Подключение дополнительного ДАД. Насосные потери.
Добавлено: Пн авг 23, 2010 11:46 pm
Кроме механических и термодинамических потерь в двигателе существуют еще и насосные потери - они проявляются в тактах впуска и выпуска.
Если во время такта впуска давление в ресивере меньше давления в картере (давление в картере близко к атмосферному), то разность давлений будет тянуть поршень вверх, тогда как коленвал тянет поршень вниз - отсюда возникают потери мощности. Если же давление в ресивере будет больше давления в картере, то наоборот - давление смеси на поршень добавит двигателю мощности. Аналогично с тактом выпуска.
С помощью этого файла http://jc-tech.ru/download/files/gloss.xls можно произвести приблизительный расчет насосных потерь для 4-х тактного 4-х цилиндрового двигателя.
Давление в ресивере в системах управления с ДАД известно. Как узнать давление в выпускном коллекторе? Для этого нужно подключив дополнительный ДАД 47.3829 на 51-ю ногу Микаса.
В ПО M7SPORT версии 1.02 необходимо сделать следущее:
1. 51-я нога предназначена для датчика температуры коллектора, поэтому, чтобы в переменную TDTK в MOLT передавались данные с 51-ой ноги, в прошивке необходимо установить галочку "Комплектация датчиком t коллектора". Когда галочка не установлена, переменная TDTK=TWAT.
2. Тарировка датчика температуры коллектора в прошивке долждна быть задана линейно возрастающей от точки (0, -60) до точки (4.98, 195).
3. Таблица "Коэффициент для вычисления температуры заряда" должна быть установлена в единицу. Т.е. температура заряда всегда будет равняться TAIR (это приведет к некритичному обогащению смеси). Это необходимо, чтобы показания дополнительного ДАД не влияли на приготовление смеси.
4. В MOLT в меню Опции надо установить галочку "Дополнительный ДАД на 51 ноге".
Опрос 51-ой ноги в ПО происходит реже, чем опрос основного ДАД, поэтому сигнал имеет ступенчатый вид.
Как осуществить соединение системы выпуска с ДАД? Предлагаю такой вариант: в ненужный датчик кислорода вваривается кусок тормозной трубки, а на тормозную трубку надевается бензомаслостойкий резиновый шланг, который другим концов подключается к ДАД. Чем ближе к выпускному коллектору будет вкручен датчик кислорода, тем больше должна быть длина тормозной трубки - она играет роль радиатора, чтобы шланг выдержал нагрев.
Примеры измерений, проведенных дополнительным ДАД.
Измерения проводились на двигателе ЗМЗ-4062 в такой конфигурации: степень сжатия 9, выпускной коллектор ЗМЗ-405, турбина TD04L, интеркулер от калдины, выпуск на 63мм трубе, оконечная банка — глушитель от выпуска евро-2.
1. Доп. ДАД подключен перед интеркулером, дроссель открыт на 100%, потери составляют 40мбар (0.04атм).
2.Доп. ДАД подключен перед интеркулером, дроссель открыт на 50%, потери составляют 60мбар (0.06атм). Расход воздуха примерно такой же, как и в 1.
3. Доп. ДАД подключен в выпускной коллектор перед турбиной, впуск снят (турбина дует в атмосферу), дроссель открыт на 100%. Давление в выпускном коллекторе достигает 2.2бар. Потери на привод турбины при 5000об/мин составляют ~13 л.с.
4. Доп. ДАД подключен в выпускной коллектор перед турбиной, вестгейт отрегулирован на 0.4 избытка. Давление в выпускном коллекторе достигает 2.35бар. Дроссель открыт полностью.
Обратите внимание, что до открытия вестгейта давление в ресивере превышало давление в выпускном коллекторе — это значит, что потери на привод турбины отрицательны, т.е. она повышает КПД двигателя! Узнать при каких давлениях и расходах воздуха это превышение будет сохраняться, можно на двигателе с низкой степень сжатия.
Сравним потери на привод турбины с потерями на привод компрессора Eaton M45.
При частоте вращения коленвала 5000об/мин, избытке 0.35бар и расходе воздуха 550кг/час потери на привод турбины составляют ~13л.с.
550кг/час - это около 250CFM (кубических футов в минуту).
Частота вращения компрессора Eaton M45 при таком же расходе воздуха и избытке - 11000об/мин.
Потери на привод компрессора при такой частоте вращения и избытке 0.35кПа составляют 11л.с.
Компрессор в этом примере имеет небольшое преимущество, т.к. турбина работает неоптимальных условиях. Но при избытке 0.69кПа и расходе воздуха 250CFM (550кг/час) потери на компрессоре составят уже 17л.с., в то время как для турбины TD04 на основе измерений можно спрогнозировать потери до 10л.с.
Использование большого компрессора картину потерь не поменяет, но нагрев воздуха значительно снизится.
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M112flow.gif
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M112power.gif
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M112deltaT.gif
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M45deltaT.gif
Выводы:
для получения максимальных значений крутящего момента и мощности необходимо
значительно снижать степень сжатия (7-7.5), чтобы была возможность поднять давление наддува и установить оптимальный УОЗ.
Высокое сопротивление системы впуска (неполное открытие дросселя в том числе), вызывает повышение давления на участке от турбины до дросселя, что повышает нагрузку на турбину и приводит к повышению давления в выпускном коллекторе, т.е. вызывает снижение мощности и экономичности.
Минусы высокой степени сжатия:
- приходится снижать давление наддува, что приводит к сильному снижению мощности, причем не пропорциональному уменьшению наполнения, а сильнее, что видно из графиков - потери на привод турбины при избытке 0.3 и расходе воздуха 500кг/час составляют около 10л.с.
- приходится снижать УОЗ, что приводит к снижению мощности, повышению температуры выхлопных газов, а высокая температура ОГ вызывает перегрев выпускных клапанов, повышает давление в выпускном коллекторе (опять снижение мощности), приводит к коксованию масла в картридже турбины, вызывает перегрев турбины, который в свою очередь, вызывает повышение температуры воздуха, а повышение температуры воздуха опять требует снижения УОЗ.
- низкий УОЗ + высокая СЖ сильно затрудняют искрообразование, т.к. его момент приходится на максимум давления в цилиндре.
- чтобы побороть детонацию приходится делать богаче смесь, что приводит к снижению мощности, и опять к повышению температуры ОГ (при сильном обогащении)
- снижение надежности двигателя, требовательность к качеству топлива
Минусы низкой степени сжатия:
- повышение расхода топлива (особенно на низких наполнениях)
- повышение вредных выбросов
Минусы высокого давления наддува:
- снижение ресурса турбины
- повышение нагрузок на ЦПГ
- увеличение нагрузок на трансмиссию (нагрузка на трансмиссию определяется максимальным значением крутящего момента, а не мощности)
Плюсы высокого давления наддува:
- возможность получить максимум мощности на более низких оборотах, где меньше износ ЦПГ и меньше мех. потери
- увеличение мощности и экономичности за счет превышения давления в ресивере над давлением в выпускном коллекторе.
Если во время такта впуска давление в ресивере меньше давления в картере (давление в картере близко к атмосферному), то разность давлений будет тянуть поршень вверх, тогда как коленвал тянет поршень вниз - отсюда возникают потери мощности. Если же давление в ресивере будет больше давления в картере, то наоборот - давление смеси на поршень добавит двигателю мощности. Аналогично с тактом выпуска.
С помощью этого файла http://jc-tech.ru/download/files/gloss.xls можно произвести приблизительный расчет насосных потерь для 4-х тактного 4-х цилиндрового двигателя.
Давление в ресивере в системах управления с ДАД известно. Как узнать давление в выпускном коллекторе? Для этого нужно подключив дополнительный ДАД 47.3829 на 51-ю ногу Микаса.
В ПО M7SPORT версии 1.02 необходимо сделать следущее:
1. 51-я нога предназначена для датчика температуры коллектора, поэтому, чтобы в переменную TDTK в MOLT передавались данные с 51-ой ноги, в прошивке необходимо установить галочку "Комплектация датчиком t коллектора". Когда галочка не установлена, переменная TDTK=TWAT.
2. Тарировка датчика температуры коллектора в прошивке долждна быть задана линейно возрастающей от точки (0, -60) до точки (4.98, 195).
3. Таблица "Коэффициент для вычисления температуры заряда" должна быть установлена в единицу. Т.е. температура заряда всегда будет равняться TAIR (это приведет к некритичному обогащению смеси). Это необходимо, чтобы показания дополнительного ДАД не влияли на приготовление смеси.
4. В MOLT в меню Опции надо установить галочку "Дополнительный ДАД на 51 ноге".
Опрос 51-ой ноги в ПО происходит реже, чем опрос основного ДАД, поэтому сигнал имеет ступенчатый вид.
Как осуществить соединение системы выпуска с ДАД? Предлагаю такой вариант: в ненужный датчик кислорода вваривается кусок тормозной трубки, а на тормозную трубку надевается бензомаслостойкий резиновый шланг, который другим концов подключается к ДАД. Чем ближе к выпускному коллектору будет вкручен датчик кислорода, тем больше должна быть длина тормозной трубки - она играет роль радиатора, чтобы шланг выдержал нагрев.
Примеры измерений, проведенных дополнительным ДАД.
Измерения проводились на двигателе ЗМЗ-4062 в такой конфигурации: степень сжатия 9, выпускной коллектор ЗМЗ-405, турбина TD04L, интеркулер от калдины, выпуск на 63мм трубе, оконечная банка — глушитель от выпуска евро-2.
1. Доп. ДАД подключен перед интеркулером, дроссель открыт на 100%, потери составляют 40мбар (0.04атм).
2.Доп. ДАД подключен перед интеркулером, дроссель открыт на 50%, потери составляют 60мбар (0.06атм). Расход воздуха примерно такой же, как и в 1.
3. Доп. ДАД подключен в выпускной коллектор перед турбиной, впуск снят (турбина дует в атмосферу), дроссель открыт на 100%. Давление в выпускном коллекторе достигает 2.2бар. Потери на привод турбины при 5000об/мин составляют ~13 л.с.
4. Доп. ДАД подключен в выпускной коллектор перед турбиной, вестгейт отрегулирован на 0.4 избытка. Давление в выпускном коллекторе достигает 2.35бар. Дроссель открыт полностью.
Обратите внимание, что до открытия вестгейта давление в ресивере превышало давление в выпускном коллекторе — это значит, что потери на привод турбины отрицательны, т.е. она повышает КПД двигателя! Узнать при каких давлениях и расходах воздуха это превышение будет сохраняться, можно на двигателе с низкой степень сжатия.
Сравним потери на привод турбины с потерями на привод компрессора Eaton M45.
При частоте вращения коленвала 5000об/мин, избытке 0.35бар и расходе воздуха 550кг/час потери на привод турбины составляют ~13л.с.
550кг/час - это около 250CFM (кубических футов в минуту).
Частота вращения компрессора Eaton M45 при таком же расходе воздуха и избытке - 11000об/мин.
Потери на привод компрессора при такой частоте вращения и избытке 0.35кПа составляют 11л.с.
Компрессор в этом примере имеет небольшое преимущество, т.к. турбина работает неоптимальных условиях. Но при избытке 0.69кПа и расходе воздуха 250CFM (550кг/час) потери на компрессоре составят уже 17л.с., в то время как для турбины TD04 на основе измерений можно спрогнозировать потери до 10л.с.
Использование большого компрессора картину потерь не поменяет, но нагрев воздуха значительно снизится.
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M112flow.gif
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M112power.gif
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M112deltaT.gif
http://www.not2fast.com/turbo/maps/M45deltaT.gif
Выводы:
для получения максимальных значений крутящего момента и мощности необходимо
значительно снижать степень сжатия (7-7.5), чтобы была возможность поднять давление наддува и установить оптимальный УОЗ.
Высокое сопротивление системы впуска (неполное открытие дросселя в том числе), вызывает повышение давления на участке от турбины до дросселя, что повышает нагрузку на турбину и приводит к повышению давления в выпускном коллекторе, т.е. вызывает снижение мощности и экономичности.
Минусы высокой степени сжатия:
- приходится снижать давление наддува, что приводит к сильному снижению мощности, причем не пропорциональному уменьшению наполнения, а сильнее, что видно из графиков - потери на привод турбины при избытке 0.3 и расходе воздуха 500кг/час составляют около 10л.с.
- приходится снижать УОЗ, что приводит к снижению мощности, повышению температуры выхлопных газов, а высокая температура ОГ вызывает перегрев выпускных клапанов, повышает давление в выпускном коллекторе (опять снижение мощности), приводит к коксованию масла в картридже турбины, вызывает перегрев турбины, который в свою очередь, вызывает повышение температуры воздуха, а повышение температуры воздуха опять требует снижения УОЗ.
- низкий УОЗ + высокая СЖ сильно затрудняют искрообразование, т.к. его момент приходится на максимум давления в цилиндре.
- чтобы побороть детонацию приходится делать богаче смесь, что приводит к снижению мощности, и опять к повышению температуры ОГ (при сильном обогащении)
- снижение надежности двигателя, требовательность к качеству топлива
Минусы низкой степени сжатия:
- повышение расхода топлива (особенно на низких наполнениях)
- повышение вредных выбросов
Минусы высокого давления наддува:
- снижение ресурса турбины
- повышение нагрузок на ЦПГ
- увеличение нагрузок на трансмиссию (нагрузка на трансмиссию определяется максимальным значением крутящего момента, а не мощности)
Плюсы высокого давления наддува:
- возможность получить максимум мощности на более низких оборотах, где меньше износ ЦПГ и меньше мех. потери
- увеличение мощности и экономичности за счет превышения давления в ресивере над давлением в выпускном коллекторе.