Чип-тюнинг для многих (часть вторая)

Но вернёмся к детонации. Иногда, волна давления может быть настолько сильной, что вызывает самовоспламенение топлива и находящиеся в воздухе свободные радикалы (например, гидроксил или другие молекулы с подобными открытыми цепями O-H) продвигают это самовоспламенение по ТВС одновременно с ударной волной. Однако, свободные радикалы это всего лишь дополнительное условие, их отсутствие только снижает вероятность преждевременного воспламенения ТВС и не исключает этого полностью. Но именно поэтому для высокопроизводительных двигателей рекомендуют топливо с высоким октановым числом и как следствие с меньшим количеством этих активных радикалов, что значительно снижает риск возникновения детонации, хотя опять же не исключает его полностью. Даже при использовании высокооктановых сортов бензина возможны ситуации возникновения детонации, потому что резкое увеличение давления в цилиндре настолько увеличивает местную температуру (и молекулярную скорость), что это может достичь температуры воспламенения топлива.

Исходя из вышесказанного хочется отметить очередную важную и очень существенную деталь. Когда автовладельцы приезжают к чип-тюнерам с просьбой произвести чип-тюнинг их автомобиля для увеличения мощности и крутящего момента, то они должны быть готовы к тому, что после тюнинга никаких заправок подешевле и где придётся уже не может быть в принципе. Их автомобиль, все его электронные системы управления ДВС, будут настроены на определённый вид топлива, который использовался при проведении контрольных заездов в процессе тюнинга и дальнейшая эксплуатация подразумевает заправку только этим определённым видом топлива. Если, конечно, они хотят эксплуатировать свой автомобиль долго и счастливо. Ну а если нет, то не стоит винить чип-тюнера за вышедший из строя в скором времени двигатель, в том, что он «стуканул» или провернуло коренные вкладыши, а может потрескались перегородки на поршнях и тд и тп. Чип-тюнер здесь абсолютно не при чём.
Где, в первую очередь, возникает детонация? В тех областях камеры сгорания, где сила взрывной волны может резко увеличиться. Это места соприкосновения краёв головки поршня и стенок камеры сгорания, где наложение друг на друга отражающихся ударных волн приводит к очень высокому местному давлению. Если скорость, с которой происходит это наращивание давления, будет намного больше, чем скорость, на которой горит смесь, то полноценного сгорания ТВС не произойдёт. Топливо-воздушная смесь попросту взорвётся раньше времени.
И тут стоит упомянуть об ещё одном негативном моменте сопутствующим детонации. По краям камеры сгорания на рисунке 2, показан «Пограничный слой» — тонкий слой соединения топлива и воздуха чуть выше металлических поверхностей камеры сгорания и поверхности поршня. Его толщина достигает максимум одного миллиметра. При нормальных условиях работы двигателя он не воспламеняется, температура этого слоя намного ниже остальной температуры ТВС, потому что он находится в тепловом контакте с металлическими поверхностями, температура которых всегда значительно ниже температуры воспламенения топливо-воздушной смеси и этот слой помогает сохранить нормально-допустимую рабочую температуру в камере сгорания. При возникновении детонации по краям камеры сгорания этот слой попросту разрушается и резко возросшая температура до 1800°C может просто расплавить алюминиевые поршни. Для справки, температура плавления алюминия 660°C, почти в три раза ниже. Это процесс как снежный ком катящийся с горы, детонация повышает температуру, а всё более возрастающая температура стимулирует детонацию, и так до полного выхода двигателя из строя.

Раз уж заговорили о влиянии высокой температуры на нормальную работу двигателя, то в связи с этим хочу упомянуть ещё об одном моменте касающемся тюнинга и изменений в стоковых прошивках двигателей. Есть мнение, что система рециркуляция отработавших газов EGR (Exhaust Gas Recirculation) не несёт никаких функций кроме как улучшение экологии, путём снижения концентрации оксида азота NO в выхлопных газах автомобиля, и в принципе не столь важна. Заглушили канал EGR, исключили в прошивке контроль системы по кодам от Р0400 доР040F и вроде как сделали доброе дело. Клиенту сэкономили деньги и не мозолит ему больше глаза этот назойливый «джекичан», то есть лампочкаCHECK ENGINE на приборной панели. Но чего мы добились кроме экономии денег и нервов клиента? Каким способом система EGR достигает поставленных перед ней целей? — Понижением концентрации кислорода в топливо-воздушной смеси поступающей в цилиндры добавляя определённое количество выхлопных газов во впускной коллектор. Что при этом достигается — снижение температуры горения ТВС в цилиндре, а это значит, что мы не только улучшаем экологию, но ещё и уменьшаем риск возникновения детонации. Вот и задумайтесь теперь, глушить EGR или «лечить»?
Ну и ещё один серьёзный момент из-за которого возникает детонация и на который хотелось бы обратить внимание — угол опережения зажигания (УОЗ). Проведено большое количество исследований в этом направлении. Основной вопрос на который исследователи хотят получить ответ — в какой момент необходимо воспламенить смесь, чтобы получить качественное и полноценное сгорание, отвечающее всё ужесточающимся с каждым днём экологическим нормам, максимальный КПД и в то же время избежать детонации. Есть такое понятие — «точка пикового давления» (location of peak pressure LPP) и общепринятое мнение, что пиковое давление в цилиндре достигается при положения поршня на такте рабочего хода, примерно 14 градусов после ВМТ, в зависимости от конструкции (формы) камеры сгорания и скорости горения топливовоздушной смеси. Так когда же необходимо воспламенить смесь? — 10, 20, 30 градусов до ВМТ или в какой-то другой момент чтобы добиться максимально положительного эффекта и избежать детонации. Автомобильные инженеры даже ввели специальный термин, который обозначает желаемый момент УОЗ для двигателя внутреннего сгорания и называется он — MBT (Minimum spark for Best Torque) минимальный угол опережения зажигания для достижения максимального крутящего момента (достижения максимальной мощности ДВС). И именно этот момент УОЗ в идеале и должен быть установлен для всех режимов работы двигателя. Слишком раннее зажигание всегда повышает риски возникновения детонации и не только. Это так же снижает эффективность работы двигателя потому что чем раньше возникла искра, тем длиннее путь проходит поршень до ВМТ с большим сопротивлением возрастающему в цилиндре давлению. Это один из основных моментов которому тюнеры должны уделять пристальное внимание и зависит он от очень многих факторов. Можно даже сказать, что секрет успешного чип-тюнинга скрыт именно в точной подстройке УОЗ на разных режимах работы двигателя. И я себе с большим трудом представляю, как можно его отрегулировать без динамометрического стенда, ну и или, в крайнем случае, без многократной записи логов при проведении Дыно (Dyno) теста на контрольных заездах в специально созданных для этого условиях.

Чип тюнинг и доработки двигателя: Блог им. info: Чип-тюнинг для многих ( часть вторая)
Рисунок 3. Мощностной стенд.
Хотя, конечно же, чип-тюнинг настолько многогранный процесс и лучший результат будет достигнут только комплексным решением по корректировке десятков параметров. Короткое резюме причин и факторов от которых во многом зависит возникновение детонации. Итак, детонация зависит от:
  • конструкции камеры (форма, размер, геометрия, расположение свечи зажигания),
  • степени сжатия
  • угла опережения зажигания
  • температуры топливо-воздушной смеси
  • давление в цилиндре
  • октанового числа используемого топлива

В заключении, о значении детонации в чип-тюнинге высокопроизводительных двигателей, хотел бы привести очень полезный для общего понимания вопроса материал от наших зарубежных коллег с сайта разработчиков программы RomRaider http://www.romraider.com/forum/viewtopic.php?f=25&t=1840
Стратегия контроля за предотвращением детонации на двигателях Субару.
Это информация только попытка объяснить, как стратегия управления контролем детонации работает на 16-битных ECU Субару. Цифры и значения в описанном примере взяты с реальной прошивки Subaru USDM 02 WRX. Для работы с прошивкой использовались последние версии программ RomRaider/Ecuflash. (прим. Дата публикации материала 19.05.2007г.). Основные моменты расчёта УОЗ.
Угол опережения зажигания определяется ECU следующим образом:
1. Общий УОЗ = базовый УОЗ + коррекция по детонации + дополнительные коррекции.
В понятие дополнительные коррекции входят:
— коррекция по датчику температуры входящего воздуха IAT;
— коррекция по датчику температуры охлаждающей жидкости ECT;
— коррекция по оборотам двигателя, и много других…
В понятие коррекция по детонации входят:
— (Максимальный УОЗ * (IAM/16)) + обратная связь по датчику детонации + зафиксированное ECU значение корректировки по датчику детонации.

Примечание:IAM (ignition advance multiplier — множитель опережения зажигания), используемый в формуле выше, это исходное значение (от 0-16) для 16-разрядных ECU. Для 32-разрядных ECU, IAM будет колебаться от 0 до 1 (заменить «IAM/16» на "IAM" ).
Из формулы выше можно увидеть, что коррекция по детонации Knock Correction Advance (KC) состоит из трех элементов. Определения значений этих элементов и как они взаимодействуют друг с другом, будет рассмотрено ниже. Хотя, как именно ECU определяет детонацию (на основе сигналов датчика детонации Knock sensor), не совсем ясно и результаты естественно будут весьма упрощёнными. Сигнал детонации бывает либо ложный, либо достоверный. И как это отслеживается в ECU — неизвестно. Ясно одно, что там нет жёстких критериев, которые хранятся или используются для контроля сигналов с датчика детонации.
Обратная связь по датчику детонации (Feedback Knock Correction, FBKC)
Feedback knock correction (FBKC) всегда имеет либо нулевую, либо отрицательную величину. Этот параметр берётся в расчёт ECU только при определённый оборотах двигателя (RPM) и определённых показателях нагрузки на двигатель (load), которые занесены в соответствующие таблицы обозначенные в прошивке как «Feedback Correction Range table(иногда корректировка УОЗ по этим таблицам временно отключается, об этом будет сказано ниже). Если в ECU поступает информация с датчика детонации о том что детонация возникла, то ECU даёт команду передвинуть УОЗ на два градуса позднее относительно существующего на данный момент значения. Два градуса это минимальный шаг корректировки УОЗ по данному параметру «Feedback Correction Retard Value». Каждый раз после того как УОЗ отодвинут на два градуса в минус, а детонация фиксируется снова ECU опять проводит корректировку. Максимальный порог корректировки УОЗ по сигналу датчика детонации — 11 градусов послеВМТ «Feedback Correction Retard Limit». В случае если корректировка УОЗ в отрицательную сторону произведена и детонация прекратилась, значения «Feedback Correction Retard Value» не сразу сбрасываются на нулевую отметку. Существует определённый период задержки сброса этого параметра «Feedback Correction Negative Advance Delay» во время которого ECU пытается определить детонация продолжается или нет. Если детонация во время этого периода задержки не фиксируется то ECU корректирует УОЗ на один градус в плюс «Feedback Correction Negative Advance Value» и отсчёт времени задержки корректировки УОЗ «Feedback Correction Negative Advance Delay» сбрасывается. А если фиксируется снова то ECU опять проводит корректировку УОЗ на два градуса в минус и начинает отсчёт нового контрольного периода задержки «Feedback Correction Negative Advance Delay». Процесс контроля величины УОЗ по датчику детонации идёт в ECU постоянно. Во время корректировки ECU пытается вернуть УОЗ на заданные в прошивке параметры, задержка «Feedback Correction Negative Advance Delay» на самом деле во временном выражении очень и очень короткая.

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.