B58. Combustion time

Šajā postā turpinu tēmu par ISTA/Expert mode.

Nākošais dzinēja tests (pēc Rough run) listā: Combustion time.

 

Combustion time raksturo dzirksteles veidošanās parametrus. Ja dzirkstele ir par ''ātru'' vai par ''vāju'', vai tās nav vispār - problēmas ar degvielas sadegšanu ir garantētas. No otras puses - jāatcerās: korekti dzirksteles parametri negarantē degvielas aizdegšanos (vēl jo vairāk - labu tās sadegšanu). Degviela neaizdegsies, ja tās un gaisa proporcija ir nekorekta.

Turklāt, šiem DI dzinējiem ir sava specifika - degmaisījums degkamerā nav Homogēns (viendabīgs), kā ''vecajiem'' dzinējiem. Pat it kā korekti (Stoihiometriska degmaisījuma) Lambda zondes rādījumi negarantē to, ka degmaisījums ir ''pareizs'' tieši pie sveces - tur, kur tas tiek aizdedzināts. Tādēļ Combustion datu analīze šiem dzinējiem ir tik būtiska: jāzina, vai dzirkstele ir ''pareiza''. Tikai tad, ja ar dzirksteli viss ir kārtībā, var pētīt citus sliktas degvielas sadegšanas potenciālos iemeslus, piem., sprauslas.  

Kā DME mēra Combustion time?

DME mēra laiku no brīža, kad aizdedzes spoles vadības tranzistors tiek aizvērts [2] līdz brīdim, kad spriegums uz spoles aktīvā izvada nokrīt līdz relatīvai 0: [6]. Sākotnējo informāciju skatiet šeit.

Attēlā: signāls uz aizdedzes spoles primārā tinuma. (4) - Combustion time. Laika sprīdis starp [2] un [6].

Kādam jābūt Combustion time?

Combustion time esot jābūt robežās 1 .. 3.5 ms. Šie ir skaitļi no ISTA paskaidrojošā materiāla.Tas ir arī viss, ko BMW mums saka. Ak jā, seko nekonkrēts teksta, ka Combustion time ir atkarīgs no sveces air gap; RPM, u.t.t. Ko varu piebilst?

Daži Combustion time ātrai kontrolei. Ar jaunām/labām svecēm:

a. tukšgaitā Combustion time ir jābūt 2.1 .. 2.3 ms;

b. 1000 .. 1500 RPM; ar ļoti mazu pieprasīto griezi (ap 20 ..30 Nm) Combustion time ir jābūt 2.2 .. 2.5 ms;

c. Overrun režīmā Combustion time ir maksimālais: ap 2.5 .. 2.8 ms; 

d. lielas griezes un 1000 .. 2000 RPM režīmā Combustion time ir minimāls: ap 1.0 ms.

 

Pamatsakarības Combustion time ilgumam:

a. jo lielāks sveces air gap, jo īsāks Combustion time;

b. jo lielāka pieprasītā grieze (un vairāk degvielas + gaisa cilindrā), jo īsāks Combustion time;

c. jo zemāka cilindra kompresija un lielāki zudumi, jo ilgāks Combustion time;

d. ja dzirkstele degkamerā neveidojas vispār, Combustion time ir ļot īss (tuvu 0 ms);

e. ja dzirkstele veidojas korekti, bet degviela kādu iemeslu dēļ neaizdegas (misfire), Combustion time ir ilgs - tuvu max vērtībai.

 

Daži attēli

Combustion time (scale 4), tukšgaita:

 

Neliela grieze un Overrun:

Sarkanā līkne - akseleratora pozīcija. Kā redzam, pieaugot griezei, Combustion time sarūk.

Liela grieze un Overrun:

Nospiežot akseleratora pedāli 60+ % (sarkanā līkne), Combustion time nokrīt līdz minimumam: ap 1 ms.

Piezīme: B58 turpina aktivizēt aizdedzes spoles arī Overrun režīmā (šajā režīmā, kā saprotam, degviela cilindros netiek iesmidzināta, tātad - dzirkstele tiek radīta ''tīram gaisam'').

 

Attēlu leģenda:

 

Kādēļ tieši šādi ''uzvedas'' Combustion time? Centīšos kompakti un maksimāli vienkārši:

a. 2 .. 3 ms pirms nepieciešamā dzirksteles brīža DME atver Ignition tranzistoru; aizdedzes spoles primārajam tinumam tiek pievadīts borta spriegums  un aizdedzes spolē sāk uzkrāties enerģija;

b. pēc šīm 2 .. 3 ms strāva Ip spoles primārajā tinumā ir sasniegusi 6 .. 9 A (Amperes); kopējā uzkrātā enerģija W = 1/2 * Ip * Up * ton, kur Up = borta spriegums (14.0 V), bet ton = enerģijas uzkrāšanas laiks

c. Ignition tranzistors tiek aizvērts; aizdedzes spole tajā uzkrāto enerģiju sāk atdot sekundārajā tinumā; šajā brīdī sāk veidoties dzirkstele;

d. ja spoles transformācijas koeficients ir (tipiska vērtība, izņemot N43/N53, kuriem tas ir 2 reizes augstāks) 1:50, sekundārajā tinumā plūst (6 .. 9)/50 = 120 .. 180 mA stipra strāva;

e. ja ''mazākās pretestības'' ceļš ir aizdedzes sveces elektrodi (tā tam vajadzētu būt), dzirkstele izveidojas starp aizdedzes sveces elektrodiem - degkamerā;

f. brīdī, kad dzirkste ir izveidojusies, spriegums (kV jeb tūkstošos Voltu) starp elektrodiem (ļoti vienkāršoti) Ue = Lg * P, kur Lg = gaisa spraugas izmēri/mm; P - spiediens sadegšanas vidē. Tātad - jo lielāks spiediens, jo lielāks spriegums starp sveces elektrodiem;

g. dzirksteles jauda: E = I * Ue, kur I - iepriekš (punktā d) aprēķinātā sekundārā tinuma strāva;

h. kopējā enerģija, kas tika uzkrāta aizdedzes spolē (minētā b punktā), nu tiek izlietota dzirksteles radīšanai: W = E * t, kur t = laiks, kurā ''deg'' dzirkstele.

 

Varbūt pirmajā brīdī šķiet sarežģīti, taču pārfrāzējot ''cilvēku valodā'': vispirms elektriskā enerģija tiek uzkrāta, tad - atbrīvota. Dzirkstele var būt ''jaudīgāka'', bet tad tā ''mirdzēs'' īsāku laiku, var būt ''vājāka'', tad tā būs ilgāka. Iemesls vienkāršs - enerģijas daudzums, kas tika uzkrāts, ir limitēts. Mēs varam šo enerģiju atbrīvot ātri, ar ''lielu blīkšķi'', var to darīt lēni un ''klusu''. 

Otrs aspekts: ''ekvivalentā'' gaisa sprauga starp sveces elektrodiem pieaug proporcionāli spiedienam. Tātad, ja istabas temperatūrā sveces gaisa sprauga ir 0.6 mm un nepieciešami 600 V, lai uzturētu dzirksteli, 10 bar spiediena apstākļos dzirksteles uzturēšanai jau nepieciešams 10 reizes lielāks spriegums jeb 6000 V! Un šeit atgriežamies pie iepriekšējās rindkopas - jo lielāks ''blīkšķis'', jo īsākā laikā visa enerģija tiek izlietota. Ja cilindrā ir daudz degvielas, tai aizdegoties, kompresija degkamerā pieaug strauji un būtiski - līdz pat 50+ bar. Strauji pieaug arī spriegums, kas nepieciešams, lai dzirkstele turpinātu ''dzīvot''. Jo lielāks spriegums, jo lielāka dzirksteles ''jauda'', taču ātrāk tiek iztērēta iepriekš uzkrātā enerģija. To redzam arī grafikos - nospiežot akseleratora pedāli, Combustion time samazinās no 2.5 līdz 1.0 ms. Savukārt, Overrun režīmā spiediens sadegšanas kamerā paliek neliels (jo nav degvielas, kurai sadegt) un dzirkstele ir ''mazjaudīgāka'', taču deg maksimāli ilgi: līdz pat 2.5 .. 2.8 ms. 

Nav nemaz tik sarežģīti, vai ne?

Savukārt, ja dzirkstele degkamerā neveidojas nemaz (piem., notiek misfire, jo sveces elektrodi ir slapji - tos saslapinājusi degviela):

a. spriegums aizdedzes spoles sekundārajā tinumā ir ļoti liels (pat 20 .. 30.000 V), jo sveces elektrodus saslapinājusī degviela kalpo kā izolators un to (gaisa spraugu) būtiski ''palielina'';

b. pa ''vieglāko ceļu'' (kurš šoreiz nav sveces elektrodi, bet tipiski - aizdedzes spoles izolators, vai pašas sveces izolators) spolē uzkrātā enerģija noplūst uz Ground, veidojot lokizlādi ''nepareizajā vietā'': ārpus degkameras;

c. tā kā punktā a minētais spriegums ir liels (daudz lielāks kā normālas dzirkstes gadījumā), aizdedzes spoles uzkrātā enerģija tiek izlietota ļoti ātri. ''Nepareizā'' dzirkstele ir ļoti spilgta/''jaudīga'', taču ''spīd'' ļoti īsu brīdi. Šo neparasti īso Combustion time pamana DME un reģistrē misfire.

Kopsavilkums:

a. ātrais tests - salīdzinu Combustion timing ar paraugiem;

b. palielināts Combustion timing: vai nu samazināta gaisa sprauga svecei vai samazināta kompresija/spiediens cilindrā;

c. samazināts Combustion time: palielināta gaisa sprauga svecē (svece ir nolietota) vai palielināts spiediens degkamerā (detonācija; nosēdumi);

d. ļoti īss Combustion time (tuvu 0 ms): ''normāla'' dzirkstele neveidojas vispār - garantēts misfire;

e. ļoti ilgs Combustion time: dzirkstele viedojas, bet degviela neaizdegas - misfire.

Piezīme: te gan vietā ir piebilde par šī DI dzinēju specifiku. Ļoti mazas pieprasītās griezes diapazonā un ja sveces ir nolietotas, dzirkstele degkamerā veidojas (un Combustion time pat it kā ir korekts), taču degviela aizdegas slikti/neregulāri. Tā kā degvielas cilindrā ir maz, mazs ir arī spiediena pieaugums degvielas aizdegšanās brīdī. Attiecīgi - šajā režīmā Combustion time būtiski nemainās atkarībā no tā, aizdegas degviela vai nē. Tas jāņem vērā - šajā režīmā pat slikta degvielas sadegšana var būt iespējama pat neskatoties uz it kā sekmīgu dzirksteli. Un arī Combustion dati būs salīdzinoši korekti, neskatoties uz labi jūtamu dzinēja raustīšanos. Sīkāk lasiet šeit.