настроенная выпускная система выполняет полезную работу, мы имеем дело со сквозным потоком газов из впускного в выпускной коллектор через камеру сгорания. Впускной коллектор точно так же, как и выпускная система, может рассматриваться как колебательная акустическая система со своими резонансными свойствами. Так как цель настройки состоит в получении максимального перепада давления, роль впускного коллектора, а точнее его геометрии, очевидна. Ее влияние для моторов с широкой фазой перекрытия может оказаться меньше, чем от выпуска в силу меньшей энергетики, однако совместная настройка категорически необходима. Для узкофазных моторов (читай – серийных) настройка впускного коллектора, пожалуй, единственный способ получить резонансный наддув.

Пару слов хотелось бы сказать о разнице в настройке впрыскного и карбюраторного моторов.
Во-первых, у впрыскного мотора конструкция впускного коллектора может быть любая, так как мы не связаны с конструктивными особенностями карбюратора, а значит, возможности настройки гораздо шире.
Во-вторых, у него на кратных частотах отрицательное влияние обратного перепада давления существенно ниже. Карбюратор на любое движение воздуха в диффузоре распыляет топливо. Поэтому для кратных частот характерно переобогащение смеси из-за того, что один и тот же объем воздуха сначала движется через карбюратор из камеры сгорания к фильтру, а затем в том же такте обратно. В случае электронной системы впрыска количество топлива может быть строго отрегулировано с помощью программы управления. Также программируемый угол опережения зажигания может помочь уменьшить на этих оборотах вредное влияние обратной волны, не говоря уже об управлении теми заслонками на выхлопе, которые уже упоминались.
И, в-третьих, требование качественного приготовления смеси на низких оборотах диктует необходимость применять сужающееся сечение в карбюраторе, известное как диффузор, что создает дополнительное сопротивление потоку на высоких оборотах.

Ради справедливости надо сказать, что горизонтальные сдвоенные карбюраторы Вебер, Деллорто или Солекс частично решают эту проблему, позволяя каждому цилиндру дать трубу необходимой длины с целью настройки на нужные обороты, иметь достаточно большое сечение, но с переобогащением все равно бороться не в силах.

Есть еще один прием, позволяющий повысить эффективность выпускной системы. Применяется он в основном в тюнинге, так как при определенных эстетических наклонностях конструктора позволяет создать броский внешний вид автомобиля. Где-нибудь, как минимум на фотографиях авто американских любителей, вы наверняка видели автомобили с поднятыми из-под заднего бампера чуть ли не до крыши концами выпускных труб. Идея такой конструкции состоит в том, что при движении за задним срезом автомобиля создается “воздушный мешок”, или зона разрежения. Если найти то место, где разрежение максимально, и конец выхлопной трубы поместить в эту точку, то уровень статического давления внутри выпускной системы мы понизим. Соответственно статический уровень давления у выпускного клапана упадет на ту же величину. Постольку, поскольку коэффициент наполнения тем выше, чем ниже давление у выпускного клапана, такое решение можно считать удачным.

В заключение хочу сказать, что при кажущейся простоте установка другой, отличной от серийной выпускной системы, как бы она ни была похожа на то, что применяется в спорте, вовсе не гарантирует вашему автомобилю дополнительных лошадиных сил. Если у вас нет возможности провести настройки для вашего конкретного варианта мотора, то самый разумный путь состоит в том, что вы купите полный комплект комплектующих для доработки мотора у того, кто эти испытания уже выполнил и заранее знает результат. Вероятно, комплект должен включать в себя как минимум распредвал, впускной и выпускной коллекторы и программу для вашего блока управления двигателем.

Автор статьи-Александр Пахомов, журнал “Тюнинг”.

мая 18, 2010

Чип – тюнинг SUBARU и Mitsubishi

Комментариев нет

Если Вы решили сделать чип – тюнинг Вашего автомобиля, мы предлагаем Вам три варианта прошивок:
Вариант 1. Поднятие мощности двигателя на 40 лошадиных сил.
Вариант 2. Поднятие мощности двигателя на 50 лошадиных сил.
Вариант 2. Поднятие мощности двигателя на 70 лошадиных сил и более.

Перед тем как прошивать Ваш автомобиль, будет сделана профессиональная бесплатную компьютерную диагностику Вашего двигателя. После прошивки будет произведен тест- драйв с записью и проверкой всех параметров.

Откуда берутся дополнительные лошадиные силы после прошивки?—— Изменяется угол опережения зажигания, изменяется качество смеси, изменяется давление надува турбины и т.д.

Зажигание – завод-изготовитель прошивает ECU (блок управления двигателя) на самый некачественный бензин, для того чтобы исключить детонацию в двигателе, что в дальнейшем может привести к выходу из строя двигателя. Самое низкое октановое число бензина, которое рекомендует завод-изготовитель SUBARU – А-95. Для того чтобы поднять мощность – экономичность Вашего автомобиля, мы изменяем угол опережения в сторону раннего зажигания, предназначенного для использования бензина А-98, а так же изменяется диапазон коррекции угла опережения зажигания от датчика детонации.

Качество смеси – скорость распространения фронта пламени у каждой смеси разное, чем беднее смесь, тем скорость распространения фронта пламени выше. Так как мы используем бензин высшего качества, мы можем немного забеднить смесь, что приведет к увеличению мощности и экономичности.

Давление надува турбины – мы поднимаем коэффициент давления надува турбины. Это приводит к большей мощности двигателя на повышенных оборотах – от 3000 до 7000 тысяч, в зависимости от модели автомобиля.

февраля 27, 2010

Совершенствуем авто на примере daewoo nexia

Комментариев нет

Предлагаю вашему вниманию ознакомиться с возможностями по совершенствованию системы управления двигателем на нексии. В качестве подопытного выступает моя машинка. Итак, вдоволь позанимавшись чип-тюнингом на основе родного блока управления, пришел к закономерному выводу, что  для дальнейшего совершенствования системы управления возможности заводского ЭБУ крайне ограничены. И в случае, если владельцу авто пришла идея изменить в железе двигателя что-то более кардинально, нежели установка прямотока и нулевика мы имеем неразрешенную проблему по настройке двигателя. Посему мною было принято решение отработать на своем авто установку чужеродного ЭБУ с гораздо более широкими возможностями, а именно Январь5.1. Итак,  о возможностях данного ЭБУ: работа как с ДАДом(датчик абсолютного давления), так и с ДМРВ(расходомер). Возможность трех видов впрыска на усмотрение настройщика:1.одновременный,2. попарно-параллельный,3.фазированный. Далее: работа с  датчиком кислорода или   совсем без него(в этом случае регулировка СО с диагностического оборудования). Возможность установки дополнительного ряда форсунок, управление соленоидом турбонаддува или закиси азота и многое другое!  

Вот некоторые фото необходимых переделок:

Установка ЭБУ Январь5.1 в штатное место.

P1020325

Установка расходомера от ВАЗа вместо датчика абсолютного давления(ДАД).

1

Устанавливаем задающий диск для датчика распредвала.

2

Монтируем датчик распредвала на крышке ремня ГРМ.

P1020278

февраля 5, 2010

Что такое чип-тюнинг.

Комментариев нет

Что же такое чип-тюнинг? И вообще, что же тюнингуется в этом случае? Как это можно увидеть или ощутить? Например если мы видим на улице красивое авто с явно нестандартным обвесом или окраской мы однозначно сделаем вывод, что этот автомобиль тюнинговый. В случае же с чип-тюнингом все не так однозначно. Его нельзя увидеть или показав пальцем на автомобиль, быть убежденным,что над ним поработали чип-тюнеры, он неосязаем визуально, но ОН ОЩУТИМ! И ощутим в “характере” автомобиля. Тем интереснее становится автовладельцу какой нибудь серенькой девятки, с виду самой обыкновенной, “сделать” на старте своего приятеля на аналогичном авто, с которым до этого они соревновались на равных. И тому есть множество примеров, когда человек проездив на своем “железном друге” немало времени и километров даже и не ожидал от него такой прыти! Как же такое происходит? Спросите вы в недоумении! И что бы разобраться в этом вопросе подробнее нам необходимо немного углубиться в теорию.

Итак! Однозначно можно констатировать тот факт, что эра карбюраторов прошла окончательно и безповоротно. А с ней и то время, когда любой автовладелец мог закатав рукава сунуть свой нос в карбюратор и что-то там покрутить(правда не всегда успешно), затем “отрегулировав” по своему усмотрению топливоподачу, любой “гаражный гений” с успехом мог продолжить настройку, взявшись за регулировку угла опережения зажигания- благо наличие трамблера позволяло это сделать без особых усилий. Целые поколения автолюбителей привыкли к такой ситуации. Но наступила эра инжекторов и электронных систем управления, поэтому поначалу многие даже побаивались автомобилей с впрыском, но и эти страхи прошли. Сейчас уже невозможно купить новый автомобиль с карбюратором, что впрочем не мешает современному человеку успешно эксплуатировать более совершенный чем карбюраторный автомобиль.

Давайте рассмотрим, чем же управляется современный автомобиль. Некоторые даже используют такой человеческий термин как МОЗГИ, и впринципе это очень близко к истине. Устройство, управляющее впрыском топлива, установкой оптимального УОЗ, регулировкой оборотов холостого хода и другими параметрами работы двигателя на основе сигналов, поступающих с различных датчиков называется ЭБУ(электронный блок управления). Для упрощения понимания я приведу примеры ЭБУ, использующиеся в автомобилях ВАЗ—

ЭБУ в своем составе содержит:- микропроцессор, Оперативное Запоминающее Устройство (ОЗУ или RAM), здесь хранятся программные переменные, результаты вычислений, коэффициенты самообучения и накопленные коды ошибок. Содержимое ОЗУ теряется при отключении АКБ.
- Постоянное Запоминающее Устройство (ПЗУ или ROM), в нем хранится программа управления (прошивка), содержимое ПЗУ не изменяется при снятии питания и не может быть изменено в ходе работы программы.
- Электрически стираемое ПЗУ (EEPROM), содержимое котрого также не изменяется при снятии питания, но в отличие от ПЗУ, может изменяться в ходе работы программы. При обучении иммобилайзера или изменении коэффициента коррекции CO данные записываются именно в него. В EEPROM также хранятся идентификационные данные автомобиля, например VIN.

Что такое “прошивка”?В постоянном запоминающем устройстве ЭБУ записана так называемая “прошивка”, которая содержит как правило, две части:
1. Управляющая программа, которая производит необходимые расчеты на основе заложенных формул.
2. Калибровки, которые представляют собой отдельные константы и таблицы, описывающие различные параметры работы системы впрыска.
Физически прошивка размещается в Постоянном Запоминающем Устройстве (ПЗУ или ROM), которое бывает двух типов:
CMOS-UV-EPROM: микросхемы серии 27Сxxx, многократно программируемые, стираются ультрафиолетом, обычно установлены в панельку для быстрой замены. Примером такой реализации являются ЭБУ Bosch M1.5.4
FLASH: более современная Флэш-ПЗУ, которая допускает практически неограниченное число циклов перезаписи, причем без извлечения микросхемы из ЭБУ. Такие ПЗУ устанавливаются в более современных ЭБУ, таких как Январь-5.1. или Bosch MP7.0.
Вот тут мы наконец приблизились к пониманию сути чип-тюнинга, а именно говоря русским языком приходим к выводу, что это не что иное, как изменение заводских калибровок, отвечающих за работу систем впрыска, зажигания и многое другое.

Чип-тюнинг дает прибавку мощности и крутящего момента. Величина этой прибавки зависит от типа и конструкции двигателя, режима его работы. После чипования мощность обычно увеличивается на 5-25% при увеличении крутящего момента на 10-50%. Обычно говорят о возросшей мощности, хотя субъективно она ощущается значительно меньше прироста крутящего момента.

За счет чего появляются дополнительные мощность и крутящий момент двигателя?Сначала немного теории. Мощность – это работа, которую двигатель может выполнить за единицу времени. Эта величина, как правило, прямо и почти линейно зависит от оборотов. Чем сильнее мы раскручиваем двигатель, тем больше мощности получаем. Но возможности двигателя не безграничны, тем более что на его максимальных оборотах значительно ухудшаются продувка и наполнение цилиндров топливовоздушной смесью, и резко возрастает износ всех движущихся частей. Поэтому производители вводят ограничение (так называемую отсечку) на предельные обороты двигателя. Эта отсечка устанавливается в программе блока управления и при чип-тюнинге может быть сдвинута в сторону более высоких оборотов либо убрана совсем. Величина сдвига определяется, прежде всего, способностью самого двигателя “вращаться” быстрее (разумеется, до определенных пределов). В любом случае, показатель мощности при этом возрастет. Почувствовать такую прибавку смогут лишь те, кто готов, не жалея двигателя, раскручивать его до предела. При повседневной эксплуатации гораздо более важный показатель – крутящий момент. Он позволяет машине с самым простым дизелем стартовать не хуже, а порой даже лучше аналогичной машины с бензиновым двигателем в 1,5 – 2 раза большей мощности. Двигатель с большим крутящим моментом гораздо “эластичней”, что позволяет реже переключать передачи; ездить на таком автомобиле существенно приятней. В атмосферных двигателях крутящий момент увеличивают за счет более точного управления зажиганием и впрыском. Учитываются два параметра – скорость горения топлива и обороты. Задача – обеспечить максимально позднее зажигание при условии полного сгорания топлива в цилиндре. У турбированных двигателей есть еще возможность управлять давлением наддува, что дает ощутимую прибавку КПД.

Насколько возрастет расход топлива после чип-тюнинга? Расход обычно возрастает сразу после чипования и остается таковым около недели. Затем падает до прежнего, а в большинстве случаев и меньшего уровня. Объясняется сей феномен просто. Сразу после доработки владелец начинает испытывать машину, “гоняя” ее в жестком режиме. Затем, незаметно для себя, возвращается к привычному стилю езды. А в этом случае расход определяется возросшим КПД: для тех же условий движения ему хватает меньшего количества топлива, то есть двигателю попросту легче “крутиться”

Как влияет такая доработка на ресурс двигателя?
Чип-тюнинг – не просто увеличение мощности и крутящего момента,но и повышение КПД, достигаемое за счет снижения внутренних потерь, которые и вызывают износ движущихся частей двигателя. Однако надо учитывать, что после чип-тюнинга мотор становится более требовательным к качеству топлива и исправности всех компонентов топливной системы. Особенно это относится к турбированным и турбодизельным двигателям. Поэтому всем, кто решил “чиповать” свой автомобиль, рекомендуется привести его в порядок и своевременно производить весь комплекс работ по обслуживанию.

Неужели довести двигатель не может сам завод-изготовитель? Дело в том, что машины выпускаются для широкого круга потребителей и эксплуатируются в разных условиях: с неодинаковой средней температурой, давлением окружающего воздуха и др. Да и топливо заливают не всегда самое лучшее. При всем многообразии условий производителю необходимо обеспечить экологические нормы по токсичности выбросов. Поэтому ему проще проиграть в мощности, установив зажигание более ранним, но обеспечить полное сгорание топлива при всех условиях эксплуатации. Сказанное совсем не означает, что после “чипования” СО у вашего автомобиля зашкалит. Но, настроив машину, вы принимаете на себя обязательства “кормить” ее только качественным топливом. Само собой, такой подход не может быть приемлем при массовом выпуске автомобилей. И все же примеры использования производителем возможностей чип-тюнинга есть: одна и та же модель двигателя на совершенно одинаковых автомобилях, выпущенных с интервалом в год-два, имеет разную паспортную мощность.

ноября 8, 2009

Чего боится инжектор

Комментариев нет

Статьи по диагностике.

Чего боится инжектор.
(Страничка подготовлена из материалов А.Кархова (aka Abbat), автора программ “My Tester”)
Многие владельцы при возникновении неисправности спешат на диагностику или чип тюнинг. Но в большинстве случаев первичную диагностику инжектора можно провести самостоятельно. А чип-тюнинг неисправной машины может быть даже вреден. Поэтому опасайтесь горе – диагностов, сходу предлагающих “затюнить” неисправность.

Читать продолжение…

октября 14, 2009

Пропуски воспламенения

Комментариев нет

Misfire Detected – Пропуски воспламенения

В процессе диагностики автомобилей довольно часто возникает ситуация, когда из-за отсутствия четкого определения расшифоровки кодов неисправности выносятся неверные диагнозы и поиск неисправности идет в неправильном направлении.  Одно из самых частых заблуждений возникает по ошибкам P030x («Misfire Detected»). Нередко диагностические программы и даже специализированная литература выдают расшифровку кодов Р030х как «пропуски зажигания». Начинающие или неопытные диагносты начинают строить неверные предположения, что “ЭБУ диагностирует проблемы в системе зажигания”, но на самом деле это не так.

Для начала давайте разберемся – для чего нужны эти ошибки и почему без них раньше неплохо обходились. Основная причина – экология. Данные ошибки появились в системах, выполняющих нормы  токсичности Евро-2/3 и содержаших в системе выхлопа каталитический нейтрализатор, для защиты последнего от несгоревшего топлива. Несгоревшее топливо при попадании в нейтралитатор догорает в нем, раскаяя катализатор до критических температур при которых он может потерять свои свойства и даже разрушиться. Поэтому при обнаружении пропусков воспламенения, система отключает форсунку того цилиндра, в котором обнаружился пропуск и зажигает ошибку по соответствующему цилиндру (P0301-P0304). Если пропуски носят множественный характер, выставляется также ошибка P0300.

Для понимания причин возникновения пропусков воспламенения лучше всего разобраться в механизме обнаружения и фиксации  данных ошибок программой контроллера.  ЭБУ двигателя не имеет обратной связи по системе зажигания и данный тип неисправности “вычисляется” системой впрыска так называемым “косвенным методом”. Суть этого метода заключается в том, что на полностью исправной системе коленчатый вал двигателя  вращается достаточно равномерно, и по сигналам ДПКВ это отлично видно. Если же в каком-либо цилиндре, по какой-либо причине, отсутствовала вспышка топлива, то диаграмма сигналов изменится. Следовательно, измеряя временные интервалы сигналов ДПКВ, можно с достаточной долей вероятности судить о сгорании смеси и вычислять в каком цилиндре (по положению на диаграмме) происходит сбой.

Производители ПО стараются как можно точнее определять данные ошибки, но, так как косвенный метод, описанный выше, все-таки не идеален, т.к коленчатый вал может работать неравномерно не только по причине пропусков воспламенения, строится модель фильтрации на основе Датчика Неровной Дороги для отслеживания резких вертикальных передвижений кузова автомобиля, могущих вызвать изменение равномерности вращения коленчатого вала. Алгоритм взаимодействия ДНД с системой определения пропусков воспламенения прост – если в момент обнаружения пропусков поступали сигналы с ДНД, обнаруженные пропуски игнорируются, соответственно, топливо не отсекается и ошибки не выставляются.

Твердо уяснив, что ошибку нужно трактовать как “в цилиндре Х не произошло сгорание смеси” и никак по другому, намного проще искать неисправность, не зацикливаясь только на системе зажигания. Естественно, система зажигания попадает под подозрение первой, так как пропуски зажигания это частный случай пропусков воспламенения. Но и других причин более чем достаточно.

Основные причины:

  • Свечи: пробитые, с очень большим зазором, с очень маленьким зазором, в масляном нагаре и просто некачественные.
  • Высоковольтные провода: с очень большим сопротивлением, либо в обрыве и с замасленной поверхностью, а так же поврежденные физически.
  • Вышедшие из строя катушки или модули зажигания. Последние могут выйти из строя по вышеперечисленным либо другим причинам.
  • Неравномерно пропускающие (забитые) форсунки. Это может быть следствие загрязнения из-за некачественного топлива.
  • Неравномерная компрессия. То есть,  если компрессия в одном или более цилиндре значительно отличается от других, воспламенения смеси может не происходить из-за недостаточного сжатия воздушно-топливной смеси.
  • ГРМ. На восьмиклапанных ДВС это неправильная регулировка (уход регулировки вследствие износа) зазоров ГРМ. На шестнадцатиклапанных неправильная работа (негерметичность) гидрокомпенсаторов.
  • Подсос воздуха. Это могут быть «усохшие» колечки форсунок, незатянутые крепления или дефект прокладки впускного коллектора,  а так же подсос воздуха через технологические отверстия. Например, на шестнадцатиклапанных двигателях ЗМЗ подсос воздуха может быть из-за развалившегося шланга РДТ, на шестнадцатиклапанных двигателях ВАЗ – неприкрученные  шпильки крепления декоративной крышки (авто с аллюминиевым коллектором) и пр.
  • ДНД. Если Вы отключите его или поставите вертикально (а именно так, например, рекомендуют некоторые производители распорок для а/м Калина) Вы можете получить ошибки по пропускам воспламенения по делу и без дела.


Это конечно, самое основное и то, что “лежит на поверхности”. Могут быть еще причины, вплоть до самых изысканных, (например, разрушение выпусного кулачка распределительного вала и пр.) но остановимся на вышеперечисленных. Поняв принцип, Вы сможете сами разработать собственные методики. Данная статья не ставит целью перечислить все возможные неисправности, цель статьи – установить четкую границу между пропусками воспламенения и пропусками зажигания.

октября 14, 2009

О загрязнении дросселя

Комментариев нет

О влиянии загрязненности внутренней поверхности дроссельного патрубка (ДП) на работу двигателя.
©Иван Скрыдлов aka Aktuator
Основным рабочим элементом дроссельного патрубка является дроссельная заслонка (ДЗ). Именно она, открываясь, изменяет проходное сечение патрубка. Этим обеспечивается поступление объема воздуха, необходимого для полного сгорания топлива в двигателе. Но и будучи закрытой, при полностью отпущенной, не нажатой педали газа, ДЗ должна пропускать некоторое количество воздуха, необходимое для работы двигателя на принудительном холостом ходу (ПХХ) и холостом ходу (ХХ). Для этого при производстве ДП производится регулировка закрытого положения ДЗ таким образом, чтобы между внутренними стенками ДП и самой ДЗ был небольшой зазор, называемый тепловым. Резьбу винта, регулирующего тепловой зазор, обмазывают специальным герметиком для предотвращения самопроизвольного или умышленного вращения в дальнейшем. Еще одно из предназначений зазора – недопущение закусывания ДЗ в закрытом состоянии об стенки ДП. При закрытой ДЗ воздух поступает также в обход ДЗ, через байпасный канал (зазор между стенками калиброванного отверстия и наконечником штока регулятора холостого хода (РХХ)). В процессе работы двигателя положение штока РХХ постоянно меняется, обеспечивая регулирование ХХ. Объем воздуха, проходящего через ДП при закрытой ДЗ, жестко зафиксирован в прошивке контроллера, поэтому фактическое изменение воздуха по сравнению с константой может привести к невозможности регулирования ХХ. На практике это обычно приводит к следующим довольно характерным перебоям в работе двигателя:

1. Двигатель с трудом восстанавливает обороты холостого хода при отпускании педали газа. Например, при торможении или движении накатом на нейтральной передаче. Обороты двигателя вместо плавного возврата к оборотам ХХ вдруг резко падают до 400-600 оборотов, после чего двигатель глохнет либо его сильно потряхивает, и обороты ХХ с трудом восстанавливаются.

2. Сильно затруднен горячий пуск двигателя, а при несвоевременном принятии мер и холодный. При попытке запустить двигатель приходится долго крутить стартером. Из выхлопной трубы уже пахнет бензином, а двигатель все не запускается. Но стоит слегка, на 2-10%, приоткрыть ДЗ, нажав на педаль газа, как происходит чудо, двигатель запускается, “потраивая” первые несколько секунд.

Причиной вышеперечисленных неисправностей служит смесь пропускаемых воздушным фильтром микрочастиц пыли и частиц масла, поступающих из системы вентиляции картерных газов. При эксплуатации а/м эта смесь постепенно оседает на внутренней поверхности ДП, в тех местах, где есть наибольшие завихрения воздуха. Т.е. сразу за ДЗ и на штоке РХХ. В результате со временем зарастает грязью тепловой зазор у ДЗ и уменьшается сечение байпасного канала РХХ.

Таким образом, в результате получаем следующее: сечение воздушных каналов уменьшается, состав смеси обогащается.

При скоплении грязи выше некоторого критического уровня, разного для каждого двигателя, когда система регулирования оборотов уже не может справиться с изменившимся из-за грязи проходным сечением в ДП (о котором ей к тому же ничего не известно), начинают проявляться характерные перебои.

Дроссельные патрубки, работающие в системах под управлением контроллеров GM, намного меньше подвержены потере работоспособности при наличии грязи. В них газы из системы вентиляции картера подаются в задроссельное пространство.

Следует отметить, что на двигателях объемом 1,6 литра в связи с изменением каналов системы вентиляции картерных газов в ДП стало поступать в несколько раз больше паров масла. Что именно и каким образом там изменено, в данной статье не рассматривается.

Для справки: При диаметре отверстия 10 мм и расстоянии от штока РХХ до стенок отверстия 2 мм имеем кольцо для прохода воздуха, с внешним радиусом 5мм и внутренним 3мм. Площадь кольца = pR1?- pR2? = 3,14*5?-3,14*3?= 50,27мм?. При наличии слоя грязи толщиной 0,25мм, при прочих равных имеем площадь кольца = 3,14*5?-3,14*3,5?=38,42 мм?. Разница почти 34%. Т.е. вместо 14,7 состав смеси станет ~9,7. Это без учета сечения теплового зазора.

Сможет ли нормально завестись или работать двигатель при таком составе рабочей смеси? Правильный ответ – нет.

За какое же время может нарасти такой слой грязи? За 20-50 тысяч км пробега.

Из практики, грязь в ДП следует принимать во внимание как одну из возможных причин неустойчивой работы двигателя на ПХХ и ХХ после 10-15 тысяч км пробега. Естественно, это значение может несколько меняться в зависимости от районов эксплуатации а/м. В степных районах, с большим количеством пыли, скорее всего, оно будет меньше, а в районах крайнего севера, где большую часть года лежит снег, больше.

В начале 2005 г. на нашем предприятии в состав регламентных работ при прохождении планового Технического Обслуживания по талону №2 (пробег 14500-15500 км) была введена операция «Промывка дроссельного патрубка». Теперь, к концу 2006г., причиной неустойчивого ХХ на гарантийных а/м загрязненность ДП является в 1-3 случаях на 100 обращений, против 20-30 до того. На не гарантийных а/м все осталось без изменений.

Напоследок, в качестве иллюстрации к статье – несколько фотографий.

1

октября 14, 2009

Диагностика по давлению топлива

Комментариев нет

Диагностика по давлению топлива

Давление топлива – один из самых важных с точки зрения диагностики параметров двигателя. От него зависит состав смеси, а следовательно, и поведение автомобиля в различных режимах. Попробуем свести в систему методы диагностики по давлению топлива.
Естественно, для работы потребуется топливный манометр. Лучше всего приобрести прибор с крупной удобочитаемой шкалой, предел измерения – 5-6 кгс/см2. Например, такой, как на фото. Использование манометров с пределом до 10-12 кгс/см2, применяемых при диагностике иномарок, вряд ли целесообразно из-за относительной неточности в диапазоне 2-3 кгс/см2.
Итак, подключаем манометр и диагностический сканер.

1


1. Первым делом оцениваем работу регулятора давления. Для этого на неработающем двигателе включаем насос. Манометр должен показать 3.0+/-0.2 кгс/см2. Если давление ниже 2.8 кгс/см2, лучше поменять РДТ, потому что на мощностных режимах машина будет туповата. Окончательный приговор РДТ выносим только после следующего пункта.
2. Далее проверяем давление нулевой подачи. Название параметра говорит само за себя – это давление, развиваемое насосом, как говорят, “на пробку”, то есть топливо при этом не подается. Косвенно этот параметр говорит об остаточном ресурсе насоса, при износе он постепенно уменьшается.
Итак, берем круглогубцы и пережимаем “обратку”. Сделать это нужно достаточно резко. Стрелка манометра должна буквально метнуться к предельному значению. Если она поднимается медленно, то, возможно, забит топливный фильтр или сетка бензоприемника. Само же предельное значение говорит о многом. Если насос новый, оно достигнет 5-6 кгс/см2, а на насосах производства Чехии – до 7 кгс/см2. В любом случае, если давление превысило 5 кгс/см2, то насос обладает достаточным ресурсом. В мануалах приводятся различные значения давления нулевой подачи, при которых насос якобы требует замены. Но на практике, если насос “на пробку” давит хотя бы 4 кгс/см2, ему еще ездить и ездить. Реально клиенты жалуются на тупизну автомобиля, когда этот параметр уже не дотягивает до трех “очков”.3. Выключаем насос. Давление должно упасть примерно на 0.7 кгс/см2 и остаться на этом уровне. Если сразу падает на ноль, то либо неисправен обратный клапан насоса, либо РДТ. Этот дефект, конечно, не смертелен, и часто устраняется кратковременным пережатием “обратки”. Если выяснится, что “виноват” РДТ, его можно заменить, но менять из-за обратного клапана бензонасос не представляется целесообразным, во всяком случае, по мнению клиентов.
4. Заводим двигатель. Внимательно следим за стрелкой манометра. Вот здесь-то и пригодится крупная шкала. Стрелка может слегка дрожать, это следствие больших пульсаций абсолютного давления (давления во впускном ресивере). Эти пульсации – тема отдельного разговора, пока что забудем о них. Но если стрелка не дрожит, а “гуляет”, причем в достаточно широких пределах (до 0.3 кгс/см2), то наверняка забита сеточка бензоприемника. Например, так на фото.  И это еще не самый экстремальный вариант.

2


5. На заведенном двигателе давление будет около 2.3 кгс/см2. Если снять с РДТ вакуумный шланг, резко поднимется до 3 кгс/см2 (либо до того значения, которое получили в п.1). Надеваем шланг обратно. Плавно поднимаем обороты примерно до 3000. Если при этом давление будет постепенно падать, то это еще один признак “мертвого” насоса.6. Можно еще проверить производительность, открутив подающий топливопровод и подав питание на бензонасос. За минуту должно набежать около 1.5 литра. Честно говоря, за всю свою практику никогда этого не делал, как-то обходился показаниями манометра.7. Самый экстремальный вариант – давление около 1 “очка” и неровный звук работы насоса. Причина – нет бензина в баке. Не смешно. Раз в месяц регулярно отправляю машины на заправку.Вот и вся нехитрая наука. Если бензобак пришлось-таки разбирать, есть смысл заглянуть в него с фонариком. На дне обнаружится вода, лохмотья грязи, песок и прочие лишние субстанции. Их нужно удалить грушей. А лучше, если есть, вакуумной установкой для замены масла. Раз уж вспомнили о баке – еще один совет. Чтобы зимой бензобак не превращался в лепешку, просверлите его крышку с обратной стороны. Метод тупой и не всеми специалистами признаваемый, но радикально действенный. Удачи!

октября 14, 2009

Газоанализ

Комментариев нет

Газоанализ и диагностика.
©Алексей Пахомов, (aka Is_18) Ижевск 17.08.2005
Обновление 20.01.2008Современный диагностический участок немыслим без газоанализатора. К сожалению, даже среди профессионалов автосервиса бытует мнение, что этот прибор необходим для регулировки СО перед техосмотром или в угоду “зеленым”. Это не так. Можно с уверенностью утверждать, что газоанализатор – один из основных инструментов диагноста. Как врачу для постановки диагноза необходимы анализы пациента, так и мастеру нужны данные “анализа”, чтобы выявить “болячки” двигателя, ведь состав выхлопных газов напрямую зависит от его состояния.

Бесспорно, на современном диагностическом участке необходим только четырехкомпонентный газоанализатор с расчетом параметра лямбда. Двухкомпонентные приборы пригодны только для регулировки карбюраторов. Какую фирму-производителя предпочесть – зависит в основном от финансовых возможностей автосервиса и большой роли не играет.

Попробуем разобраться, какую информацию можно извлечь из состава выхлопных газов.

Немного теории.

Прежде всего вспомним из школьного курса состав атмосферного воздуха, это потребуется для правильного понимания сути происходящего.

Азот _____________________________78%
Кислород _________________________20.95%
Аргон____________________________0.93%
Углекислый газ (СО2)_______________0.03%

Остальные газы, в основном инертные, присутствуют в малых количествах, и в нашем случае значения не имеют, как, впрочем, и аргон. Цифры, очень близкие к приведенным, можно увидеть на табло газоанализатора, если включить его на “свежем воздухе”.
Итак, в цилиндрах двигателя сгорает горючая смесь. Реакция окисления углеводородов топлива происходит по следующей схеме:

СН + О2 => СО2 + Н2О.

Состав смеси принято оценивать коэффициентом избытка воздуха “лямбда”. Он представляет собой отношение реального количества воздуха, поступившего в цилиндры, к тому количеству, которое необходимо для полного сгорания поступившего в цилиндры топлива. Смеси, в которых количество воздуха совпадает с теоретически необходимым, называются стехиометрическими. Лямбда в этом случае равна 1. Если количество воздуха больше необходимого, то смесь принято называть бедной, и лямбда находится в диапазоне 1.0…1.3. Более бедная смесь перестает воспламеняться. Если же воздуха меньше необходимого, то смесь называют богатой. Такая смесь характеризуется значением лямбда 0.8…1.0.

Казалось бы, при сгорании стехиометрической смеси выхлопные газы должны состоять из углекислого газа СО2, водяного пара Н2О и азота N2. На деле не все так просто. Под действием высокой температуры в цилиндре двигателя азот и кислород вступают в реакцию, в результате которой образуются оксиды азота, в основном NО. Кроме того, в отработавших газах (ОГ) всегда содержатся углеводороды, обозначаемые обычно СН. Они представляют собой исходные или распавшиеся молекулы топлива, которые не принимали участия в сгорании. Часть СН выбрасывается в результате того, что на тактах впуска и сжатия горючей смеси пары топлива поглощаются масляной пленкой на стенках цилиндров. На такте выпуска происходит их выделение из пленки.

Кроме этого, в ОГ обязательно присутствует продукт неполного сгорания топлива – оксид углерода СО (угарный газ). И, конечно же, неизбежно остается не вступивший в реакцию кислород. Поэтому состав отработавших газов исправного инжекторного двигателя при смеси, близкой к стехиометрической, выглядит так:28.10

Значения параметров на фото близки к типичным, но далеко не эталонные.

Если взглянуть на схему реакции, то становится вполне очевидным, что оптимальное сгорание горючей смеси характеризуется максимальным выделением углекислого газа СО2. Грубо говоря, чем качественнее сгорает топливо в конкретном двигателе (а каждый двигатель по большому счету – индивидуальность), тем больше СО2 в составе ОГ, и это один из критериев, которыми можно воспользоваться при регулировке топливоподачи.

Как же извлечь из данных газоанализа необходимую информацию? Прежде всего, газоанализатор не укажет на неисправный датчик, но с его помощью можно определить направление поиска. Рассмотрим это на примерах.

Бедная смесь. Этот режим характеризуется низким содержанием СО, пониженным СО2, повышенным – кислорода и СН. Расчетный параметр лямбда окажется больше единицы. Причины такого дефекта применительно к инжекторным двигателям – подсос воздуха во впускной тракт, низкое давление топлива, неверные показания ДМРВ, неверная регулировка топливоподачи. Искать конкретную причину необходимо уже с помощью других приборов. Бедную смесь нельзя путать со следующим дефектом.

Негерметичность выхлопной системы. Представим себе, что имеет место неплотное соединение или трещина. Что при этом происходит? Через неплотность подсасывается атмосферный воздух и, смешиваясь с отработавшими газами, изменяет их состав. У начинающих может возникнуть вопрос – почему воздух подсасывается, вроде бы должно быть наоборот. Дело в том, что перемещение газов в выхлопном тракте носит волновой характер, и зоны давления чередуются с зонами разрежения. Именно в зону разрежения и подсасывается воздух. А теперь вспомним состав атмосферы. Даже если подсос незначителен, то содержание О2 в ОГ увеличится очень сильно! Ведь в воздухе его почти 21%, а в ОГ около 1%. В то же время СО2 в воздухе мало, и количество этого газа в составе ОГ изменится не так значительно. То же можно сказать и про СО и СН. Итак, необходимо различать бедную смесь и подсос воздуха в выпускной тракт. Во втором случае имеет место неестественно высокие значения О2 и лямбда:
Достаточно низкое содержание СН говорит о том, что топливо сгорает хорошо, и СО вроде бы в норме, но очень много кислорода, и, соответственно, высокое значение лямбда. Снимок сделан на автомобиле, у которого преднамеренно был ослаблен хомут глушителя. Добавлю еще, что подобный дефект с помощью двухкомпонентного газоанализатора обнаружить попросту невозможно.

Богатая смесь. В этом случае газоанализатор покажет высокое содержание СО, повышенное СН, пониженное СО2, О2, и лямбда меньше единицы. Причин много – неверные показания ДМРВ (чаще всего), повышенное давление топлива, неверный сигнал ДТОЖ, а также бензин в масле, статью о котором следует читать вместе с этой, чтобы сложилось полное понимание происходящего. Говоря о повышенном содержании СН, следует понимать величину до 300..500 ррm, такое значение обычно сопровождает богатую смесь. Если же оно значительно выше, причем признаки богатой смеси могут и отсутствовать, то это уже проявление следующего дефекта.

Высокое содержание СН. Мы уже говорили о том, какими путями СН появляется в отработавших газах. Нормальное значение этого параметра – 50..200 ррm. Если на табло прибора мы видим СН, равный 300..400 и более, это повод искать причину, по которой бензин попросту не сгорает, другими словами, имеют место пропуски вспышек. Не “пропуски искры”, как иногда выражаются, а именно вспышек. А вот причин этих пропусков много. Изношенные или неисправные свечи, высоковольтные провода, дефектный модуль зажигания, не отрегулированные клапаны, пониженная компрессия, неисправная (забитая) форсунка. Причем все это – как в одном, так и в нескольких цилиндрах. Еще одна причина повышенного содержания в ОГ паров топлива – неплотный или начинающий прогорать выпускной клапан. В этом случае на такте сжатия часть топливного заряда попросту выталкивается в выпускной тракт. Двигатель при этом может работать вполне нормально, и остальные параметры газоанализа будут в норме. На фото ниже приведен пример параметров выхлопа двигателя, имеющего дефектные свечи.

2

Все остальные системы заведомо в полном порядке. Проанализируем полученные данные. Повышенное содержание в ОГ паров топлива говорит о том, что последнее попросту не сгорает. Далее. СО понижено, и его значение позволяет сделать вывод, что богатая смесь не имеет места. Высокое содержание кислорода вкупе с высоким же СН позволяет сделать предположение о пропусках. Откуда кислород? Да из тех же цилиндров, которые при пропусках просто выплевывают атмосферный воздух, смешанный с бензином. СО2 понижено, что тоже говорит о ненормальном сгорании. Ну и лямбда – прибор рассчитывает ее, исходя в том числе и из содержания кислорода. Именно пропуски вспышек и наблюдались на данном двигателе, и они хорошо слышны у среза выхлопной трубы.

Датчик кислорода. То, что автомобиль оснащен ДК и катализатором, не избавляет, как ни странно, от применения газоанализатора. Полноценная диагностика включает в себя проверку правильного функционирования системы управления двигателем, даже если последняя не предоставляет возможности что-то отрегулировать. Итак, Евро2. Вставляем зонд прибора в трубу, ждем. Если все в порядке, то будет что-то похожее:

3

Что мы видим? Видим, что катализатор свое дело знает, полноценно “дожигает” ОГ до гораздо более безобидного состояния. СО – ниже предела измерения, совсем мало СН. Зато значение СО2 близко к максимальному, и очень мало кислорода, ибо весь ушел на превращение СО и СН в безвредные СО2 и Н2О. Ну и лямбда почти в идеале. Здесь мы не увидим оксидов азота, но нужно знать, что в катализаторе эти оксиды, весьма вредные для здоровья и окружающей среды, восстанавливаются до чистого азота и уже не портят экологическую обстановку.

Но можно столкнуться с совсем другой картиной. ДК работает, напряжение на нем весело скачет, а на состав ОГ страшно смотреть. Очень богатая смесь, и катализатор уже не в состоянии с ней справиться. Чтобы понять причину этого явления, надо вспомнить, как работает датчик кислорода. Он отнюдь не измеряет, он сравнивает содержание кислорода в ОГ с содержанием его же в атмосферном воздухе. Для этого датчику необходим приток воздуха, который, кстати, осуществляется по проводам ДК. Если этот приток по какой-либо причине затруднен, ДК начинает выдавать сигнал, неадекватный содержанию кислорода в ОГ. При этом датчик работает, ЭБУ корректирует топливоподачу по его сигналу, но смесь будет богатой. Причиной этого, довольно редкого, надо сказать, явления, бывают перекрученные провода ДК, вода в разъеме или неумелая обработка антикором.

Приведу еще пример. На фото ниже показан состав ОГ двигателя с полностью неработающей форсункой (бывает и такое). Полная дисгармония, огромное содержание кислорода и отсюда запредельная лямбда.

4

Вообще работа диагноста – во многом творчество. Чаще всего один двигатель содержит кучу разных “болячек”, и выявить дефект с первого взгляда на табло газоанализатора не удается. В любом случае, нужно подходить к поиску дефекта творчески, газоанализатор – только помощник вашему опыту и интуиции. А теперь рассмотрим еще один интересный вопрос.

Анализ работы катализатора.

В форуме часто возникают вопросы о том, как влияет катализатор на состав ОГ, как отрегулировать топливоподачу, если в ЭБУ вместо прошивки Евро2 “заливают” прошивку с поддержкой RСО, не удаляя при этом катализатор. С целью внесения ясности в этот вопрос и раз и навсегда поставить точку мной был проведен следующий эксперимент.

Автомобиль – ВАЗ 2112. ЭБУ – VS5.1
Прошивка – V5D07X09, коммерческая, с поддержкой RСО.

1.Катализатор присутствует.
Сняты показания СО, СО2, О2, СН и лямбда в диапазоне регулировочного коэффициента от -0.250 до +0.250.

2. Вместо катализатора установлена труба-вставка, и измерения проведены повторно.

Результаты отображены на графиках. Сплошная линия соответствует замеру с катализатором, прерывистая – без оного. Графики строились вручную, с некоторой интерполяцией. Отмечу еще один нюанс – по какой-то причине прибор наврал мне значения СО2, может, просто не выдержал столь долгой работы :) Пиковое значение без катализатора должно быть на уровне 14…14.5%, с катализатором – 16%. За пять минут до измерений он совершенно честно показал почти 16% (на фото 4), а в ходе непрерывных измерений на том же моторе до шестнадцати процентов не дотянул. С этой оговоркой можно обратить внимание на полученные результаты (рис.1) и проанализировать их.

5

Итак, что мы видим?

1. Первое, что бросается в глаза, – значение лямбда в обоих случаях практически совпало. На обогащенных смесях точки просто образовали одну линию, на обедненных – расхождение на уровне погрешности измерения. И лишь на самых бедных смесях разница заметна, но, вероятно, в том диапазоне просто невозможно корректное вычисление лямбда. Вывод: независимо от наличия или отсутствия катализатора, рассчитанный параметр лямбда остается одним и тем же. По-другому и быть не могло, ведь лямбда характеризует только работу двигателя, а никак не катализатора.

2. Очень любопытно ведет себя СН. Без ката – ну просто классика, как на картинках в учебниках. С катом интереснее. Он сильно влияет при бедной смеси. Около стехиометрии наблюдается характерная впадина. Именно в этом диапазоне и работает катализатор. Причем при RСО=0.05..0.06 происходит очень резкий скачок СН, и далее он почти сравнивается со значением, полученным без ката. Лучше, как говорится, один раз увидеть такую картину, чтобы многое понять.

3. Графики содержания кислорода очень похожи. Естественно, при работе катализатора кислород расходуется, и это заметно при их сравнении.

4. То же самое можно сказать и о графиках СО. Совершенно четко прослеживается диапазон в районе стехиометрии, где эффективность работы катализатора максимальна, и графики соответственно максимально разнятся.

5. Графики СО2 тоже имеют академический вид. Значение этого параметра выше с катализатором. Объясняется это тем, что последний превращает в СО2 содержащиеся в ОГ пары бензина и угарный газ. При отклонении от стехиометрии как в сторону обеднения, так и в сторону обогащения смеси, количество СО2 уменьшается.
Теперь о регулировке топливоподачи. Перед тем, как заливать прошивку с регулировкой, нужно провести диагностику двигателя. Надеюсь, не надо никого в этом убеждать. В ходе работы обязательно проверить на герметичность тракт выхлопа. Как – читать выше. Затем заливаем прошивку. Двигая коэффициент СО, добиваемся максимально достижимого значения СО2. Или добиваемся лямбда, равного единице. В принципе, это одно и то же. На моих графиках эти точки чуть-чуть не совпали, но это, возможно, из-за неверного СО2, которое используется прибором при расчете лямбда.
Как уже говорилось, СО2 – самый конечный продукт сгорания топлива. Поэтому, чем полноценнее оно сгорает в цилиндрах двигателя (и «догорает» в катализаторе), тем выше процент этого газа в составе ОГ. Кроме того, если посмотреть на графики, то становится очевидным, что график СО2 – единственный, имеющий экстремум. Причем этот экстремум совпадает со стехиометрией. Этот просто замечательный момент. Почему?
Представим себе, что в выхлопной системе есть негерметичность, или цилиндры работают неодинаково по какой-то причине, или попросту врет газоанализатор. Если для регулировки подачи топлива мы воспользуемся значением СО, то мы ошибемся! А если «поймать» максимум СО2, то это будет наилучшая настройка для данного конкретного двигателя. Поэтому метод настройки топлива по показаниям СО2 так же имеет право на жизнь (а при наличии катализатора – только он), как и метод настройки по СО. Я в работе пользуюсь обоими.
Количество СО2 в выхлопе – 16 и выше с катализатором и 14,5 – без. Хотя конкретная цифра, я полагаю, очень сильно зависит от газоанализатора. Так что лучше всего понаблюдайте, что показывает конкретно Ваш прибор на разных автомобилях, и делайте выводы.
Хочу еще обратить Ваше внимание на один нюанс: лямбда, которую мы видим на табло, не реальная, а рассчитанная самим газоанализатором по тем значениям СО, СО2 и О2, которые он уже получил. Так что относиться к ней надо с пониманием. Например, при абсолютно нормально настроенном двигателе и дырявом глушителе лямбда покажет бедную смесь.

Вот и весь нехитрый секрет. Попробуйте внимательно последить за всеми параметрами при работе с четырехкомпонентным газоанализатором, и ваш опыт диагноста значительно обогатится.

октября 14, 2009
Следующая страница »