Статьи по теме "Чип-тюнинг"

Тестирование эбу Январь-5 с прошивкой J5LS на стенде имитирующем работу двигателя.

Целью подобного тестирования было определить максимально допустимые обороты для реальных алгоритмов реализованных в микропрограмме J5LS, а также целесообразность изменения алгоритма отсечки топлива и расширение диапазона отсечек и диапазона квантования оборотов.  Тестирование производилось по следующей методике, вместо датчиков и ИМ подключались имитаторы, обеспечивающие полную идентичность входных параметров и нагрузку реальным ИМ, устанавливалась связь с ПАК "Матрица" и обороты плавно увеличивались c 0 до 16000, в процессе роста оборотов записывались логи и происходило фиксирование контрольных точек. Параметры заданные при тестировании: АД=100кпа, Дроссель - 100%, Температура ОЖ- 90, Температура воздуха - 20. ЭБУ работал в режиме фазированного впрыска. Интервал запроса диагностической программы - 100мс. Отсечка топливоподачи - отсутствует (специально модифицированный софт).

10100rpm - ошибка 1611,   перекрытие цикла 20мс. Это предвестник проблем, однако все вычисления производились вполне корректно (с некоторой задержкой).

11400rpm - потеря диагностических пакетов при интервале запроса 100мс говорит о том, что 20мс цикл перекрыт минимум пятикратно. Адекватная настройка двигателя в этих режимах становится невозможной.

12300rpm - полная потеря связи с диагностической программой. 20мс цикл практически не выполняется.

16000rpm - сброс ЭБУ (период WDT таймера превысил период его сброса в главном цикле вычислений).

В результате были сделаны следующие выводы:

1) В данной алгоритмической реализации физическим пределом оборотов является 11400rpm. При этом также возможна адекватная настройка двигателя.

2) Целесообразность смещения отсечки и сетки в таблице квантования оборотов выше текущего порога 10200rpm отсутствует.

3) При текущей реализации входного сигнала и алгоритмов работы управление двухтактным двигателем c использованием железа Январь5 физически невозможно.

 

20.06.2009 тесты были проделаны еще раз с более совершенной версией микропрограммы J5LS_V46 а так же с J5LSDV46 и с прошивкой SPT 005.7.1 (заявлена работа до оборотов 12750). Результаты теста:

Потеря пакетов диагностической сессии:

J5LS_V46 - 11440 RPM (качественных изменений не произошло).

J5LSDV46 - 12345 RPM

J5 SPT 0005.7.1 - 9316 RPM

Cброс ЭБУ c ошибкой "сброса процессора":

J5LS_V46 - не возможно определить

J5LSDV46 - не возможно определить.

J5 SPT 0005.7.1 - 10489 RPM.

Выбор форсунок и бензонасоса при тюнинге двигателя.

Как правило при настройке автомобилей очень часто встречаются проблемы с подачей топлива так или иначе связанные с бензонасосом или форсунками. Здесь я распишу простые но тем не менее наиболее эффективные методики проверки системы топливоподачи и критерии выбора ее компонентов.

Форсунки.

В интернете бытует мнение что форсунки выбираются исключительно из достигаемой мощности двигателя. Поэтому можно нередко прочитать на форумах фразы типа "стандартных форсунок хватает до 120сил, волговских - до160 и так далее". Мнение это естественно в корне не правильное. Силы полученные на стенде вовсе не означают, что форсунок "хватает", а силы не полученные - что форсунок "не хватает" соответственно. Известны случаи когда двигатели с 560 форсунками (Волга) действительно имеющие мощность порядка 160сил, после 15-20 минут движения по трассе на скоростях близких к максимальным (как правило в какой либо загородной поездке) вдруг резко выходили из строя, хотя в "светофорных гонках" моторы прекрасно ездили до этого 10-20тысяч км. При разборке наблюдались все признаки обеднения смеси и детонации (белый изолятор на свече, разломанные перегородки и характерные выбоины на вытеснителях). На самом деле форсунок в таких двигателях изначально не хватало, просто при старте со светофоров и движении в городском потоке те небольшие участки обеднения смеси в районе оборотов максимальной мощности не могли так пагубно влиять на работу двигателя, из за очень короткой продолжительности нахождения двигателя в этом режиме. Детали камеры сгорания просто успевали остыть в моменты переключения.  Движение же по трассе с педалью в пол и возможно внешние погодные факторы которые не были учтены при настройке (например похолодание и увеличение плотности воздуха) сразу же привели к обеднению смеси и выходу двигателя из строя. Чтобы исключить подобное в вашем двигателе необходимо знать критерии выбора форсунок: Например форсунки всегда должны быть выбраны с запасом по производительности. Это позволяет гарантировать, что при внезапном изменении погодных условий или например засорении системы топливоподачи, топлива поступающего в двигатель на всех режимах его работы будет достаточно.  Критерий выбора производительности определяется соотношением объема двигателя, эффективности рабочего процесса в двигателе и оборотов, на которых достигается максимальная мощность двигателя. Например в роторном двигателе производительность форсунок при тех же показателях по мощности должна быть на 20-30% больше, чем в поршневом, поскольку рабочий процесс в нем менее эффективен и наполнение воздухом как правило очень велико. Самый надежный способ правильно выбрать форсунки - это посоветоваться с настройщиком. Как правило люди которые занимаются настройкой двигателей прекрасно представляют в каких конфигурациях мотора какие требования по топливу. Если вы настраиваете двигатель сами - наиболее простой способ выбрать форсунки, это определение максимального расхода воздуха двигателем. Для этого можно воспользоваться любой диагностической программой.  Снимите лог разгона автомобиля на 3-й передаче и посмотрите на пиковое значение массового расхода воздуха (оно выражено в килограммах в час).

Например, возьмем один из вариантов легкого тюнинга двигателя 2112 (увеличение рабочего объема) с максимальным расходом воздуха - 315кг/ч. Для такого двигателя на режиме полной мощности требуются составы смеси порядка 12.5 и коэффициент запаса по форсункам должен быть не менее 1.1 и число форсунок 4, посчитать требуемую производительность форсунок не составит труда.

(320 кгч / 4 форсунки / 12.5 * 1.1 * 1000 г / 60 мин  = 117 г/мин

По справочнику бош производительность стандартных форсунок ваз - 103.5 г/мин или (учитывая плотность бензина 0.75) 137 см3/мин, т.е очевидно, что в данном двигателе этих форсунок будет недостаточно, следующие доступные форсунки это bosch 0 280 150 560 от волги - 150 г/мин , их в данном случае и следует поставить в авто, поскольку они будут обеспечивать потребности двигателя с большим запасом.

Для турбо двигателей критерии выбора будут несколько другими, состав смеси 11.5 и коэффициент запаса 1.15 - это тоже один из реальных двигателей, построенных на базе ваз 2112:

950кгч / 4 / 11.5 * 1.15 * 1000 / 60 = 395 г/мин или 527 см3/мин

Форсунок способных обеспечить данный двигатель в 150 серии бош попросту нет - максимальная производительность форсунок форд 0 280 150 558 - 326.8 г мин  (435 см3/мин). Обычно для подобных двигателей используются форсунки от subaru wrx sti (500cc) c некоторым пренебрежением коэффициентом запаса, либо некоторым ограничением давления наддува на режимах где фиксируется пиковый расход воздуха двигателем.

Ну и на последок приведу эмпирическую таблицу рекомендаций по использованию форсунок при различных доработках двигателей ВАЗ:

8v, 1500, стандартная ГБЦ РВ  до ММ54. 996
8v, 1500, стандартная ГБЦ РВ, ММ62-M1-M2-M3... 560
8v, 1600, стандартная ГБЦ РВ до ММ49 включительно. 996
8v, 1600, стандартная ГБЦ,РВ ММ54-62 560
8v, 1600-1700, доработка каналов ГБЦ и нестандартный распредвал 560
8v, 1600, экстремальная доработка ГБЦ, многодроссельный впуск. 905
16v, 1500-1800,стандартная ГБЦ, любые нестандартные валы. 560
16v, 1800, каналы, 32x28, валы 11+, нестандартный ресивер, выпуск. 905
16v, 1600 многодроссельный впуск, каналы, 33x29, 12x12, выпуск, redline=8500 905*
16v, 1600-1800 многодроссельный впуск, каналы, 33x29, 12x12, "кольцо" redline=10000 431*
16v, 1500-1700 компрессор, до 0.5bar 905
16v, 1500-1700 турбо (PHP 1bar) 431
16v, 1800-2000 турбо (PHP 1bar) 558
16v, 1500-1700 турбо (PHP 1.2-1.3bar) 558
16v, 1500-2000 турбо (PHP 1.5bar) STI
16v, 1500-2000 турбо (PHP 2bar) 800cc+
Роторный двигатель 1300сс, "плохой торцевой впуск" 905
Роторный двигатель 1300cc, "хороший торцевой впуск" 431
Роторный двигатель 1300сс, "радиальный впуск" 558

Форсунки бош 150 серии по каталожному номеру, 996 - стандартные ваз (0280150996), 560 - волга, 905 - фольксваген, 431 - saab turbo, 558 - ford motorsport, STI - Subaru WRX STI.

PHP - давление надува на оборотах максимальной мощности с учетом того, что турбина находится в эффективной зоне. Например для турбины от Subaru wrx PHP как правило не превышает 1 bar.

* - форсунки устанавливаются в дальнем ряду при применении 2-х рядов и эсуд J5Sport, при этом в ближнем ряду могут стоять 560-е форсунки! Если используется только 1 ряд или другие эсуд - взять следующие по производительности.

 

Выбор топливного насоса.

Для начала нам следует определится, когда же штатного насоса начнет не хватать для обеспечения двигателя топливом. Очевидно это случится, когда производительность форсунок в двигателе станет больше,  чем подача топлива насосом. Стандартный абсолютно исправный  насос применяемый на автомобилях ВАЗ имеет производительность 60 литров в час при противодавлении 300кпа. Несложно посчитать с какими форсунками он может работать (если регулятор стандартный):

60 / 60 мин * 1000 cм3 / 4 форсунки = 250 сс/мин или 187.5 г/мин

Т.е. штатный бензонасос в принципе может приемлемо работать с популярными 905-ми форсунками (191.9г/мин), но если вы используете более производительные форсунки - бензонасос так же следует поменять на более производительный. Например на турбокомпрессорном двигателе замена штатного бензонасоса должна быть произведена в обязательном порядке, поскольку при работе с избытком он не обеспечивает необходимую двигателю подачу топлива. Экстремальные атмосферные двигатели с четырех дроссельной системой впуска переваливающие планку 200лс также не могут работать с стандартным насосом! BOSCH выпускает погружные насосные элементы совместимые с ВАЗовским корпусом но обладающие большей производительностью (они немного выше) и развивающие большее давление нулевой подачи. Очень популярны бензонасосы Walbro 255литров в час, которые могут быть подвесными или устанавливаться в стандартный ВАЗовский корпус.

Насос большей производительности естественно обладает большим энергопотреблением, поэтому при установке такого насоса зачастую разъем соединяющий моторную проводку с проводкой бензонасоса начинает нагреваться, нагревается и сам провод бензонасоса, часто сгорает предохранитель, поэтому при установке бензонасоса Walbro или от subaru wrx - сечение провода от реле бензонасоса до бензонасоса должно быть увеличено в 2 раза и предохранитель бензонасоса должен быть установлен 15А. В табличке указанна зависимость потребления тока (в Амперах) для различных вариантов тюнинговых насосов в зависимости от противодавления в топливной рампе (bar).

 

Проверка производительности топливного насоса на автомобиле.

Существует 2 объективные методики проверки производительности топливного насоса, это оценка давления топлива в рампе в движении при большой подаче топлива, и непосредственное измерение производительности насоса при противодавлении создаваемом регулятором. Последняя методика точнее и проще. Производительность необходимо проверять при любых подозрениях на проблемы в системе топливоподачи, рекомендуется в обязательном порядке проверять производительность после замены форсунок или замены бензонасоса, а также перед настройкой программы автомобиля, для того, чтоб исключить возможные проблемы при настройке и сэкономить время, сразу заменив неподходящие вашему двигателю или неисправные компоненты.

Для проверки по первой методике вам необходим манометр с достаточно длинным топливным шлангом (1.5метра). Манометр подключается к топливной рампе и выводится через кромку капота на лобовое стекло (под дворник). Подключив манометр включите зажигание, показания манометра должны быть порядка 300-380кпа (в зависимости от регулятора), убедитесь в отсутствии течи в соединениях и заведите двигатель, после этого вам необходимо  тронутся и включив 3-ю передачу нажав  газ в пол и удерживая его в таком положении разогнаться на автомобиле до отсечки, при этом в диапазоне отсечки топлива проследить за поведением стрелки манометра. Давление индицируемое манометром должно быть 300-380кпа (тоже самое, что было замерено на заглушенном двигателе). Если давление падает - в системе имеются проблемы, как правило это сетка бензонасоса, сам бензонасос, или (что редко) возможно пережата трубка подачи топлива.

Достоинство второй методики в том, что вам не нужно выезжать из гаража и автомобиль может быть не настроен и его двигатель может быть не обкатан. Вам понадобится емкость 5 литров (например бутылка от питьевой воды), секундомер (есть во многих мобильниках), 2 гаечных ключа на 17. Эта методика может быть использована только на автомобилях у которых регулятор установлен в топливной рампе (классическая схема) и имеется обратная магистраль для возврата топлива в бак! Используя 2 ключа на 17 ослабьте соединение на обратной магистрали, на 2108-15 это соединение находится в середине моторного щита над рейкой, слева от вакуумного усилителя. На 2110-12 просто проследите путь обратной магистрали от регулятора до точки перехода на кузов, и разъедините ее там.  Не потеряйте резиновое колечко на трубке. Резиновый шланг с гайкой опустите в пустую сухую пятилитровую канистру.  После этого снимите пластиковый кожух панели со стороны пассажира, и найдите там реле бензонасоса. Его можно определить по толстому темно серому проводу подходящему к контактной группе. Вытащите это реле и замкните его контакты перемычкой из провода. (если у вас есть диагностическая программа и ноутбук - вы можете управлять бензонасосом из нее, тогда разбирать панель не надо). Как только в канистру начнет течь бензин - запустите секундомер. После того как наберется пять литров остановите секундомер, отключите насос и рассчитайте производительность системы топливоподачи:

Например: 5 литров набирается за 5 минут. 5/5 = 1 литр в минуту.. (1000cc/min) (цифра для исправного стандартного насоса).

Делим на количество форсунок: 1000/4 =250cc/min на форсунку. Смысл этого теста в том, что систему топливоподачи можно считать исправной и ее компоненты подобранными правильно, если реальная производительность форсунок с конкретным РДТ меньше, чем измеренная подача насоса при противодавлении создаваемом регулятором.   Проблемы как обычно могут быть связанны с насосом сеткой или самими магистралями.

Для турбокомпрессорных двигателей тестирование по второй методике выглядит немножко сложнее, вам необходимо иметь источник избыточного давления (например компрессор для колес) и ресивер (в качестве которого может быть применена камера от колеса или запаска), накачайте камеру до давления которое вы планируете создавать вашим турбокомпрессором (0.7-1.5bar), после чего вам необходимо на время теста соединить камеру с входом управляющего давления регулятора давления топлива на рампе (РДТ) силиконовым шлангом, для того, чтоб обеспечить на мембране регулятора требуемый избыток (все соединения должны быть герметичны во время всего теста).

 

Регуляторы давления и их влияние на производительность форсунок и насосов.

Стандартный регулятор давления в топливной рампе ВАЗ рассчитан на давление 300кпа. Встречается тюнинг версия регулятора давления на 380кпа производства ДААЗ. В нем в отличие от обычного заменена пружина. На некоторых регуляторах имеется винт который позволяет подстраивать давление регулятора в небольших пределах (1-2%). Кроме того на многих иномарках используются регуляторы на 400кпа, они доступны и могут быть легко установлены на ваз. Повышение давления в топливной рампе позволяет увеличить производительность форсунок. Обычно производительность форсунок в каталогах указывается в миллиграммах в минуту при давлении 300кпа. Если необходимо пересчитать ее под давление 380кпа или 400кпа можно воспользоваться коэффициентами коррекции:

SQRT (380/300)=1.125

SQRT (400/300)=1.154

Однако следует помнить, что увеличение давления может изменять форму факела впрыска и не очень хорошо влиять на ресурс бензонасоса, также повышение противодавления в рампе уменьшает подачу топлива насосом, поэтому прибегать к этой мере можно только в крайних случаях. Следует понимать, что в некоторых конфигурациях установка нестандартного регулятора давления бессмысленна. Например если у вас стоят 905 форсунки с стандартным насосом и их не хватает, вы хотите поставить регулятор 380кпа - сразу же меняйте топливный насос на насос большей производительности, поскольку абсолютно точно его не хватит тоже. Зависимость подачи топлива различными тюнинговыми бензонасосами от противодавления представлена в этой таблице:

Для атмосферных автомобилей противодавление при расчетах = давлению на которое настроен регулятор. Для турбокомпрессорных автомобилей противодавление = давление регулятора + давление избытка. Например при использовании регулятора давления на 300кпа в турбокомпрессорном двигателе с избытком 2 следует считать производительность насосов 165 и 255 л/ч как 120 и 240 соответственно.

 

Проверка герметичности системы и потребления тока насосом.

После любого вмешательства в систему топливоподачи, включая замену форсунок и бензонасоса (особенно на насос большей производительности) необходимо в обязательном порядке проводить тест на герметичность системы. Для этого запустите двигатель, визуально осмотрите все соединения и магистрали - утечка топлива недопустима, и при обнаружении должна быть устранена. Если утечек нет, пережмите резиновый шланг обратной магистрали. Сделать это достаточно просто.  Установите дросселем чуть более высокие обороты и натянув шланг сложите его буквой Z и сожмите кулаком. Удерживая шланг в зажатом положении попросите напарника осмотреть все соединения топливной системы и ее шланги еще раз. Найденные утечки устраните. Если вы меняли насос - проверьте все электрические контакты и проводку на предмет перегрева в этом режиме, если перегрев имеет место быть замените разъемы и используйте провода большего сечения.

Совершенствование алгоритмов расчета циклового наполнения воздухом при использовании датчика абсолютного давления в ресивере и датчика температуры воздуха в микропрограмме J5LS.Часть вторая.

После написания 1-й части этого опуса прошло почти полгода, двигатель который использовался в прошлых тестах  успешно эволюционировал и теперь опыты проводятся над 16в мотором объемом 1.7л.

Вернемся к температурам.

Представление о связи циклового наполнения воздухом с температурой охлаждающей жидкости и воздуха до сих пор не вписывалось ни в одну модель реализованную в различных ЭБУ, проведенные ранее опыты и накопленная в процессе настройки различных автомобилей информация не могла быть систематизирована на основе имеющихся знаний. Первоначально проблему пытались искать в меcте установки датчика. Однако практический анализ заводских двигателей показывал, что этот путь ошибочен. Так же для поиска решения постоянно производился анализ алгоритмов работы различных  систем управления с VE based моделями (использующими MAP сенсор для оценки расхода воздуха двигателем) в основном реализуемых ими алгоритмов расчета расхода воздуха. Это была продукция таких производителей как: Motec, GEMS, Абит, Mikas (dad), Megasquirt и VEMS. Однако какие либо изящные решения в них на прочь отсутствовали. Модели используемые этими ЭБУ, либо уже были отвергнуты как неадекватные, либо были реализованы в системе управления в настоящий момент. Смущало, что во многих из этих ЭБУ связь с температурой воздуха была пропорциональна абсолютной Т, либо представляла довольно эмпирический кривой график стремящийся распрямится в зоне 20-60 градусов (нивелирование влияния в зоне рабочих температур), а поправка по температуре охлаждающей жидкости зачастую вообще отсутствовала, либо так же представляла собой эмпирический и кривой график. Опыты с ШДК быстро позволили понять несостоятельность всех этих решений. Американцы (Ford) строили многомерные поправки в которых по осям X Y располагались температуры ОЖ и воздуха а Z - коэффициенты компенсации топливоподачи, фактически это был тот же самый "подгон под ответ". В конечном счете многие системы управления были адаптивными (работали с лямбда - зондами) и невозможно было оценить насколько их решения на самом деле адекватны. Многие из этих систем никогда не стояли на гражданских машинах, и не понятно волновали ли их разработчиков подобные проблемы вообще. Но вот кажется в конце тоннеля появился лучик света. Решение подсказала реальная система управления двигателем установленная на автомобиле daewoo esperro.

В конечном счете именно в этой машине "доноре ДТВ" (который там установлен в алюминиевом ресивере) с самого начала стоило искать правильные ответы на все возникшие вопросы!

Температура заряда.

Инженеры Delphi имеющие многолетний опыт в проектировании систем управления придумали кажется вполне разумную модель, возможно достаточно заумную для настройки, но простую в реализации  и на первый взгляд более менее реально описывающую происходящие в двигателе процессы. И что самое главное - не противоречащую теоретической физике. При реализации такой модели в программу ЭБУ вводится эмпирический параметр, который получил название "температура заряда". Он определяет влияние температур как двигателя так и воздуха на конечную температуру смеси в конце такта впуска. Идея Delphi состоит в том, что температура заряда во всех возможных случаях лежит в промежутке между температурой ОЖ и температурой воздуха поскольку определяется в основном начальной температурой (воздуха) и теплопередачей от различных поверхностей двигателя, причем чем больше воздуха расходует двигатель, тем медленнее идут процессы теплопередачи и тем меньше на него влияет температура ОЖ и больше влияет температура воздуха и наоборот. Такая модель одновременно адекватно описывает и пуск и прогрев и работу на около нормальных температурах как атмосферного так и турбокомпрессорного двигателя.

Расчет температуры заряда производится следующим образом:

Tcharge = ((Tintake - Tcoolant) * Fcharge(massairflow)  Tcoolant )* Fcorrection(Tcharge)

Очевидно, что если Fcharge(massairflow) стремится к 0, то   Tcharge = Tcoolant  а если к 1 то,  Tcharge = Tintake

Корректирующая функция Fcorrection(Tcharge) работает при глубоких отрицательных температурах, ее значения как правило лежат в диапазоне 0.85-1.00

Влияние Tcharge на GBC описывается формулой связи температуры по шкале Цельсия с абсолютной, причем приведенной к нормальным условиям.: 

GBC = * ( 273 + 20 ) / (273 + Tcharge ).

В этом алгоритме все табличные поправки по температурам ОЖ и воздуха полностью отменяются, что довольно привлекательно с точки зрения практической реализации в загруженном цикле вычислений тактовой топливоподачи двигателя.

В настоящий момент подобные модели были использованы только в системах управления Delphi и Аутроник, однако у Аутроника таблица функции Fcharge выстраивается полностью в ручную, что абсолютно неприемлемо при реальной настройке системы управления и приводит к тому что 99% настройщиков ее попросту не тронут вообще, в результате чего поведение ЭБУ не будет адекватным.

Вариант Delphi с функцией массового расхода для aftermarket системы, которая должна быстро перенастраиваться с одного двигателя на другой тоже выглядит недостаточно приемлемым, поскольку настраиваемые двигатели могут иметь почти на порядок различающиеся массовые расходы воздуха. Поэтому первоначально на вооружение был принят оригинальный вариант функции с табличным заданием функции Fcharge от оборотов и положения дросселя. Построение табличной 3D функции как и обычно было поручено ПАК "Матрица" по следующей формуле:

Fcharge(rpm,thr) = Kmin + ((Fgbcbs(rpm,thr)*rpm - AIRmin) / (AIRmax - AIRmin )) * (Kmax - Kmin)

Kmin - коэффициент влияния температуры воздуха на низких расходах воздуха (стремится к 0, задан калибровщиком).

Kmax - коэффициент влияния температуры воздуха на высоких расходах воздуха (стремится к 1, задан калибровщиком).

Fgbcbs(rpm,thr)*rpm - массовый расход воздуха в текущей точке  (в основе таблицы "базовое цикловое наполнение" откатанной ранее на ПАК "Матрица" или функцией автообучения ЭБУ).

AIRmin - минимальный массовый расход воздуха. (пересчитывается из бцн).

AIRmax  - максимальный массовый расход воздуха.  (пересчитывается из бцн).

Фактически построение идет на основе массового расхода, как функции Циклового наполнения воздухом и оборотов двигателя, все необходимые данные уже есть в прошивке, остается экспериментально подобрать 2 коэффициента, первый влияет на поведение алгоритма на холостом ходу а второй на максимальном расходе воздуха (максимальных оборотах) а затем нажатием одной кнопки выстроить табличку поправки. Причем как показывает практика для различных двигателей эти коэффициенты не сильно различаются.

Вот такая табличка получается при Kmin=0.4 Kmax=0.9. - Эти значения были выбраны для первоначального тестирования алгоритма.

После перестройки логи показали следующее: Отклонение состава смеси не имеет корреляции с температурой воздуха при высоких расходах, где влияние этой температуры наибольшее. Следовательно коэффициент 0.9 был выбран правильно.

Проявляется некоторая тенденция обеднения при снижении температуры охлаждающей жидкости на холостом ходу - по-видимому следует несколько уменьшить Kmin.

Новое Kmin было выбрано = 0,25

Позже опционально был реализован и оригинальный вариант Delphi c функцией коэффициента от массового расхода - как показала практика, только этот вариант коррекции при довольно простой настройке может более менее адекватно работать на автомобилях с верхним расположением интеркуллера (Subaru WRX STI) либо жидкостным интеркуллером, поскольку в этих автомобилях колебание температур воздуха возможно в очень широких пределах.

"О сколько нам открытий чудных..."

Двигатель 16v сразу же обнаружил несколько интересных проблем. Выяснилось, что после примерно 15-ти минутного стояния в пробке, когда температура охлаждающей жидкости достигнет 95-98 а воздуха 40-50 градусов цикловое наполнение воздухом на ХХ и низких нагрузках вдруг начинает медленно расти, причем после того, как рост достигнет 10-12% он замедляется и останавливается. Если бы не режим широкополосного лямбда - регулирования, этот рост наполнения мог бы доставить некоторые проблемы в работе двигателя на ХХ... Стоит проехать немножко с высокими оборотами и наполнение плавно, но достаточно быстро возвращается к своим старым значениям. Первоначально я пытался искать причину такого поведения в температуре воздуха на впуске, однако это полностью противоречило здравому смыслу, поскольку рост температуры приводит к уменьшению плотности воздуха и следовательно уменьшению наполнения. Объяснение роста было в скоре найдено и оказались достаточно банальным - причина такого поведения скрывалась в гидрокомпенсаторах зазоров клапанного механизма.

В пробке на ХХ масло достаточно сильно прогревается, поскольку циркуляции воздуха в подкапотном пространстве и в поддоне нет, кроме того низкое давление масла, компенсаторы стравливают масло и подъем клапанов уменьшается. Вместе с подъемом сужается фаза впуска и выпуска, становиться меньше перекрытие, на широких валах все это приводит к росту циклового наполнения. При этом, чтоб обеспечить подобный рост наполнения на режимах ХХ с подобными валами вполне достаточно уменьшения подъема всего на 0.1-0.15мм. Честно говоря ситуация достаточно тупиковая, поскольку события происходящие в двигателе изменяют его VE, однако не могут быть учтены системой управления. Конечно можно было бы завести в ЭБУ температуру масла, давление и построить сложную модель связывающую эти параметры во времени с наполнением, но что-то мне подсказывает, что это будет сугубо индивидуальная модель для сугубо индивидуального двигателя - следовательно целесообразность таких действий туманна.

Проанализировав конструкцию заводских двигателей с ДАД я пришел к интересному выводу, как то упущенному мною ранее - ни на одном из серьезных атмосферных моторов оснащенных ДАД (honda, toyota levin, renault) нет гидрокомпенсаторов зазоров ГРМ!

В общем все в порядке в Датском Королевстве. Этим фактом даже можно объяснить тенденцию применения масс метров на выпускаемых относительно современных двигателях - ведь практически все они снабжены гидрокомпенсаторами, работать с которыми с использованием ДАД довольно проблематично.

Повышение разрешения канала АЦП ДАД.

После одной из дискуссий на megasquirt форуме я  задумался над тем, что разрешение сигнала канала ацп дад и математики его фильтра на самом деле недостаточно удовлетворительно, диапазон значений ограничен 8-ми битами входного сигнала, что на турбо двигателях давало разрешение порядка 1 кПа с датчиком MPX4250AP. Переменная давления в микропрограмме имела разрешение аж в сто раз больше - 0.01кпа. Фактически это приводило к перегрузке микропрограммы лишними вычислениями с большой разрядностью. Возникло решение переключить АЦП в 10-ти битный режим и использовать 16-ти битную математику как при фильтрации сигнала так и в калибровках наклона и смещения для ДАД. Что позволило повысить точность вычислений давления в 4 раза, и без проблем применять датчики с диапазоном 400кПа даже на атмосферных двигателях. И хотя фактически такое повышение было вызвано больше субъективными причинами - хуже от этого уж точно не стало. Здесь как в математике - лишние разряды в числе Pi никому еще не мешали. 😉

Оптимизация шага в таблице поправки циклового наполнения.

На момент создания микропрограммы J5LS_V46 уже имелся большой опыт настройки автомобилей разных конфигураций, на базе данных с этих автомобилей произведены анализы целью которых являлся выбор оптимальных ограничений в карте "Поправка циклового наполнения". В старой программе значения в этой калибровке могли находится в диапазоне 0-2 и шаг их изменения был 0.0078 соответственно. Как показала практика у 100% настроенных автомобилей поправку можно было вписать в диапазон 0.25-1.25, что позволило уменьшить шаг поправки в 2 раза (0.0039) и таким образом не увеличивая загрузку микропрограммы и размер таблицы повысить точность расчета топливоподачи и настройки автомобиля в 2 раза.

Подобные преобразования были сделаны для многих таблиц участвующих в расчете топливоподачи, в частности для температурной коррекции. В дальнейшем при вводе новых калибровок тщательно анализировались возможные их физические диапазоны и необходимые для получения высокой точности вычислений шаги, и выбирались оптимальные варианты которые позволяли достигать лучшего соотношения точности с быстродействием микропроцессора и размером таблиц.

Увеличение разрешения калибровки "Производительность форсунок".

Опыт настройки так же показал некоторую неадекватность поведения системы при замене форсунок с соответствующей сменой коэффициентов статической производительности, в случае использования форсунок с большой статической производительностью. Фактически система требовала обязательной подстройки при замене одних форсунок другими хотя в оригинале не должна была этого делать.

Один из корней такого поведения заключался в том что для форсунок 600сс и более нельзя было задать статическую производительность без некоторой ошибки, значение которой могло достигать 2-3%. Усугублял ситуацию разброс производительности который у подобных форсунок как правило всегда выше 5%.

В результате было принято решение уменьшить дискретность задания статической производительности форсунок в 256 раз, что позволило в 256 раз увеличить точность задания этого аргумента (теперь она до 3-го знака после запятой у форсунок 630сс).

Так же были пролиты абсолютно все используемые нами форсунки и определена их истинная статическая производительность.

Аргументы преобразования калибровок и переменных - карты J5LS.

При создании этой версии прошивки была полностью восстановлена физико-математическая модель расчета топливоподачи двигателя с расчетом всех фигурирующих коэффициентов. Насущная необходимость такой работы вытекала из вопроса - "Почему на многих стандартных серийных автомобилях при настройке поправка циклового наполнения принимает определенные и очень близкие значения, в то же время отличные от 1!?". Кроме того обнаружились и другие несоответствия - например в модуле имитатора расхода топлива для МК после всех расчетов по реализованным формулам и перехода от массовых аргументов к объемным, "плотность топлива" получалась примерно равной 702г/л (реально при многочисленных измерениях мы получали значения около 745-755г/л), это давало ошибку в виде завышения расхода топлива имитатором примерно на 7% над реальным, что в принципе можно было бы списать на прочие несовершенства алгоритма имитатора, если бы не другие мелкие коллизии.

Одним из звеньев цепи в котором была обнаружена проблема - коэффициент 355.555555, который фигурирует при выборе производительности форсунок в прошивке. Это число известно еще со времен появления 1-х версий CTP для Января-4 и с тех пор никак не изменялось. Используя Еxcel и имея данные полученные из прошивки и формулы преобразований цепочки не сложно посчитать каким оно должно быть:   256/(14.7*6*0.008)=362.8117914,  где:

256 - Множитель используемый в микропрограмме при изменении разрядности данных.

14.7 - Множитель используемый при пересчете переменной состава смеси в физическое представление.

6 - Множитель используемый при пересчете переменной циклового расхода воздуха в физическое представление.

0.008  - Множитель используемый при пересчете переменной времени впрыска в физическое представление.

Как видим и здесь имеется ошибка. Исходное число могло бы получатся если в качестве стехиометрического коэффициента использовалось число "15"  (256/(15*6*0.008)=355.55555) однако тогда все калибровки состава смеси должны иметь в формуле преобразования также значение 15 и соответственно другие значения в аргументах, а это вполне очевидно не так.

Еще одна подобная ошибка ноги у которой растут из того же места есть во всех калибровках связанных с асинхронной и пусковой подачей топлива. Калибровки цикловой подачи должны использовать при перерасчете коэффициент 256/(14.7*6) = 2.9024, в программе же ранее был установлен коэффициент 2.844=256/(15*6).

Большая работа была проведена над моделью расчета воздуха с ДАД с целью приведения "Поправки циклового наполнения" к фактической волюметрической эффективности ДВС, что позволило использовать эту калибровку при сравнительном анализе трактов ВПУСК-ВЫПУСК-ГБЦ-ВАЛЫ для различных ДВС либо рассчитывать ее моделируя процессы происходящие в ДВС. Для этого в Excel была воссоздана модель расчета воздуха с использованием ДАД, после чего определена правильная формула пересчета для калибровки"Цилиндровый объем двигателя", учитывающая все неявные коэффициенты и коррекции (например такие, как плотность воздуха при нормальных условиях), создана функция преобразования цилиндрового объема для ПАК "Матрица", функция автоматического приведения калибровок старых форматов к новым, убрано одно лишнее деление на 2 в цепочке расчета ЦНВ за счет изменения пересчета цилиндрового объема, что в свою очередь позволило увеличить диапазон задания цилиндрового объема в 2 раза.  В ближайшее время эта модель будет уточнятся с применением датчика влажности воздуха и проводится исследовательские работы по вопросам корреляции вариаций VE  с влажностью воздуха.

Топливоподача в нестационарных режимах.

Наблюдение за механизмами расчета дополнительной топливоподачи с использованием современных средств мониторинга (высокоскоростной протокол J5LS_V46) показало некоторую неадекватность функции расчета дополнительного топлива в контроллерах Январь-5 и 7, основная проблема сводилась к недостаточной чувствительности алгоритма расчета топливоподачи и частым пропускам импульсов асинхронного впрыска, даже при резком разгоне автомобиля, в результате чего возникало кратковременное (0.3-0.5c) обеднение топливовоздушной смеси приводящее к задержкам реакции на дроссель. В существующем алгоритме, расчет дополнительного топлива производится в случае, если программой обнаружено увеличение дросселя за 180 градусный поворот dTHR=THR1-THR0 более чем на 2%, при одновременной достаточно большой положительной разнице dGBCBS=GBCBS1-GBCBS0, которая собственно и пересчитывается в дополнительное топливо. Необходимо было обеспечить более высокую чувствительность алгоритма, причем без потери скорости реакции. Для этого влияние функций расчета базовых параметров dTHR и dGBCBS было распространено на четыре 180 градусных цикла двигателя с поиском максимума этих параметров в каждом из этих циклов, что позволило сохранить скорость реакции, четырехкратно повысив чувствительность. Новая формула расчета выглядит так:

dTHR= Max (THR1-THR0,THR2-THR-0,THR3-THR-0,THR4-THR-0)

dGBCBS = Max (GBCBS1-GBCBS0,GBCBS2-GBCBS-0,GBCBS3-GBCBS-0,GBCBS4-GBCBS-0)

Реакция на дроссель после такого изменения радикально улучшилась. Кроме того пропали кратковременные всплески обеднения смеси, пришлось даже уменьшить экстраполирующие коэффициенты участвующие в  расчете топливоподачи.

Так же изменения были внесены в алгоритм убывания дополнительного топлива, статические коэффициенты убывания заменены табличными функциями от оборотов двигателя. Одна из полезных функций - автоматическая блокировка дополнительного топлива при прикрытии дросселя.

Все эти изменения не замедлили сказаться на качестве управлении двигателем особенно на низких оборотах. Впервые прошивка с таким алгоритмом была установлена на автомобиле 21083 Костаса, от которого немедленно последовали положительные резюме на данную методику расчета ускорилки.

Фаза впрыска.

Опыты с настройками фазы впрыска показали сильное влияние этого параметра на реакцию автомобиля на дроссель на низких оборотах двигателя. Если топливо впрыскивается в момент открытия впускного клапана - реакция на дроссель у системы очень хорошая но в некоторых зонах на частичных нагрузках могут появляться рывки и провалы. В случае впрыска в момент закрытого клапана эти проблемы уходят но двигатель становится более пенсионерским что ли, при этом на многих двигателях еще и резко увеличивается расход топлива.

Не многие знают, что в стандартном п.о. есть достаточно серьезные проблемы с быстродействием алгоритма установки фазы впрыска. Фактически скорость изменения фазы впрыска искусственно ограничена значением 300 градусов в секунду (при 720 градусах диапазона). На ХХ скорость установки еще меньше - около 200 градусов в сек. Очевидно, что для правильного функционирования системы (мягкая работа двигателя на частичных нагрузках и более точная настройка топлива) фаза должна меняться только в случае реальной необходимости такого изменения и причем это изменение должно происходить достаточно быстро.

Для анализа проблемы в ПАК "Матрица" была добавлена переменная определяющая текущую ошибку (разницу желаемой табличной и реальной) установки фазы впрыска, связанную с недостаточным быстродействием системы. Как показала практика в некоторых режимах всплески ошибки были выше 200 градусов.

Обычно фаза впрыска в таблице задается по GBC/RPM, что некоторым образом не правильно, поскольку само GBC косвенным образом может зависеть от фазы впрыска (алгоритм фильтрация ДМРВ-ДАД), таким образом при определенном стечении обстоятельств (определенный режим работы двигателя и калибровки фазы) возможно возникновение автоколебательного процесса в определенной режимной области, что не лучшим образом сказывается на качестве управления двигателем. Кроме того как уже ранее показывала практика при настройке очень сложно стабилизировать точку нагрузки по GBC, поэтому все параметры заданные по GBC должны быть получены не экспериментальным путем а методом математического моделирования.

Для решения данных проблем было решено проделать следующее:

1) Добавить в прошивку возможность задания в качестве фактора нагрузки для таблички фазы не GBC а положение дросселя (что дает более высокое быстродействие задания уставки и ее стабильность). Поскольку положение дросселя определяется только углом поворота дросселя - возникновение автоколебательного процесса в этом случае не возможно. Для этого в флаги комплектации добавлен пункт "Фаза впрыска по дросселю". И еще одна трехмерная калибровка. "Фаза впрыска по дросселю"

2) Насколько возможно увеличить скорость установки фазы. Для этого механизм установки максимально возможно оптимизирован и перенесен в задачу обработчика реперного диска 60-2. Что позволило обеспечить скорость установки фазы до 6 градусов на такт двигателя.

После проделанной работы пиковые значения ошибки фазы резко уменьшились (практически пиковые всплески ошибки не превосходят 60градусов). Качество управления двигателем на частичных нагрузках радикально улучшилось.

В программу "Матрица" были добавлены 2 новых алгоритма расчета фазы впрыска, первый является аналогом алгоритма, который используется в турбокомпрессорных автомобилях Mitsubishi и был реализован "до кучи" , 2-й разработан самостоятельно на основе практического опыта построения таблиц фазы впрыска различными методами на различных двигателях. Он сочетает 2 взаимоисключающие модели поведения, первая реализует точное центрирование смеси в момент максимальной скорости потока воздуха на срезе форсунки, для чего используются не только фазы распределительных валов но и расчеты по динамике впускного тракта ГБЦ 16v ВАЗ включая расстояние среза форсунок и скорость топливовоздушной смеси -  что позволяет добиться очень низкого эксплуатационного расхода топлива и очень четкой реакции на дроссель, вторая используется для низких оборотов и частичных нагрузок и позволяет получить достаточно стабильный ХХ.

Адаптация уставки РХХ.

Как известно при использовании  ДАД существует некоторая проблема работы алгоритма адаптации положения РХХ по расходу воздуха, связанная с невозможностью точно определить расход воздуха в условиях регулирования ХХ, поэтому всегда рекомендуется его запрещать. Однако при этом возникает другая проблема - эксплуатационное рассогласование уставки РХХ и фактического положения РХХ в режиме ХХ вызванное изменением атмосферных условий и засорением канала РХХ. Что в свою очередь приводит к провалу или рывку при переходе с режима ХХ на частичные нагрузки в области малых значений дросселя. Решение возникшей проблемы лежит на поверхности - почему бы не адаптировать саму "Уставку РХХ"!? Просто подгоняя ее к положению РХХ на холостом ходу автоматически самой микропрограммой, при этом как бы заведомо обеспечивая нам нужное положение РХХ при входе в ХХ и  выходе из ХХ. Таким образом в микропрограмму j5ls была добавлена адаптивная калибровка (39 точек по ТОЖ), которая представляет собой знаковою компенсацию (смещение) уставки РХХ, в зависимости от температуры ОЖ двигателя. А в программу "Матрица" функция, которая позволяет автоматически настраивать уставку РХХ при прогреве с использованием этой корректирующей таблички (путем добавки значений из памяти адаптации). Таким образом сразу убиваются 2 зайца - решается и проблема автоматической настройки "Уставки РХХ" комплексом "Матрица" и компенсации ее возможного эксплуатационного ухода со временем в процессе эксплуатации автомобиля.

Статьи по теме