Топливные карты и чип-тюнинг
Содержание
Общая тема, затрагивающая топливно-воздушную систему, её устройство, ключевые элементы, принципы работы и тюнинг, будет раскрыта не полностью без подробного рассмотрения вопроса о топливных картах. Стоит начать с того, что между топливом, оборотами и нагрузкой на силовую установку существуют устойчивые взаимосвязи. По указанному вопросу имеется достаточно большое количество информации, которой мы и поделимся с нашими читателями в ходе раскрытия темы данной статьи. Речь пойдет о том, каким образом ЭБУ (ECU) обеспечивает дозирование топлива в реальных условиях работы силового агрегата автомобиля. Основополагающими факторами, которые отвечают за дозировку нужного количества топлива, являются положение дроссельной заслонки и показатель абсолютного давления во впускном коллекторе. Качество же самой топливо-воздушной смеси, а также правильные пропорции смеси воздуха с горючим склонны демонстрировать зависимость от ряда других факторов. Реальные условия эксплуатации инжекторного ДВС ставят перед ЭБУ не только задачу измерения и подачи нужного объема топливо-воздушной смеси. Компьютер ECU отвечает еще и за необходимость динамического изменения соотношения пропорций воздуха к горючему, причем делается это в зависимости от того, на каких режимах работы находится ДВС, а также с учетом количества оборотов. Аббревиатура AFR (от англ. air to fuel ratio) наиболее часто выступает обозначением количества воздуха к количеству топлива. Наиболее оптимальным таким соотношением топливо-воздушной смеси является 14.7 части воздуха на 1 часть горючего.Другими словами, показатель AFR равен 14.7:1. Если данное оптимальное соотношение меняется с учетом большего количества топлива, тогда полученную топливо-воздушную смесь называют обогащенной. Если данное соотношение AFR изменяется в сторону уменьшения количества поступившего топлива, тогда подобную смесь называют обедненной. Для примера и на языке цифр:
У читателя справедливо и закономерно может возникнуть целый ряд вопросов касательно необходимости изменений AFR в ту или другую сторону от оптимального соотношения AFR на отметке 14.7:1. Спешим дать необходимый ответ. Все дело заключается в том, что оптимальным такое соотношение считается с учетом экологических норм и стандартов, а также говорить об идеальности AFR можно применительно только к некоторым режимам работы силового агрегата. Если же мотор работает в других режимах, тогда указанная оптимальная пропорция AFR станет далеко не лучшим соотношением для нормальной эксплуатации ДВС. Когда мы резко ускоряемся, для такого форсажа мотору потребуется намного более обогащенная смесь. При размеренной езде с постоянной скоростью и без нагрузки двигатель будет работать на достаточно сильно обедненной топливо-воздушной смеси. Режимы работы двигателя и AFRДля лучшего понимания взаимозависимости режимов работы силовой установки и AFR стоит взглянуть на то, как выражено влияние разных режимов такой работы агрегата на показатель соотношения компонентов рабочей смеси. В режиме запуска двигателяДля максимально облегченного запуска двигателя ЭБУ обогащает смесь. Показатель AFR для такого запуска может быть от 2:1 до 12:1 (усредненные значения). Те показания, которые поступают к ЭБУ от лямбда-зонда, компьютер в этом режиме попросту не учитывает. В режиме прогрева Температура двигателя начинает закономерно расти после его запуска. ЭБУ получает информацию о росте температуры при помощи датчика, который измеряет температуру охлаждающей жидкости. В процессе роста показателя температуры изменится и показатель AFR, причем сделано это будет в сторону обеднения рабочей топливо-воздушной смеси. Это означает, что ЭБУ начинает уменьшать количество топлива относительно доли воздуха в составе смеси. Показания от лямбда-зонда до того момента, пока двигатель полностью не выйдет на рабочую температуру, компьютером также пока не учитываются. В режиме холостого хода Если двигатель оказывается полностю прогретым до рабочей температуры, тогда AFR будет максимально стремиться в режиме работы на холостых оборотах оказаться как можно ближе к оптимальному стехиометрическому показателю, который равен 14.7:1. Плавный набор скорости и постоянная скорость при движении Показатель AFR может в таком режиме быть разным. Содержание топлива и воздуха в смеси представлено разбегом от 14.5:1 до 15.9:1. Такие данные четко указывают на бедную топливно-воздушную смесь. Стоит отметить, что даже высокие обороты двигателя при учете того, что педаль акселератора выжата только до половины, не повлияют на показатель AFR. Указанный показатель все равно останется в тех самых рамках обеднения рабочей смеси. Основой для этого является то, что в таком режиме загрузки ДВС в процессе приготовления топливовоздушной смеси активно участвует лямбда-зонд. Мотор начинает работать по «замкнутому контуру» (от англ. closed loop). В режиме » педаль газа в пол» Нажатая до максимума педаль газа будет означать полное открытие дроссельной заслонки. ЭБУ получает соответствующий сигнал и начинает переходить на такую смесь, которая позволит выжать из мотора весь запас мощности. В процессе приготовления смеси компьютер показания лямбда зонда уже не учитывает, AFR находится на отметках от 11.9:1 до 12:1, что говорит об эффективном обогащении смеси. В режиме торможения двигателем В процессе торможения двигателем при включенной передаче и отпущенной педали газа получается, что дроссельная заслонка закрыта полностью. В таком режиме ЭБУ очень сильно уменьшает подачу горючего и обедняет рабочую смесь. Многие опытные водители это прекрасно знают и никогда не сбрасывают ручную коробку в «нейтраль» тогда, когда машина подкатывается к светофорам или другим местам снижения скорости. Такой подход позволяет добиться эффективной экономии и ощутимого снижения расхода топлива. Приведенные выше примеры зависимости AFR от различных режимов работы мотора наглядно указывают на то, что каждый режим условно имеет свой наилучший показатель AFR.Теперь необходимо выяснить способ, который помогает ЭБУ определить подходящее значение AFR для каждого отдельного режима на основе данных о нагрузке на мотор и оборотах коленвала. МАР-сенсор ЭБУ вычисляет степень нагрузки на мотор по показаниям специального MAP-сенсора. Указанный сенсор измеряет и передает на электронный блок управления значение абсолютного давления во впускном коллекторе, что и является главным показателем степени загрузки силовой установки в том или ином режиме работы. Мы уже рассказывали о принципе работы данного сенсора в общей статье об устройстве топливной системы, так что напомним только самое основное. Вся работа MAP-сенсора основана на взаимосвязи нагрузки на двигатель и давления. Базовой единицей считается атмосферное давление, а его значение зависит от показателя высоты над уровнем моря. На уровне моря такой показатель равен 1 атмосфере (1 атм.), при этом величина практически равна отметке в 1 бар (1 Bar). Давление, которое находится на ометке ниже атмосферного, принято называть разрежением или вакуумом. Если давление оказывается выше атмосферного, то такой показатель называют избыточным давлением. То давление, которое создается во впускном коллекторе привычного атмосферного двигателя, всегда будет находиться на отметке ниже атмосферного давления. Другими словами, в коллекторе зачастую имеет место разрежение (вакуум). Данный вакуум создается в момент открытия впускных клапанов и движения поршня в цилиндре вниз, к нижней мертвой точке. Двигаясь в НМТ, поршень втягивает рабочую топливо-воздушную смесь из впускного коллектора. Так и создается указанный вакуум. Открытие дроссельной заслонки на максимум означает, что силы противодействия при всасывании воздуха минимальны. Это означает, что и разрежение во впуске крайне мало, а давление в коллекторе приближено к атмосферному. Самое высокое разрежение в коллекторе отмечается в режиме холостого хода при полностью перекрытой дроссельной заслонке. Что касается турбо моторов, то воздух в таких агрегатах нагнетается принудительно под давлением. Это означает наличие давления во впускном коллекторе выше атмосферного в режиме серьезных нагрузок. Такое давление называется избыточным. На английском языке избытки наддува передает слово boost. Получается, что AFR напрямую зависит от оборотов и нагрузки на двигатель. Если нагрузка увеличивается, тогда смесь нужно обогащать. При низких нагрузках смесь обедняется. Если обороты двигателя высокие, тогда смесь должна дополнительно обогащаться.Это и есть зависимость AFR от указанных выше факторов. А теперь давайте перейдем к главному вопросу о топливных картах. Топливная карта На основе показателя AFR компьютер осуществляет регулирование количества топлива для подачи на единицу воздуха. Если возникает потребность в богатой смеси, тогда ЭБУ подаст больше горючего. При обеднении топлива будет подаваться меньше топлива. За дозирование горючего отвечают топливные форсунки. Наличие электрического импульса от ЭБУ на форсунку определяет момент её открытия, а давление в топливной системе повлияет на количество горючего, которое пройдет через открытую форсунку и станет частью топливо-воздушной смеси для каждого режима работы ДВС. То время, когда форсунка открыта, ограничено моментом открытия впускных клапанов. Длительность же открытия впускных клапанов зависит от оборотов коленчатого вала. Чем больше оборотов, тем меньше открыты клапаны. Для примера можно взять отметку 8500 оборотов, при которой длительность открытия впускных клапанов будет составлять всего 14 мс. Выходит, что время открытого состояния форсунки определяет качество рабочей смеси или показатель AFR. ЭБУ черпает информацию о нужном времени открытия форсунки для каждого режима из топливных карт. Топливная карта является своеобразной таблицей, которая зашита в память микропроцессора ЭБУ. Когда блок управления получает данные от датчиков о нагрузке на двигатель и оборотах, тогда он обращается к топливной карте. Это можно представить в виде простого графика, который имеет две оси. Вертикаль обозначена Y, а горизонталь X. Ось Y отводится для значений оборотов мотора, значения по оси X отображают нагрузку на двигатель. Как уже было сказано выше, нагрузка выражена абсолютным давлением во впуске. После того, как ЭБУ определил степень нагрузки на двигатель и его обороты, тогда он считывает из топливной карты значение, которое определяет длительность электрического импульса на форсунку. Это значение полностью соответствует конкретной степени нагрузки на двигатель, а также и оборотам. Вполне логично, что комбинаций нагрузки и оборотов может быть великое множество. В топливной карте все это учтено. Получается, что для любой комбинации нагрузки и оборотов есть свое подготовленное заранее значение длительности электрического импульса от ЭБУ на форсунку. Задействует топливные карты ЭБУ тогда, когда конкретный режим работы двигателя требует исключить лямбда-зонд.Это позволяет говорить о том, что в спокойных режимах работы мотора за AFR отвечает лямбда-зонд и готовит оптимальную смесь. В тех особых режимах, которые выпадают из рамок обычных нагрузок на мотор, показания лямбда-зонда не учитываются. ЭБУ в таких случаях приходится обращаться к топливным картам. Коррекция топливных картТопливные карты можно корректировать путем внесения изменений в указанные значения. Существует специальный софт, в котором для удобства корректировки карт зачастую нужные значения отображаются не в виде длительности электрического импульса, а в количестве подаваемого топлива. Указанные данные в таких таблицах отображены в миллилитрах. Программа показывает пользователю таблицы, которые представляют собой различные комбинации и соответствуют многочисленным потенциальным режимам работы двигателя. В первых графах отображаются режимы работы на холостом ходу. Далее следуют режимы спокойной и размеренной езды с дросселем, открывающимся не более чем на 50%. Завершают список режимы, которые необходимы для резкого ускорения и езды с пиковыми нагрузками. Чип-тюнингРазобравшись с тем, что представляют собой AFR и топливные карты, становится вполне очевидной прямая зависимость между мощностью двигателя и обогащенной смесью. Если обойти жесткие требования экологов и действующие нормы, тогда обогащение смеси посредством чип-тюнинга становится эффективным решением.  Чип-тюнинг представляет собой процедуру изменения параметров работы силового агрегата, зашитых в процессор ЭБУ. Указанных важных параметров очень и очень много. Для примера стоит упомянуть параметр сдвига отсечки по оборотам, возможность исключения ограничений по скорости, корректировку топливных карт, карт зажигания и т.д. Корректировка топливных карт производит самый большой эффект. Очень часто под чип-тюнингом понимается именно данная манипуляция. Автомобиль во время чип-тюнинга подвергается своеобразной перенастройке отдельных параметров ЭБУ. Настройщики задействуют те резервные возможности двигателя, которые заложены инженерами и производителями авто. Это делается при помощи корректировки топливных карт в целях обогащения топливо-воздушной смеси. При этом не учитывают целый ряд экологических аспектов. Положительный эффект во многих случаях достигается даже на «стоковых» автомобилях, а двигатели после поверхностного или глубокого «механического» тюнинга однозначно нуждаются в последующей качественной настройке ЭБУ. Замена стандартного распредвала на более продвинутый аналог уже потребует правки топливных карт. Если было осуществлено турбирование атмосферного двигателя, тогда чип-тюнинг обязателен. Дело в том, что эффект от установки турбины без чип-тюнинга будет находиться на нулевой отметке, а ресурс самого ДВС ощутимо уменьшится. Распространенной ситуацией является нюанс, когда микрочип ЭБУ у разных производителей автомашин является защищенным от программирования. Первым делом в такой ситуации меняют стандартный чип на программируемое изделие. В этом случае стоимость чип-тюнинга бывает довольно высокой, так что данный тюнинг оправдан только тогда, когда переделкам подвергался и сам мотор. Если же проблем с заводским чипом нет изначально, тогда тюнинг такого чипа доступен за вполне приемлемую сумму всего в несколько десятков долларов США. Для чего необходим чип-тюнингПрактическая эксплуатация автомашины очень редко вынуждает водителя раскручивать мотор для достижения максимальной мощности. Повседневная езда обычно основана на крутящем моменте и эластичности силовой установки. Чип-тюнинг позволяет добиться одинаковых показателей крутящего момента, но на разных оборотах сравнительно со стоковым мотором. Пик момента сдвигается ниже и доступен на относительно низких оборотах. При нажатии на педаль газа машина резвее стартует с места и более динамично разгоняется, что позволяет избегать постоянных переключений на пониженные передачи. Для получения такого эффекта существует вариант установки особого тюнингового блока, который называют тюнинг-боксом. Вторым доступным и намного более распространенным решением становится чип-тюнинг. Далее мы сравним сильные и слабые стороны каждого из таких способов улучшения характеристик ДВС.
Чип-тюнинг или тюнинг-боксЧип-тюнинг позволяет откорректировать большее количество важных параметров. Процесс такой корректировки обеспечивает повышенную точность. Тюнинг-бокс способен менять как давление горючего в топливной рейке, так и/или управлять временем открытия топливных форсунок. При этом бокс не вносит никаких изменений в топливные карты, а попросту осуществляет подмену на входе данных с MAP-сенсора. Это позволяет устройству влиять на топливо-воздушную смесь. Стоит заметить, что бокс может выйти из строя. Чип-тюнинг более надежен, так как приближен к заводскому решению по стабильности работы ДВС.  Для максимального увеличения мощности двигателя чип-тюнинг в большинстве случаев лучше установки отдельного тюнинг-бокса. Особенностью дополнительных боксов является то, что максимальный прирост мощности получается с высоким уровнем дымности на выходе из выхлопной системы. Копоть можно уменьшить путем урезания настроек бокса, но тогда пропадает и потенциальная пиковая мощность. Чип-тюнинг дает возможность более равномерно отстроить прирост мощности и крутящего момента. После такого тюнинга вполне возможно добиться снижения расхода топлива в режимах спокойной и равномерной езды. Это актуально как для бензиновых, так и для дизельных ДВС. Тюнинг-бокс в подавляющем большинстве инсталляций сохраняет расход на прежнем уровне, так что чип-тюнинг получается более экономичным решением. Прошивка чипа обеспечивает корректную работу силового агрегата во всех режимах, так как чипованный блок не является дополнительным устройством коррекции. Штатный ЭБУ после чипа ничем не уступает заводскому решению и работает аналогично, оставаясь тем же самым блоком для управления двигателем, только с измененными на оптимизированные параметрами прошивки в цифровом виде. Чип-тюнинг позволяет дополнительно совершить ряд полезных операций: одновременно с увеличением мощности можно сбросить ошибки сажевого фильтра для дизеля, поработать с ошибками лямбда-зонда, ЕГР и многое другое.  После прошивки ЭБУ результат остается незаметным для посторонних, так что автомобили на гарантии спокойно проходят ТО в сервисе у дилера. Тюнинг-бокс на гарантийных авто лучше снимать перед посещением официального сервиса. Тюнинг-боксы зачастую работают таким образом, что происходит постоянное увеличение давления в топливной рейке. Ресурс двигателей с тюнинг-боксом на практике меньше чем у моторов с чип-тюнингом. Тюнинг-боксК неоспоримым преимуществам тюнинг-бокса (чип-бокс) можно отнести следующие:
 В качестве итога можно смело и с полной уверенностью заявить, что увеличить мощность доступно как при помощи тюнинг-бокса, так и при помощи чип-тюнинга. Прирост мощности при использовании тюнинг-бокса будет ниже сравнительно с чип-тюнингом, но избавляет от необходимости вторгаться в ЭБУ и его настройки. При глубокой переработке мотора с серьезным увеличением мощности лучшим решением будет сделать профессиональный чип-тюнинг, так как это намного более точный способ увеличить отдачу от мотора за счет качественного обогащения смеси и опережения зажигания. Главным условием для последующей эксплуатации остается высококачественный бензин не ниже АИ-95. Выбирать тюнинг-бокс следует тогда, когда Вы намерены осуществить минимум вмешательств и хотите иметь возможность вернуть авто в заводское состояние при первой необходимости. Последним аргументом «за» или «против» в процессе выбора является намного более доступная цена прошивки чипа. Приобретение отдельного тюнинг-бокса обойдется заметно дороже.
Чиповка двигателяЕсли вы остановились на варианте чип-тюнинга, а также хотите более подробно об этом узнать, тогда читаем дальше. Целью вмешательства является качественно настроить топливо-воздушную смесь и карты зажигания под разные режимы работы стокового или тюнингового двигателя, а также внести коррективы в работу и показания отдельных датчиков с учетом установленного в моторе «железа». Плановым результатом должна стать максимальная мощность и максимальный крутящий момент при резком разгоне, подхват и эластичная работа мотора в самом «низу» оборотов, умеренный расход топлива в режиме города и на трассе. При этом ресурс мотора не должен сокращаться. Для чиповки, как принято называть в народе чип-тюнинг ЭБУ, нужно произвести настройку топливных карт и карт зажигания. При такой операции понадобится список необходимого оборудования. Первыми в этом списке расположены полностью исправный мотор и дополнительные системы автомобиля, даталог, ЭБУ, чип или эмулятор памяти, широкополосный лямбда-зонд. Также очень желательно иметь датчик детонации, датчик EGT и динамометрический стенд. Наличие такого оборудования исключает необходимость постоянной подстройки в «полевых условиях» без обратной связи, экономит время и является гарантией безопасности при настройке, особенно если Вы намерены настроить ДВС самостоятельно и без сторонней помощи. Ситуаций при чип-тюнинге могут возникнуть только две: Разбираемся дальше. Для нормальной работы бензинового мотора необходим воздух, горючее и отстроенное зажигание, которое воспламенит рабочую смесь строго в необходимый момент. Если в смеси больше топлива, тогда указанная рабочая смесь становится богатой и мощность возрастает. Если горючего меньше, такая смесь становится бедной. Проблемой обедненной смеси является склонность её к детонации. Как мы уже говорили в предыдущем цикле статей, на маленьких оборотах и в режиме непродолжительных нагрузок детонация не опасна. При полной загрузке смесь с показателем 14 уже потенциально вредна и даже разрушительна для мотора. Настроить же всю систему на оптимальной смеси 14.7:1 не получится. Дело заключается в том, что на низких оборотах для разгона такой смеси будет недостаточно, а на высоких с этой смесью все равно проявится детонация. Вот почему ЭБУ активно эксплуатирует топливные карты, а режим управления лямбда-зондом попросту игнорируется. Немного о детонации и последствиях На данном этапе опустим вопрос зажигания. С учетом этого может быть только 3 варианта в процессе подбора рабочей топливо-воздушной смеси. К первому можно отнести качественно подобранную смесь для различных режимов работы мотора. Указанная смесь оптимизирована на максимальную мощность, экономию топлива и наилучшую эффективность работы двигателя. Ко второму варианту можно отнести излишне обогащенную смесь. При такой смеси силовая установка теряет свою мощность, получается своеобразный перелив бензина и отмечается только заметно возросший расход горючего. Последним вариантом становится обедненная смесь. Двигателю мало топлива, имеет место переизбыток воздуха в смеси, наблюдается потеря мощности и происходит губительная для мотора детонация. Детонация провоцирует повышенный нагрев и является крайне опасной на высоких оборотах и с максимальной нагрузкой на ДВС. Внимание! Детонация при неправильном подборе смеси приводит к серьезным последствиям. Отмечено прогорание или сплавление поршня, прогар клапанов или свечей зажигания. Сильный перегрев и заметная потеря мощности представляют собой первые признаки, по которым можно диагностировать детонацию.Зачастую это приводит к заклинившему и/или перегретому мотору. Вот почему любая настройка топливных карт обязательно должна происходить с самой первой карты и минимальных оборотов в разных режимах работы силового агрегата. Все изменения осуществляются пошагово, обдуманно и взвешенно для каждого режима работы ДВС. Эти режимы мы уже рассмотрели выше. Не забывайте также и о тех нагрузках, которые оказывает на мотор дополнительное оборудование в подкапотном пространстве. Речь идет о генераторе, климатической установке и гидроусилителе руля, которые также приводятся в действие путем соединения приводных ремней со шкивом коленвала. Так получается дополнительный отбор мощности у мотора. Наиболее же нагружает двигатель трансмиссия и сам общий вес автомашины. Коротко о зажиганииДавайте представим цилиндр, который уже наполнен топливо-воздушной смесью. Компоненты, которые являются воздухом и бензином, заранее смешаны в нужной пропорции. В этот момент как раз происходит процесс сжатия рабочей смеси поршнем в цилиндре. Обратите внимание, что смесь однозначно сгорит после поджига. Это произойдет независимо от того фактора, на сколько ранее или позднее произойдет запал. Обязательно учитывайте, что раннее зажигание однозначно является препятствием для нормального и свободного поднятия поршня, а энергия топливного заряда переходит в сильный нагрев. Еще стоит помнить, что остатки рабочей смеси будут догорать в выхлопной системе, а это вызовет высочайший нагрев выпускного коллектора. Позднее зажигание отдает мало энергии поршню, но является менее опасным, так как не создает препятствий для движения поршня. Сравнить позднее зажигание можно с толчком, который уже приходится на быстро опускающийся вниз поршень и догоняет его. Вполне очевидно, что зажигание обязательно должно быть настроено так, чтобы смесь воспламенялась строго в необходимый момент, но никак не позже или раньше.Чип-тюнинг: реализация процессаДля начала еще раз повторим, что силовая установка автомобиля должна быть полностью исправной. Это касается и всего остального оборудования (система зажигания, охлаждения и т.д.) Далее нужно установить широкополосный зонд. Это позволит контролировать состав смеси во всех режимах. Датчик EGT поможет справиться с задачей определения температуры выхлопных газов и своевременности зажигания. Датчик детонации необходим для своевременного и немедленного обнаружения такой детонации, которая проявляет себя при работе мотора на обедненной рабочей топливо-воздушной смеси. Следующим шагом становится подключение ноутбука к ЭБУ с чипом или эмулятором памяти. Задействуем даталог и записываем основную карту до 1 атмосферы. Поле этого необходимо начать тесты и эксплуатировать авто в различных режимах, записав тем самым в лог показания датчиков. Если в процессе тестирования проявляется детонация, тогда всю работу нужно немедленно прекратить и отбалансировать смесь. Балансировки потребует и угол зажигания от большего к меньшему или наоборот, что будет зависеть от ситуации. Повторное тестирование проводится до тех пор, пока Вы не добьетесь нужного эффекта. Не забываем о настройке и коррекции холостого хода, а также ECT при различных температурах окружающей среды. Только после этого можно перейти на следующую топливную карту. Помните, что чем выше оказываются обороты, тем богаче должна становиться рабочая смесь, а угол зажигания должен быть ранним.
В сухом остаткеДанная статья является наглядным подтверждением того, что топливные карты играют очень важную роль в процессе смесеобразования. Это делает их одним из важнейших элементов в работе топливной системы автомобиля. Если говорить о чип-тюнинге, то данная процедура основана именно на коррекции топливных карт и карт зажигания. Ответить на вопрос читателей о том, стоит или не стоит делать чип-тюнинг на стоковом автомобиле, поможет наша отдельная статья по данной теме. Всем удачи на дорогах! Смело крутите моторы и наслаждайтесь максимальной отдачей от машины, а детонация пусть всегда обходит Ваши двигатели стороной!
|
Загрузка. Пожалуйста, подождите...
