PlugIn "Относительный расход топлива"

[admin]

Вашему вниманию предлагается PlugIn предназначенный для измерения относительного расхода топлива.


[align=center]Принцип измерения.[/align]

Во многих перечнях дополнительного оборудования для приборной панели автомобиля, можно встретить бортовые компьютеры, способные отслеживать и отображать расход топлива автомобиля. Расчет значения расхода топлива осуществляется на основе анализа сигнала управления форсунками при известной величине производительности форсунок установленных на двигателе.

Измерение значения расхода топлива происходит следующим образом. При проектировании системы управления для каждой модели двигателя выбирают форсунки с необходимой производительностью. С одной стороны, производительность форсунок должна быть достаточной для подачи необходимого количества топлива на максимальных нагрузках и максимальных оборотах. С другой стороны, производительность форсунок нужно выбирать минимально возможной, для обеспечения высокой точности дозировки топлива на режимах минимальных нагрузок и в режиме холостого хода. Следовательно, при проектировании системы управления двигателем, выбирают минимальную производительность форсунок, при которой обеспечивается подача необходимого количества топлива на максимальных нагрузках.

При работе двигателя в режиме максимальной нагрузки на максимальных оборотах, фактический расход топлива оказывается максимально возможным для данного двигателя и его можно принять за 100%. Если просмотреть осциллограмму напряжения сигнала управления форсунками при работе двигателя в таком режиме, то можно увидеть, что топливные форсунки оказываются постоянно открытыми.

При работе двигателя в режиме холостого хода, фактический расход топлива минимален, и для большинства современных двигателей составляет ~2% от максимального. Расход топлива, измеренный в процентах от максимально возможного для данного двигателя можно назвать "относительным расходом топлива".

[align=center][/align]

Значение относительного расхода топлива можно рассчитать по сигналу управления форсунками. Для проведения такого расчета, необходимо измерить длительность открытия форсунки и умножить на частоту её срабатывания.

При проведении диагностики двигателя измерение значения расхода топлива проводят при температуре двигателя выше 80 °C. Значение относительного расхода топлива на режиме холостого хода без нагрузки может быть увеличенным по трём основным причинам: увеличенная нагрузка на двигатель, низкая производительность системы подачи топлива либо неисправности системы управления двигателем.

1. Нагрузка на двигатель может возрасти из-за включения внешнего отбора мощности (гидроусилитель руля, компрессор кондиционера, потребители электроэнергии…) либо из-за повышенных внутренних потерь из-за износа механики двигателя.

2. Производительность системы подачи топлива может снизиться вследствие загрязнения топливных форсунок, либо вследствие снижения давления в топливной рейке из-за износа топливного насоса, загрязнения топливного фильтра или приёмной сетки, либо из-за неисправности регулятора давления топлива.

3. В случае возникновения неисправности системы управления двигателем вызывающей нарушения состава топливовоздушной смеси (неисправность лямбда-зонда, датчика температуры двигателя, датчика расхода воздуха, датчика положения дроссельной заслонки… или их цепей), эффективность сгорания такой смеси снижается. В таком случае, например, для поддержания заданных оборотов холостого хода, необходимо уже большее количество смеси. По этой причине система управления двигателем приоткрывает клапан холостого хода и соответственно увеличивает количество подаваемого топлива, что приводит к увеличению значения относительного расхода топлива.

Ниже, для примера приведена таблица измеренных значений относительного расхода топлива для некоторых автомобилей при работе двигателя на холостом ходу без нагрузки (указанные в таблице значения относительного расхода топлива не являются номинальными).

[align=center][/align]

Таким образом, имея номинальное значение относительного расхода топлива для диагностируемого автомобиля и видя текущее его значение, можно с минимальными затратами времени локализировать круг поиска неисправностей вызвавших увеличение значения относительного расхода топлива.

[align=center]Внимание! PlugIn "Относительный расход топлива"
совместим с программным обеспечением не ниже версии 2.1.0.3

Скачать PlugIn для USB Autoscope II

Скачать PlugIn для USB Autoscope I

Скачать PlugIn для USB Autoscope[/align]

Для запуска PlugIn-а, посли его установки выбрать "Управление => Загрузить настройки пользователя => Consumption".

Будем признательны за Ваши пожелания и проверенные данные для дополнения Таблицы 1.

[Влад_54]

Сейчас не сезон, поток машин поменьше, можно и творческой работой занаться.

[andreika]

При всем уважении к Владимиру Постоловскому, возьму на себя смелость раскритиковать новый плагин относительного расхода топлива.
На первый взгляд все красиво и идея замысла правильная.
Но если внимательней присмотреться, то оказывается что этот процент открытия форсунок, еще и зависит от непостоянства оборотов двигателя. И как можно сравнивать да же похожие двигателя, если обороты холостого хода у них не будут совпадать.
Но это еще не все. Почему-то забылся тот факт, что на всех инжекторных двигателях есть режим поддержки оборотов холостого хода. Блок управления двигателем в этом режиме преследует совершенно иные цели, не связанные с идеальным составом смеси (примеры этому будут ниже). Но ведь на этом режиме нам и предлагается делать анализ относительного расхода топлива. Отсюда следует, что оценивать относительный процент открытия форсунок рациональней на определенных оборотах, когда режим поддержки холостого хода выключен. И это связанно с большими неудобствами. Одновременно держать приоткрытой дроссельную заслонку, контролировать обороты по осциллографу в заданных пределах и считывать относительный расход.
Было бы неправильным с моей стороны раскритиковать этот метод, не предложив иную методику оценки расхода топлива. Причем в основе её использован тот же метод предложенный Владимиром Постоловским. Только с небольшим дополнением, которое на много облегчает анализ расхода топлива и сравнение с другими двигателями.
Хотя только сегодня скачал и опробовал новый плагин, до этого пользовался плагином расчета временных параметров. Наблюдая по нему процент открытия форсунок и частоту следования импульсов в Hz, подумал, а что если частоту импульсов разделить на процент открытия. К моему удивлению получилась «волшебная цифра», которая при одинаковой нагрузки на двигатель и при разных его оборотах оставалась постоянной.
Для примера данные по относительно старому типу двигателя BMW с параллельным типом впрыска форсунок.
Холостые обороты: (частоту делим на процент и получаем «волшебную цифру»
752 об/мин --- 12.54 Hz --- 3.21 % = 3.91
774 об/мин --- 12.90 Hz --- 3.30 % = 3.91
787 об/мин --- 13.12 Hz --- 3.25 % = 4.04
798 об/мин --- 13.30 Hz --- 3.19 % = 4.16
Не в режиме холостых оборотов:
993.6 об/мин -- 16.56 Hz --- 3.84 % = 4.31
1254 об/мин --- 20.90 Hz --- 4.85 % = 4.31
1307 об/мин --- 21.78 Hz --- 5.05 % = 4.31
1325 об/мин --- 22.08 Hz --- 5.12 % = 4.31
1431 об/мин --- 23.85 Hz --- 5.53 % = 4.31
Думаю, эта таблица о многом говорит. Чем выше это значение, тем ближе состав смеси к идеальному и меньше расход топлива двигателем. Без учета ходовой части машины, конечно. Хотя думаю что наличие автоматической коробки будет влиять на вычисленные значения. Тогда как объем двигателя, на сколько заметил, на эти значения не сильно влияет. Этому есть логическое объяснение, хотя лучшее подтверждение или опровержение, это практическая наработка статистики.
Единственное, без специализированного плагина для расчета этого значения пользоваться таким параметром довольно таки сложно. Приходиться во время измерений делать копию экрана (иначе цифры запомнить сложно), высчитать эти значения на калькуляторе, записать на бумаге и делать следующее измерение по тому же сценарию.
Программист из меня как балерина, так что надежда вся на Владимира. Единственное пожелание, перед выводом значения на экран монитора умножить это значение на 10 (что бы, к примеру, было не 4.31, а 43.1) . Так легче запоминать и сравнивать.

[admin]

Разработчики прибора USB Autoscope благодарны andreika за активное участие в тестировании PlugIn-а и столь скорое предоставление своих наработок. Но хотим прокомментировать следующее:

подумал, а что если частоту импульсов разделить на процент открытия. К моему удивлению получилась «волшебная цифра», которая при одинаковой нагрузки на двигатель и при разных его оборотах оставалась постоянной.

Попробуем посмотреть с точки зрения алгебры на «волшебную цифру» для того, чтобы понять её физический смысл. Для удобства обозначим её латинской буквой "K". В представленной andreika таблице, эта величина обозначена как "Hz/%"



Величина "K" была получена путём математического деления частоты следования импульсов измеренной в Герцах, на измеренную величину относительного расхода топлива в %.

Частота следования импульсов в Герцах (f) рассчитывается по следующей формуле:

f=1/T [1]

где T - период в Секундах (временной промежуток от начала одного импульса впрыска до начала ближайшего следующего импульса впрыска).

Величина относительного расхода топлива, обозначим её буквой "Q", алгебраически равна скважности сигнала управления форсунками, и как было сказано ранее, для её расчёта необходимо длительность открытия форсунки в Секундах, обозначим её буквой "t", умножить на частоту её срабатывания в Герцах (f):

Q=t*f [2]

а для представления величины "Q" в %, полученное значение необходимо умножить на 100:

Q=100*t*f [3]

подставим в равенство [3] на место "f" правую часть равенства [1] (f=1/T):

Q=100*t/T [4]

Таким образом, мы получили формулу, позволяющую рассчитать величину "Q" по значениям длительности импульса"t" и периода "T"

Величина "K" была получена путём деления частоты следования импульсов (f) измеренной в Герцах, на измеренную величину относительного расхода топлива (Q) в %, то есть:

K=f/Q [5]

подставим в равенство [5] на место "f" правую часть равенства [1] (f=1/T), а на место "Q" правую часть равенства [4] (Q=100*t/T):



Таким образом,

K=1/(100*t) [6]

Из выше изложенного следует, что величина "K" зависит только от величины "t", и может быть рассчитана по формуле [6].

Для дополнительной перепроверки, выведем ещё одну формулу для расчета длительности импульса впрыска (t) по значению "K"

t=1/(100*K) [7]

Используя формулу [7], рассчитаем длительность импульсов впрыска (t) по значениям "K" из таблицы, представленной andreika:



Величина "K" обратно-пропорциональна длительности впрыска. Видимо, это послужило причиной вывода, сделанного andreika:

Чем выше это значение, тем ближе состав смеси к идеальному и меньше расход топлива двигателем.

Действительно, чем меньше длительность импульса впрыска, тем меньшее количество топлива протекает через форсунку за один впрыск и тем больше значение "K". Относительное же постоянство значения "K" при изменении оборотов двигателя обусловлено относительным постоянством длительности импульсов впрыска, так как в случае плавного изменения оборотов величина нагрузки на двигатель так же плавно изменяется почти прямо-пропорционально оборотам. При этом количество впрысков топлива за единицу времени так же изменяется прямо-пропорционально оборотам, а значит длительность импульсов управления форсункой остаётся почти неизменной. Таким образом, в случае изменения оборотов двигателя при постояноой длительности импульсов впрыска расход топлива изменяется:



Таким образом, можно сделать вывод о том, что необходимости создавать PlugIn рассчитывающий и отображающий значение "K" нет необходимости, так как те же выводы можно сделать наблюдая значение длительности импульса.

Спасибо andreika. Благодаря Вашему предложению, возможно, в PlugIn "Относительный расход топлива" будет добавлено отображение значения длительности импульса впрыска.

Будем по-прежнему признательны за Ваши пожелания и проверенные данные для дополнения Таблицы 1.

[MF]

И как можно сравнивать да же похожие двигателя, если обороты холостого хода у них не будут совпадать.
Но это еще не все. Почему-то забылся тот факт, что на всех инжекторных двигателях есть режим поддержки оборотов холостого хода.

Думаю, эта таблица о многом говорит. Чем выше это значение, тем ближе состав смеси к идеальному и меньше расход топлива двигателем.

Я еще не пользовался новым плагином, но рискну высказать следующие соображения.
1.Режим малых нагрузок близких к хх наиболее интересен для анализа на неподвижной машине.Также интересен режим близкий к максимальным, но реализовать его можно только в движении или на нагрузочном стенде. Информативен также переход из режима хх на нагрузку. Работа же неподвижного авто на 1500 или 3500 очень мало отличается один от другого и следовательно малоинформативна.
2.Обмануть стабилизацию хх очень легко. Для этого достаточно снять разьем с ДПЗД или концевика ХХ. Как это сделано в АвтоАС для расчета баланса цилиндров.
3.Выводить некий коэф относительного открытия форсунок наподобии стехеометрического соотношения 14.7 и потом по нему делать выводы - думаю пустая трата времени. Это видно по приведенным значениям на VW до и после замены расходомера. Коэф изменился на 0,03. Задефектовать какой нибудь узел на такой разбежке нереально.
По той же таблице уменьшилось время открытия форсунок после чистки на МВ, но эту же информацию можно узнать от сканера по времени открытия форсунок или адди-мультикативным коррекциям.
Да и газаанализатор существует.
4.Гораздо интереснее был бы поцилиндровый анализ.Правда по времени открытия форсунок реализовать это возможно только на фазированном впрыске.
Вообще с практической точки зрения поцилиндровый баланс мотора очень информативен. Чтобы не привязываться к конкретной модели реализовать его можно на основе эмулятора форсунок для ГБО. Что бы не усложнять конструкцию отключать можно было бы и вручную по команде программы.

[Павел]

Почитал расчёты, опять посмотрел на самый первый рисунок-осциллограмму

858 об/мин 2,2% 1,8ms - не совпадает с теоретическими расчётами? Или осциллограмма снята с автомобиля, у которого есть неисправность?

[andreika]

Признаю, «утерли мне нос» с «волшебной цифрой». Но давайте разберемся, зачем нужен анализ расхода топлива. В первую очередь на что жалуются клиенты. Это большой расход топлива. И это часто соответствует действительности. Но так же встречаются и «халявщики», желающие за чужой счет отремонтировать машину. Для них главное что бы взялись за ремонт, а затем начинается бездоказательный разговор. По этому и нужна методика подтверждения или опровержения большого расхода. И вовсе не для клиента, ему доказывать надо другими методами. Здесь надо быть уверенным в конечном результате. (это так немного отвлёкся)
Потребление топлива складывается из двух составляющих. Длительность впрыска и обороты двигателя. Чем больше оборотов, тем больше расход, при одной и той же длительности. Для машины которая стоит в боксе главной оценкой расхода является длительность открытия форсунок. Но в режиме холостого хода, на мой взгляд это не тот показатель. Хотя некоторые утверждают, что сняв разъем с датчика положения дроссельной заслонки можно решить все проблемы. Наверное не все представляют что многие дроссельные заслонки представляют сложный узел и управляются электрически блоком управления двигателем. Да же сняв разъем с обыкновенного резистора заслонки, в итоге получим работу двигателя по аварийной программе.
Если мы хотим оценивать расход, то давайте сначала разберемся в тонкостях расхода топлива, и что от чего зависит. По мимо того что было сказано на этот счет в первом топике.
Количество цилиндров будет влиять на показания плагина, чем цилиндров больше тем как бы расход по плагину будет меньше. Топливо распределяется равномерно по всем цилиндрам, а смотрим мы только по одному.
Параллельный или последовательный впрыск (есть разные варианты и это под вопросом).
Наличие автоматической коробки передач. Ведь гидравлика коробки берет энергию от вращения коленвала.
А вот объем двигателя на расход топлива, при оборотах близких к холостым и средним, думаю влиять не будет. Ведь на этих режимах воздуха в цилиндры, а значит и топлива будет поступать ровно столько, сколько надо получить энергии для вращения коленвала (в данном случае на стоящей машине). Это под максимальной нагрузкой, открытием дроссельной заслонки мы подаем максимальное количество воздуха способное поместиться в цилиндры определенного объема. И больше этого объема, топлива подавать нельзя, иначе нарушится состав смеси. Далее потребление топлива и воздуха идет только за счет увеличения оборотов двигателя.
И таких подводных камней в работе двигателя не мало. По этому желательно в плагине видеть каждую составляющею расхода в отдельности. Надо четко представлять какой процент расхода составляют обороты, а какой длительность и что получается в их сумме. Хотя возможно я желаю слишком многого. Но уж очень хочется выжать из этого параметра максимум пользы.

[admin]

Почитал расчёты, опять посмотрел на самый первый рисунок-осциллограмму

858 об/мин 2,2% 1,8ms - не совпадает с теоретическими расчётами? Или осциллограмма снята с автомобиля, у которого есть неисправность?

Приведённый в первом сообщении скриншот – "самый первый рисунок-осциллограмма", был создан несколько ранее при тестировании beta-версии PlugIn-а. Тестируемый двигатель был оснащён попарно-параллельным впрыском – один впрыск топлива за один оборот коленвала, а как можно видеть на скриншоте в меню "Injection type:" указан последовательный впрыск (serial) – один впрыск топлива за два оборота коленвала. Вызваны такие действия были некорректной работой алгоритма выбора типа впрыска в beta-версии PlugIn-а.





Нижний скриншот создан при использовании исправленной версии PlugIn-а, доступной для скачивания. Кроме всего прочего, внешне исправленная версия PlugIn-а от beta-версии отличается ещё и тем, что отображает значение относительного расхода топлива в % с двумя знаками после запятой вместо одного, что можно заметить, сравнив приведённые выше скриншоты.

Дополнительная ошибка при расчёте, выполненном Павел возникла по той причине, что в системе управления двигателем тестируемого автомобиля присутствует неисправность, вызывающая кратковременные изменения длительности импульсов впрыска. Момент создания скриншота совпал с моментом, когда длительность импульса впрыска внезапно увеличилась на ~0,2 ms. В итоге, на скриншоте был зафиксирован импульс управления форсункой с увеличенной длительностью, равной ~1,75 ms, тогда как среднее его значение было равным ~1,55 ms. Алгоритм PlugIn-а таков, что отображаемое значение относительного расхода топлива и текущих оборотов двигателя усреднено, вследствие чего на скриншоте было зафиксировано усреднённое значение относительного расхода топлива равное 2,2 %, соответствующее значениям оборотов двигателя (850) и длительности впрыска (1,55 ms) для системы с попарно-параллельным впрыском.

Приведённые пояснения дают ответ на вопрос заданный Павел, но никоим образом не оправдывают размещения admin-ом скриншота, созданного при использовании beta-версии PlugIn-а, отличающейся от версии доступной для скачивания.

[АВС]

По сути это те же самые показания бортового компьютера в л/час (если тот есть на машине). Наверное тот вычисляет расход используя то же Твпр. и Об/мин. Но не на каждой машине стоит БК, а значения расхода на ХХ дают дополнительную информацию (например после замены сетки б/насоса расход по БК снизился с 1.0-1.1 до 0.6 л/ч - причина номер 2 из перечисленных admin). После этого случая я всегда обращаю внимание на этот показатель БК. Радует, что разработчики не останавливаются в совершенствовании программы. Удачи вам!
Пожелание: - наверное действительно стоит вывести кнопку по количеству цилиндров, а то на 5-ти цилиндровом движке расход посчитается ниже, чем на 4-х цилиндровом, а машины в наработках ещё допустим нет, вот тогда буду голову ломать, правильные показания или нет, а так хоть можно ориентироваться по среднему для начала.
П.С. - но это покажет время, нужна кнопка или нет.

[Alexprofess]

Не вижу большой пользы в таком плагине.
Это косвенный метод оценки, а для эффективного анализа нужен прямой.
Вот если написать плагин не по усредненным показаниям, а по мгновенным.
Плагин должен рисовать график мгновенного расхода (функция от длительности и оборотов), обороты в виде графика и плюс к тому еще первая производная скорости вращения двигателя (скорость нарастания оборотов).
И если к этим графикам добавить например; выходное напряжение датчика воздуха, разрежение во впускном коллекторе, напряжение Лямбда-зонда, или что либо еще и посмотреть все это синхронно, тогда получится примерно как здесь http://alflash.com.ua/pctool.htm

Кстати, тогда легко увидеть неисправность - вызывающая кратковременные изменения длительности импульсов впрыска, когда длительность импульса впрыска внезапно увеличилась на ~0,2 ms.

[АВС]

Плагин должен рисовать график мгновенного расхода (функция от длительности и оборотов), обороты в виде графика и плюс к тому еще первая производная скорости вращения двигателя (скорость нарастания оборотов).

И хорошо бы график Твпр.
По зажиганию: - график пробивного напряжения, времени горения, напряжения горения, (чтобы линия графика уже показывала пересчитанные мгновенные значения этих параметров в течении времени замера). И чтобы отображение этих параметров можно было переключать в режим барграф. Тогда я уже не буду думать о приобретении мотортестера.
Не помешала бы отдельная тема о пожеланиях пользователей.

[MF]

Плагин должен рисовать график мгновенного расхода (функция от длительности и оборотов), обороты в виде графика и плюс к тому еще первая производная скорости вращения двигателя (скорость нарастания оборотов).
И если к этим графикам добавить например; выходное напряжение датчика воздуха, разрежение во впускном коллекторе, напряжение Лямбда-зонда, или что либо еще и посмотреть все это синхронно, тогда получится примерно как здесь http://alflash.com.ua/pctool.htm

Вот ведь совсем забыл про этот сайт. А ведь предложенная реализация мотор-тестера не утратила актуальности! Спасибо Alexprofess - напомнил.
Если есть возможность расширить работу плагина до описанных выше, надо развивать прибор в этом направлении. Реализация такой возможности будет по значимости равна введению в осциллограф ВВ части.

[andreika]

Предлагаю Вам посмотреть, как примерно выглядит график набора оборотов, расхода топлива и длительности открытия форсунок, при резкой перегазовке.
MITSUBISHI Lancer 1.5 L двиг. 4G15, ручная коробка, машина не в движении.
Посчитано за 25 оборотов распредвала (50 коленвала). Длительность впрыска в 1,3 ms, после набора оборотов соответствует отсечке топлива (принудительный холостой ход). При такой длительности форсунки не открываются, и расход топлива в действительности отсутствует.

[MF]

График очень прекрасный! Интересно почему между вторым и третьим оборотами к/в идет снижение времени впрыска почти на 1/3, а при этом обороты уже начинают расти.

[andreika]

По всей видимости это из за свойств отображения графика (сглаживать углы) Microsoft Word, в котором рисовался этот график. По цифровым значениям шло плавное снижение оборотов от предыдущей перегазовки (первые 3 ячейки таблицы).