CC BY
15IT-технологии
Ш
¿¡»»ЩН«^
Калибровка электронной системы управления двигателем с искровым зажиганием, работающим на газовом топливе
В.А. Шишков,
начальник технического отдела ООО «Рекар»,
доцент Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева, к.т.н.
Рассмотрены адаптация и калибровка четырех вариантов электронной системы управления ДВС с искровым зажиганием, работающим на газовом топливе. На основании исследований, проведенных автором, даны рекомендации по адаптации и калибровке электронной системы управления как двухтопливного, так и однотопливного газового ДВС на различных режимах его работы.
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания (ДВС), калибровка, впрыск газового топлива, искровое зажигание, алгоритм, электронная система управления.
Calibration of an electronic control system of the engine with spark ignition, working on gas fuel
V.A. Shishkov
The adaptation and calibration of four variants of an electronic control system the engine of internal combustion with spark ignition working on gas fuel is considered. The recommendations for adaptation and calibration of an electronic control system both two-fuel, and one-fuel gas the engine of internal combustion on various modes of his work are given.
Keywords: the engine of internal combustion, calibration, direct injection of gas fuel, spark ignition, algorithm, electronic control system.
Окончание. Начало в № 1 (19) 2011 г.
The end. The beginning in № 1(19) 2011
Калибровка электронной системы управления двигателем (ЭСУД) осуществляется для достижения соответствующих законодательных норм по токсичности отработавших газов, испарениям углеводородов, а также для получения соответствующих
ездовых качеств автомобиля при установленных заводом-изготовителем условиях эксплуатации. Калибровка ЭСУД на газовом топливе зависит от типа электронной системы управления ГБО и алгоритма управления двигателем. В основном применяют четыре типа систем управления. Описание калибровки газовой системы с электронным управлением,
отдельным контроллером и получением управляющих сигналов от бензинового контроллера, а также автономной системы электронного управления двигателем для однотоп-ливных газовых автомобилей приведено в первой части в предыдущем номере журнала [1].
Рассмотрим калибровку систем третьего и четвертого типов.
Независимые бензиновая и газовая системы электронного управления ДВС с подачей топлива только одного вида
Калибровка данной системы электронного управления ДВС практически совпадает со всеми работами, описанными для второго варианта системы управления. Отметим только некоторые особенности при проведении данных работ.
■ При использовании в качестве топлива бензина и природного газа пуск и прогрев ДВС можно выполнять на любом виде топлива как для холодного, так и для прогретого двигателя.
■ Для исключения скачка мощности и крутящего момента переключение с одного на другой вид топлива желательно выполнять на режиме холостого хода при отпущенной педали акселератора. При переключении на повышенных режимах необходимо проводить калибровку режимов работы ДВС на обоих видах топлив таким образом, чтобы в точке переключения соблюдались условия примерного равенства Nг = Nб и Mг = Mб. В таком случае из-за потерь мощности и крутящего момента частота вращения коленчатого вала при работе на газе будет немного выше, чем при работе на бензине пг > п6.
■ Переключение с одного вида топлива на другое необходимо выполнять при частичных нагрузках, при которых возможно соблюдение условия идентичности мощности и крутящего момента.
т
1Т-технологии
■ На мощностных режимах из-за потерь при работе на газе не рекомендуется переключение с одного вида топлива на другое из-за появления скачка мощности и крутящего момента, что приведет к динамическому толчку автомобиля. Для предотвращения толчка в алгоритме переключения необходимо использовать противотолчковую функцию с плавным изменением режима работы двигателя при переключении с одного вида топлива на другое.
■ Для данной системы нет необходимости соблюдать условие равенства коэффициентов обучения при работе на бензине и газе, так как коррекция топливоподачи при работе ДВС на разных топливах независимая.
■ При полной выработке газового топлива из баллона необходимо проводить калибровку автоматического переключения на бензин по минимальному среднему уровню сигнала с датчика давления газа в рампе форсунок или в баллоне, при котором еще возможна устойчивая работа ДВС и достаточно его мощности и крутящего момента для нормального передвижения автомобиля. Необходимо помнить, что колебания давления в газовой рампе форсунок во время работы двигателя могут быть значительными. Поэтому в алгоритме управления двигателем должна быть предусмотрена функция распознавания среднего минимального давления в течение выбранного промежутка времени. Это необходимо для исключения ложных срабатываний системы переключения с газа на бензин при выработке газового топлива. При наличии датчика давления газа в баллоне или до магистрального клапана переключение с газа на бензин целесообразнее выполнять по минимальному выбранному уровню сигнала с этого датчика, так как уровень пульсаций давления значительно ниже, чем в газовой рампе форсунок.
Зависимые бензиновая и газовая системы электронного управления ДВС с одновременной подачей топлив двух видов [2]
Рассмотрим особенности алгоритма управления и калибровки данной ЭСУД.
■ Необходимо определить режимы для одновременной подачи топлив двух видов с точки зрения соблюдения норм токсичности отработавших газов, получения максимальной мощности и крутящего момента или повышения экономичности эксплуатации двигателя и автомобиля.
■ Режимы, на которых подается один из видов топлив, необходимо калибровать по технологии однотоп-ливного автомобиля для второй схемы управления.
■ Калибровку режимов с одновременной подачей двух видов топлив необходимо осуществить с соблюдением следующих особенностей:
1. Для выполнения норм токсичности отработавших газов доля бензина должна быть минимальна и выбрана с учетом возможности бензиновых электромагнитных форсунок, а именно минимального количества бензина при минимальной ширине импульса впрыска в линейном диапазоне ее расходной характеристики.
2. Для получения максимальной мощности и крутящего момента доля бензина в общей массе впрыскиваемого топлива должна быть оптимальной с точки зрения минимальных затрат на суммарное количество использованного топлива. При этом необходимо получить значения мощности и крутящего момента наиболее близкие к значениям при работе на бензине. При отсутствии наддува в случае впуска топливовоздушной смеси невозможно получить при одновременной подаче бензина и газа такие же параметры по мощности и
крутящему моменту, как при работе на бензине. Это связано со снижением наполнения цилиндров воздухом при впрыске во впускную трубу газового топлива. Снижение мощности и крутящего момента в этом случае можно оценить следующим образом:
N = Nб (1 - 1И + (1/П в б / (в б + в ))
д б 4 г4 г' ц б 4 ц б ц г/у
м = мб (1 - 1Д. + (1/п в б / (в б + в )),
д б г г ц б ц б ц г
где N и Nб - мощность ДВС при одновременной подаче двух видов топлив и при работе на бензине соответственно; Мд и Мб - крутящий момент ДВС при одновременной подаче двух видов топлив и при работе на бензине соответственно; 1Т - коэффициент объемной стехиометрии при работе ДВС на газовом виде топлива; вц б и вц г - массовая цикловая подача бензина и газа соответственно при одновременной подаче обоих видов топлив.
Если степень сжатия в цилиндрах для двухтопливного автомобиля будет увеличена в сравнении с базовым бензиновым вариантом двигателя, то потерь мощности и крутящего момента при работе на газе практически можно избежать.
На мощностных режимах рекомендуется полный переход работы ДВС на бензин с отключением газовой подачи. Это позволит получить идентичную мощность и защитить катколлектор или нейтрализатор от повышенных температур.
3. При снижении расчетной доли одного из топлив ниже минимальной в линейном диапазоне расходной характеристики электромагнитной форсунки должно осуществляться переключение на один вид топлива.
Снизить минимальный расход можно двумя путями: электромагнитные форсунки как для бензина, так и для газа необходимо выбирать с максимальным линейным диапазоном или устанавливать по две форсунки на цилиндр с уменьшенной в 2 раза расходной характеристикой.
IT-технологии
ш
При этом их управление должно быть независимым.
4. Фаза впрыска бензина при его подаче во впускной трубопровод должна заканчиваться до момента начала открытия впускного клапана соответствующего цилиндра, а фаза начала впрыска газового топлива должна начинаться после закрытия выпускного клапана в процессе такта впуска топливовоз-душной смеси.
5. Количество долей для цикловой одновременной подачи двух видов топлив вычисляется по количеству воздуха, поступившего в цилиндр ДВС, при этом оно должно соответствовать стехиометрическому соотношению.
6. Пуск и прогрев ДВС должны осуществляться при таком долевом цикловом соотношении обоих видов топлив, при котором время его прогрева минимально. Это условие соблюдается из-за того, что замер токсичности отработавших
газов для норм Евро-3 и выше начинается с момента пуска двигателя. Холодный пуск при температурах ДВС ниже 0 °С выполнятся только на газовом виде топлива (касается природного газа), пуск перегретого ДВС - на бензине. Это позволитулучшить наполнение цилиндров топливовоз-душной смесью и охладить систему впуска за счет теплоты испарения бензина.
7. Для движения автомобиля на экономичных режимах с минимальным расходом топлива рекомендуется выполнить переключение для работы ДВС только на газовом виде топлива.
Литература
8. При выработке одного из видов топлив (газ из баллона или бензин из бака), которая контролируется соответствующими датчиками давления газа в баллоне или датчиками уровня бензина в баке, диспетчер работы алгоритма управления ДВС блокирует все функции для одновременной подачи двух видов топлив. ДВС работает на имеющемся в автомобиле виде топлива.
При калибровочных работах необходимо выбрать минимальное количество оставшегося топлива для конкретного типа автомобиля и двигателя для включения этой блокировки.
1. Шишков В.А. Калибровка электронной системы управления двигателем с искровым зажиганием, работающим на газовом топливе // Транспорт на альтернативном топливе. - 2011. - № 1. - С. 63-68.
2. Шишков В.А. Возможности систем одновременной подачи газового и жидкого топлив в ДВС с искровым зажиганием // Транспорт на альтернативном топливе. - 2009. - № 2. - С. 22-28.
Требования по подготовке статей к опубликованию в журнале
В связи с тем, что Международный научно-технический журнал Национальной газомоторной ассоциации «Транспорт на альтернативном топливе» включен в Перечень ВАКа, просьба ко всем авторам строго выполнять следующие требования при подготовке статей к публикации:
1. Все научно-технические статьи должны иметь на русском и английском языках следующие составляющие:
заголовок, ФИО авторов полностью, их должности, ученая степень (при наличии), контакты (e-mail, телефоны), аннотации, ключевые слова.
2. Все английские тексты следует набирать только строчными буквами, сохраняя начальные прописные буквы в именах собственных.
3. Авторы остальных публикаций (информационных, рекламных и т.д.) представляют на русском и английском языках: заголовок, ФИО авторов полностью, их должности, адрес и контакты (e-mail, телефоны).
Материалы статей должны быть представлены по электронной почте в программе WinWord. Объем статьи - не более 14 400 знаков с пробелами.
Представленный текстовый материал с иллюстрациями и таблицами должен иметь сквозную нумерацию. Графический материал должен быть выполнен в формате, обеспечивающем ясность всех деталей рисунков. Формулы и символы должны быть четкими и понятными. Все обозначения в формулах необходимо расшифровать. Нумеруются только те формулы, на которые сделаны ссылки в тексте. Обозначения физических величин и единиц измерений необходимо давать в Международной системе единиц (СИ). Обязательно соблюдение действующих
ГОСТов. Текст, таблицы и графические рисунки должны быть выполнены в программе Word в формате doc, rtf. Фотографии (не менее 300 dpi, CMYK) - в формате jpg, jpeg, tiff, pdf. Отдельно необходимо представить список подрисуночных подписей. Не следует форматировать текст самостоятельно.
При пересылке материалов по е-mail следует сопровождать их пояснительной запиской (от кого, перечень файлов и т.д.). Объемные файлы должны быть заархивированы. При подготовке статей к печати необходимо руководствоваться документами, определяющими правила передачи информации через СМИ. Авторский коллектив должен указать ответственное лицо, с которым редакция будет вести переговоры в процессе подготовки статьи к изданию. В список литературы включаются источники, на которые есть ссылки в статье. Ссылаться можно только на опубликованные работы. Список литературы составляется в порядке употребления. В нем приводятся следующие сведения: фамилия и инициалы авторов, название работы; для журнала - название, год издания, номер, страницы, на которых размещена статья; для книг - место и год издания, издательство, общее число страниц. Редакция оставляет за собой право редакторской правки и не несет ответственности за достоверность публикации. Все внесенные изменения и дополнения в представленную к изданию статью согласовываются с автором или представителем авторского коллектива.
Редакция оставляет за собой право размещать опубликованные статьи на сайтах журнала и Национальной газомоторной ассоциации. Редакция не передает и не продает материалы для публикации в других печатных и электронных изданиях без согласования с автором (представителем авторского коллектива).
