Dlaczego należy kodować wtryskiwacze?

MotoFocus.pl, 29 marca 2018, 9:58

Układy wtryskowe Common Rail należą obecnie do najbardziej popularnych systemów stosowanych w pojazdach samochodowych. Posiadają wiele zalet, które można wykorzystać, by spełnić rygorystyczne normy emisji spalin, jednak jest to okupione szeregiem wymagań które muszą spełnić wtryskiwacze CR.

Normy emisji spalin określają ilość szkodliwych substancji, które mogą wydobywać się z rury wydechowej samochodu. Pierwszym i najprostszym sposobem na ograniczenie emisji jest precyzyjne określenie momentu wtrysku paliwa i wtryskiwanej dawki paliwa. Kolejnym krokiem ograniczającym emisję jest zastosowanie podzespołów takich jak filtry DPF, czy katalizatory tlenków azotu. Dla precyzyjnego funkcjonowania tych podzespołów również niezmiernie ważna jest dawka wtryskiwanego paliwa i czas wtrysku, które przekładają się bezpośrednio na przebieg procesu spalania w cylindrze.

Dawka wtryskiwanego paliwa i moment wtrysku zależy od wielu czynników, jednym z nich jest ciśnienie paliwa w szynie CR. Zakładając stały czas wysterowania wtryskiwacza (czas trwania impulsu elektrycznego), wzrost ciśnienia w szynie paliwowej spowoduje wzrost dawki wtrysku. Na podstawie sygnału z czujnika ciśnienia, sterownik silnika koryguje czas wysterowania wtryskiwacza, aby otrzymać pożądaną dawkę wtrysku przy obecnym ciśnieniu. Pojawia się jednak pytanie, skąd sterownik wie o ile musi zmienić czas wysterowania wtryskiwacza, aby otrzymać pożądane efekty?

Odpowiedź jest prosta. Sterownik posiada bazę danych, w której są zapisane podstawowe informacje dotyczące wtryskiwaczy. Ta informacja byłaby wystarczająca w sytuacji, gdy wszystkie wtryskiwacze są dokładnie takie same i pracują dokładnie tak samo. W rzeczywistości jednak tak nie jest. Proces złożenia wtryskiwacza odbywa się według rygorystycznych wymagań tolerancji na zrobotyzowanych liniach produkcyjnych. Mimo to, dawka wtrysku dla dwóch identycznych wtryskiwaczy może się różnić. Również czas reakcji wtryskiwacza (szybkość zadziałania) będzie inny nawet dla identycznych wtryskiwaczy. Wtryskiwacze CR firmy Delphi wykonywane są z dokładnością do 1 µm, porównując średnica ludzkiego włosa to ok. 80-120 µm.

Różnice w parametrach identycznych wtryskiwaczy

Na rys.1 przedstawiono graniczne parametry (czas reakcji i dawka wtrysku), które mogą osiągać identyczne wtryskiwacze przy ciśnieniu 230 bar (praca na biegu jałowym). Różnica w czasie reakcji może wynosić nawet 300 µs, a różnica w dawce wtrysku nawet 5 mm3. Ponieważ konstrukcja wtryskiwaczy CR firmy Delphi Technologies nie przewiduje jakiejkolwiek możliwości regulacji, nie ma zatem innej możliwości, aby precyzyjnie określić parametry pracy każdego wtryskiwacza, niż poprzez zapisanie jego parametrów za pomocą kodowania. Z tego względu firma Delphi Technologies wprowadziła dla norm emisji spalin Euro 3 i Euro 4 kodowanie C2i składające się z 16 znaków.

Rysunek 2
Warunki generowania kodu C2i

W celu wygenerowania kodu C2i testowanych jest 150 specyficznych punktów pracy dla 5 różnych ciśnień (rys.2). Podczas testu autoryzowane przez Delphi Technologie stoły testowe i oprogramowanie mierzą czas reakcji wtryskiwacza oraz dawkę wtrysku w tych 150-ciu punktach. Na podstawie czasu reakcji obliczany jest tzw. MDP (Minimum Drive Puls), czyli najkrótszy możliwy impuls który spowoduje reakcję wtryskiwacza (wtrysk paliwa). MDP jest tutaj niezwykle istotne, ponieważ systemy wtryskowe Delphi Technologies używają wtryskiwaczy do obniżenia ciśnienia paliwa w szynie CR. Impuls sterujący musi być na tyle długi, aby zaworek sterujący wtryskiwacza otworzył się (co spowoduje spuszczenie paliwa na przelew) i jednocześnie na tyle krótki, aby nie zdążyła podnieść się iglica wtryskiwacza (nie nastąpił wtrysk).

Rysunek 3
Zdjęcie kodów wtryskiwaczy

Te wszystkie dane, które są unikatowe dla każdego wtryskiwacza, zapisane w postaci kodu C2i oraz wprowadzone do sterownika silnika pozwalają na jednoznaczną identyfikację parametrów wtryskiwacza i jego precyzyjne wysterowanie.

Dlaczego więc niektórzy twierdzą, że kodowanie wtryskiwaczy Delphi nie jest potrzebne? Praktyka warsztatowa pokazała, że w przypadku wielu rozwiązań Euro 3 i Euro 4 posiadających kodowanie C2i, wystarczy nowe lub zregenerowane wtryskiwacze zamontować w samochodzie, pozostawić silnik na biegu jałowym przez 10-30 minut i sterownik silnika „przyuczy się” do nowych wtryskiwaczy, a praca silnika stanie się płynna i „przyjemna dla ucha”. Wynika to z faktu, że sterownik silnika posiada spore możliwości adaptacyjne. Może on w pewnym stopniu obliczyć wartość MDP korzystając z czujnika położenia wału korbowego np.: podczas hamowania silnikiem ECU wysteruje kolejne wtryskiwacze zaczynając od bardzo krótkich impulsów, stopniowo zwiększając czas wysterowania. Jednocześnie na podstawie sygnału z czujnika położenia wału korbowego sterownik będzie w stanie rozpoznać, w którym momencie nastąpił zapłon, czyli podniosła się iglica wtryskiwacza. Prawda jest taka, że samochód z niezakodowanymi wtryskiwaczami nie spełnia  jakichkolwiek norm emisji spalin, ponieważ sterownik silnika oszacował sobie jedynie MDP, a cała charakterystyka pracy wtryskiwacza jest dla ECU nieznana. W wielu przypadkach taki samochód może zacząć kopcić lub wydawać bardzo metaliczny dźwięk w pewnym zakresie obrotów. Odczuwalny może być również spadek mocy, podczas gdy z punktu widzenia klienta nie będącego ekspertem, silnik będzie działał w miarę poprawnie, a na pewno lepiej niż przed naprawą, gdy wtryskiwacze były uszkodzone.

W przypadku pojazdów spełniających normę Euro 4 i wzwyż, wymagania dotyczące precyzji sterowania wtryskiwaczy okazały się tak duże, że konieczne było wprowadzenie kodowania C3i, które posiada 20 znaków. Wyrafinowane oprogramowanie mierzy parametry wtryskiwacza nawet w 750-ciu różnych warunkach dla 3 różnych ciśnień. Jest to ponad 5x więcej punktów testowych w porównaniu z kodowaniem C2i. Z tego względu przetestowanie na autoryzowanym stole testowym zestawu 4 najnowszych wtryskiwaczy montowanych w silnikach pojazdu marki Mercedes trwa ok. 100 minut (sam test nie licząc montażu i demontażu wtryskiwaczy).

Również tutaj praktyka warsztatowa pokazała, że samo oszacowanie przez sterownik silnika wartości MDP już nie wystarczy. Kultura pracy silnika z niezakodowanymi wtryskiwaczami o kodzie C3i jest znacznie niższa, a ilość problemów z układami referencyjnymi jak DPF, EGR czy SCR przyprawia w wielu przypadkach o ból głowy. Nie tylko normy emisji spalin są wielokrotnie przekroczone, ale dodatkowo pojawia się wiele innych problemów odczuwalnych przez właściciela pojazdu.

Rosnące wymagania dotyczące norm emisji spalin wymuszają konieczność dalszych modyfikacji. W tej chwili firma Delphi rozważa możliwość prowadzenia jeszcze bardziej wyrafinowanego kodowania C4i.

Aby sprawdzić, czy wtryskiwacz był naprawiany w autoryzowanej sieci Delphi Diesel Center wejdź na stronę http://dna.my-delphi.com/ i wpisz kod wtryskiwacza widoczny na jego obudowie. Aby dowiedzieć się więcej na temat wtryskiwaczy odwiedź http://dna.my-delphi.com/.

Komentarze

Brak komentarzy