Obliczanie i adaptacja czasu wtrysku

1. Dla występujących w danej chwili warunków pracy silnika, charakteryzowanych parą wartości: prędkość obrotowa i obciążenie silnika, program odczytuje z pamięci ROM sterownika tzw. bazowy czas wtrysku. 

2. Korekcja 1 czasu wtrysku. Uwzględnia wpływ na skład mieszanki paliwowo-powietrznej takich wielkości jak: temperatura silnika, temperatura powietrza dolotowego, napięcie w instalacji elektrycznej i szybkość otwierania lub zamykania przepustnicy. Wartości tych wielkości mierzy sterownik. 

3. Korekcja 2 czasu wtrysku. Uwzględnia sumaryczny wpływ na skład mieszanki paliwowo-powietrznej tych wszystkich czynników lub wielkości, których indywidualny wpływ na skład mieszanki paliwowo-powietrznej nie jest możliwy do zmierzenia lub stwierdzenia. Przykładowo są to: różnice w składzie lub jakości paliwa, zmiany oporów przepływu przez filtr powietrza lub paliwa spowodowane zanieczyszczeniami i zużycie części silnika. Jej wartość określa parametr LONG FT X (X oznacza numer bloku cylindrów), który nazywany jest „długookresową korekcją dawki paliwa dla bloku cylindrów nr X silnika". Dla diagnostów ważne jest to, że na wartość tej korekcji, a więc i wartość parametru LONG FT X, wpływa też każde uszkodzenie silnika lub jego układu sterowania, które zmienia skład mieszanki paliwowo-powietrznej. Są to zarówno uszkodzenia, które sterownik umie wykryć i poinformować o nich kodem usterki, jak i uszkodzenia, których sterownik nie umie wykryć. 

4. Korekcja 3 czasu wtrysku. W warunkach pracy silnika, w których program sterownika wymaga pracy konwertera katalitycznego z najwyższą sprawnością, układ regulacji składu mieszanki pracuje w pętli zamkniętej. O chwilowej zmianie czasu wtrysku, która jest wynikiem pracy układu regulacji składu mieszanki, informuje parametr SHRT FT X (X oznacza numer bloku cylindrów), który nazywany jest „chwilową korekcją dawki paliwa dla bloku cylindrów nr X silnika". 

Wartości parametrów LONG FT X i SHRT FT X można odczytać czytnikiem OBD z programu sterownika. Są one podawane w procentach. Wartość dodatnia oznacza wydłużenie czasu wtrysku a wartość ujemna oznacza skrócenie czasu wtrysku. W niektórych samochodach, np. koncernu VW, interpretacja wartości parametru SHRT FT X jest odwrotna od podanej. 

Adaptacja czasu wtrysku 

W ustalonych warunkach pracy silnika, układ regulacji składu mieszanki pracujący w pętli zamkniętej, powinien zmieniać wartość czasu wtrysku, obliczoną przez program sterownika (z uwzględnieniem korekcji 1 i 2), w zakresie do +/-3%. Wartość parametru SHRT FT X, która o tych zmianach informuje, powinna się więc również zmieniać w zakresie do +/-3% dopuszczalne są tylko chwilowe przekroczenia tego zakresu. 

Jeśli określonych warunkach pracy silnika, w ocenie sterownika, powyższy warunek nie jest spełniony wskutek działania czynników o charakterze trwałym oraz: 

- temperatura płynu w układzie chłodzenia silnika przekroczyła 800°C; 

- temperatura powietrza w układzie dolotowym silnika jest niższa niż 900°C (warunek podawany przez firmę VW);

program sterownika wyznacza nową wartość parametru LONG FT X (długookresowa korekcja dawki paliwa) i zapamiętuje ją w pamięci RAM sterownika silnika. Dzięki temu wartość czasu wtrysku obliczana przez program sterownika będzie zmieniana przez układ regulacji składu mieszanki w zakresie do - dopuszczalne są tylko chwilowe przekroczenia tego zakresu. Wyznaczona wartość parametru LONG FT X, jest każdorazowo zastępowana nową wartością, gdy wartość parametru SHRT FT X przekroczy zakres i spełnione zostaną warunki do wyznaczenia nowej wartość parametru LONG FT X. 

Warunki pracy silnika, charakteryzowane przez prędkość obrotową i obciążenie silnika, są podzielone na przedziały. Do każdego przedziału jest przypisana jedna wartość parametru LONG FT X, która jest wykorzystywana do obliczania czasu wtrysku dla wszystkich warunków pracy silnika z tego przedziału. 

Wartości parametru LONG FT X są wyznaczane tylko dla tych warunków pracy silnika, w których układ regulacji składu mieszanki może pracować w pętli zamkniętej. Są one wykorzystywane do obliczania czasu wtrysku również wówczas, gdy układ regulacji składu mieszanki nie pracuje wskutek uszkodzenia. 

Dla tych warunków pracy silnika, w których układ regulacji składu mieszanki pracuje zawsze w pętli otwartej (np. warunki dużego obciążenia silnika), wartość parametru LONG FT X jest szacowana na podstawie wartości parametrów LONG FT X wyznaczonych dla tych warunków pracy silnika, w których układ regulacji składu mieszanki pracuje w pętli zamkniętej. 

Opisana procedura nazywa się adaptacją czasu wtrysku. Dopasowuje wartości czasów wtrysku do aktualnych potrzeb danego silnika, tak aby był on zasilany mieszanką o składzie możliwie najbardziej zbliżonym do wymaganego. 

Warto prześledzić na przykładach - rys. 1, 2, jak w tych samych ustalonych warunkach pracy silnika (te same wartości prędkości obrotowej i obciążenia) pracuje układ regulacji składu mieszanki, zmieniają się wartości parametrów SHRT FT X i LONG FT X oraz działa funkcja adaptacji czasu wtrysku. 

Rysunek 1.

Przyjmując, że LONG FT X = 0 (rys. 1d), co oznacza, że silnik jest nowy lub wcześniej odłączono zasilanie od sterownika silnika lub wartości parametru LONG FT X skasowano z pamięci RAM sterownika, poleceniem z testera diagnostycznego. 

Po ustaleniu się warunków pracy silnika, czas wtrysku o wartości T_W1(B1, rys. 1b) spowodował, że wtryśnięta dawka paliwa utworzyła mieszankę ubogą. Sterownik informuje o tym sygnał czujnika tlenu (A1, rys. 1a). Układ regulacji składu mieszanki wzbogaca mieszankę, wydłużając czasu wtrysku (odcinek B1, B2, rys. 1b). Po upływie tzw. czasu poszukiwania t_P1powstała mieszanka bogata (A2, rys. 1a), która rozpoczęła cykl regulacji o pożądanym przebiegu - cykliczne zmiany czasu wtrysku (odcinek B2 - B3, rys. 1b), które powodują cykliczną zmianę składu mieszanki, w niewielkim zakresie w stosunku do wymaganego składu mieszanki, czego dowodem są zmiany sygnału czujnika tlenu (odcinek A2 - A3, rys. 1a). 

Czas poszukiwania t_P1zakresu zmian czasu wtrysku, który zapewnia pożądany przebieg cyklu regulacji (odcinek B2 - B3, rys. 1b), powinien być jak najkrótszy, ponieważ w tym okresie trójfunkcyjny konwerter katalityczny pracuje z obniżoną sprawnością. 

Wartości parametru SHRT FT X (rys. 1c), które informują o zmianach wartości czasu wtrysku przez układ regulacji składu mieszanki, przekraczają na odcinku C1 prawidłowy zakres +/- 3% zmian wartości parametru SHRT FT X. Jeśli:

- temperatura silnika i powietrza dolotowego umożliwiają wykorzystanie funkcji adaptacji czasu wtrysku; 

- przekroczenie zakresu występuje podczas wykonywania przez silnik określonej w programie sterownika ilość cykli pracy to program sterownika uznaje, że zwiększenie zakresu zmian czasu wtrysku jest powodowane czynnikami o charakterze trwałym, co powoduje zmianę wartości parametru LONG FT X (Z1, rys. 1d) - zawartości 0 na D1. 

Po tej zmianie parametru LONG FT X, wartość parametru SHRT FT X zmienia się w zakresie do +/- 3% (odcinek C2, rys. 1c). 

Rysunek 2.

Gdy silnik po raz drugi rozpoczął pracę w tych samych warunkach pracy, czas wtrysku o wartości t_W2(B4, rys. 2b) spowodował, że wtryśnięta dawka paliwa utworzyła mieszankę bogatą. Po upływie czasu poszukiwania t_P2, powstała mieszanka uboga (A5, rys. 2a). Rozpoczyna ona cykl regulacji o pożądanym przebiegu (odcinek A5 - A6, rys. 2a) 

Należy zauważyć, że czas poszukiwania t_P2był krótszy od t_P1. Wartość czasu wtrysku t_W2była obliczona przez program sterownika z wykorzystaniem wyznaczonej uprzednio wartości parametru LONG FT X DI, co skróciło czas poszukiwania zakresu zmian czasu wtrysku, który zapewnia pożądany przebieg cyklu regulacji (odcinek B5 - B6, rys. 2b). 

Ponieważ zakres zmian wartości parametru SHRT FT X mieścił się w zakresie (odcinek C3, rys. 2c), więc program sterownika nie zmienił wartości parametru LONG FT X (rys. 2d). Program nie zmieni również wartości parametru LONG FT X, jeśli zakres zmian wartości parametru SHRT FT X chwilowo przekroczy zakres +/- 3% (bez ilustracji), ale podczas tego przekroczenia silnik nie wykona określonej w programie ilości cykli pracy silnika. 

Zdjęcia i tekst pochodzą z artykułu „Obliczanie i adaptacja czasu wtrysku” w dodatku technicznym do Wiadomości IC Analiza składu spalin silników ZI cz. 2 nr 30/Marzec 2009