Чиптюнинг и управление дизельным двигателем.

Для каждого тюнера будет важно изучить тему и понять принцип управления дизельным двигателем с высоким давлением впрыска топлива, а так же понять принцип обработки процессором карт и поправок к ним. Использовав данные знания вы сможете разобраться в прошивке ECU и  более грамотно работать с ней.

Конечно все основы чиптюнинга двигателя охватить не реально, но попробуем начать с чего то, ведь для многих и эта статья будет не плохим стартом или пинком…

Про обучение чиптюнингу онлайн ознакомитесь > тут <

Drivers Wish [NM] (Запрос крутящего момента,(кол-во топлива))
Основным фактором управления двигателя является его крутящий момент. Мы его запрашиваем мы его и получаем. Все остальное обрабатывает блок управления двигателя, а реализует сам двигатель. И так, крутящий момент достигается определенной продолжительностью впрыска топлива, моментом начала впрыска, давлением топлива в рампе и наполнением  камеры сгорания воздушной массой.

Прежде всего, необходимо преобразовать запрошенный крутящий момент двигателя в вес топлива, необходимый для его получения.
Положение педали акселератора и частота вращения двигателя задают значение требуемого крутящего момента, которое содержится в картах(таблицах) ECU. Команда и значения запроса крутящего момента варьируется в пределах от 0 на холостом ходу до значения, несколько превышающие значения для данного двигателя.

NM Conversion Table [FUEL](Перевод значения крутящего момента в количество топлива)
ECU рассчитывает весовое количество топлива, требуемое для достижения крутящего момента, с использованием своих расчетных таблиц(карт). Измеряя температуру топлива, ECU двигателя вносит поправки в свои расчеты, так как плотность холодного топлива отличается от плотности теплого. В результате вес впрыскиваемого топлива увеличивается или снижается. Затем вес топлива переводится в величины объема или количества.

Smoke limiter.(Ограничение уровня дымности)
Основная цель ограничения уровня дымности состоит в определении величины максимальной подачи топлива, которая может быть впрыснута без превышения определенного уровня дымности. Превышение уровня дымности возникает, когда массы воздуха (так же может еще использоваться давление воздуха)не хватает для сгорания топлива без возникновения дыма(сажи) в выхлопных газах. По сигналам датчика массового расхода воздуха и датчика частоты вращения коленчатого вала рассчитывается максимально допустимая величина подачи топлива. Она представляет собой верхний предел регулирования. Если количество топлива, необходимое для получения заданного крутящего момента, превышает допустимые пределы Smoke limiter ,оно автоматически снижается под ограниченное.

Injector Opening Time (Длительность открытия форсунки)
Объем цикловой подачи топлива рассчитывается  временем открытия форсунки(инжектора), которое зависит от прохождения топлива через распылитель форсунки под определенным давлением. Давление в рейке измеряется датчиком давления(для систем CR). Открытие форсунки может быть так же обусловлено реализацией схемы предварительного впрыска и регенерации сажевого фильтра.

Продолжительность впрыска изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. Основной целью регулирования продолжительности впрыска является получение определенной характеристики повышения давления в камере сгорания. Продолжительность впрыска определяют либо времени открытия форсунки,либо по углу поворота коленчатого вала, и ее не нужно путать с моментом начала впрыскивания.

Pre-injection fuel(Предварительный впрыск топлива)
Для снижения уровня шума двигателя, так называемой детонации, особенно при низких температурах реализуется функция предварительного впрыскивания топлива. Это означает, что небольшая порция топлива впрыскивается заранее, то есть до начала основного впрыска в цилиндр. Следует обратить внимание на то, что возможно применение не только одного, но и двух предварительных впрысков. Это зависит от типа двигателя и модели автомобиля. Предварительный впрыск осуществляется при температуре охлаждающей жидкости двигателя ниже +60°C. Он отключается на высоких оборотах коленчатого вала. Стуки в дизельном двигателе усиливаются в тот момент, когда топливо сгорает очень быстро. Промежуток времени между впрыском топлива в камеру сгорания и его воспламенением называется задержкой воспламенения. В принципе, необходимо, чтобы задержка воспламенения была как можно меньше. Она, в основном, зависит от цетанового числа дизельного топлива, температуры в цилиндрах двигателя и от качества распыливания топлива. Длительная задержка воспламенения топлива означает, что большая его часть попадет в цилиндр еще до начала процесса воспламенения. Это приводит к резкому подъему давления в цилиндре двигателя, в результате которого возникают шум и жесткость работы двигателя. Во время работы холодного двигателя тепло в основном уходит через стенки цилиндров. Это приводит к снижению температуры воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия. Появляется длительная задержка воспламенения и характерный «дизельный стук». Впрыскивание и сгорание небольшой предварительной порции топлива приводит к разогреву камеры сгорания. Поэтому основная часть топлива сгорает достаточно быстро. Это приводит к снижению шума двигателя.

Post-injection fuel(Регенерация сажевого фильтра)
Для регенерации сажевого фильтра необходимо, чтобы его внутренняя температура была не меньше 550°C. В этом случае начнется реакция дожигания частиц сажи. При положении коленчатого вала примерно 160градусов после ВМТ в цилиндры впрыскивается небольшое количество топлива. Впрыскивание осуществляется с большим опозданием (поршень в этот момент находится около нижней мертвой точки, выпускной клапан открыт), поэтому это топливо не увеличивает крутящего момента двигателя. Но температура отработавших газов существенно не увеличится, если его просто обогащать углеводородами. Температура отработавших газов повышается в результате реакции окисления в каталитическом нейтрализаторе, установленном перед сажевым фильтром. Пройдя каталитический нейтрализатор, размещенный в корпусе сажевого фильтра, горячие отработавшие газы еще больше разогреваются, и их температура повышается. Теперь газы способны дожигать сажу в сажевом фильтре.

Boost Pressure(Давление во впускном коллекторе,количество,масса воздуха)
Функция регулирования количества воздуха состоит в том, чтобы определить цикловую подачу наполнения цилиндров воздухом на разных режимах работы двигателя. Она регулируется по заданному количеству впрыскиваемого топлива и частоты вращения коленчатого вала.
Расчет требуемого количества воздуха:
Когда масса воздуха,необходимая для сгорания заданной порции топлива, подсчитана,ECU регулирует его поступление в цилиндры двигателя с помощью турбонаддува.Турбонаддув увеличивает либо уменьшает количество поступающего в двигатель воздуха. Более высокое давление впускного воздуха приводит к увеличению его плотности и массы. ЭБУ двигателя рассчитывает желаемое давление наддува, необходимое для получения заданного наполнения цилиндров воздухом. Эта величина определяется по следующим данным и поправочным коэффициентам: частота вращения коленчатого вала, количество впрыскиваемого топлива,температура охлаждающей жидкости,температура воздуха во впускном коллекторе и различные ограничения: по атмосферному давлению,по крутящему моменту,лимиту дымности и ограничению максимального давления наддува.

Rail Pressure (Давление топлива)
Давление топлива (в системах CommonRail)в режиме работы двигателя изменяется в пределах 200‑1800 м.бар в зависимости от системы,объема двигателя и условий его работы.Давление регулируется одним или двумя клапанами регулирования давления. ECU контролирует давление в топливной рейке на соответствие заданному значению с помощью датчика давления топлива, установленного на рейке.Для достижения впрыска определенного количества топлива оно должно податься с определенным давлением на соответствующих оборотах двигателя и давление в топливной рейке так же как и давление наддува корректируется исходя из температурных факторов и условий работы двигателя.

Limiter(Ограничения)
Основной функцией ограничения мощности двигателя является ограничение его крутящего момента и(или)количества топлива.Карты эти называются Torque limiter ну или Fuel limiter. Но так же существует ряд других ограничивающих таблиц и значений которые,в целом применяются для любой функции (или ее поправочному значению) управления двигателя. У каждой карты есть свое ограничение, выход из диапазона регулирования которой,не позволит реализовать значения заложенные в карте или вовсе приведет либо к аварийному отключению двигателя,либо к постоянной или кратковременной аварийной работе двигателя (т.е. снижению мощности). Таких карт довольно много:
IQ limiter
IQ Limiter on Engine Temp
IQ limiter on Speed
IQ Limiter on RPM
IQ Limiter on Engine Temp
Smoke Limiter
Boost Limiter by ATM
Boost Limiter by Temp
Boost Limiter by  AirTemp
SVBL
Rail Pressure Limiter by Temp
Rail Pressure Limiter by IQ
Advance Limiter
Nm Limiter Gearbox
Speed Limiter

Лямбда-регулирование
У дизелей также как и бензиновых авто появилось лямбда регулирование (на некоторых EU4 и на EU5).Существуют таблицы отвечающие за лямбда регулирование.Это параметры и 3D карты (об./мин на массу воздуха за цикловую подачу), они определяют лимит дыма (Smoke limter) т.е. максимальное значение IQ, как минимальное значение лямбда для данной массы воздуха и оборотов в минуту.Работает не только для полноты сгорания топлива но и учатия в процессе регенерации сажевых фильтров. Как правило авто с DPF\FAP обычно имеют более высокие значения лямбда, чем без сажевых фильтров,т.к.допускается более высокий лимит дымности в связи с тем что сажа будет накапливаться в фильтре,а позже прожигаться и соответственно существуют таблицы лямбда регулирования с поправкой на режим регенерации сажевого фильтра,в которых значения уже будут отличаться от базовых карт,как в большую так и в меньшую сторону.

Формула расчета примерно такая Z = 1,1(лямбда значение в карте): позволяет ввести столько топлива в мг — (AirMass) / (14,5 x 1,1).
Типичная базовая карта для определения значения лямбда ограничения дыма

Небольшая таблица по лямбде.
AFR/lambda limits
AFR        lambda              Notes
6.0:1      —  0.41          -Rich run limit
9.0:1      —  0.61          -Low power, black smoke
11.5:1    —  0.78           -Rich best torque
12.5:1    —  0.85           -Safe best power
13.2:1    —  0.90           -Lean best torque
14.7:1    —  1.00           -Stoichiometry (ideal)
15.5:1    —  1.05           -Lean light load, part throttle
16.2:1    —  1.10           -Best economy, part throttle
18-22:1 —  1.22-1.50   -Lean run limit