układów gazowych IV generacji na przykładzie systemu COMPACT AGC
Dawkowanie paliwa w fazie gazowej, jak przyjęte jest to w układach IV generacji, opiera się na wykorzystaniu informacji z ECU benzyny dotyczących czasu, na jaki otwierany jest wtryskiwacz benzynowy. Mamy na myśli końcowy efekt obróbki różnych sygnałów zebranych z silnika, pozwalających sterownikowi benzyny dokładnie określić potrzebną aktualnie ilość (masę) paliwa. Jeśli sygnał o otwarciu wtryskiwacza przełożymy z benzyny na LPG w sposób bezpośredni 1:1, już na wstępie stykamy się z zasadniczym problemem, jakim jest różnica w stanie skupienia obydwu paliw – cieczy w pierwszym przypadku oraz gazu w drugim. Rozwiązaniem tego problemu jest przede wszystkim zastosowanie odpowiedniego wtryskiwacza (o jak najbardziej liniowej charakterystyce) oraz właściwych algorytmów sterowania nim uwzględniających właściwości fizyczne LPG. Konstrukcja wtryskiwacza powinna uwzględniać zależności objętościowe LPG, czyli zapewniać odpowiednią przepustowość (chwilowy wydatek paliwa) oraz szybkość działania, a szczególnie czas, w jakim następuje pełne otwarcie i pełne zamknięcie wtryskiwacza. Po stronie sterownika natomiast oczekiwana jest możliwość niezależnego sterowania wtryskiwaczami gazowymi i korygowanie wszelkich rozbieżności wynikających ze zmian fizycznych paliwa gazowego, np. ciśnienia czy temperatury. Sterowniki zaawansowane technologicznie, na przykład ZENIT PRO, realizują takie zadania w idealny sposób. W praktyce trudności w poprawnym skalibrowaniu instalacji gazowej wynikają głównie z niedomagań po stronie elementów wykonawczych – reduktora i wtryskiwaczy.
Przy niewłaściwym dobraniu mocy reduktora do zapotrzebowania silnika lub niewłaściwym jego dogrzaniu mamy do czynienia z niekorzystnymi zjawiskami, takimi jak: spadki ciśnienia, przerosty ciśnień, niestabilna temperatura gazu.
Kalibracja mieszanki gazowej
W celu łatwego ustawienia mieszanki stosuje się często automatyczny proces dopasowania ilości wtryskiwanego gazu. W trakcie autokalibracji użytkownik prowadzony jest krok po kroku przez kolejne etapy dostrajania mieszanki, często też odbywa się to bez konieczności jakichkolwiek ingerencji ze strony montażysty. Założeniem automatycznego regulowania jest określenie zarówno stałej korekty dla częściowych obciążeń silnika, jak i dla biegu jałowego. Ogólne założenia autokalibracji w skrócie można przedstawić następująco: odczyt wartości czasów otwarcia wtryskiwaczy benzynowych przy zasilaniu benzyną, odczyt wartości obciążenia silnika (MAP) dla biegu jałowego i poza biegiem jałowym, odczyt prędkości obrotowej silnika. Kalibrację uważa się za udaną, jeśli po przejściu na zasilanie gazowe czas wtrysku benzyny nie różni się więcej niż 3-5 % od właściwego dla zasilania benzyną. Aby jednak uzyskać idealną charakterystykę mnożnika, należy przeprowadzić kalibrację w trakcie jazdy – dynamiczną, ponieważ proces autokalibracji przeprowadzany jest bez obciążenia i nie obejmuje całego zakresu jego pracy, w związku z tym nie zapewnia optymalnego dopasowania mieszanki. W wielu przypadkach jednak wystarcza dla poprawnego działania instalacji. Niezbędnym warunkiem jest jednak odpowiedni dobór wtryskiwaczy i zastosowanie skutecznego algorytmu autokalibracji – jak jest to np. w systemie ZENIT PRO OBD. W większości przypadków zaleca się jednak przeprowadzenie kalibracji również w warunkach drogowych. W takim przypadku pierwszym krokiem jest zebranie charakterystyki otwarcia wtryskiwaczy benzynowych przy zasilaniu benzyną. Następnie następuje zmiana zasilania na gazowe i powtórne zebranie charakterystyki. Pojawiające się różnice w czasach wtrysku benzyny są podstawą do wprowadzenia korekt (zmian) w ustawieniach mnożnika.
Zbierane charakterystyki zobrazowane są na mapie, gdzie czas wtrysku określony jest w funkcji obciążenia silnika. Wartości zapisywane są z różną częstotliwością (najlepsze efekty w warunkach drogowych daje 1000 ms) i następnie programowo aproksymowane do linii obrazującej liniowy wydatek wtryskiwacza. Kolejnym etapem jest przełączenie zasilania na gazowe i ponowne zebranie charakterystyki. Zebrane charakterystyki stanowią informację o poprawności przyjętego mnożnika. Na rys. 2 mamy do czynienia z wyraźnym wydłużeniem czasów otwarcia wtryskiwaczy podczas pracy na gazie. Dla stałego obciążenia MAP = 0,8 bara czasy wtrysku dla zasilania benzyną wynoszą 12 ms, natomiast dla zasilania LPG 15 ms. Oznacza to, że przy zasilaniu LPG mamy mieszankę ubogą (sterownik reaguje wydłużeniem czasu wtrysku w celu wzbogacenia) i konieczne jest zwiększenie wartości mnożnika (wydłużenia czasów otwarcia wtryskiwaczy). Po wprowadzeniu poprawek w modelu mapy wyglądać będą jak na rys. 3. Każdorazowo mamy możliwość korygowania na bieżąco wartości mnożnika, czyli modyfikacji mieszanki. Możemy też skorzystać z automatycznego dopasowania modelu. W takim przypadku program COMPACT i ZENIT PRO automatycznie przyjmie uśrednione wartości, zmieniając wcześniejsze ustawienia. Wszystkie różnice w czasach wtrysku wizualizowane są na liniach charakterystyk wtryskiwaczy, dlatego też można określać wartość mnożnika w dowolnym punkcie wykresu. W przypadku dobrze skalibrowanego systemu regulacje serwisowe ograniczają się ewentualnie do kontroli poprawności parametrów pracy. Przy właściwie dobranych korektach na ciśnienie gazu czy temperaturę (mających znaczenie dla zużycia elementów reduktora i wtryskiwaczy) możemy zapewnić przez bardzo długi czas prawidłowe dawkowanie gazu.
Piotr Grabowski
Specjalista ds. technicznych
Auto-Gaz Centrum
Zasilanie benzyną nowych samochodów koncentruje się na uzyskaniu optymalnej proporcji pomiędzy ilością spalanego paliwa, mocą silnika a emisją spalin. Różnego rodzaju rozwiązania mechaniczne (jak np. płynna regulacja otwarcia zaworów) znacznie poprawiają charakterystykę silnika, jednak najważniejszą rolę odgrywa ECU. To precyzyjnie obliczana i dozowana dawka paliwa gwarantuje prawidłową pracę na biegu jałowym oraz pozwala na uzyskanie właściwej mieszanki w zmiennych stanach pracy silnika, takich jak przyspieszanie czy wysokie obroty. Jeśli zmieniamy rodzaj zasilania np. na paliwo LPG, ECU benzyny dalej realizuje strategie właściwe dla pierwotnego zasilania. W związku z tym, jeśli po montażu instalacji gazowej chcemy uzyskać właściwe parametry spalin (w całym zakresie pracy silnika) na ,,nowym” paliwie, należy skupić się na doborze precyzyjnych wtryskiwaczy gazowych, odpowiedniego reduktora oraz ścisłej kontroli parametrów pracy systemu gazowego – taki właściwy i precyzyjnie dobrany zestaw tworzą systemy sekwencyjnego wtrysku gazu Auto-Gaz Centrum – ZENIT PRO 4, 6, 8 także w wersji OBD oraz system COMPACT.
Dawkowanie paliwa w fazie gazowej, jak przyjęte jest to w układach IV generacji, opiera się na wykorzystaniu informacji z ECU benzyny dotyczących czasu, na jaki otwierany jest wtryskiwacz benzynowy. Mamy na myśli końcowy efekt obróbki różnych sygnałów zebranych z silnika, pozwalających sterownikowi benzyny dokładnie określić potrzebną aktualnie ilość (masę) paliwa. Jeśli sygnał o otwarciu wtryskiwacza przełożymy z benzyny na LPG w sposób bezpośredni 1:1, już na wstępie stykamy się z zasadniczym problemem, jakim jest różnica w stanie skupienia obydwu paliw – cieczy w pierwszym przypadku oraz gazu w drugim. Rozwiązaniem tego problemu jest przede wszystkim zastosowanie odpowiedniego wtryskiwacza (o jak najbardziej liniowej charakterystyce) oraz właściwych algorytmów sterowania nim uwzględniających właściwości fizyczne LPG. Konstrukcja wtryskiwacza powinna uwzględniać zależności objętościowe LPG, czyli zapewniać odpowiednią przepustowość (chwilowy wydatek paliwa) oraz szybkość działania, a szczególnie czas, w jakim następuje pełne otwarcie i pełne zamknięcie wtryskiwacza. Po stronie sterownika natomiast oczekiwana jest możliwość niezależnego sterowania wtryskiwaczami gazowymi i korygowanie wszelkich rozbieżności wynikających ze zmian fizycznych paliwa gazowego, np. ciśnienia czy temperatury. Sterowniki zaawansowane technologicznie, na przykład ZENIT PRO, realizują takie zadania w idealny sposób. W praktyce trudności w poprawnym skalibrowaniu instalacji gazowej wynikają głównie z niedomagań po stronie elementów wykonawczych – reduktora i wtryskiwaczy.
Przy niewłaściwym dobraniu mocy reduktora do zapotrzebowania silnika lub niewłaściwym jego dogrzaniu mamy do czynienia z niekorzystnymi zjawiskami, takimi jak: spadki ciśnienia, przerosty ciśnień, niestabilna temperatura gazu.
Kalibracja mieszanki gazowej
W celu łatwego ustawienia mieszanki stosuje się często automatyczny proces dopasowania ilości wtryskiwanego gazu. W trakcie autokalibracji użytkownik prowadzony jest krok po kroku przez kolejne etapy dostrajania mieszanki, często też odbywa się to bez konieczności jakichkolwiek ingerencji ze strony montażysty. Założeniem automatycznego regulowania jest określenie zarówno stałej korekty dla częściowych obciążeń silnika, jak i dla biegu jałowego. Ogólne założenia autokalibracji w skrócie można przedstawić następująco: odczyt wartości czasów otwarcia wtryskiwaczy benzynowych przy zasilaniu benzyną, odczyt wartości obciążenia silnika (MAP) dla biegu jałowego i poza biegiem jałowym, odczyt prędkości obrotowej silnika. Kalibrację uważa się za udaną, jeśli po przejściu na zasilanie gazowe czas wtrysku benzyny nie różni się więcej niż 3-5 % od właściwego dla zasilania benzyną. Aby jednak uzyskać idealną charakterystykę mnożnika, należy przeprowadzić kalibrację w trakcie jazdy – dynamiczną, ponieważ proces autokalibracji przeprowadzany jest bez obciążenia i nie obejmuje całego zakresu jego pracy, w związku z tym nie zapewnia optymalnego dopasowania mieszanki. W wielu przypadkach jednak wystarcza dla poprawnego działania instalacji. Niezbędnym warunkiem jest jednak odpowiedni dobór wtryskiwaczy i zastosowanie skutecznego algorytmu autokalibracji – jak jest to np. w systemie ZENIT PRO OBD. W większości przypadków zaleca się jednak przeprowadzenie kalibracji również w warunkach drogowych. W takim przypadku pierwszym krokiem jest zebranie charakterystyki otwarcia wtryskiwaczy benzynowych przy zasilaniu benzyną. Następnie następuje zmiana zasilania na gazowe i powtórne zebranie charakterystyki. Pojawiające się różnice w czasach wtrysku benzyny są podstawą do wprowadzenia korekt (zmian) w ustawieniach mnożnika.
Zbierane charakterystyki zobrazowane są na mapie, gdzie czas wtrysku określony jest w funkcji obciążenia silnika. Wartości zapisywane są z różną częstotliwością (najlepsze efekty w warunkach drogowych daje 1000 ms) i następnie programowo aproksymowane do linii obrazującej liniowy wydatek wtryskiwacza. Kolejnym etapem jest przełączenie zasilania na gazowe i ponowne zebranie charakterystyki. Zebrane charakterystyki stanowią informację o poprawności przyjętego mnożnika. Na rys. 2 mamy do czynienia z wyraźnym wydłużeniem czasów otwarcia wtryskiwaczy podczas pracy na gazie. Dla stałego obciążenia MAP = 0,8 bara czasy wtrysku dla zasilania benzyną wynoszą 12 ms, natomiast dla zasilania LPG 15 ms. Oznacza to, że przy zasilaniu LPG mamy mieszankę ubogą (sterownik reaguje wydłużeniem czasu wtrysku w celu wzbogacenia) i konieczne jest zwiększenie wartości mnożnika (wydłużenia czasów otwarcia wtryskiwaczy). Po wprowadzeniu poprawek w modelu mapy wyglądać będą jak na rys. 3. Każdorazowo mamy możliwość korygowania na bieżąco wartości mnożnika, czyli modyfikacji mieszanki. Możemy też skorzystać z automatycznego dopasowania modelu. W takim przypadku program COMPACT i ZENIT PRO automatycznie przyjmie uśrednione wartości, zmieniając wcześniejsze ustawienia. Wszystkie różnice w czasach wtrysku wizualizowane są na liniach charakterystyk wtryskiwaczy, dlatego też można określać wartość mnożnika w dowolnym punkcie wykresu. W przypadku dobrze skalibrowanego systemu regulacje serwisowe ograniczają się ewentualnie do kontroli poprawności parametrów pracy. Przy właściwie dobranych korektach na ciśnienie gazu czy temperaturę (mających znaczenie dla zużycia elementów reduktora i wtryskiwaczy) możemy zapewnić przez bardzo długi czas prawidłowe dawkowanie gazu.
Piotr Grabowski
Specjalista ds. technicznych
Auto-Gaz Centrum
Komentarze (0)