tutaj - ProDieselChip - Digital Diesel Chip Tuning

Moduł tuningowy do silników diesla
– Przewodnik techniczny
JAK TO DZIAŁA? Aby wytłumaczyć jak działa moduł tuningowy musimy cofnąć się do podstaw
dotyczących silników diesla.
Główna różnica pomiędzy silnikami diesla a benzynowymi polega na sposobie
podawania mieszanki paliwa z powietrzem do cylindra, a następnie zapłonu. W
silniku benzynowym paliwo jest mieszane z przychodzącym powietrzem zanim
wejdzie do cylindra, a następnie mieszanka jest wzniecana w odpowiednim
momencie za pomocą świecy.
Za wyjątkiem pracy na pełnych obrotach, we wszystkich przypadkach
przepustnica ogranicza przepływ powietrza, a cylinder nie jest całkowicie
napełniony. W silniku diesla samo powietrze jest wciągane do cylindra a
następnie sprężane. Z powodu wysokiego stopnia sprężenia w silniku diesla
(standardowo 20:1) powietrze bardzo się nagrzewa – do 750°C (1382°F).
Gdy tłok zbliża się do końca suwu sprężania, paliwo w rozpylonej formie pod
wysokim ciśnieniem jest wtryskiwane do komory zapłonu. Temperatura powietrza
jest dostatecznie wysoka, by wzniecić wtryśnięte paliwo gdy miesza się ono z
powietrzem. Następnie mieszanka spala się i dostarcza energii, która wypycha
tłok w dół w suwie spalania.
W silniku benzynowym, by rozpocząć cykl spalania zawsze istnieje potrzeba
wtrysku dodatkowej energii w formie iskry. Silnik benzynowy jest nie tylko
regulowany paliwem, ale również powietrzem by zapewnić, że mieszanka
zawsze będzie mieć stosunek 1:1 i nie straci swoich właściwości wybuchowych.
Gdyby ilość powietrza w silniku benzynowym nie była regulowana, nadmiar
powietrza w stosunku do paliwa spowodowałby utratę właściwości wybuchowych.
To również tłumaczy dlaczego silnik diesla pod częściowym obciążeniem zużywa
mniej paliwa – ponieważ na kompresję silnika nie ma wpływu korpus
przepustnicy.
W silniku diesla nie mamy tego problemu, ponieważ temperatura powietrza i
ciśnienie są zawsze wyższe (kompresja), co pozwala silnikowi diesla na
samozapłon. W silniku benzynowym korpus przepustnicy zmniejsza sprężenie
końcowe przy częściowym obciążeniu silnika, a to obniża kompresję oraz
wydajność silnika.
Tylko ilość wtryśniętego paliwa będzie regulować moc wyjściową silnika diesla.
Gdy silnik pracuje przy małym obciążeniu zawsze pozostaje powietrze (tlen),
które nie jest użyte do spalania. Również kiedy silnik pracuje przy pełnym
obciążeniu zawsze pozostaje sporo powietrza niewykorzystanego do spalania.
Zależnie od producenta silnika ta pozostałość waha się od 20% aż do
zdumiewających 50%! Gdy w tych warunkach wtryskujemy dodatkowe paliwo
tworzymy dodatkową moc silnika w stosunku niemal 1 do 1 w odniesieniu do
dodatkowej ilości paliwa, które wtrysnęliśmy.
Tak więc poprzez regulowanie dodatkowego paliwa regulujemy dodatkową moc.
Producent silnika utrzymuje taką pozostałość powietrza by zagwarantować, że
praca silnika nigdy nie przekroczy danych norm emisji oraz zużycia paliwa.
Również gdy samochód jest używany w krajach gdzie temperatury otoczenia
przekraczają 40 stopni Celsjusza i które mają złą jakość paliwa, samochód nadal
utrzyma określony poziom emisji.
W Europie mamy bardzo dobrą jakość paliwa a temperatura otoczenia wyższa
niż 40 stopni Celsjusza praktycznie nie występuje. Poprzez wtrysk dodatkowego
paliwa „tuningujemy” samochód i możliwe jest podwyższenie mocy bez
wytworzenia negatywnego efektu związanego z emisją (dym).
Jeżeli chcemy zrobić tuning samochodu po prostu musimy wtryskiwać więcej
paliwa do silnika w celu wytworzenia większej mocy.
COMMON RAIL (CR) W 1997 roku Bosch zaczął masową produkcję systemu common rail
gromadzącego paliwo we wspólnej szynie pod wysokim ciśnieniem.
Z
ciśnieniem
wtrysku
dochodzącym
do
1350
barów,
nowymi
wysokociśnieniowymi pompami i nawet bardziej wydajnymi modułami
kontrolnymi, najnowsza generacja systemów common rail sprawia, że silniki są
jeszcze czystsze, cichsze i mocniejsze niż wcześniej. W systemie common rail,
wysokociśnieniowa pompa spręża paliwo i dostarcza go do wysokociśnieniowego
zbiornika nazywanego „listwą” (rail). Paliwo wtryskiwane jest w dokładnych
ilościach i dokładnym momencie do komór spalania za pomocą wtryskiwacza
kontrolowanego przez zawory elektromagnetyczne.
Common rail jest jedynym systemem wtrysku, w którym ciśnienie paliwa jest
niezależne od sekwencji wtrysku, w taki sposób, że ciśnienie wtrysku może być
dowolnie wybrane z zakresu od 250 do 1350 barów, w zależności od
odwzorowania parametrów silnika.
Ciśnienie w listwie mierzone jest za pomocą czujnika i jest nieprzerwanie
aplikowane do wtrysku. Otwieranie i zamykanie wtrysków jest sterowane
hydraulicznie – poprzez włączanie zaworów elektromagnetycznych. Zarówno
wtrysk wstępny jak i wtrysk główny jest sterowany poprzez cykliczne włączanie
zaworu elektromagnetycznego. Minimalne tempo wtrysków 1 – 2 mm/suw jest
uzyskiwane poprzez czasy przełączania krótsze niż 200 mikrosekund.
Nie znaczy to jednak, że technologia common rail nie może być w dalszym ciągu
rozwijana. W rzeczy samej, Bosch obecnie pracuje nad systemem common rail
włączanym piezo-elektronicznie. Osiąga on o wiele wyższe szybkości pracy niż
systemy oparte o obecnie używane zawory elektromagnetyczne. Ta innowacja w
technologii otworzy nowe możliwości, które stanowić będą ogromną zaletę w
spełnianiu coraz bardziej wymagających norm emisyjnych w przyszłości.
Jeżeli chcemy aplikować wtryskiem więcej oleju napędowego możemy zrobić to
na dwa sposoby; pierwszy wiąże się z dłuższym wtryskiem, drugi z wtryskiem
pod większym ciśnieniem.
Moduł tuningowy do silnika diesla uzyskuje najlepsze rezultaty w systemie
wtrysku używającego wyższe ciśnienie.
DLACZEGO TYLKO TURBO DIESLE? Turbo Diesle mają większą pozostałość powietrza spowodowaną przez turbo,
natomiast zwykłe silniki wolnossące mają pozostawiony tylko około 8% margines
dzielący go od granicy dymu (czarny dym).
Jeżeli wtrysk wynosi więcej niż ten 8% margines tworzy się zbędny czarny dym, i
bardzo trudno jest sprawić by silnik wolnossący nabierał więcej powietrza.
Jedynym rozwiązaniem by tak się stało jest inny wał rozrządczy, większe zawory
i/lub instalacja turbo, co przekłada się na o wiele wyższe koszty tuningu
samochodu.
DLACZEGO NIE WPŁYNIE TO NIEKORZYSTNIE NA ŻYWOTNOŚĆ SILNIKA? Producenci silników zawsze projektują silnik z trzema
właściwościami – poziomami emisji, żywotnością i spalaniem.
podstawowymi
Te trzy wartości są zawsze połączone, niemniej jednak zwiększenie mocy i
momentu obrotowego nie wpłynie negatywnie na długość życia silnika, ponieważ:
 Producenci silników pozostawiają margines około 50% w swoich silnikach.
 Okres czasu (cykl pracy) pożądanej mocy dodatkowej jest bardzo krótki,
znaczy to, że tylko około 3-5% czasu pracy silnika obciążonych jest
wyższą mocą wyjściową niż normalnie.
Ogólnie, ilość dodatkowego zużycia nie jest mierzalna.
DLACZEGO NIE MA TO NIEKORZYSTNEGO WPŁYWU NA EMISJĘ? Emisje pojazdów napędzanych silnikami diesla zawierają 7 różnych gazów
spalinowych – CO2, CO, HC, NOx, SO2, O2, C (dym) and H2O (woda).
Z modułem tuningowym zainstalowanym w silniku common rail możliwe jest
przeprowadzenie krótszego wtrysku, ale pod większym ciśnieniem, co przełoży
się na krótszy czas spalania.
Przez skrócenie czasu spalania podniesie się początkowa i średnia temperatura
spalania. Azot zawarty w powietrzu pobieranym przez silnik ma taką właściwość,
że im wyższa temperatura tym więcej azotu wiąże się z O2 (tlenem).
Stwarza to wyższy poziom emisji NOx, ale zarazem wydajność silnika wzrasta, a
więc poziomy CO, CO2, HC, SO2 oraz C maleją.
Jest to stała zależność – obniżanie poziomu CO2 w silniku diesla poprzez
zwiększenie wydajności powoduje podwyższenie poziomów NOx. Poziomy NOx
mogą być mierzone tylko w środowisku laboratoryjnym i są zgodne z obecną
legislacją Ministerstwa Transportu.
Jednak jeżeli ilość dodatkowo wtryskiwanego paliwa jest zbyt wysoka, silnik
zaczyna dymić (C – węgiel). Ogólnie emisja jest niższa oprócz poziomów NOx.
JAKIE JEST RZECZYWISTE ZNACZENIE TERMINÓW „MOC W KONIACH MECHANICZNYCH” I „MOMENT OBROTOWY”? Moc w koniach mechanicznych
Nazwa ta została stworzona przez Jamesa Watta, który w XVIII wieku wynalazł
nowy typ maszyny parowej. Watt odkrył, że koń może wykonać pewną ilość
pracy w czasie jednej sekundy; gdy sprzedawał swoje silniki parowe, pomiar ten
pozwalał mu oszacować wartość silnika w zakresie liczby koni, które by go
zastąpiły. Dlatego, silnik o mocy 6 koni mechanicznych zdolny był zastąpić sześć
koni. Moc w koniach mechanicznych uzyskana na hamowni (BHP – Brake
horsepower) była terminem szeroko stosowanym do lat 70-tych w Stanach
Zjednoczonych, i jest stale popularna w Wielkiej Brytanii. Odnosi się do rodzaju
dynamometru, tzw. hamulca Prony’ego czyli inaczej popularnej hamowni –
przyrządu do pomiary rzeczywistej mocy silnika.
Podawanie mocy w koniach mechanicznych (KM) oznacza, że jest to odczyt
rzeczywisty, a nie obliczony lub przewidywany.
Jednakże, nie mówi on w jakim miejscu na kole zamachowym, skrzyni biegów lub
kole napędowym odczyt został przeprowadzony. Od koła zamachowego do koła
jezdnego przeciętny samochód traci około 15-20% swojej mocy.
Normalnie gdy mówi się o 100 KM w samochodzie, znaczy to, że silnik jest w
stanie wygenerować 100 KM na wale korbowym. Gdyby było to mierzone na
kołach, wartość wynosiłaby w przybliżeniu 75 KM. Znaczy to, że od korby do
drogi normalny samochód ma około 15-35% strat.
1 KM = 0,736 kW. Znaczy to, że jeżeli silnik ma moc 100 KM, generuje on 73,7
kW = 73700 watów energii na wale korbowym. Gdyby wziąć grzejnik o mocy
2000 W, trzeba by było takich mieć około 37 by zyskać obraz tego ile energii
generuje taki silnik.
Moment obrotowy
Moment obrotowy jest siłą, która przejawia się w rotacji lub w obracaniu różnych
rzeczy. Jest generowany za każdym razem gdy wywieramy nacisk używając
klucza francuskiego. Dobrym przykładem jest również dokręcanie śrub w kołach
samochodu. Podczas używania klucza, siła jest wywierana na rękojeść. Siła ta
tworzy moment obrotowy na śrubie koła, który powoduje kręcenie się śruby.
Brytyjskie jednostki momentu obrotowego to funto-cal lub funto-stopa; w układzie
SI jednostką jest niutonometr.
Proszę zwrócić uwagę na to, że jednostki momentu obrotowego zawierają
odległość i siłę. Żeby obliczyć moment obrotowy, mnoży się siłę razy odległość
od środka. W przypadku śrub do kół, jeżeli klucz ma długość jednej stopy, a
wywrzemy na niego siłę 200 funtów, generujemy moment obrotowy o wartości
200 funto-stóp. Jeżeli użyjemy klucza o długości 2 stóp, potrzebujemy wywrzeć
nacisk tylko 100 funtów by wygenerować taki sam moment obrotowy.
Silnik samochodowy tworzy moment obrotowy i używa go do kręcenia wałem
korbowym. Ten moment obrotowy jest tworzony dokładnie w taki sam sposób:
siła jest wywierana na odległość.
Spalanie gazu w cylindrze wywiera ciśnienie na tłok. Ciśnienie to tworzy na tłoku
siłę, która wypycha go w dół. Siła jest przenoszona z tłoku na korbowód, a z
korbowodu na wał korbowy. Odległość pozioma zmienia się gdy wał korbowy się
obraca, a więc moment obrotowy również się zmienia, ponieważ moment
obrotowy równy jest sile pomnożonej przez odległość.
Zastanawiasz się dlaczego w ustaleniu momentu obrotowego silnika ważna jest
tylko odległość pozioma? Gdy tłok znajduje się w pozycji szczytowej, korbowód
jest skierowany prosto w dół w centrum wału korbowego. W tej pozycji nie jest
generowany żaden moment obrotowy, ponieważ tylko siła oddziałująca na
dźwignię w kierunku do niej prostopadłym generuje moment obrotowy. Jeżeli
kiedyś próbowałeś poluzować naprawdę mocno dokręcone śruby w kołach
swojego auta, wiesz, że dobrym sposobem na wytworzenie dużego momentu
obrotowego jest ustawienie klucza w pozycji poziomej, i stanięcie na jego końcu w taki sposób oddziałujesz całą swoją wagą w odległości równej długości klucza.
Jeżeli umieściłbyś klucz w pozycji z rękojeścią pionowo do góry, a potem
stanąłbyś na końcu rękojeści (zakładając, że utrzymałbyś równowagę), nie
miałbyś szansy na poluzowanie śruby mocującej. Równie dobrze mógłbyś stanąć
bezpośrednio na śrubie.
W JAKI SPOSÓB MODUŁ ZAPEWNIA LEPSZE SPALANIE? Optymalizacja za pomocą modułu tuningowego do silników diesla zmienia
charakterystykę momentu obrotowego silnika i sprawia że staje się on znacznie bardziej
elastyczny; znaczy to, że potrzebnych jest mniej zmian biegów, zwłaszcza w ruchu
ulicznym. Dlatego silnik nie pracuje tak ciężko. Spalanie można obniżyć do 15% jeżeli
styl jazdy pozostaje niezmieniony, a dodatkowa moc nie jest używana.
Jaką korzyść daje to ...
… użytkownikowi przyczepy kempingowej / podczas holowania innego
pojazdu?
Właścicielowi przyczepy kempingowej lub kierowcy holującemu inny pojazd moduł
tuningowy przyniesie korzyść w postaci wyższego momentu obrotowego (siły uciągu).
…kierowcy nastawionemu na osiągi?
Kierowca nastawiony na osiągi zauważy lepsze przyśpieszenie i/lub maksymalną
prędkość samochodu. W większości zastosowań dosłownie będzie „czuł” różnicę.
…przedstawicielowi handlowemu / użytkownikowi przejeżdżającemu 80000
km rocznie?
Przedstawiciel handlowy / użytkownik robiący duże przebiegi, który nie używa
dodatkowej mocy silnika i którego styl jazdy się nie zmienia zauważy niższe spalanie
spowodowane skuteczniejszym spalaniem. W większości przypadków możliwa jest
oszczędność do 15%, co sprawia, że jest to idealne rozwiązanie dla użytkowników
robiących duże przebiegi, ponieważ inwestycja w moduł tuningowy zwróci się w krótkim
okresie czasu.