Вопрос

Почему современные ПКМ предпочитают MAP перед MAF

Почему современные системы управления двигателем предпочитают использовать датчики давления для оценки количества воздуха, поступающего в двигатель, а не расходомеры? Например, они обычно используют датчик абсолютного давления в коллекторе и сложное программное обеспечение для оценки количества воздуха на основе текущего положения распределительного вала, в то время как простой расходомер позволяет обойтись без программного обеспечения для оценки.



С бесступенчато регулируемыми выпускным и впускным кулачками эти модели воздушного потока становятся чрезвычайно сложными, поскольку ваша воздушная масса зависит от впускного и выпускного кулачков (динамический), объема цилиндра * хода поршня (статический), длины впускного канала (иногда динамический), влажности (динамический), температуры (динамический), давления (динамический). Со всеми этими переменными вы получаете справочную таблицу 4-6 измерений. С MAF у вас есть простая справочная таблица вольт / воздушная масса, что намного проще и требует меньше датчиков.



MAF также позволяет вносить изменения без модификации модели воздушного потока.



В чём преимущество такого подхода для OEM-производителя?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/53075/why-do-modern-pcms-prefer-map-over-maf

22 Комментария

  1. В приложениях turbo, с которыми я знаком, используются как проволочные, так и пленочные (лучше) MAF в сочетании с MAP, IAT, ECT и т.д.



    В частности, для Subaru с турбонаддувом важно знать давление на впуске.



    В конечном счёте вы стремитесь к наилучшему показателю AFR. При наддуве, будь то механический или турбонаддув, ситуация немного меняется.



    Ситуация также меняется в зависимости от влажности: при более высокой влажности горячий провод охлаждается сильнее, что не соответствует более плотному воздуху. Датчики массового расхода воздуха с горячей плёнкой частично компенсируют это. Но вам всё равно хотелось бы знать давление в коллекторе после турбонаддува.



    Я, безусловно, согласен с тем, что это сложнее: с помощью ROMRAIDER я увидел, что в настройках Subaru есть десятки и десятки таблиц «модификаторов», которые в конечном счёте влияют на впрыск и синхронизацию поверх таблицы MAF. Настройка — сложный процесс, в котором задействовано так много векторов и слоёв карт, что в нём легко запутаться.



    Тем не менее я бы сказал, что эта дополнительная сложность приносит определённую пользу, особенно при управлении работой двигателя на высоких уровнях наддува. Я знаю, что существуют сложные системы контроля скорости и плотности, но автомобили больше не работают в разомкнутом контуре (по крайней мере, не долго), и чем больше информации от датчиков, тем лучше.



    Я думаю об этом так (именно это я говорю своим студентам): «расход воздуха» говорит вам об одном (как и лопастные расходомеры) Датчик массового расхода воздуха говорит вам немного больше, а датчик массового расхода воздуха + карта массового расхода воздуха говорят вам почти всё. Это всего лишь симуляция, устройство для приблизительных расчётов.



    На самом деле провод или плёнка предполагают ламинарный поток в остальной части трубки, что может быть не так — особенно если вы установите один из этих «хитрых» воздухозаборников за 99 долларов. Прирост мощности, который вы можете заметить, а можете и не заметить, может быть связан с изгибами в системе, из-за которых область датчика находится в менее плотной части общего потока... поэтому ЭБУ обманывается и работает на обедненной смеси. (Видите? «Больше мощности» всего за 99 долларов...)



    Точно так же, как датчик O2 не улавливает углеводороды, датчик массового расхода воздуха не подсчитывает молекулы кислорода. Это важный момент. На самом деле вас интересует только то, сколько свободных (не входящих в состав воды) молекул кислорода попадает во впускной коллектор, а не их температура, скорость движения, вес других газов или влажность.



    Если бы вы могли создать датчик, который в режиме реального времени точно определял бы, сколько молекул кислорода поступает в двигатель (и, возможно, при какой температуре они находятся), вы могли бы отказаться от множества других датчиков и упростить систему. Коэффициент A/F — это простое деление в режиме реального времени: мл на моль O2.



    Эмпирическим путём было установлено, что датчик абсолютного давления в коллекторе стоит около 50 долларов, а современный датчик массового расхода воздуха — около 500 долларов. Система, основанная на скорости и плотности, дешевле в производстве (при массовом выпуске) после того, как тюнеры выполнят свою работу. Но я думаю, что всё зависит от гибкости двигателя, обеспечивающей достаточную мощность и экономичность при соблюдении норм выбросов. Более высокая производительность и наддув могут потребовать большей сложности.



    Как отметил Барт, скорее всего, двигатель настроен и откалиброван с помощью высокотехнологичных приборов для измерения массового расхода воздуха, которые собирают данные в режиме реального времени. Затем ваши сложные 50-слойные карты можно наложить на простую карту зависимости скорости от плотности и нагрузки, используя только данные с датчика абсолютного давления в коллекторе.


  1. Компания Injector Dynamics производит отличные устройства, которые не зря стоят дорого. На самом деле на их сайте есть отличная статья о том, чем их форсунки отличаются от обычных OEM-форсунок, в частности, благодаря тщательно подобранному малому рабочему циклу.
  1. Я получаю +-2% коррекции подачи топлива от инжектора на 1000 куб. см. Я бы не сказал, что это лотерея. С качественным инжектором, таким как ID1000, можно добиться чертовски точной коррекции подачи топлива на холостом ходу. Современные ПЛК моделируют время открытия/закрытия (время простоя) в зависимости от напряжения/температуры/давления, так что всё это учитывается.
  1. Слишком много времени уходит на то, чтобы вывести плунжер из состояния покоя, а также на то, чтобы пружина снова его сомкнула. Требовать точного впрыска с шириной импульса в несколько миллисекунд физически невозможно, по крайней мере для инжектора, который также может подавать 100 кубических футов в минуту при полной нагрузке. Всё становится больше и тяжелее, а значит, медленнее. По сей день работа на холостом ходу остаётся чем-то вроде лотереи и слабым местом в плане жёсткого контроля выбросов.
  1. @rolls Да, но IAC делает это, основываясь на информации датчика O2, а не на MAF ни в одной из известных мне реализаций. Вы не найдете слишком много блоков Chevy big с любой из этих технологий, а профиль кулачка на современном двигателе с "большим" кулачком, скорее всего, в любом случае сузит изменяемый профиль на холостом ходу. Двигатель с допустимым отрицательным расходом MAF не будет долго работать на холостом ходу, независимо от AFR. Холостой ход регулируется перепускным воздушным потоком от устройства IAC. Топливо обычно подаётся в соответствии с базовым уровнем холостого хода. Форсунки, как известно, плохо справляются с точным дозированием при очень малых рабочих циклах.
  1. Конечно, на холостом ходу это имеет значение. Если расходомер воздуха неисправен, то и холостой ход будет неправильным?
  1. @rolls Я не уверен, что согласен с частью про «большой кулачок» (какая разница; на холостом ходу эта информация не имеет ценности, если только вы не используете её для небольшого открытия байпаса или дроссельной заслонки) ... НО это в точности подтверждает мою точку зрения и возвращает нас к исходному вопросу: ни один датчик абсолютного давления не может этого сделать, по крайней мере, ни один из тех, что я когда-либо видел.
  1. На самом деле есть несколько веских причин для определения направления. Я только что добавил комментарий.
  1. В дополнение к сложности приведу отличный пример того, как я напрягаю не те мышцы: mechanics.stackexchange.com/questions/30251/… Эта часть до сих пор не даёт мне покоя. Тем не менее очевидно, что Бошу нужно было определять направление воздушного потока, на что не способен ни один MAP, о котором мне известно.
  1. Я и не подозревал, что разница в стоимости настолько велика. Тогда, конечно, серийные автомобили были бы дешевле.
  1. Да, в наши дни во многих автомобилях используются обе системы
  1. Согласно вашему дополнению, впускной распределитель также является динамическим. Вы упомянули об этом в контексте выпуска.
  1. @rolls Я знаю — я, как и ты, изучал термодинамику и анализ работы электростанций (плотность = давление / (R * T), где R — газовая постоянная, T — температура). Это было для него. Что касается стоимости программного обеспечения, то она распределяется между всеми проданными автомобилями, и это одна из причин, по которой система Bosch используется в нескольких автомобилях...
  1. Эта ссылка интересна, однако единственные реальные причины, которые в ней приводятся, — это более высокая стоимость обслуживания AFM, а также то, что из-за утечек воздуха система со временем будет измерять неправильное количество воздуха. Хотя такие вещи, скорее всего, не покрываются гарантией, мне интересно, как соотносятся с этим дополнительные расходы на разработку программного обеспечения.
  1. Это затраты на «замену», но стоимость производства, вероятно, ещё выше. Современный датчик массового расхода воздуха — это очень сложное устройство, обычно со встроенными датчиками (например, датчиком температуры впускаемого воздуха), небольшим специализированным компьютером/контроллером, силовыми драйверами (для контролируемого нагрева) и целым набором встроенных прошивок, обеспечивающих «линейную» реакцию. Я уверен, что вы, специалисты по термодинамике, понимаете, что это не линейная зависимость (охлаждение проволоки или плёнки от массы/температуры/скорости) и что здесь происходит гораздо больше — того, что я даже не мечтаю понять.
  1. Я могу себе представить, что производители оснащают тестовый автомобиль как картой, так и MAF и автоматически вводят значения карты и соответствующие значения MAF в блок управления. Им нужно всего один раз написать программное обеспечение для автоматического обучения, одолжить машину сотруднику для прохождения тестовых миль, и дело сделано; MAF больше не нужен. Вероятно, основная причина - снижение затрат, как всегда и везде. Кроме того, MAP реагирует быстрее, чем MAF в целом, но его действительно сложнее настроить самостоятельно.
  1. Зная о перечисленных выше сложностях (я пишу программное обеспечение для тюнинга автомобилей, и сложность просто поражает: до 50 таблиц двумерной интерполяции только для расчёта воздушной массы в двигателе с двойным VCT на Ford), я задаюсь вопросом, почему они так делают. Судя по всему, на калибровку двигателя у Ford уходит 25 недель и три инженера. Если бы у вас был датчик массового расхода воздуха, он наверняка стоил бы дешевле, поэтому мне интересно, что они знают такого, чего не знаю я, ведь они не стали бы использовать что-то более сложное без веской причины.
  1. @Solar Mike MAF прост, потому что он измеряет сигнал, пропорциональный потоку воздуха (следовательно, воздушной массе). При этом учитываются изменения объемной эффективности (например, переменные кулачки), влажности, высоты и т.д. Датчики MAP измеряют только давление и температуру, это означает, что вам нужна карта объемной эффективности для расчета массы воздуха. Если у вас переменные кулачки, это означает, что в итоге вы получите 4-мерную справочную таблицу, которую сложно сгенерировать. Программное обеспечение, стоящее за MAP, гораздо сложнее и менее восприимчиво к модификациям.
  1. Компания Ford перешла на систему управления двигателем (map) в линейке Ecoboost, и, конечно же, Ford Racing предлагает усовершенствованные настройки, сохраняя при этом заводскую гарантию. Таким образом, вы видите преимущество для бизнеса, поскольку обычному пользователю сложнее модифицировать систему без программирования/настройки. Что касается технических причин, я думаю, что эта статья достаточно хорошо их объясняет — import-car.com/speed-density-engine-management-systems/2
  1. Добро пожаловать в компанию по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей!
  1. Кстати, в атмосферном двигателе может использоваться один из этих способов, а иногда и оба сразу, в то время как в двигателе с принудительной подачей воздуха, будь то турбонаддув или нагнетатель, обычно используются оба способа.
  1. Как вы думаете, почему датчик массового расхода воздуха такой простой? Что он измеряет?
Вы уже ответили на этот вопрос