Фаза впрыска в открытый клапан: Тонкости настройки форсированных двигателей работающих на современных ЭБУ

Содержание

Тонкости настройки форсированных двигателей работающих на современных ЭБУ

Следующий аспект, который необходимо обсудить, это влияние фазы топливоподачи на эффективные показатели двигателя с искровым зажиганием.

Современные ЭБУ позволяют настраивать не только гоночные автомобили, но и открывают новые возможности при установке на обычные машины, и при этом не потеряв функционала всех основных бортовых систем

Распределённый впрыск, или многоточечный впрыск (Multi Point injection, MPi) — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе вблизи впускного клапана. В то же время различают несколько типов распределённого впрыска:

Одновременный (Simultaneous, Batch Fire Injection) — все форсунки открываются одновременно.

Попарно-параллельный (Bank Fire Injection) — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед тактом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке датчика положения распределительного вала (так называемой фазы).

Фазированный впрыск (Sequential Injection) — каждая форсунка управляется отдельно и открывается непосредственно перед тактом впуска.

Непосредственный впрыск (Direc Injection, DI) — впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания.

Одновременный или групповой тип распределенного впрыска (Simultaneous or Bank Fire Injection)

При групповом типе распределенного впрыска все инжектора впрыскивают топливо одновременно, один раз в течение одного оборота коленчатого вала, то есть два раза в течение полного рабочего цикла в четырехтактном двигателе (см. картинку выше). Таким образом, при групповом механизме организации подачи топлива, форсунки иногда впрыскивают бензин в уже закрытый клапан, и все же данный тип имеет свои преимущества в простоте.

Сверх того, тот факт, что впрыск топлива происходит дважды, это в свою очередь позволяет использовать инжектора меньшего размера, что уменьшает стоимость. Кроме того, использование форсунок меньшего размера имеет дополнительное преимущество при работе двигателя на не высоких частотах вращения, при малой нагрузке, и особенно на холостом ходу т.к. это позволяет увеличить длительность открытия форсунок и пропустить второй импульс т.е. впрыскивать только один раз за каждых два оборота коленчатого вала. Это в свою очередь улучшит точность измерения длительности открытия форсунок, потому что большинство инжекторов становятся неустойчивыми при длине импульса меньше 2 миллисекунд.

Видео Sequential Injection vs Batch Fire Injection

Фазированный впрыск (Sequential Injection)

Большинство современных автомобилей используют фазированную систему распределенного впрыска, которая позволяет осуществлять подачу топлива синхронно с открытием впускных клапанов индивидуально для каждого цилиндра.

Обычно, на серийных автомобилях фаза впрыскивания начинается около 40-50 градусах до начала открытия впускного клапана. Чтобы обойти трудности, вызванные использованием больших форсунок, распыляющих именно тогда, когда впускной клапан открыт, достаточно часто производители устанавливают малого размера инжектора. Поэтому в режиме круиз и малых нагрузках, форсунки заканчивают впрыск топлива еще до момента закрытия впускных клапанов. Это снижает вредные выбросы, уменьшает расход и улучшает реакцию на педаль газа.

Однако, с увеличение частоты вращения и нагрузки, сток форсунок уже не достаточно для впрыскивания топлива в столь короткий промежуток времени, пока впускной клапан открыт (в среднем около 250 градусах). Поэтому, для обеспечения подачи необходимого количества топлива, время открытия форсунок значительно увеличивается и момент впрыскивания происходит даже после закрытия впускных клапанов, этот заряд используется на следующем такте впуска. Становится очевидно, что с увеличением нагрузки и частоты вращения, уже нет разницы, в таком случае, между фазированным и одновременным типом распределенного впрыска. Поэтому и мощность, на серийных двигателях, примерно одинаковая при сравнении обоих систем. На самом деле, только на малых нагрузках и скоростях вращения, фазированный впрыск имеет преимущество в серийных двигателях.

При настройках форсированных двигателей не все уделяют достойное внимание фазам топливоподачи. Более того, даже профессионалы, не всегда могут сказать, как повлияет настройка подачи топлива на эффективные показатели конкретного двигателя. Со своей стороны могу сказать одно – эффект положительный, в пределах 4-5% от максимальных показателей, нормальное явление на любом двигателе.

Конечно, кто-то может сказать, что настраивал фазы топливоподачи и результат был практически незаметный. И такое бывает, но всему есть объяснение. Результат будет положительным только в случае правильно подготовленной и установленной самой системы впрыска, и не важно, на атмосферном гоночном двигателе или высокофорсированном с нагнетателем.

Ниже привожу реальный пример на 2.0 литра атмосферном гоночном двигателе Форд:

И график мощности в л. с.

Я не могу точно сказать, какой будет результат в улучшении характеристик, все зависит от того, что уже сделано и установлено на конкретном двигателе, но вот, что надо сделать, для получения максимально возможного результат я постараюсь рассказать.

При постройке гоночного или высокофорсированного двигателя нас особо не волнуют работа двигателя на малых нагрузках, скоростях вращения и вредные выбросы (эмиссия). Поэтому, первое, что необходимо сделать, так это установить достаточно большие форсунки, которые способны в короткий промежуток времени впрыснуть необходимое количество топлива при максимальной мощности. Обычно, когда гоночный двигатель работает на фазированной системе впрыска, фазы настраиваются таким образом, что бы момент окончания впрыска приходился до закрытия впускного клапана.

Некоторые полагают, что длительность открытия форсунок не должна превышать период времени пока впускной клапан открыт. К примеру, если впускной распредвал имеет полную фазу 290 градусов, то длительность открытия форсунок (время впрыскивания топлива) будет ограничено 290 градусами поворота коленчатого вала. Для низких частот вращения этo правда, но как только мы приближаемся к оборотам двигателя, где максимальная мощность, в таком случае лучше всего результат будет при длительности открытия форсунок в пределах 430-500 градусов (или, если 720 градусов полный рабочий цикл, то оптимальным duty cycle форсунок будет 60-70%). Таким образом, если у нас установлен распределительный вал с полной фазой 290 градусов, момент открытия форсунок будет происходить 140-210 градусов до начала открытия впускного клапана.

Для того что бы двигатель работал с использованием всех преимуществ системы фазированного распределенного впрыска, используют второй ряд форсунок. В таком случае, основной ряд форсунок, который установлен в близости впускных клапанов, используется для холостого хода, малых нагрузок и обычно имеют размер до трех раз меньше, чем второй ряд инжекторов.

В зависимости от мощности и возможностей ЭБУ на котором будет производится настройка есть несколько техник, но это уже не так и важно, я приведу основное правило которое не плохо работает. Фазы основных, встроенных форсунок можно настроить по принципу, как и на сток т.е., скажем, установить момент открытия форсунок где-то 40 градусов до начала открытия впускных клапанов. При впрыскивание топлива на закрытый впускной клапан, большая часть мгновенно испаряется и это образовавшееся облако паров топливно-воздушной смеси, с отличной гомогенностью, как раз будет готово к моменту открытия впускного клапана, и при поступлении в камеру сгорания улучшит процесс сгорания.

А вот при настройке фаз второго ряда форсунок, необходимо выбрать за отправную точкумомент закрытия форсунок, так будет намного проще и удобнее (во всяком случае, для меня это так). Сам момент или фазу конца впрыска топлива можно узнать только при настройке на динамометрическом стенде и постоянно следить за изменяющимся при этом значении лямбда (или AFR, кому как удобно). Но обычно, это близко к моменту закрытия впускного клапана. Фаза особо не зависит от нагрузки, поэтому достаточно сделать 2D таблицу фаз от частоты вращения коленчатого вала.

Также стоит упомянуть о дополнительном преимуществе использование второго ряда форсунок, т.к. они включаются при уже достаточно мощном воздушном потоке, а располагают их обычно как можно дальше от впускных клапанов, в таком случае, из-за хорошего смесеобразования и эффекта охлаждения воздушного заряда впрыскиваемым топливом форсунок второго ряда, происходит увеличение плотности и как следствие увеличивается наполняемость цилиндров – больше кислорода, больше крутящего момента.

Как я уже упоминал, настройка фаз топливоподачи имеет смысл только при условии, что в режиме максимальной мощности форсунки будут загружены в пределах 60%-70%. Если инжектора будут слишком большие, и скажем, максимальная загрузка составит всего 40-45%, результат будет отрицательный из-за плохого распыла, смесеобразования и естественно ухудшенного охлаждения при испарении. Особенно это заметно на двигателях с нагнетателем. Также, если вы планируете получать максимально возможный результат от использования настройки фаз топливоподачи – помните, что при загрузке инжекторов 75-80% и выше, не фига ничего не получится.

С теорией на сегодня закончим и пора приступать к конкретным замерам и посмотреть как влияет фаза топливоподачи на лямбду и мощностные характеристики двигателя.

Но, для лучшего понимания, необходимо пояснить кое-что. В программном обеспечении ЭБУ немного по-другому используется нумерация градусов коленчатого вала, не как обычно в направлении слева направо от верхней мертвой точки на такте сжатия, а наоборот справа налево, т.е. цифры указывают на то, сколько градусов до, а не после. Поэтому я специально подготовил такую диаграмму.

Для начала предлагаю посмотреть на влияние фазы топливоподачи на состав топливно-воздушной смеси (лямбда в данном случае) при работе двигателя на холостом ходу.

В программе ЭБУ Link G+ есть возможность выбрать тип распределенного впрыска и позицию, по которой будет считаться момент впрыскивания. В данном, а также в последующих примерах, за отсчет берется момент окончания впрыска или закрытия форсунок.

Очень отчетливо видно, что при впрыскивании топлива в открытый впускной клапан ( 250 градусов) смесь становится немного богаче (все адаптации отключены), но в тоже время, при подачи топлива на уже закрытый клапан (400* и больше) лямбда наиболее стабильна.

Далее предлагаю посмотреть на эксперимент с более современным двигателем, в котором имеется и классическая система распределенного впрыска и непосредственно в цилиндры (Direct Injection) – Subaru BRZ

Для начала отключим непосредственный впрыск и будем смотреть на результат, при изменении фаз топливоподачи только вторых форсунок, установленных в впускных каналах двигателя (Fuel timing secondary)

Замеры сделаны при частоте вращения 3000 об/мин и частичной загрузке в пределах 60 кПа или 26% открытого дросселя. В левом верхнем углу показан момент, снятый с роликов динамометрического стенда — это “попугаи”, которые показывают не реальный момент с колес, а свои значения на тормозе. В данном случае это удобнее т.к. эти значения на порядок выше и проще увидеть изменения.

И так, 120 градусов момент окончания впрыскивания топлива, приходится уже после закрытия впускного клапана, но начало впрыска было еще, когда клапана открыты. Результат – 416 Нм.

203 градуса – момент окончания. Длительность открытия форсунок пришлась на период открытия впускных клапанов. Результат – 428 Нм, на 2.8% выше показатель

450 градусов. Время впрыскивания топливо полностью пришлось в закрытый впускной клапан.Результат 409.2 Нм, что на 4.8% хуже, чем в оптимальном варианте.

Я думаю на сегодня достаточно, тем более настройка фаз топливоподачи в двигателях с непосредственным впрыском, не просто очень важна т.к. эти значения в изменениях крутящего момента уже не в 5% выражаются, а намного выше, да и настройка важна во всех режимах (3D таблицы – обороты и загрузка). Но там просто и легко можно взорвать двигатель



С уважением
Barik

Партнер материала — автохимия Grass.Получите 500 бонусов при регистрации по ссылке на сайте Grass.su

Вопросы связанные с настройкой. | Страница 185

m54
Заблокирован

#3,681

#3,681

aheadin написал(а):

Хоть кто нибудь из вас видел показания ШДК не на сток валах на ХХ?))) И тем более с фазой за 300 — там тупо будет зашкал в сторону бедняка)))

Нажмите для раскрытия. ..

Я бесплатно шил машину с валами 298 градусов.
На хх колдовали в богатую сторону до 13:1 и бошой УОЗ — говно получалось какое то.
Решили задать смесь 15:1, малый УОЗ и стало преемлемо и по пацански так.

А низы пришлось залить бензом.
Короче валы поставлены были слишком чреземерно открыто. До 3000об всё вылетало в трубу просто, а потом резко ехало.

 

induke
Модератор

#3,682

#3,682

aheadin написал(а):

Хоть кто нибудь из вас видел показания ШДК не на сток валах на ХХ?))) И тем более с фазой за 300 — там тупо будет зашкал в сторону бедняка)))

Нажмите для раскрытия. ..

на адовых валах настраивал хх по ровности работы мотора.

шдк, да, не пойми что показывает

 

induke
Модератор

#3,683

#3,683

кстати кто какую фазу впрыска ставит на валах за 300++гр?

 

aheadin
Завсегдатай

#3,684

#3,684

induke написал(а):

кстати кто какую фазу впрыска ставит на валах за 300++гр?

Нажмите для раскрытия. ..

пользуюсь автообучением, алгоритм в открытый клапан. Ставил эксперименты, в открытый клапан на широкофазных валах — тяга с низов получается на 1000 оборотов ниже примерно. Можно было внатяг рвануть с 2т оборотов, а если в закрытый — то с 3х, иначе проваливались обороты.

 

m54
Заблокирован

#3,685

#3,685

aheadin написал(а):

пользуюсь автообучением, алгоритм в открытый клапан. Ставил эксперименты, в открытый клапан на широкофазных валах — тяга с низов получается на 1000 оборотов ниже примерно. Можно было внатяг рвануть с 2т оборотов, а если в закрытый — то с 3х, иначе проваливались обороты.

Нажмите для раскрытия…

Автообучение всё равно требует ввести 4 цифры в градусах.

 

МаксимкаТГ
Абориген

#3,686

#3,686

race74 написал(а):

Мне интересно, а вы сами поняли,что написали?Крутаните у себя в голове мотор с распредвалом с фазой 300+.Когда там выпускной клапан закрывается?Нет конечно топливо туда не летит,ему же религия этого не позволяет)))

Нажмите для раскрытия. ..

Тоже самое хотел бы услышать от вас. Опишите процессы которые провоцируют выброс несгоревшего топлива в выхлоп?
хотите поговорить об этом? давайте, всем будет очень интересно почерпнуть для себя что то новое.
описание процесса:
1)Наполнения,поршень в вмт-движется вниз, вп клапана открывается, вып ещё закрывается,
2)Сжатие, поршень в нмт-движется вврех,вп закрывается, вып закрыт.
3)Рабочий ход, поршень в вмт-движется вниз вп,вып-закрыты

4)Очистка-поршень в нмт-движется вверх, вып клапан уже откыт,вп закрыт.
На такте наполнения вып ещё открыт и часть газов попадает обратно в цилинд, но с ростом оборотов этот эффект уменьшается из за увеличения разницы давления в цилиндре,и в тракте.
На такте очистки на подходе поршня к втм открывается вп клапан из за широкой фазы, и в него так же происходит выброс ОГ(пульсация),которые на след такте благополучно попадают в цилиндр.
ЧЕМ ВЫШЕ ОБОРОТЫ,ТЕМ МЕНЬШЕ НЕГАТИВНЫЙ ЭФЕКТ, ОТ ШИРОКОЙ ФАЗЫ И БОЛЬШЕ ПРИХОД, ПОТОМУ ЧТО НА ВП КЛАПАНЕ БУДЕТ ДАВЛЕНИЕ РАСТИ, А НА ВЫП КЛАПАНЕ ДАВЛЕНИЕ БУДЕТ ПАДАТЬ.
Пояснение: давление на вп и вып клапане, это давление во вп и вып тракте на закрытых клапанах.

 

rams
Завсегдатай

7 Апр 2014

#3,687

#3,687

aheadin написал(а):

Хоть кто нибудь из вас видел показания ШДК не на сток валах на ХХ?))) И тем более с фазой за 300 — там тупо будет зашкал в сторону бедняка)))

Нажмите для раскрытия…

видел показания удк на нуждинах 10,05. регулятор уверенно выводил смесь поправкой последние 10сек, перед тем как закончился бенз и двиг заглох, вот так.
на ХХ и малых нагрузках фазу впрыска ставили относительно выпускного клапана, что бы сначала закрылся вып клапан а потом уже открывалась форсунка.

 

maximalist
Старожил

#3,688

#3,688

А как с широкофазниками быть? Пример: открытие выпускного кл 75гр до НМТ закрытие 45гр после ВМТ. Будет ли времени хватать на впрыск и гомогенизацию смеси?

 

ilkari
Модератор

#3,689

#3,689

ставишь форсу в начале дудки и льешь с пофиг какой фазой.

 

rams
Завсегдатай

#3,690

#3,690

maximalist написал(а):

А как с широкофазниками быть? Пример: открытие выпускного кл 75гр до НМТ закрытие 45гр после ВМТ. Будет ли времени хватать на впрыск и гомогенизацию смеси?

Нажмите для раскрытия…

на хх и до средних нагрузок хватит. в режимах, когда время впрыска длиннее такта впуска, фаза впрыска подбирается таким образом, чтобы форсунка закрылась чуть раньше чем закроется вп клапан. это все делается для экономии топлива на хх и режиме тошнилова. в высоких режимах форсунка открыта гораздо дольше чем вп клапан и фаза впрыска относительно теряет смысл.

п.с. нуждин 10.05 широкофазный вал 308гр… вроде

 

m54
Заблокирован

#3,691

#3,691

Товарищи.
Правильно ли я рассчитал углы для Матрицы?
Валы ОКБ Двигатель 47/47.
С сайта Рожкова инфа про углы.
Впускной: 21гр до ВМТ, 73гр после НМТ.
Выпускной: 73гр до НМТ, 21гр после ВМТ.

EXOP=467 (360+180-73)
EXCL=21 (0+21)
INOP=699 (720-21)
INCL=253 (180+73)

 

Smile594
Абориген

#3,692

#3,692

Ребят кто может поделится логами с любого тазомотора турбомотора,на трс софте,если не жалко киньте в почту([email protected] ru)
друг оборудование приобрел и хотелось бы освоить в личных целях настройку!

 

m54
Заблокирован

#3,693

#3,693

Smile594 написал(а):

Ребят кто может поделится логами с любого тазомотора турбомотора,на трс софте,если не жалко киньте в почту([email protected])
друг оборудование приобрел и хотелось бы освоить в личных целях настройку!

Нажмите для раскрытия…

Напиши человеку с ником 62RUS. Он добрый и тоже имеет лицизонный ТРС.

 

aheadin
Завсегдатай

#3,694

#3,694

m54 написал(а):

Автообучение всё равно требует ввести 4 цифры в градусах.

Нажмите для раскрытия…

под каждый вал свое. в идеале сначала измеряешь на куске бошки валы, а потом забиваешь цифры в прогу

 

m54
Заблокирован

#3,695

#3,695

aheadin написал(а):

под каждый вал свое. в идеале сначала измеряешь на куске бошки валы, а потом забиваешь цифры в прогу

Нажмите для раскрытия…

Дык для валов есть цифры для рекомендуемых перекрытий.
Махонький сдвиг перекрытия не сильно меняет эти углы для обучения.
Просто я бы хотел на низах лить чуть позже открытия клапана, а на верхах чуть ранее. Но так не реализовать. Картина углов едина для всех оборотов и задаётся только один раз.

 

induke
Модератор

#3,696

#3,696

m54 написал(а):

Просто я бы хотел на низах лить чуть позже открытия клапана, а на верхах чуть ранее. Но так не реализовать. Картина углов едина для всех оборотов и задаётся только один раз.

Нажмите для раскрытия…

на низах то ладно. а что значить лить всего лишь чуть раньше открытия?
клапан открыт ну примерно 25-30% всего времени от 720гр. если у тебя загрузка форс больше 30-40% тебе по любому надо лить намного раньше открытия иначе доливать будет на клапан который уже закрылся

 

m54
Заблокирован

#3,697

#3,697

induke написал(а):

на низах то ладно. а что значить лить всего лишь чуть раньше открытия?
клапан открыт ну примерно 25-30% всего времени от 720гр. если у тебя загрузка форс больше 30-40% тебе по любому надо лить намного раньше открытия иначе доливать будет на клапан который уже закрылся

Нажмите для раскрытия. ..

Ну так чтоб лить раньше надо реальные цифры углов фаз подправить так, как просит ситуация?
Ниразу не использовал это обучение, т.к. не думал даже об этом. Едет и ладно. А теперь задумался, жду тепления до +20С хотя б.

 

induke
Модератор

#3,698

#3,698

и ваще многие говорят что на хх лить на закрытый клоп лучше. ровнее хх получается. бензин видимо в пар превращается а не в мелкую дисперсию которую форса дает.(это еще какая форса. конские ссут струей как полковая лошадь)

 

m54
Заблокирован

#3,699

#3,699

У меня очень спокойный моторчик. Валы всего 274 градуса, открою по 1/1 их.
И езда тихая и спокойная. Мощь треба только при обгонах. Не люблю тошнить при обгоне фуры. Выждал момент, нажал и скаканул как врыкса на обгон.
Поизучаю эти фазы. Жалко нигде нет отзывов тех, кому настроили с обучением фазы впрыска, жаль.

 

midnightracer
Старожил

#3,700

#3,700

а может отствить крутильны

 

Применение широкополосных ДК других производителей.

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 20Следующая ⇒

 

Комплекс допускает применение любых широкополосных ДК оснащенных контроллерами и имеющих аналоговый выход в диапазоне 0-5v с известной зависимостью (калибровкой) состава смеси от напряжения. При этом вы сможете настраивать только прошивки LS, подключив выход контроллера ДК к 39 пин-у инженерного ЭБУ Январь-5 (для других ЭБУ смотрите соответствующие описания). Работа комплекса в такой конфигурации не гарантируется и не рекомендуется. Так же не гарантируется работа комплекса при применении клонов (не оригинальных) контроллеров innovate.

 

Вы можете обратиться к автору, для реализации протокола связи с контроллерами других производителей, если это требуется, для этого необходимо прислать описание протокола связи от производителя контроллеров ШДК и примеры потока с порта.

 

Окно управления матрицы.

 

Это окно автоматически возникает при запуске программы, в ней имеется несколько флажков combobox-ов и клавиш, которые влияют на работу системы. Так же на нем расположены основные элементы прямого управления для быстрого проведения диагностики датчиков и исполнительных механизмов.

 

 

 

Строка [Уставка оборотов ХХ] – позволяет напрямую управлять оборотами ХХ, для точной ручной настройки состава смеси на холостом ходу по линиям квантования. Клавиши [+] и [] позволяют перемещаться непосредственно по линиям квантования оборотов, (значения определяются прошивкой). Клавиша [установить] загружает новые обороты в ЭБУ а [Вернуть управление] – возвращает управление оборотами холостого хода микропрограмме ЭБУ.

 

В следующей после ХХ строке в левой части отображается текущая режимная точка (квантованные обороты и нагрузка) клавиши [+] и [–] позволяют в ручную напрямую корректировать текущую точку – это может быть использовано для ручной подстройки ХХ. В правой части вы можете ввести шестнадцатеричное смещение для любой режимной точки (00-FF) (000-1FF для режима 32×16) и клавишами [+] и [-] регулировать уже ее.

 

7 строк в правой части окна позволяют напрямую управлять переменными SSM , УОЗ, фаза впрыска, COEFF , октан корректор, ALF , WG _ DC. Такое управление необходимо для настройки ХХ и фазы впрыска, отключения давления наддува. Параметры октан корректор, ALF , WG _ DC могут использоваться для быстрого изменения составов смеси и смещения УОЗ и изменения WG_Duty например на динамометрическом стенде при последовательных замерах с разными составами смеси. Для управления необходимо зафиксировать параметр клавишей [ S ], изменить его затем можно клавишами [+] и [-] а клавиша [R] возвращает управление микропрограмме ЭБУ и сбрасывает параметр в начальное состояние. Для быстрого изменения параметра при нажатии клавиш + и нужно удерживать клавишу shift на клавиатуре ПК. При этом за одно нажатие параметр меняется сразу на 5 дискрет задания.

 

В случае если в программе J5LS V45 и выше активна функция широкополосного лямбда регулирования — можно передать регулирование от прошивки к комплексу, для чего нужно зафиксировать COEFF=1. 000 клавишей [ S ] и [+][-]. В любых других случаях регулирование производит сама прошивка!

 

В вкладке “Фаза впрыска” можно выбрать один из способов создания таблицы фазы впрыска или запретить ее обучение вообще.

 

Программа реализует несколько вариантов настройки фазы впрыска. Один из методов – впрыск в точке максимального давления на впуске (В воздушный поток, после закрытия выпускного клапана и конца перекрытия). Этот метод рекомендован в AEM EFI BASICS а так же в документах BOSCH Motorsport и полученные по нему таблицы фаз встречаются в старых прошивках Января-5.1. Метод положительно сказывается на динамике автомобиля в области низких оборотов двигателя (хх-3500), однако может вызвать неустойчивую работу двигателя на холостом ходу и в определенных диапазонах оборотов снизу (обычно около 1500-2500) вызывать небольшие подергивания. Все это усугубляется, если на автомобиле установлены широкофазные валы и форсунки большой производительности. Рекомендуется использовать на спортивных двигателях с пониженными требованиями к ХХ или на гражданских двигателях с отсутствующими проблемами на ХХ.

 

Второй метод — впрыск на закрытый впускной клапан с расчетом положить все топливо до начала открытия впуска, он описан в “Теории Управления Автомобильным двигателем Гирявеца”, полученные таким образом таблицы есть в новых прошивках Январей 5.1-7.2. Так же этот метод рекомендует BOSCH для получения оптимального баланса между минимумом CH и приближением точки расчета топливоподачи к концу впуска, и таким образом хорошей токсичности. Метод может вызвать повышенный расход топлива на ХХ и средних оборотах – если на автомобиле установлены распределительные валы с большим перекрытием, кроме того, как правило, страдает динамика на низких оборотах и реакция на дроссель в области до 3000-3500 становится более вялой. Но в общем и целом с ним меньше проблем.


 

 Кроме того вы можете построить карту фазы впрыска с расчетом закончить впрыск топлива на любом установленном вами угле поворота коленчатого вала, для этого вам надо задать в конфигураторе “угол закрытия” форсунок и выбрать в вкладке фаза впрыска “Определяется пользователем”. (угол является без знаковой величиной от 0 до 719).

 

Так же доступны еще несколько методов:

“C плавающей точкой закрытия (motec)” – по рекомендациям тренингов фирмы motec, однако реально он пока не проверялся.

“Mitsubishi 6G72” — используемый системой управления двигателя Mitsubishi 6G72.

“В поток (emmibox)” – один из моих собственных исследовательских методов.

“Рекомендации Schrick” — метод расчета по рекомендациям фирмы Schrick для их широкофазных распределительных валов с балансом отдача-токсичность (по сути все это — разновидности 1-го метода в которых ожидается решение связанных с ним проблем).

«Ока3…” – набор оптимальных методов построения таблиц фаз на открытый клапан для двигателей с числом цилиндров = 3. (возможно так же подойдет для других с не полным набором цилиндров).

“VME17-BOSCH” — с критериями настройки на максимальную отдачу, из документации на самые современные системы  value motronic с впрыском топлива во впускной коллектор. ..

 

Фаза впрыска регулируется только в случае, если система снабжена датчиком фаз и не активна ошибка ДФ! Как правило, по окончании настройки следует немного рукам подстроить отсутствующие точки в CTP, соблюдая наклон (поскольку не все режимные точки поверхностей реально используются).

 

 

В вкладке “Детонация” задаются действия связанные с детонацией, обучением детонационных фильтров и отбросом УОЗ в базовых таблицах, все эти функции работают только с микропрограммой J5LS, в обычных прошивках на базовом ПО ВАЗ работает только функция “отброс углов”.

 

Не обучать – Отключены все механизмы, связанные с детонацией.

Настройка фильтров – Используется, если в моторе установлены нестандартные распределительные валы с профилем вызывающим повышенный шум или мотор вообще не ВАЗ-овский, для обучения фильтров детонации, углы должны быть установлены заведомо ПОЗДНЕЕ (минимум градусов на 5), чем это необходимо! Не допустимо присутствие реальной детонации в двигателе при настройке фильтров детонации, иначе механизмы ее детектирования будут работать неадекватно. Настраивается только абсолютный порог. Относительный порог настраивается при анализе логов.

Отброс углов – Используется для настройки УОЗ по детонации (фильтры должны быть настроены), при обнаружении детонации программа отбрасывает углы в текущей режимной точке и проходит поверхность УОЗ алгоритмом ограничивающем отклонение соседних точек.

Настройка gain low load , Настройка gain hi load – Функции используются для нормализации сигнала hip9010 путем настройки калибровки аттенюатора. При этом предусмотрено 2 варианта настройки – на низких или на высоких нагрузках.

 

При использовании нестандартных (не ВАЗовских) двигателей возможно потребуется изменение не только амплитудных но и частотных характеристик системы а так же анализ физической возможности корректной работы алгоритма. Полностью функционирование алгоритма обнаружения детонации, критерии обеспечения его корректной работы и методы его настройки для прошивок J5LS_V46 описаны в файле det. doc. 

 

Вкладка “БЦН” определяет способ обучения таблицы БЦН. Варианты: “Не обучать” “После поправки” ”Обучать всегда”.


Следующее поле позволяет напрямую управлять исполнительными механизмами, такими как форсунки, катушки, бензонасос, вентилятор (основной), лампа CE, фазовращатель, 2-я ступень насоса, и другие.

 

Ряд флажков для управления комплексом:

 

Только точное регулирование – флажок отключает пропорциональное звено. Используется после предварительной настройки для исключения всплесков при возможных пропусках воспламенения (если таковые имеются).

 

Высокая стационарность… – регулирование разрешено, если отклонение текущей точки по оборотам или дросселю от регулируемой не более 4-х (при снятии флажка – не более 8). Установка флажков на много увеличивает время настройки, но повышает точность настройки в узловых точках. При установке любого флажка также следует запрещать экстраполяцию.

 

Запрет регулирования — позволяет использовать комплекс как профессиональный loger для прошивок, это необходимо при исследованиях алгоритмов и калибровок программы управления на адекватность реакции моделей на изменяющиеся внешние условия. При установке флажка программа никак не влияет на калибровки ЭБУ, просто сохраняя состояние системы в лог файлах.

 

Запрет загрузки таблиц имитатора давления – обычно следует всегда устанавливать этот флажок, чтоб не загружать протокол связи с ЭБУ лишними пересылками, поскольку пока механизма использования имитатора требующего online загрузку таблиц в процессе их обучения в алгоритмах прошивок J5LS не предусмотрен. Единственный случай, когда теоретически этот флаг должен быть снят – настройка микропрограммы J7LS в ЭБУ Январь-7.2 работающим с ДМРВ и ДАД одновременно, однако не рекомендуется вообще использовать подобные конфигурации…

 

Запрет экстраполяции результатов при регулировании – при установке флажка результат регулирования одной точки не распространяется на соседние точки. Как правило, на прошивках с ДМРВ характер поверхности поправки топливоподачи таков, что не требуется отключать экстраполяцию вообще. На прошивках с ДАД его следует выключать только после того, как автомобиль грубо подстроился под состав, и проблемы обеднения или обогащения смеси уже не могут на нем возникнуть.

 

Кнопка [Отмена загрузки калибровок] – ускоряет запуск программы. В случае если загружать калибровки в инженерный ЭБУ по каким то причинам не требуется (например, они были загружены ранее и вы просто вышли из программы и вошли снова, не меняя калибровок в прошивке) – нажмите эту кнопку после соединения с блоком.

 

Кнопка [Настроить холостой ход] — запускает автоматический механизм настройки состава на “холостом ходу”. При этом в программе с ДМРВ корректируется сразу несколько точек, с ДАД — только текущая точка. Для выхода из настройки ХХ просто откройте и закройте дроссель.

 

Кнопка [Калибровка ДПДЗ] – позволяет запомнить минимальное положение дросселя и множитель дросселя. Для калибровки следует после запуска программы и установки соединения с ЭБУ на остановленном двигателе несколько раз нажать в пол и отпустить дроссель. После того как будет определено min max thr_adc – нажать кнопку калибровки. Если прошивка ЭБУ не LS – после калибровки ОБЯЗАТЕЛЬНО перезапишите прошивку в “инженерном” ЭБУ. Прошивка LS сразу принимает новое положение дросселя и перезапись микропрограммы не требуется. Клавишу R можно использовать для сброса значений min max если вы подстраиваете положение дросселя или датчика в процессе работы программы.

 

Помните, что для правильной работы ДПДЗ необходимо, чтоб движок датчика всегда находился в рабочей зоне, min>0.2 max<4.5 вольт. Это можно проконтролировать по параметру THR_ADC. Это необходимо сделать механически поворачивая датчик!

 

Так же для правильной работы функции диагностики минимальное и максимальное положение дросселя в прошивке должны быть выставлены вне пределов диапазона движения дросселя.

 

Кнопка [Соединится с ЭБУ] — программа автоматически определяет пропадание сигнала зажигания (выключение контроллера) и по этому критерию может автоматически закрыть соединение с ЭБУ и прекратить настройку, при этом в логах появляется строка “ignition cut off”. После включения зажигания вы можете нажать на кнопку, и произойдет соединение с ЭБУ, c последующей перезагрузкой калибровок в память и продолжением настройки прошивки.

 

Кнопка [Разорвать соединение] — программа закрывает диагностическую сессию и отключается от ЭБУ.

 

Кнопка [Адаптация по обучению] — при использовании функции широкополосного регулирования в микропрограмме J5LS_V44 и выше используется для чтения памяти адаптации по топливу и корректирования таблицы поправки циклового наполнения. В прошивках ниже V44 эта клавиша не активна.

 

Кнопка [Адаптация NoiseLevel ] — используется, чтоб запомнить в прошивке “Начальный средний уровень шума” считываемый из ЭБУ. Корректно работает только в V46. С более ранними прошивками клавиша не активна.

 

Кнопка [Адаптация БЦН] — Может быть использована с прошивкой V46 которая сама без компьютера может строить таблицу БЦН в памяти блока управления, функция просто переносит калибровку из ОЗУ ЭБУ в текущую прошивку.

 

Кнопка [Адаптация уставки РХХ] — используется с прошивкой V46 если включена функция “адаптация уставки РХХ на холостом ходу” и позволяет автоматически настраивать калибровку “Уставка РХХ” на основе обучения ЭБУ.

 

Кнопка [Setup] — вызывает окно настройки некоторых параметров системы.

 

Кнопка [Менеджер Проектов] — вызывает окно работы с файлами прошивок.

 

Кнопка [Отчет Регистратора] — вызывает окно работы с данными регистратора прошивки V46b. Не активна если в прошивке отключена или отсутствует функция регистратора.

 

Кнопка [Заглушить двигатель] – позволяет заглушить двигатель в случае если на машине установлен например турботаймер и заглушить ее обычным путем сложно, работает только с инженерными ЭБУ.

 

Кнопки [ CTP ] [ TunerPro ] вызывают соответствующие редакторы. При этом в файле afrolt.ini в соответствующих пунктах необходимо в ручную прописать путь к редакторам и название исполняемого файла каждого. Перед редактированием файл прошивки сохраняется и его имя (из активного проекта) передается в редактор в командной строке. Таким образом исключаются возможные ошибки (редактирование какого-то другого, сходного по названию файла). После закрытия редактора происходит автоматическое считывание области калибровок и все калибровки, которые оказались изменены, автоматически перезаписываются в оперативной памяти инженерного ЭБУ.

 

Кнопка [ ECUEDIT ] – Запускает программу ecuedit при этом текущий CVS лог файл программы Матрица закрывается. (создается новый) и его имя передается в ECUEDIT для автоматической загрузки и анализа.

 

Под чекбоксами находиться область в которой можно выбрать метод фильтрации информации о составе смеси, если вы используете контроллер ШДК Innovate-LC-1 с прошивкой v110F.

 

Скользящее среднее – данные ШДК будут усредняться на интервале опроса. (аналог того, что было но интервалы привязаны к запросам KWP). Метод не рекомендуется как устаревший.

Медиана – на интервале опроса ряд сортируется по возрастанию и берется значение находящееся в середине ряда — если число элементов ряда нечетное, или среднее арифметическое 2-х средних значений ряда – если число элементов ряда четное. (метод не рекомендуется – проблем робастности нет).

Усеченное среднее — на интервале опроса ряд значений сортируется по возрастанию, 25% значений с начала и с конца отбрасываются, для остальных считается среднее. (метод не рекомендуется – проблем робастности нет).

Экспоненциально взвешенное среднее –метод с рекуррентной формулой Lnew=L*X+(1-X)*Lold

Lold – прошлое значение экспоненциально взвешенной лямбды.

Lnew – новое значение экспоненциально взвешенной лямбды.

L-значение от контроллера ШДК.

X – коэффициент фильтра заданный в окошке справа. (рекомендуется устанавливать значение в пределе 0.05 — 0.3)

Рекомендуется использовать этот метод – как наиболее быстрый и точный!

 

После окна значения фильтра при работе комплекса выводятся все 3 показателя лямбды – переключать режим фактически используемый программой можно на лету.

 

 

Окно SETUP.

 

 

 

 

В этом окне вы можете изменять константы, влияющие на процесс настройки. Клавиши “ R ” сбрасывают константы в рекомендуемые по умолчанию значения.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒



Система высокого давления (Впрыск Denso) Mazda

• Система высокого давления на автомобилях, которые оснащены системой впрыска топлива с общей магистралью фирмы Denso, в основном состоит из следующих компонентов:

— Радиально-поршневой насос высокого давления

— Общая топливная магистраль с редукционным клапаном

Насос высокого давления

• В системе Denso Common Rail радиально-поршневой насос с двумя плунжерными парами служит для создания высокого давления.

1. Патрубок высокого давления

2. Дросселирующий клапан

3 Датчик температуры топлива

Примечание: Насос высокого давления не подлежит демонтажу. При неисправности насоса, дроссельного клапана или температурного датчика следует обратиться к производителю насоса высокого давления для его ремонта или замены.

1. Выпускной клапан

2. Впускной клапан

3. Поршень насоса

4. Дроссельный клапан

5. Редукционный клапан

6. Топливоподающий насос

7. Приводной вал

8. Подвод топлива

9. Возврат топлива

Радиально-поршневой насос

• Радиально-поршневой насос создает высокое давление и подает топливо в общую топливную магистраль. Он является составной частью насоса высокого давления и состоит из приводного вала с эксцентриком, поршня, а также впускного и выпускного клапана.

1. Поршень насоса А: завершение фазы давления/ Поршень насоса В: завершение фазы всасывания

2. Поршень насоса А: начало фазы всасывания/ Поршень насоса В: начало фазы давления

3.  Поршень насоса А: завершение фазы всасывания/ Поршень насоса В: завершение фазы давления

4. Поршень насоса А: начало фазы давления/ Поршень насоса В: начало фазы всасывания

5. Впускной клапан

6. Выпускной клапан

7. Эксцентрик

8. Кулачковая обойма

9. Поршень насоса В

10. Дроссельный клапан

11. Поршень насоса А

• Частота вращения приводного вала с эксцентриком составляет половину частоты вращения двигателя. Подпружиненные поршни насоса прижимаются к кулачку, который преобразует поворотное движение приводного вала в поступательное движение поршней насоса.

• Когда поршень насоса перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку, через открытый впускной клапан в камеру высокого давления поступает топливо (фаза всасывания). Когда поршень насоса затем перемещается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку (рабочий ход), впускной клапан закрывается, и топливо в нагнетательной камере сжимается (фаза давления).

• При повышении давления в камере открывается выпускной клапан, и через магистраль высокого давления в общую топливную магистраль подается топливо. Рабочий ход завершается после того как давление в нагнетательной камере оказывается ниже давления в высоконапорном трубопроводе и выпускной клапан закрывается (завершение фазы давления).

• После замены насоса высокого давления при помощи диагностического модуля M-MDS необходимо восстановить адаптационные значения, сохраненные в блоке управления двигателем (РСМ). Для этого в диагностическом модуле следует выбрать следующую опцию: Toolbox Powertrain Data reset Fuel pump.

Примечание: Во избежание значительных колебаний давления в общей топливной

магистрали при установке насоса высокого давления следует обратить особое внимание на правильное расположение установочных меток (фазы газораспределения).

Магистраль высокого давления

• Магистраль высокого давления соединяет насос высокого давления с общей топливной магистралью, а общую магистраль с отдельными форсунками. Во избежание колебаний давления и образования трещин, вызванных вибрацией, трубопроводы изготовлены из толстостенных бесшовных стальных труб, обладающих большим радиусом изгиба. Эти трубопроводы обладают одинаковой длиной и одинаковым внутренним диаметром. За счет этого на все форсунки подается одинаковое давление топлива.

Примечание: Поскольку радиусы изгиба магистрали высокого давления в точности

расчитаны для системы, в процессе установки категорически запрещается их гнуть. Для обеспечения герметичности магистрали высокого давления следует в установленной последовательности завернуть патрубки высокого давления с заданным моментом затяжки. Поскольку в процессе монтажа коническая поверхность уплотнений магистрали деформируется, на двигателе RF-T магистраль высокого давления разрешается демонтировать и монтировать только пять раз. Если же она демонтируется в шестой раз — необходимо заменить на новую.

Топливная магистраль высокого давления двигателя RF-T

1. Топливные трубки высокого давления

2. Патрубки высокого давления

Общая топливная магистраль

• В общей топливной магистрали постоянно поддерживается высокое давление согласно условий работы (от 33 до 180 МПа для двигателя RF-T или от 25 до 200 МПа для двигателя R2). Перемещения поршня ТНВД, а также раскрытие и закрытие форсунок вызывают колебания давления в системе высокого давления. Система Common Rail сконструирована так, что за счет своего достаточно большого объема она сводит к минимуму колебания давления. С другой стороны, объем общей топливной магистрали достаточно мал, чтобы за кратчайшее время создать необходимое давление топлива.

Общая топливная магистраль для двигателя RF-T

1. Общая топливная магистраль

2. Патрубки (со стороны форсунок)

3. Редукционный клапан

4. Патрубки (со стороны высокого давления насоса)

5.  Датчик давления топлива

• После выключения двигателя давление в общей топливной магистрали со стороны насоса высокого давления и со стороны форсунок снижается. Скорость снижения давления зависит от давления топлива и его температуры. Поэтому после выключения двигателя необходимо подождать некоторое время, прежде чем вскрывать систему со стороны высокого давления.

Редукционный клапан

• В случае сбоя редукционный клапан защищает сторону высокого давления системы от чрезмерно высоких давлений. Клапан встроен в общую топливную магистраль и оборудован подпружиненной иглой. Если давление в общей топливной магистрали превышает максимально допустимое значение равное около 220 МПа (RF-T) или 241 МПа (R2), то клапан открывается и избыточное топливо возвращается в топливный бак. При снижении давления до 50 МПа редукционный клапан закрывается.

1. От общей топливной магистрали

2. Пружина

3. Корпус клапана

4.  К топливному баку

5. Проточные каналы

6. Стопор

7. Игла клапана

Примечание: Запрещается отсоединять или демонтировать редукционный клапан в общей топливной магистрали. При неисправности клапана заменяется вся общая топливная магистраль в сборе.

Диагностика

• Насос высокого давления проверяется следующим образом:

— Проверка стороны низкого давления в ТНВД

— Проверка стороны высокого давления в ТНВД

Проверка стороны низкого давления в ТНВД

• Отсоединить штекерный разъем форсунок, чтобы закрыть дроссельный клапан, а затем отсоединить обратный топливопровод от насоса высокого давления. После этого подключить к насосу самодельный топливопровод и опустить другой конец этого топливопровода в мерный резервуар. Прокрутить двигатель стартером на протяжении 10 секунд и проверить количество поданного топлива. Если количество поданного топлива гораздо меньше соответствующего опорного значения, это может указывать на неисправность ТНВД.

Примечание: Проверку стороны низкого давления высоконапорного насоса разрешается выполнять только при условии, что давление топлива при прокручивании двигателя стартером ниже 10 МПа, а диагностика показала, что система низкого давления на участке от топливного бака к насосу высокого давления исправна.

Проверка стороны высокого давления ТНВД

• Отсоединить штекерный разъем от дозирующего топливного клапана, чтобы добиться максимального давления топлива, а затем отсоединить штекерный разъем форсунок, чтобы предотвратить впрыск топлива. Прокрутить двигатель стартером в течение 5 секунд, контролируя давление топлива за счет PID параметра FRP (Press). Если давление топлива значительно ниже опорного значения, это указывает на возможную неисправность насоса высокого давления или одной из форсунок. Чтобы до замены насоса высокого давления исключить неисправность форсунки следует проверить количество возвращаемого топлива (смотри раздел «Диагностика системы управления впрыском топлива»),

Примечание: Прокручивать двигатель стартером следует не дольше 5 секунд, а проверку повторять не чаще двух раз. В противном случае возможно повреждение насоса высокого давления.

Примечание: Это проверку следует выполнять только в том случае, если диагностика

подтвердила исправность системы низкого давления, включая сторону низкого давления ТНВД.


Тип впрыска при наличии датчика распредвала

Главная » Разное » Тип впрыска при наличии датчика распредвала


Попарно-параллельный впрыск против фазированного — бортжурнал Лада 2113 Чёрная Буря 2007 года на DRIVE2

Всем привет моим читателям и гостям.

Солнышко с каждым днём светит всё ярче, на улице становиться всё теплее, птички поют, в гаражах потопы, не проехать. На дорогах разбитый асвальт, как всегда бывает весной в Ижевске. Уже совсем скоро можно будет переобуваться на красивые летние катки, но пока ждём, еще рано!

8 марта был отличный весенний день, настроение отличное, на дороге сухой асвальт. Не упустил момент и провёл экcперимент на секретном полигоне. Ровная прямая на 400 метров, машин на дороге мало, поэтому легко сделал 4 ускорения до 130 км/ч.

Задача эксперимента: выяснить на каком типе впрыска: попарно-параллельном или фазированном машина быстрее всего ускоряется при 100% выжатом Вин Дросселе.

Сделал вначале два ускорения на фазированном впрыске, затем отключил датчик фаз и сделал два ускорения на попарно-параллельном впрыске. Датчик фаз отключается очень просто — снимаем фишку с него и машина тут же переходит с фазированного впрыска на попарно-параллельный.

Проводил ускорения следующим образом. Трогался на 1й, чуть разгонялся, включал 3ю и затем сразу же Вин Дросселя в пол. Разгонялся до 130 км/ч. Во время ускорения снимал лог с помощью программы Atomic logger.

Дома, в спокойной обстановке стал анализировать логи разгонов и получил следующие результаты:

Фазированный впрыск:1) Набор скорости от 37 км/ч до 120 км/ч за 12,6 сек

2) Набор скорости от 36 км/ч до 120 км/ч за 13,14 сек

Попарно-параллельный впрыск:1) Набор скорости от 36 км/ч до 121 км/ч за 13,14 сек

2) Набор скорости от 37 км/ч до 121 км/ч за 12,96

Проводил эксперимент со своей лучшей фазой впрыска в открытый клапан. Как видно по результатам, попарно-параллельный впрыск нисколько не уступает фазированному. Кто не верит, могу прислать логи разгона, но я не вижу смысла доказывать что-то кому-то, я просто провёл эксперимент а вы уже сами решайте. Пару слов я всё же скажу.

Фазированный впрыск подаёт полную порцию топлива в закрытый либо открытый впускной клапан. Попарно-паралельный делит полную порцию топлива на пополам и еще к каждой порции прибавляет небольшую добавку (которая также задаётся в прошивке). Затем каждую такую порцию подаёт вначале на открытый клапан, затем на закрытый. На ускорении и на больших оборотах мотора в этом эксперименте не видно разницы между двумя типами впрыска. На попарно-параллельном впрыске во время двух ускорений я слышал детонацию, на фазированном впрыске такого я не заметил. Думаю на маленьких скоростях и оборотах фазированный впрыск будет лучше, он будет меньше расходовать бензина, форсунки будут открываться в два раза реже. Но всё равно, разницы практически не видно. Поэтому у кого мотор без датчика фаз, не переживайте, вы не проиграете в разгоне против фазированного впрыска.

Схема работы 3х типов впрыска

А на старых автомобилях года так 2002 например, впрыск вообще одновременный! На каждые 360гр коленвала все 4 форсунки брызгают. На таком типе впрыска мне приходилось настраивать моторы, я вам скажу что они тоже нормально так едут, если постараться их настроить!

Всем удачи в настройке и чиповке моторов!

Цена вопроса: 0 ₽ Пробег: 123000 км

Датчик положения распредвала — Автоэлектрик

Фазированный впрыск топлива.

Дальнейшего повышения точности дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска путём уменьшения негативного влияния инерционности электромагнитных топливных форсунок, каждую форсунку стали обслуживать собственным выходным транзистором блока управления двигателем. Такая схема впрыска называется фазированным впрыском или последовательным впрыском топлива. За счёт уменьшения частоты срабатывания форсунки по сравнению с параллельным и попарно-параллельным впрыском в два раза, потребовалось уже более продолжительное открытие форсунки для обеспечения подачи того же количества топлива.

То есть, схема управления форсунками была модернизирована так, что вместо двух коротких впрысков топлива осуществляется один более продолжительный впрыск. Таким образом, замена параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила заметно повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска.

  Осциллограммы напряжения сигналов системы управления 4-х цилиндрового 4-х тактного  двигателя, осуществляющей фазированный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска топлива данной системы.

  1. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 1-го цилиндра.
  2. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 2-го цилиндра.
  3. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 3-го цилиндра.
  4. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 4-го цилиндра.
  5. Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения / частоты вращения коленчатого вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58 импульсов и один пропуск, продолжительность которого соответствует продолжительности двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл работы 4-х тактного двигателя (за два оборота коленвала) датчик генерирует такие пропуски дважды.
  6. Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения распределительного вала (датчика фаз). За два полных оборота коленвала датчик генерирует один импульс.
  7. Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре. 

     Здесь, впрыск топлива осуществляется тогда, когда обслуживаемый данной форсункой цилиндр находится на такте выпуска отработавших газов, то есть, незадолго до такта впуска. За два полных оборота коленчатого вала двигателя соответствующих одному полному циклу работы четырёхтактного двигателя, каждая форсунка впрыскивает топливо только один раз. То есть, по сравнению с параллельным и попарно-параллельным впрыском, здесь частота срабатывания форсунки уменьшена в два раза. За счёт этого, для обеспечения подачи заданного количества топлива потребовалось более продолжительное открытие форсунки, а за счёт увеличения продолжительности открытого состояния форсунки уменьшилось негативное влияние инерционности электромагнитных топливных форсунок на точность дозирования топлива. Таким образом, замена попарно-параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила ещё больше повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска.

    Для реализации фазированной схемы впрыска топлива потребовались заметные доработки системы управления двигателем, обеспечивающие привязку алгоритма управления форсунками к фазам рабочего цикла цилиндров. По этому, двигатели, оборудованные фазированным впрыском топлива, дополнительно оснащены датчиком положения распределительного вала (датчиком фаз). Кроме того, блок управления такого двигателя потребовалось дооснастить ещё несколькими силовыми транзисторами, для управления каждой форсункой индивидуально. Кроме внесения изменений в блок управления двигателем, потребовалось применение форсунок с более тонким распылом топлива, так как уменьшилась продолжительность процесса испарения топлива и смешивания его с воздухом. На некоторых двигателях, дополнительно, это позволило использовать режим работы при более бедной смеси (дополнительно потребовалось изменение конструкции впускного коллектора и применение заслонок завихрителей, для формирования вертикальных потоков воздуха в цилиндре).

   Следует заметить, что в момент пуска двигателя блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки одновременно до тех пор, пока не распознает сигнал от датчика положения распределительного вала. Дополнительно применяется асинхронный режим впрыска. В момент, когда водитель очень резко нажимает на педаль акселератора, некоторые блоки управления могут осуществлять впрыскивание дополнительного количества топлива несколькими малыми порциями в цилиндры, которые в данный момент находятся перед или вначале такта впуска.

Осциллограммы напряжения сигнала управления форсункой и сигнала от датчика положения дроссельной заслонки системы фазированного впрыска топлива в момент резкой перегазовки.

4  Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки.

6  Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой одного из цилиндров.

    Как видно из приведённым выше осциллограммам, на переходных режимах работы двигателя, в данном примере в момент резкого открытия дроссельной заслонки, система фазированного впрыска топлива может осуществлять дополнительные циклы впрыска топлива, дополнительно обогащая таким образом состав приготовляемой топливовоздушной смеси. Благодаря этому снижается вероятность возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах при работе двигателя на переходных режимах.

    В системах точечного впрыска топлива подавляющего большинства двигателей современных автомобилей реализован именно фазированный впрыск топлива.

Датчик распредвала

Предоставляет в систему управления зажиганием или ЭБУ двигателем информацию о фазовом положении распределительного вала.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Рассмотрим часто встречающиеся типы датчиков фазового положения распределительного вала.

Индукционные датчики или датчики генераторного типа более распостранены и представляют собой катушку индуктивности намотанную на каркасе, внутри которого расположен магнитный сердечник. При прохождении маркерного штифта мимо магнитного сердечника датчика в катушке наводится Э.Д.С.

Аналоговый сигнал преобразуется в ЭБУ и используется в качестве параметра для управления работой двигателя.

На рисунке изображен в разрезе такой датчик.

Рис. Индуктивный датчик: 1 — постоянный магнит, 2 — корпус, 3 — место крепления, 4 — сердечник, 5 — обмотка, 6 — диск с маркерным штифтом.

Рис. Датчик распредвала.

На рисунке ниже показана осциллограмма датчика распредвала. Некоторые производители используют одинаковые индукционные датчики распредвала и коленвала.

Рис. Осциллограмма датчика распредвала.

Магнитоэлектрический датчик Холла (Hall/MRE) используют для получения импульсов напряжения при прохождении стального цилиндрического экрана между постоянным магнитом с одной стороны и полупроводником, по которому протекает ток — с другой. Некоторые производители систем управления используют одинаковый сигнал, некоторые — сложный (форма экрана), по которому можно вычислить деффектный цилиндр при неравномерной работе двигателя.

Рис. Датчик распредвала.

Рис. Осциллограмма датчика распредвала.

На рисунке ниже приведена схема системы управления, в которой используется датчик распредвала, использующий эффект Холла.

Рис. Электросхема системы управления автомобилем ОПЕЛЬ Вектра: 40 — датчик распредвала (Hall/MRE), 39 — индукционный датчик коленвала, 10 — модуль зажигания, 11 — катушка зажигания, 154 — соленоидальный клапан EGR.

РАСПОЛОЖЕНИЕ

Индукционные датчики располагаются над маркерным диском. Датчики Холла обычно расположены в непосредственной близости к распредвалу, на котором закреплена металлическая маркерная часть.

НЕИСПРАВНОСТИ

Первым признаком неисправности датчика распредвала или его цепей является переобогащение топливной смеси в бензиновых двигателях, т.к. ЭБУ двигателем переходит от режима фазированного, на режим одновременного впрыска топлива. В некоторых системах управления (Audi 100, 2.8 л, двигатель ААН) отключаются функции управления зажиганием.

Дизельные двигатели обычно работают до выключения зажигания.

В индукционных датчиках случаются обрывы обмотки, межвитковое замыкание, повреждение проводов или колодки соединения.

Датчики Холла выходят из строя из-за неисправности электрической части.

МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ

Индукционные датчики имеют сопротивление от 200 до 900 Ом.

Датчики на эффекте Холла можно проверять в отсоединённом и в присоединённом к общей схеме состоянии. На сигнальном выводе при вращении должно появляться и исчезать питающее напряжение.

РЕМОНТ

Ремонту не подлежат.

      Датчик положения распредвала часто называют датчиком фаз (датчиком Холла), а  впрыск в этом случае называют фазированным распределённым. Датчик расположен на головке блока цилиндров. На шкиве впускного распределительного вала находится задающий диск с прорезью. Прохождение прорези возле датчика соответствует моменту открытия впускного клапана первого цилиндра. Таким образом, датчик фаз выдает на контроллер импульсный сигнал, синхронизирующий впрыск топлива с открытием впускных клапанов, то есть поочерёдно открывается только одна форсунка для конкретного цилиндра. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Его назначение в том, чтобы помочь модулю управления определить — какая фаза имеется в первом цилиндре: заканчивается, скажем такт сжатия или заканчивается такт выпуска отработавших газов. Ведь поршень первого цилиндра  проводит все такты за два оборота коленвала. И только распредвал имеет такую возможность – его положение как раз и определяет, какой клапан открыт, какая фаза газораспределения. Иными словами, датчик положения распредвала предназначается для того, чтобы определять угловое положение механизма газораспределения, в соответствие с положением коленвала. Затем информация с датчика поступает в систему управления двигателя для управления впрыском топлива и зажиганием.

Проверка ДПРВ

   Чтобы проверить датчик положения распредвала, на него необходимо подать питание. Для этого потребуется собрать отдельную электрическую схему, что неудобно. Можно использовать другой известный способ. Его суть в следующем. Поскольку ДПРВ обеспечивает фазированный впрыск топлива, то для одного какого-либо конкретного цилиндра такт впуска будет происходить один раз за два оборота коленвала. Допустим, обороты холостого хода составляют 720 об/мин или 720:60=12 об/сек. Значит, впрыск топлива будет происходить с частотой 12:2=6 Гц. С такой частотой будут поступать импульсы на форсунку.

   Отказ датчика положения распредвала приведёт к тому, что контроллер будет руководствоваться сигналами только ДПКВ, то есть производить впрыск топлива одновременно в форсунки двух цилиндров (в одном поршень будет находиться возле верхней мертвой точки, а в другом-возле нижней). Такой режим топливоподачи называется попарно-параллельным (используется в двигателях ВАЗ-2111, где датчика фаз нет). Следовательно, за один оборот коленчатого вала форсунка будет открываться дважды, то есть с частотой не 6, а 12 Гц.

   Разобравшись с теорией, приступаем к практической проверке. Прогреваем двигатель до устойчивых оборотов холостого хода. Снимаем с одной форсунки разъём жгута и подсоединяем к его контактам маломощную лампочку 12 В, 5 Вт. Допустимо заменить её на светодиод с резистором, как указано на схеме выше. Запускаем двигатель и наблюдаем за частотой моргания лампочки. Затем снимаем разъём с ДПРВ и сравниваем частоту с той, что была перед этим. Если она увеличилась в два раза, то датчик исправен (изменение частоты в два раза можно заметить на глаз). Если частота моргания лампы не изменилась, то датчик положения распредвала неисправен.

Видео — датчик положения распредвала

Это должен знать каждый владелец авто:
Предохранители Рено

    Большинство цепей питания электрооборудования автомобилей марки Рено (различных моделей и модификаций) защищено предохранителями. Фары, электрические двига…

Управление автомобилем через iphone

   Управлять через iPhone своим Porsche — и это уже возможно! Обзор новинок от немецкой компании из Штутгарта – Porsche. В статье рассмотрен ожидаемый в России хэтчбек Porsche Panamera, тюнингованны…

Ремонт обратного клапана

    Ремонт обратного клапана ВАЗ-2109. Регулятор давления топлива — он же обратный клапан или перепускной клапан, установлен на топливной рейке и пред…


Смотрите также

  • Угол поворота колеса автомобиля в градусах
  • Как сделать дистанционный запуск двигателя своими руками
  • Audi rs5 coupe
  • Чек в машине что это
  • Чистка форсунок инжектор ваз 2109
  • Неисправности датчика холостого хода
  • Тестер для проверки реле регуляторов генератора
  • G70 хендай когда появиться в россии
  • Rs6 audi характеристики
  • Двигатель закипел последствия
  • Салон а6 с5

 

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Фазированный или попарно параллельный впрыск

Главная » Разное » Фазированный или попарно параллельный впрыск


Попарно-параллельный впрыск против фазированного — Лада 2113, 1.

6 л., 2007 года на DRIVE2

Всем привет моим читателям и гостям.

Солнышко с каждым днём светит всё ярче, на улице становиться всё теплее, птички поют, в гаражах потопы, не проехать. На дорогах разбитый асвальт, как всегда бывает весной в Ижевске. Уже совсем скоро можно будет переобуваться на красивые летние катки, но пока ждём, еще рано!

8 марта был отличный весенний день, настроение отличное, на дороге сухой асвальт. Не упустил момент и провёл экcперимент на секретном полигоне. Ровная прямая на 400 метров, машин на дороге мало, поэтому легко сделал 4 ускорения до 130 км/ч.

Задача эксперимента: выяснить на каком типе впрыска: попарно-параллельном или фазированном машина быстрее всего ускоряется при 100% выжатом Вин Дросселе.

Сделал вначале два ускорения на фазированном впрыске, затем отключил датчик фаз и сделал два ускорения на попарно-параллельном впрыске. Датчик фаз отключается очень просто — снимаем фишку с него и машина тут же переходит с фазированного впрыска на попарно-параллельный.

Проводил ускорения следующим образом. Трогался на 1й, чуть разгонялся, включал 3ю и затем сразу же Вин Дросселя в пол. Разгонялся до 130 км/ч. Во время ускорения снимал лог с помощью программы Atomic logger.

Дома, в спокойной обстановке стал анализировать логи разгонов и получил следующие результаты:

Фазированный впрыск:1) Набор скорости от 37 км/ч до 120 км/ч за 12,6 сек

2) Набор скорости от 36 км/ч до 120 км/ч за 13,14 сек

Попарно-параллельный впрыск:1) Набор скорости от 36 км/ч до 121 км/ч за 13,14 сек

2) Набор скорости от 37 км/ч до 121 км/ч за 12,96

Проводил эксперимент со своей лучшей фазой впрыска в открытый клапан. Как видно по результатам, попарно-параллельный впрыск нисколько не уступает фазированному. Кто не верит, могу прислать логи разгона, но я не вижу смысла доказывать что-то кому-то, я просто провёл эксперимент а вы уже сами решайте. Пару слов я всё же скажу.

Фазированный впрыск подаёт полную порцию топлива в закрытый либо открытый впускной клапан. Попарно-паралельный делит полную порцию топлива на пополам и еще к каждой порции прибавляет небольшую добавку (которая также задаётся в прошивке). Затем каждую такую порцию подаёт вначале на открытый клапан, затем на закрытый. На ускорении и на больших оборотах мотора в этом эксперименте не видно разницы между двумя типами впрыска. На попарно-параллельном впрыске во время двух ускорений я слышал детонацию, на фазированном впрыске такого я не заметил. Думаю на маленьких скоростях и оборотах фазированный впрыск будет лучше, он будет меньше расходовать бензина, форсунки будут открываться в два раза реже. Но всё равно, разницы практически не видно. Поэтому у кого мотор без датчика фаз, не переживайте, вы не проиграете в разгоне против фазированного впрыска.

Схема работы 3х типов впрыска

А на старых автомобилях года так 2002 например, впрыск вообще одновременный! На каждые 360гр коленвала все 4 форсунки брызгают. На таком типе впрыска мне приходилось настраивать моторы, я вам скажу что они тоже нормально так едут, если постараться их настроить!

Всем удачи в настройке и чиповке моторов!

Цена вопроса: 0 ₽ Пробег: 123000 км

Page 2

Всем привет моим читателям и гостям.

Солнышко с каждым днём светит всё ярче, на улице становиться всё теплее, птички поют, в гаражах потопы, не проехать. На дорогах разбитый асвальт, как всегда бывает весной в Ижевске. Уже совсем скоро можно будет переобуваться на красивые летние катки, но пока ждём, еще рано!

8 марта был отличный весенний день, настроение отличное, на дороге сухой асвальт. Не упустил момент и провёл экcперимент на секретном полигоне. Ровная прямая на 400 метров, машин на дороге мало, поэтому легко сделал 4 ускорения до 130 км/ч.

Задача эксперимента: выяснить на каком типе впрыска: попарно-параллельном или фазированном машина быстрее всего ускоряется при 100% выжатом Вин Дросселе.

Сделал вначале два ускорения на фазированном впрыске, затем отключил датчик фаз и сделал два ускорения на попарно-параллельном впрыске. Датчик фаз отключается очень просто — снимаем фишку с него и машина тут же переходит с фазированного впрыска на попарно-параллельный.

Проводил ускорения следующим образом. Трогался на 1й, чуть разгонялся, включал 3ю и затем сразу же Вин Дросселя в пол. Разгонялся до 130 км/ч. Во время ускорения снимал лог с помощью программы Atomic logger.

Дома, в спокойной обстановке стал анализировать логи разгонов и получил следующие результаты:

Фазированный впрыск:1) Набор скорости от 37 км/ч до 120 км/ч за 12,6 сек

2) Набор скорости от 36 км/ч до 120 км/ч за 13,14 сек

Попарно-параллельный впрыск:1) Набор скорости от 36 км/ч до 121 км/ч за 13,14 сек

2) Набор скорости от 37 км/ч до 121 км/ч за 12,96

Проводил эксперимент со своей лучшей фазой впрыска в открытый клапан. Как видно по результатам, попарно-параллельный впрыск нисколько не уступает фазированному. Кто не верит, могу прислать логи разгона, но я не вижу смысла доказывать что-то кому-то, я просто провёл эксперимент а вы уже сами решайте. Пару слов я всё же скажу.

Фазированный впрыск подаёт полную порцию топлива в закрытый либо открытый впускной клапан. Попарно-паралельный делит полную порцию топлива на пополам и еще к каждой порции прибавляет небольшую добавку (которая также задаётся в прошивке). Затем каждую такую порцию подаёт вначале на открытый клапан, затем на закрытый. На ускорении и на больших оборотах мотора в этом эксперименте не видно разницы между двумя типами впрыска. На попарно-параллельном впрыске во время двух ускорений я слышал детонацию, на фазированном впрыске такого я не заметил. Думаю на маленьких скоростях и оборотах фазированный впрыск будет лучше, он будет меньше расходовать бензина, форсунки будут открываться в два раза реже. Но всё равно, разницы практически не видно. Поэтому у кого мотор без датчика фаз, не переживайте, вы не проиграете в разгоне против фазированного впрыска.

Схема работы 3х типов впрыска

А на старых автомобилях года так 2002 например, впрыск вообще одновременный! На каждые 360гр коленвала все 4 форсунки брызгают. На таком типе впрыска мне приходилось настраивать моторы, я вам скажу что они тоже нормально так едут, если постараться их настроить!

Всем удачи в настройке и чиповке моторов!

Цена вопроса: 0 ₽ Пробег: 123000 км

Тонкости настройки форсированных двигателей работающих на современных ЭБУ.

— «Тюнинг» на DRIVE2

Следующий аспект, который необходимо обсудить, это влияние фазы топливоподачи на эффективные показатели двигателя с искровым зажиганием.

Современные ЭБУ позволяют настраивать не только гоночные автомобили, но и открывают новые возможности при установке на обычные машины, и при этом не потеряв функционала всех основных бортовых систем

Распределённый впрыск, или многоточечный впрыск (Multi Point injection, MPi) — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе вблизи впускного клапана. В то же время различают несколько типов распределённого впрыска:

Одновременный (Simultaneous, Batch Fire Injection) — все форсунки открываются одновременно.

Попарно-параллельный (Bank Fire Injection) — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед тактом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке датчика положения распределительного вала (так называемой фазы).

Фазированный впрыск (Sequential Injection) — каждая форсунка управляется отдельно и открывается непосредственно перед тактом впуска.

Непосредственный впрыск (Direc Injection, DI) — впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания.

Одновременный или групповой тип распределенного впрыска (Simultaneous or Bank Fire Injection)

При групповом типе распределенного впрыска все инжектора впрыскивают топливо одновременно, один раз в течение одного оборота коленчатого вала, то есть два раза в течение полного рабочего цикла в четырехтактном двигателе (см. картинку выше). Таким образом, при групповом механизме организации подачи топлива, форсунки иногда впрыскивают бензин в уже закрытый клапан, и все же данный тип имеет свои преимущества в простоте.

Сверх того, тот факт, что впрыск топлива происходит дважды, это в свою очередь позволяет использовать инжектора меньшего размера, что уменьшает стоимость. Кроме того, использование форсунок меньшего размера имеет дополнительное преимущество при работе двигателя на не высоких частотах вращения, при малой нагрузке, и особенно на холостом ходу т.к. это позволяет увеличить длительность открытия форсунок и пропустить второй импульс т.е. впрыскивать только один раз за каждых два оборота коленчатого вала. Это в свою очередь улучшит точность измерения длительности открытия форсунок, потому что большинство инжекторов становятся неустойчивыми при длине импульса меньше 2 миллисекунд.

Видео Sequential Injection vs Batch Fire Injection

Фазированный впрыск (Sequential Injection)

Большинство современных автомобилей используют фазированную систему распределенного впрыска, которая позволяет осуществлять подачу топлива синхронно с открытием впускных клапанов индивидуально для каждого цилиндра.

Обычно, на серийных автомобилях фаза впрыскивания начинается около 40-50 градусах до начала открытия впускного клапана. Чтобы обойти трудности, вызванные использованием больших форсунок, распыляющих именно тогда, когда впускной клапан открыт, достаточно часто производители устанавливают малого размера инжектора. Поэтому в режиме круиз и малых нагрузках, форсунки заканчивают впрыск топлива еще до момента закрытия впускных клапанов. Это снижает вредные выбросы, уменьшает расход и улучшает реакцию на педаль газа.

Однако, с увеличение частоты вращения и нагрузки, сток форсунок уже не достаточно для впрыскивания топлива в столь короткий промежуток времени, пока впускной клапан открыт (в среднем около 250 градусах). Поэтому, для обеспечения подачи необходимого количества топлива, время открытия форсунок значительно увеличивается и момент впрыскивания происходит даже после закрытия впускных клапанов, этот заряд используется на следующем такте впуска. Становится очевидно, что с увеличением нагрузки и частоты вращения, уже нет разницы, в таком случае, между фазированным и одновременным типом распределенного впрыска. Поэтому и мощность, на серийных двигателях, примерно одинаковая при сравнении обоих систем. На самом деле, только на малых нагрузках и скоростях вращения, фазированный впрыск имеет преимущество в серийных двигателях.

При настройках форсированных двигателей не все уделяют достойное внимание фазам топливоподачи. Более того, даже профессионалы, не всегда могут сказать, как повлияет настройка подачи топлива на эффективные показатели конкретного двигателя. Со своей стороны могу сказать одно – эффект положительный, в пределах 4-5% от максимальных показателей, нормальное явление на любом двигателе.

Конечно, кто-то может сказать, что настраивал фазы топливоподачи и результат был практически незаметный. И такое бывает, но всему есть объяснение. Результат будет положительным только в случае правильно подготовленной и установленной самой системы впрыска, и не важно, на атмосферном гоночном двигателе или высокофорсированном с нагнетателем.

Ниже привожу реальный пример на 2. 0 литра атмосферном гоночном двигателе Форд:

И график мощности в л.с.

Я не могу точно сказать, какой будет результат в улучшении характеристик, все зависит от того, что уже сделано и установлено на конкретном двигателе, но вот, что надо сделать, для получения максимально возможного результат я постараюсь рассказать.

При постройке гоночного или высокофорсированного двигателя нас особо не волнуют работа двигателя на малых нагрузках, скоростях вращения и вредные выбросы (эмиссия). Поэтому, первое, что необходимо сделать, так это установить достаточно большие форсунки, которые способны в короткий промежуток времени впрыснуть необходимое количество топлива при максимальной мощности. Обычно, когда гоночный двигатель работает на фазированной системе впрыска, фазы настраиваются таким образом, что бы момент окончания впрыска приходился до закрытия впускного клапана.

Некоторые полагают, что длительность открытия форсунок не должна превышать период времени пока впускной клапан открыт. К примеру, если впускной распредвал имеет полную фазу 290 градусов, то длительность открытия форсунок (время впрыскивания топлива) будет ограничено 290 градусами поворота коленчатого вала. Для низких частот вращения этo правда, но как только мы приближаемся к оборотам двигателя, где максимальная мощность, в таком случае лучше всего результат будет при длительности открытия форсунок в пределах 430-500 градусов (или, если 720 градусов полный рабочий цикл, то оптимальным duty cycle форсунок будет 60-70%). Таким образом, если у нас установлен распределительный вал с полной фазой 290 градусов, момент открытия форсунок будет происходить 140-210 градусов до начала открытия впускного клапана.

Для того что бы двигатель работал с использованием всех преимуществ системы фазированного распределенного впрыска, используют второй ряд форсунок. В таком случае, основной ряд форсунок, который установлен в близости впускных клапанов, используется для холостого хода, малых нагрузок и обычно имеют размер до трех раз меньше, чем второй ряд инжекторов.

В зависимости от мощности и возможностей ЭБУ на котором будет производится настройка есть несколько техник, но это уже не так и важно, я приведу основное правило которое не плохо работает. Фазы основных, встроенных форсунок можно настроить по принципу, как и на сток т.е., скажем, установить момент открытия форсунок где-то 40 градусов до начала открытия впускных клапанов. При впрыскивание топлива на закрытый впускной клапан, большая часть мгновенно испаряется и это образовавшееся облако паров топливно-воздушной смеси, с отличной гомогенностью, как раз будет готово к моменту открытия впускного клапана, и при поступлении в камеру сгорания улучшит процесс сгорания.

А вот при настройке фаз второго ряда форсунок, необходимо выбрать за отправную точку момент закрытия форсунок, так будет намного проще и удобнее (во всяком случае, для меня это так). Сам момент или фазу конца впрыска топлива можно узнать только при настройке на динамометрическом стенде и постоянно следить за изменяющимся при этом значении лямбда (или AFR, кому как удобно). Но обычно, это близко к моменту закрытия впускного клапана. Фаза особо не зависит от нагрузки, поэтому достаточно сделать 2D таблицу фаз от частоты вращения коленчатого вала.

Также стоит упомянуть о дополнительном преимуществе использование второго ряда форсунок, т.к. они включаются при уже достаточно мощном воздушном потоке, а располагают их обычно как можно дальше от впускных клапанов, в таком случае, из-за хорошего смесеобразования и эффекта охлаждения воздушного заряда впрыскиваемым топливом форсунок второго ряда, происходит увеличение плотности и как следствие увеличивается наполняемость цилиндров – больше кислорода, больше крутящего момента.

Как я уже упоминал, настройка фаз топливоподачи имеет смысл только при условии, что в режиме максимальной мощности форсунки будут загружены в пределах 60%-70%. Если инжектора будут слишком большие, и скажем, максимальная загрузка составит всего 40-45%, результат будет отрицательный из-за плохого распыла, смесеобразования и естественно ухудшенного охлаждения при испарении. Особенно это заметно на двигателях с нагнетателем. Также, если вы планируете получать максимально возможный результат от использования настройки фаз топливоподачи – помните, что при загрузке инжекторов 75-80% и выше, не фига ничего не получится.

С теорией на сегодня закончим и пора приступать к конкретным замерам и посмотреть как влияет фаза топливоподачи на лямбду и мощностные характеристики двигателя.

Но, для лучшего понимания, необходимо пояснить кое-что. В программном обеспечении ЭБУ немного по-другому используется нумерация градусов коленчатого вала, не как обычно в направлении слева направо от верхней мертвой точки на такте сжатия, а наоборот справа налево, т.е. цифры указывают на то, сколько градусов до, а не после. Поэтому я специально подготовил такую диаграмму.

Для начала предлагаю посмотреть на влияние фазы топливоподачи на состав топливно-воздушной смеси (лямбда в данном случае) при работе двигателя на холостом ходу.

В программе ЭБУ Link G+ есть возможность выбрать тип распределенного впрыска и позицию, по которой будет считаться момент впрыскивания. В данном, а также в последующих примерах, за отсчет берется момент окончания впрыска или закрытия форсунок.

Очень отчетливо видно, что при впрыскивании топлива в открытый впускной клапан ( 250 градусов) смесь становится немного богаче (все адаптации отключены), но в тоже время, при подачи топлива на уже закрытый клапан (400* и больше) лямбда наиболее стабильна.

Далее предлагаю посмотреть на эксперимент с более современным двигателем, в котором имеется и классическая система распределенного впрыска и непосредственно в цилиндры (Direct Injection) – Subaru BRZ

Для начала отключим непосредственный впрыск и будем смотреть на результат, при изменении фаз топливоподачи только вторых форсунок, установленных в впускных каналах двигателя (Fuel timing secondary)

Замеры сделаны при частоте вращения 3000 об/мин и частичной загрузке в пределах 60 кПа или 26% открытого дросселя. В левом верхнем углу показан момент, снятый с роликов динамометрического стенда — это “попугаи”, которые показывают не реальный момент с колес, а свои значения на тормозе. В данном случае это удобнее т.к. эти значения на порядок выше и проще увидеть изменения.

И так, 120 градусов момент окончания впрыскивания топлива, приходится уже после закрытия впускного клапана, но начало впрыска было еще, когда клапана открыты. Результат – 416 Нм.

203 градуса – момент окончания. Длительность открытия форсунок пришлась на период открытия впускных клапанов. Результат – 428 Нм, на 2.8% выше показатель

450 градусов. Время впрыскивания топливо полностью пришлось в закрытый впускной клапан. Результат 409.2 Нм, что на 4.8% хуже, чем в оптимальном варианте.

Я думаю на сегодня достаточно, тем более настройка фаз топливоподачи в двигателях с непосредственным впрыском, не просто очень важна т.к. эти значения в изменениях крутящего момента уже не в 5% выражаются, а намного выше, да и настройка важна во всех режимах (3D таблицы – обороты и загрузка). Но там просто и легко можно взорвать двигатель

С уважениемBarik

Page 2

Следующий аспект, который необходимо обсудить, это влияние фазы топливоподачи на эффективные показатели двигателя с искровым зажиганием.

Современные ЭБУ позволяют настраивать не только гоночные автомобили, но и открывают новые возможности при установке на обычные машины, и при этом не потеряв функционала всех основных бортовых систем

Распределённый впрыск, или многоточечный впрыск (Multi Point injection, MPi) — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе вблизи впускного клапана. В то же время различают несколько типов распределённого впрыска:

Одновременный (Simultaneous, Batch Fire Injection) — все форсунки открываются одновременно.

Попарно-параллельный (Bank Fire Injection) — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед тактом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке датчика положения распределительного вала (так называемой фазы).

Фазированный впрыск (Sequential Injection) — каждая форсунка управляется отдельно и открывается непосредственно перед тактом впуска.

Непосредственный впрыск (Direc Injection, DI) — впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания.

Одновременный или групповой тип распределенного впрыска (Simultaneous or Bank Fire Injection)

При групповом типе распределенного впрыска все инжектора впрыскивают топливо одновременно, один раз в течение одного оборота коленчатого вала, то есть два раза в течение полного рабочего цикла в четырехтактном двигателе (см. картинку выше). Таким образом, при групповом механизме организации подачи топлива, форсунки иногда впрыскивают бензин в уже закрытый клапан, и все же данный тип имеет свои преимущества в простоте.

Сверх того, тот факт, что впрыск топлива происходит дважды, это в свою очередь позволяет использовать инжектора меньшего размера, что уменьшает стоимость. Кроме того, использование форсунок меньшего размера имеет дополнительное преимущество при работе двигателя на не высоких частотах вращения, при малой нагрузке, и особенно на холостом ходу т. к. это позволяет увеличить длительность открытия форсунок и пропустить второй импульс т.е. впрыскивать только один раз за каждых два оборота коленчатого вала. Это в свою очередь улучшит точность измерения длительности открытия форсунок, потому что большинство инжекторов становятся неустойчивыми при длине импульса меньше 2 миллисекунд.

Видео Sequential Injection vs Batch Fire Injection

Фазированный впрыск (Sequential Injection)

Большинство современных автомобилей используют фазированную систему распределенного впрыска, которая позволяет осуществлять подачу топлива синхронно с открытием впускных клапанов индивидуально для каждого цилиндра.

Обычно, на серийных автомобилях фаза впрыскивания начинается около 40-50 градусах до начала открытия впускного клапана. Чтобы обойти трудности, вызванные использованием больших форсунок, распыляющих именно тогда, когда впускной клапан открыт, достаточно часто производители устанавливают малого размера инжектора. Поэтому в режиме круиз и малых нагрузках, форсунки заканчивают впрыск топлива еще до момента закрытия впускных клапанов. Это снижает вредные выбросы, уменьшает расход и улучшает реакцию на педаль газа.

Однако, с увеличение частоты вращения и нагрузки, сток форсунок уже не достаточно для впрыскивания топлива в столь короткий промежуток времени, пока впускной клапан открыт (в среднем около 250 градусах). Поэтому, для обеспечения подачи необходимого количества топлива, время открытия форсунок значительно увеличивается и момент впрыскивания происходит даже после закрытия впускных клапанов, этот заряд используется на следующем такте впуска. Становится очевидно, что с увеличением нагрузки и частоты вращения, уже нет разницы, в таком случае, между фазированным и одновременным типом распределенного впрыска. Поэтому и мощность, на серийных двигателях, примерно одинаковая при сравнении обоих систем. На самом деле, только на малых нагрузках и скоростях вращения, фазированный впрыск имеет преимущество в серийных двигателях.

При настройках форсированных двигателей не все уделяют достойное внимание фазам топливоподачи. Более того, даже профессионалы, не всегда могут сказать, как повлияет настройка подачи топлива на эффективные показатели конкретного двигателя. Со своей стороны могу сказать одно – эффект положительный, в пределах 4-5% от максимальных показателей, нормальное явление на любом двигателе.

Конечно, кто-то может сказать, что настраивал фазы топливоподачи и результат был практически незаметный. И такое бывает, но всему есть объяснение. Результат будет положительным только в случае правильно подготовленной и установленной самой системы впрыска, и не важно, на атмосферном гоночном двигателе или высокофорсированном с нагнетателем.

Ниже привожу реальный пример на 2.0 литра атмосферном гоночном двигателе Форд:

И график мощности в л.с.

Я не могу точно сказать, какой будет результат в улучшении характеристик, все зависит от того, что уже сделано и установлено на конкретном двигателе, но вот, что надо сделать, для получения максимально возможного результат я постараюсь рассказать.

При постройке гоночного или высокофорсированного двигателя нас особо не волнуют работа двигателя на малых нагрузках, скоростях вращения и вредные выбросы (эмиссия). Поэтому, первое, что необходимо сделать, так это установить достаточно большие форсунки, которые способны в короткий промежуток времени впрыснуть необходимое количество топлива при максимальной мощности. Обычно, когда гоночный двигатель работает на фазированной системе впрыска, фазы настраиваются таким образом, что бы момент окончания впрыска приходился до закрытия впускного клапана.

Некоторые полагают, что длительность открытия форсунок не должна превышать период времени пока впускной клапан открыт. К примеру, если впускной распредвал имеет полную фазу 290 градусов, то длительность открытия форсунок (время впрыскивания топлива) будет ограничено 290 градусами поворота коленчатого вала. Для низких частот вращения этo правда, но как только мы приближаемся к оборотам двигателя, где максимальная мощность, в таком случае лучше всего результат будет при длительности открытия форсунок в пределах 430-500 градусов (или, если 720 градусов полный рабочий цикл, то оптимальным duty cycle форсунок будет 60-70%). Таким образом, если у нас установлен распределительный вал с полной фазой 290 градусов, момент открытия форсунок будет происходить 140-210 градусов до начала открытия впускного клапана.

Для того что бы двигатель работал с использованием всех преимуществ системы фазированного распределенного впрыска, используют второй ряд форсунок. В таком случае, основной ряд форсунок, который установлен в близости впускных клапанов, используется для холостого хода, малых нагрузок и обычно имеют размер до трех раз меньше, чем второй ряд инжекторов.

В зависимости от мощности и возможностей ЭБУ на котором будет производится настройка есть несколько техник, но это уже не так и важно, я приведу основное правило которое не плохо работает. Фазы основных, встроенных форсунок можно настроить по принципу, как и на сток т.е., скажем, установить момент открытия форсунок где-то 40 градусов до начала открытия впускных клапанов. При впрыскивание топлива на закрытый впускной клапан, большая часть мгновенно испаряется и это образовавшееся облако паров топливно-воздушной смеси, с отличной гомогенностью, как раз будет готово к моменту открытия впускного клапана, и при поступлении в камеру сгорания улучшит процесс сгорания.

А вот при настройке фаз второго ряда форсунок, необходимо выбрать за отправную точку момент закрытия форсунок, так будет намного проще и удобнее (во всяком случае, для меня это так). Сам момент или фазу конца впрыска топлива можно узнать только при настройке на динамометрическом стенде и постоянно следить за изменяющимся при этом значении лямбда (или AFR, кому как удобно). Но обычно, это близко к моменту закрытия впускного клапана. Фаза особо не зависит от нагрузки, поэтому достаточно сделать 2D таблицу фаз от частоты вращения коленчатого вала.

Также стоит упомянуть о дополнительном преимуществе использование второго ряда форсунок, т.к. они включаются при уже достаточно мощном воздушном потоке, а располагают их обычно как можно дальше от впускных клапанов, в таком случае, из-за хорошего смесеобразования и эффекта охлаждения воздушного заряда впрыскиваемым топливом форсунок второго ряда, происходит увеличение плотности и как следствие увеличивается наполняемость цилиндров – больше кислорода, больше крутящего момента.

Как я уже упоминал, настройка фаз топливоподачи имеет смысл только при условии, что в режиме максимальной мощности форсунки будут загружены в пределах 60%-70%. Если инжектора будут слишком большие, и скажем, максимальная загрузка составит всего 40-45%, результат будет отрицательный из-за плохого распыла, смесеобразования и естественно ухудшенного охлаждения при испарении. Особенно это заметно на двигателях с нагнетателем. Также, если вы планируете получать максимально возможный результат от использования настройки фаз топливоподачи – помните, что при загрузке инжекторов 75-80% и выше, не фига ничего не получится.

С теорией на сегодня закончим и пора приступать к конкретным замерам и посмотреть как влияет фаза топливоподачи на лямбду и мощностные характеристики двигателя.

Но, для лучшего понимания, необходимо пояснить кое-что. В программном обеспечении ЭБУ немного по-другому используется нумерация градусов коленчатого вала, не как обычно в направлении слева направо от верхней мертвой точки на такте сжатия, а наоборот справа налево, т. е. цифры указывают на то, сколько градусов до, а не после. Поэтому я специально подготовил такую диаграмму.

Для начала предлагаю посмотреть на влияние фазы топливоподачи на состав топливно-воздушной смеси (лямбда в данном случае) при работе двигателя на холостом ходу.

В программе ЭБУ Link G+ есть возможность выбрать тип распределенного впрыска и позицию, по которой будет считаться момент впрыскивания. В данном, а также в последующих примерах, за отсчет берется момент окончания впрыска или закрытия форсунок.

Очень отчетливо видно, что при впрыскивании топлива в открытый впускной клапан ( 250 градусов) смесь становится немного богаче (все адаптации отключены), но в тоже время, при подачи топлива на уже закрытый клапан (400* и больше) лямбда наиболее стабильна.

Далее предлагаю посмотреть на эксперимент с более современным двигателем, в котором имеется и классическая система распределенного впрыска и непосредственно в цилиндры (Direct Injection) – Subaru BRZ

Для начала отключим непосредственный впрыск и будем смотреть на результат, при изменении фаз топливоподачи только вторых форсунок, установленных в впускных каналах двигателя (Fuel timing secondary)

Замеры сделаны при частоте вращения 3000 об/мин и частичной загрузке в пределах 60 кПа или 26% открытого дросселя. В левом верхнем углу показан момент, снятый с роликов динамометрического стенда — это “попугаи”, которые показывают не реальный момент с колес, а свои значения на тормозе. В данном случае это удобнее т.к. эти значения на порядок выше и проще увидеть изменения.

И так, 120 градусов момент окончания впрыскивания топлива, приходится уже после закрытия впускного клапана, но начало впрыска было еще, когда клапана открыты. Результат – 416 Нм.

203 градуса – момент окончания. Длительность открытия форсунок пришлась на период открытия впускных клапанов. Результат – 428 Нм, на 2.8% выше показатель

450 градусов. Время впрыскивания топливо полностью пришлось в закрытый впускной клапан. Результат 409.2 Нм, что на 4.8% хуже, чем в оптимальном варианте.

Я думаю на сегодня достаточно, тем более настройка фаз топливоподачи в двигателях с непосредственным впрыском, не просто очень важна т.к. эти значения в изменениях крутящего момента уже не в 5% выражаются, а намного выше, да и настройка важна во всех режимах (3D таблицы – обороты и загрузка). Но там просто и легко можно взорвать двигатель

С уважениемBarik

Фазированный впрыск топлива.

Дальнейшего повышения точности дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска путём уменьшения негативного влияния инерционности электромагнитных топливных форсунок, каждую форсунку стали обслуживать собственным выходным транзистором блока управления двигателем. Такая схема впрыска называется фазированным впрыском или последовательным впрыском топлива. За счёт уменьшения частоты срабатывания форсунки по сравнению с параллельным и попарно-параллельным впрыском в два раза, потребовалось уже более продолжительное открытие форсунки для обеспечения подачи того же количества топлива.

То есть, схема управления форсунками была модернизирована так, что вместо двух коротких впрысков топлива осуществляется один более продолжительный впрыск. Таким образом, замена параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила заметно повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска.

  Осциллограммы напряжения сигналов системы управления 4-х цилиндрового 4-х тактного  двигателя, осуществляющей фазированный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска топлива данной системы.

  1. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 1-го цилиндра.
  2. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 2-го цилиндра.
  3. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 3-го цилиндра.
  4. Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной  форсункой 4-го цилиндра.
  5. Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения / частоты вращения коленчатого вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58 импульсов и один пропуск, продолжительность которого соответствует продолжительности двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл работы 4-х тактного двигателя (за два оборота коленвала) датчик генерирует такие пропуски дважды.
  6. Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения распределительного вала (датчика фаз). За два полных оборота коленвала датчик генерирует один импульс.
  7. Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре. 

     Здесь, впрыск топлива осуществляется тогда, когда обслуживаемый данной форсункой цилиндр находится на такте выпуска отработавших газов, то есть, незадолго до такта впуска. За два полных оборота коленчатого вала двигателя соответствующих одному полному циклу работы четырёхтактного двигателя, каждая форсунка впрыскивает топливо только один раз. То есть, по сравнению с параллельным и попарно-параллельным впрыском, здесь частота срабатывания форсунки уменьшена в два раза. За счёт этого, для обеспечения подачи заданного количества топлива потребовалось более продолжительное открытие форсунки, а за счёт увеличения продолжительности открытого состояния форсунки уменьшилось негативное влияние инерционности электромагнитных топливных форсунок на точность дозирования топлива. Таким образом, замена попарно-параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила ещё больше повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска.

    Для реализации фазированной схемы впрыска топлива потребовались заметные доработки системы управления двигателем, обеспечивающие привязку алгоритма управления форсунками к фазам рабочего цикла цилиндров. По этому, двигатели, оборудованные фазированным впрыском топлива, дополнительно оснащены датчиком положения распределительного вала (датчиком фаз). Кроме того, блок управления такого двигателя потребовалось дооснастить ещё несколькими силовыми транзисторами, для управления каждой форсункой индивидуально. Кроме внесения изменений в блок управления двигателем, потребовалось применение форсунок с более тонким распылом топлива, так как уменьшилась продолжительность процесса испарения топлива и смешивания его с воздухом. На некоторых двигателях, дополнительно, это позволило использовать режим работы при более бедной смеси (дополнительно потребовалось изменение конструкции впускного коллектора и применение заслонок завихрителей, для формирования вертикальных потоков воздуха в цилиндре).

   Следует заметить, что в момент пуска двигателя блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки одновременно до тех пор, пока не распознает сигнал от датчика положения распределительного вала. Дополнительно применяется асинхронный режим впрыска. В момент, когда водитель очень резко нажимает на педаль акселератора, некоторые блоки управления могут осуществлять впрыскивание дополнительного количества топлива несколькими малыми порциями в цилиндры, которые в данный момент находятся перед или вначале такта впуска.

Осциллограммы напряжения сигнала управления форсункой и сигнала от датчика положения дроссельной заслонки системы фазированного впрыска топлива в момент резкой перегазовки.

4  Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки.

6  Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой одного из цилиндров.

    Как видно из приведённым выше осциллограммам, на переходных режимах работы двигателя, в данном примере в момент резкого открытия дроссельной заслонки, система фазированного впрыска топлива может осуществлять дополнительные циклы впрыска топлива, дополнительно обогащая таким образом состав приготовляемой топливовоздушной смеси. Благодаря этому снижается вероятность возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах при работе двигателя на переходных режимах.

    В системах точечного впрыска топлива подавляющего большинства двигателей современных автомобилей реализован именно фазированный впрыск топлива.

Совместимость ЭБУ разных типов

Много вопросов у начинающих вызывает проблема совместимости блоков ЭБУ разных типов и прошивок к ним. А ведь это базовые знания, без которых начинать чип тюнинг и диагностику просто нецелесообразно. Поэтому постараюсь освятить этот вопрос подробнее. Сначала – о системах, снятых с производства, Январь 4.х.

Аппаратная реализация систем Январь 4 несовместима с Январь 4.1, прошивки для данных блоков несовместимы между собой. Для систем Январь 4 предназначено ПО серии N (последняя реализация – N14), более позднее ПО предназначено для Январь 4.1. Более подробно прочитать об этом можно было «практически в первоисточнике» – сайте Дмитрия Борисовича Дударя. К сожалению, в настоящее время этот сайт недоступен. 

Новая, дополненная «История в лицах» находится ЗДЕСЬ. Эта страничка поможет ВАМ идентифицировать Вашу систему впрыска, что бы знать, к чему готовиться и с чем иметь дело. 

В настоящее время (октябрь 2003) серийно выпускаются и устанавливаются на автомобили пять условных групп ЭБУ – «Январь 5.1.х», «Bosch M1.5.4», «Bosch MP7.0», «Bosch M7.9.7» и «VS 5.1». 

Bosch M7.9.7 в настоящее время только пошел в серию с 09.2003, имеет собственный разъем, несовместимый с выпускаемыми ранее. ЭБУ предназначено для построения ЭСУД под нормы токсичности ЕВРО‐2 и ЕВРО‐3.

Принципиальные отличия:     1. Уменьшены габаритные размеры корпуса и вес.    2. Новые, более современные разъемы с улучшенной надежностью соединений.    3. Контроллеры имеют встроенные коммутаторы, следовательно, вместо модулей зажигания будут использованы катушки зажигания, которые увеличат надежность ЭСУД в целом. 

   Нет ни программной, ни аппаратной совместимости ни с одним из блоков, выпускаемых ранее.

Bosch MP7.0 выпускается, в основном, для внешнего рынка. Нет ни программной, ни аппаратной совместимости с другими блоками, однако, имеет стандартный 55‐ти контактный разъем и способен работать с перекроссировкой на других типах ЭСУД.

Bosch M1.5.4, Январь 5.1 и VS 5.1 имеют разную аппаратную реализацию, программно несовместимы между собой, но могут взаимозаменять друг друга.  Различаются по три типа аппаратной реализации этих блоков:

— одновременный впрыск — попарно – параллельный впрыск — фазированный впрыск

Каждый тип впрыска комплектуется своим ЭБУ, программным обеспечением и проводкой. Под аппаратной совместимостью подразумевается возможность ЭБУ заменять друг друга.

Одновременный впрыск. 

Bosch M1.5.4 1411020–70 Январь 5.1.1 1411020–71 VS 5.1 1411020–72

Внутри этой группы существует старая модификация блока Bosch M1.5.4 1411020. Он имеет другой тип датчика детонации – резонансный и взаимозаменяем с ЭБУ данной группы только совместно с датчиком детонации. Обычно заменяется этот блок на более современный c новый датчик детонации.

Попарно – параллельный впрыск

Bosch M1.5.4 1411020–60 Январь 5.1 1411020–61 VS 5.1 1411020–62

Эти две системы Евро II, с ДК и адсорбером аппаратно совместимы и могут взаимозаменять друг друга.

Частным случаем здесь является группа ЭСУД для «классики». Отличие от «родительских» ЭСУД, в них не применяется датчик детонации и, соответственно, в самих ЭБУ не установлены элементы каналов ДД.

Bosch M1.5.4 2104–1411020 Январь 5.1.3 1411020–01 VS 5.1 1411020–02

Фазированный впрыск. 

Bosch M1.5.4 1411020–40 Январь 5.1 1411020–41 VS 5.1 1411020–42

Все три ЭБУ данной таблицы – системы Евро II, с ДК, адсорбером и датчиком фазы (или датчиком распредвала) и полностью взаимозаменяемы между собой. 

Внутри этой группы существует ЭСУД под нормы токсичности Россия‐83, без ДК и адсорбера – Январь 5. 1.2 1411020–71

Рассмотренные ваше варианты взаимной замены ЭБУ представлены с позиции производителя.

С позиции ПО и тюнинга (чип‐тюнинга) возможности замены несколько шире. Но есть и соответствующие ограничения. Рассмотрим варианты взаимозаменяемости на примере самого распространенного типа – Январь 5.х.х. Взаимозаменяемость ЭБУ «VS» и «Bosch M1.5.4» производится по аналогичному алгоритму.

Все ЭБУ (внутри своего типа) построены на единой платформе и различаются в основном коммутацией форсунок и подогревателя ДК. Так, например:

Январь 5.1   2112–1411020-41 – фазированный впрыск, датчик кислорода Январь 5.1   2111–1411020-61 – попарно – параллельный впрыск, датчик кислорода

Эти две модификации совершенно аппаратно идентичны, различаются только прошивками ПО, это означает, что например записав в 2112–41 блок прошивку от 2111–61, его можно устанавливать вместо 2111–61 и наоборот. Далее: 

Январь 5.1.2 2112 -1411020–71 – фазированный впрыск, без датчика кислорода

Эта модификация отличается отсутствием на базовой плате элементов управления ДК и не может устанавливаться вместо 2112–41 или 2112–61 блоков (вернее, может, но с условием отключения ДК), но 2112–41 или 2111–61 блок будет прекрасно работать вместо 2112–71 с соответствующим ПО (2112–71), с одной оговоркой: жгуты для 2112–1411020-71 разных лет выпуска могут различаться. Вернее, есть «новые» жгуты, у которых в разъеме 1‐я форсунка (контакт 23) соединен с клапаном рециркуляции (контакт 17) далее идет на 1‐ю форсунку. В результате, при включении зажигания 1‐я форсунка постоянно открыта. При замене необходимо проконтролировать эту цепь и если она присутствует, разорвать.

Январь 5.1.1 2111–1411020-71 – одновременный впрыск, без датчика кислорода 

Эта модификация имеет аппаратные различия, хотя народный умелец с паяльником в руках довольно легко сможет, добавив недостающие микросхемы в блок, превратить Январь 5.1.1 (или 5.1.2) в Январь 5.1. В Январь 5.1.1 не хватает пары микросхем, одна из которых драйвер форсунок, вторая работает с адсорбером, клапаном рециркуляции и длиной выпускной трубы. Форсунки в Январь 5.1.1 (как и в любой другой системе одновременного впрыска) управляются через (!) канал нагревателя датчика кислорода. Это означает, что любой блок с поддержкой ДК (2112–41 или 2111–61) с ПО для 5.1.1–71 будет работать на месте 5.1.1–71. С Январь 5. 1.2 такой совместимости нет, т.к в этом ЭБУ отсутствуют элементы управления подогревателем ДК, использующемся в одновременном впрыске 5.1.1–71 как драйвер форсунок. 

Естественно, ПО блока должно соответствовать типу впрыска и применяемой проводке.

Практически же на автомобиль можно устанавливать любой блок с соответствующей этому блоку переделкой проводки или ее заменой и соответствующем ПО. Но необходимо помнить один нюанс – ЭБУ отличаются различными драйверами по каналу ДПКВ, у них могут быть различные требования к полярности сигнала данного датчика. Поэтому, если например, Bosch M1.5.4 отказывается заводиться вместо Январь 5.1 – необходимо просто поменять местами провода, подходящие к ДПКВ.

Следует иметь ввиду, что 2112–41 и 2112–71 блоки с одинаковой маркировкой могут иметь аппаратные различия. Отличить их очень просто – новая аппаратная реализация выходит с завода с софтом серии «J» (или новее). Эти варианты блоков отличаются примененной микросхемой драйверов форсунок. В старом блоке стоит SIEMES TLE5216, в новом – MOTOROLA MC33385. Они отличаются (кроме всего прочего) еще и диаграммой считывания драйверной диагностики.  Поэтому на новых блоках со старым софтом или наоборот могут возникать ошибки драйверной диагностики, например, пресловутый обрыв 3‐й форсунки.

Кроме всего прочего, в связи со снятием с производства микросхемы HIP9010 (обработчик канала детонации), с 2006 года в ЭБУ, поставляемые в запчасти устанавливают HIP9011, который отличается процедурой программирования SPI, и, естественно, изменено ПО, которое легко отличить по маркировке ПО – применение литеры А вместо J в названии прошивки. Например A5V05N35. «Старые» прошивки в таких ЭБУ «не видят» детонации и применять их можно только после небольшой программной правки специальной утилитой от SMS – Software.

BOSCH

Внутри группы Bosch M1.5.4 2112–1411020-40 и 2111–1411020-60 полностью одинаковы и взаимозаменяемы, Отличие только в ПО.

А вот ЭБУ для одновременного впрыска (2111–1411020-70) имеет аппаратное различие  в цепи управлением подогревателем (40‐е и 60‐е блоки), который используется как драйвер форсунок в 70‐м блоке установлен диод, удерживающий форсунки в открытом состоянии больше расчетного времени и отсутствуют два стабилитрона. То есть, в этом случае диод нужно удалить и запаять два отсутствующих стабилитрона. Естественно, что это относится только к случаю, когда Bosch – 40(60) устанавливается вместо -70 с соответствующей прошивкой. (Респект Сергею Перетокину, разобравшемуся с данной проблемой и приславшему этот материал и схему.)

VS5.1 

ЭБУ VS5.1 производства «Ителма» функционально является аналогом Январь 5, то есть выполняет те же функции, совместимо по проводке (то есть, например, VS5.1 с прошивкой V5V05N35 можно установить вместо любого Январь 5.1 2112–1411020-41 или вместо Bosch M1.5.4 2112–1411020-40).    

Эти ЭБУ также встречаются с различной аппаратной реализацией. В 2003 г. НПО «Итэлма» полностью модифицировало свой модельный ряд. Но, в отличии от других систем, ПО для «новых» и «старых» блоков полностью несовместимо, то есть «новое» ПО работает только в новом блоке, «старое» – только в старых. Алгоритмы и подход с точки зрения чип‐тюнинга полностью аналогичен Январь 5.х.х

«Новая» модификация VS5. 1 1411020–72 (одновременный впрыск) с прошивкой V5V13K03 устанавливается на конвейере ВАЗ с сентября 2003 г. Данное ПО несовместимо с ранними версиями (V5V13I02, V5V13J02).   «Новая» модификация VS5.1 1411020–62 (попарно‐параллельный впрыск) с прошивкой V5V13L25 устанавливается на конвейере ВАЗ с декабря 2003 г. Данное ПО несовместимо с ранними версиями (V5V13K22). 

«Новая» модификация VS5.1 1411020–42 (фазированный впрыск) с прошивкой V5V05M30 устанавливается на конвейере ВАЗ с декабря 2003 г. Данное ПО несовместимо с ранними версиями (V5V05K17, V5V05L19). 

То есть, грубо, существует две группы блоков. Ориентируясь по ID прошивки, указанной на шильдике и/или дате изготовления блока, легко можно понять, что туда «прошивать»  

©SPY. Совместимость этих блоков насколько запутанная, попробуем досконально в этом разобраться. 

На всех контроллерах новой аппаратной реализации управление форсунками выведено на обыкновенные для Евро‐2 (попарно – параллельный и фазированный впрыск) выходы контроллера, то есть 16, 23, 34 и 35.

Это справедливо для контроллеров -42 -62 (-72!) , однако контроллер -72 отличается от -42 и -62 отсутствием ключа, управляющего нагревателем ДК (отмечены на фото цифрой «2») и наличием четырёх перемычек, установленных в места отмеченные цифрой «1», то есть, выходы на форсунки у него есть кроме тех, что описаны выше, ещё и на выводах 15 и 33 соответственно в попарном включении.

Иными словами, контроллеры абсолютно взаимозаменяемые несмотря на установленное ПО с некоторыми уточнениями. Контроллер -72 с залитой программой V5V13L05, например, будет работать на машине на которой стоял ранее контроллер -41 -61 -71 без переделки проводки, но!!! контроллер, например -42 с залитой в него программой V5V05L05 будет работать в машине где ранее стоял контроллер с одновременным впрыском в случае установки четырёх перемычек и удалении ключа нагревателя ДК, или без переделок совсем вместо -41 -61 -42 -62.

Пример: Контроллер -72, программа М30 с выключенным ДФ (хотя можно выключить только контроль исправности ДФ) и выключенным ДК  во как извратился :)) будет работать абсолютно на любых моделях ВАЗ, за исключением МП7 и БОШ797 …

Ещё пример: Контроллер -72 , программа L05 , будет работать везде без переделок проводки.

Ещё пример: Контроллер -42, программа L05, будет работать вместо -72, если выпаять ключ подогрева ДК (2 на фото) (хотя можно и не выпаивать, а просто перерезать дорожку от ключа к выводам ЭБУ) и впаять четыре перемычки (1 на фото) …

Совсем дикий пример: Контроллер -72, программа М30 или L25 с отключенным контролем исправности нагревателя ДК и увеличенным временем, отведённым на готовность ДК (нагреватель то не нагревается), отключить ошибки про неисправность ДК , будет работать на проводке (комплектации) Евро‐2 , только выхлопные газы будет чуять очень нескоро, пока ДК не нагреется от выхлопных газов … (автор проверял последний пример очень давно, с тех пор могут и не запаивать детали по каналу ДК)

©SPY

BOSCH MP7.0H

Довольно популярна сейчас тема замены блоков MP7.0 на Январь, Bosch или VS. Такая замена требует перекроссировки (перекоммутации) проводки. Естественно, что коль скоро проводку нужно переделывать, Вы сами можете решить, под какой тип впрыска Вы будете это делать.  

Варианты перекроссировки можете посмотреть здесь и здесь.

Перекроссировка как метод тюнинга связана прежде всего со сложностью понимания и настройки алгоритмов ПО этих систем, но ситуация постепенно улучшается :). Этот тип ЭБУ является самым «щадящем» для пользователя. Нередки случаи, когда система сохраняла удовлетворительное состояние при неисправности половины датчиков.

Блоки МП7 практически идентичны между собой, но есть варианты для Евро‐III, в которых поддерживается управление двумя подогревателями. Соответственно, в системах Евро‐II эти элементы просто не запаяны.

BOSCH M7.9.7

Как было указано выше – Bosch M7.9.7 устанавливался серийно на часть двигателей «десятого» семейства 1,5 л. и устанавливается на 1,6 л. в комплектациях 8V (21114) и 16V (21124), Калина 1,6 8V (11183) и на Нива‐Шевроле 1,7 л. 8V (21214). Все системы удовлетворяют требованиям Евро 2/ Евро3, все с фазированным впрыском. Конструктивно ЭБУ выполнен на другой тип проводки, имеет 81‐контактный разъем.

ПО для данного ЭСУД разработано специалистами BOSCH c дальнейшей адаптацией специалистами ВАЗ. ПО данного ЭБУ представляет собой матмодель двигателя с минимальным набором «внешних» калибровок. В данное время нет возможностей для управления комплектацией и самообучениями блока. Но работы в этом направлении ведутся и чип – тюнинг данных систем уже можно довольно успешно производить с помощью ПО от SMS‐Software.

С августа 2005 г. появилась новая аппаратная реализация этих блоков, без внешней flash, с памятью, встроенной в процессор (условное обозначение М7.9.7+). ЭБУ старого и нового типа полностью функционально взаимозаменяемы. Но прошивки для «старой» и «новой» реализации несовместимы и невзаимозаменяемые, т.к предназначены для разных типов процессоров. Прошивки даже имеют разный размер – 512К для М7.9.7 и  832К для М7.9.7+.   

Январь 7.2

Январь 7.2 конструктивно ЭБУ выполнен на другой тип проводки, аналогичной Bosch M797(+), имеет 81‐контактный разъем и производится на двух разных производствах – Итэлма (Первый элемент в обозначении прошивки – литера «I» и префикс 32 или 82 в маркировке ЭБУ) и Автэл (Первый элемент в обозначении прошивки – литера «А» и префикс 31/81 ). . Эти ЭБУ абсолютно взаимозаменяемые по прошивкам и проводке, то есть 31 блок идентичен 32, а 81 идентичен 82. Блоки для 8V и 16V несовместимы, т.к в 8V отсутствуют ключи управления 2‐мя катушками зажигания. Январь 7.2 совместим по проводке с Bosch M7.9.7, то есть их можно менять друг на друга (естественно, соответственно  комплектации (8 или 16 кл.) и со своим ПО). 

Программное обеспечение этих ЭБУ является логическим продолжением семейства Январь 5, т.е работающее практически по тем же алгоритмам. Соответственно, возможно реализовать недоступную для Bosch M7.9.7 функцию «упрощения» до норм Россия‐83, исключения из расчетов обратной связи по ДК. Январь 7.2 полностью совместим по проводке с Bosch M7.9.7 (M7.9.7+) и могут быть взаимозаменены с учетом параметров двигателя. 

Есть так же вариант ЭСУД на основе Январь 7.2 и для «классики», без канала детонации и для «Калины». Вариант для «Калины» (11183) отличается аппаратно драйверами управления клапаном адсорбера и бензонасоса, поэтому должен применяться только с «калиновскими» прошивками.

Практически все автомобили выпуска c конца 2005 г. оснащены системами Январь 7.2 и Bosch M7.9.7. Все остальные системы сняты с производства и не поставляются на конвейер. 

М7.3

В народе часто называется Январем 7.3. Это не верно. Данный ЭБУ выпускается и устанавливается на конвейере ВАЗ на автомобили третьего экологического класса, выпуска после ноября 2007.

Блоки производятся двумя российскими производителями – Итэлма и Автэл. ПО для переднеприводных ВАЗ серий 308 (1,6, 16V) и 317 (1,6 8V) у данных производителей несовместимо. Хотя блоки и идентичны аппаратно, ПО по разному использует возможности процессора и заливать ПО нужно только в соответствии с производителем блока – в «итэлмовский» ЭБУ только «ителмовский» софт (I308…, I317…), в ЭБУ производства «Автэл», только «автэловский» (А308…, А317…).  ПО для «классики» все проще – одним и тем же ПО  можно программировать ЭБУ любого производителя (А327… или I327…).  

Т.к контроллер М7.3 аппаратно практически идентичен Январь 7. 2+, то, с некоторыми ограничениями, М7.3 можно переделать для работы с ПО Я7.2+

M7.4

Первые ЭБУ М74 для автомобилей «Самара» (модели 2113, 2114, 2115) имели разные аппарантные исполнения, соответственно и прошивки в них были невзаимозаменяемые.

Эти три прошивки нельзя менять между собой:

I414DA01 (11183–1411020-02) I414DB02 (11183–1411020-02) I414DC03 (11183–1411020-02)

Т.е писать в них можно только «родное» ПО, или на основе более свежего, универсального (смотри далее).

Позже АВТОВАЗ выпустил так называемую «универсальную прошивку» I414DE06 (11183–1411020-02), в которой учтены все аппаратные различия и которая работает вместо любой, из указанных выше, в любом предыдущем аппаратном исполнении ЭБУ. В прошивке I414DE06 так же был выявлен заводской дефект по расчету воздуха, из‐за чего эл.дроссель уходил в аварию.

Последняя на настоящий момент прошивка из этой серии I414DE07 (11183–1411020-02) устраняет проблему с уходом дросселя в аварию за счет сужения диапазона мониторинга дросселя. Её применяем вместо всех, указанных выше прошивок.

Отдельно следует отметить ЭБУ с прошивкой I414DD04 (11183–1411020-02). В этот блок нужно делать тюнинг только на основе «родного» ПО, более раннее или более позднее ПО будет работать не совсем корректно, при программировании любым другим ПО загорится лампа CE (аппаратное отличие – подключение на другой порт процессора), при этом в памяти никаких ошибок нет.

С прошивками M74 для автомобилей «Калина», ситуация аналогичная, первые прошивки этой серии были невзаимозаменяемые между собой.

I444CB02 (11183–1411020-52) I444CC03 (11183–1411020-52)

Затем вышла «универсальная» прошивка I444CE06 (11183–1411020-52), тут так же был заводской дефект и его исправляет следующая серийная версия I444CE07 (11183–1411020-52), в которой, в свою очередь, присутствовал дефект с «забросом оборотов» при включенном кондиционере и движении накатом.

Проблема устранена в следующей серийной версии I444CE08 (11183–1411020-52), которой можно заменить все перечисленные ПО.

Так же отдельно следует отметить ЭБУ с прошивками I444CD04 (11183–1411020-52), I484GU17 (11186–1411020-22), I484GKA1 (11186–1411020-23). В эти блоки желательно делать тюнинг только на основе «родного» ПО. При записи другого ПО, независимо от типа аппаратного обеспечения, сгорают резисторы ключей зажигания. Будьте внимательны. Начиная с ПО версии xxxxxIxx (например I444CI07) вместо внешней микросхемы EEPROM в ЭБУ используется внутренняя FLASH процессора для хранения данных. Естественно, необходимо менять только на это или более раннее ПО. При работе с EEPROM ЭБУ всегда выбирайте соответствующее расположение области хранения данных. Программатор «Combiloader» при работе с FLASH контроллера область (0xC0000‐0xD0000), отведённая для использования в качестве внутренней EEPROM, не считывается и не записывается независимо от выбора типа EEPROM. В серийных версиях ПО, предназначенных для ЭБУ с внешней EEPROM, указанная область не используется.

В настоящее время (конец 2015) проект М74 развивается очень стремительно, серийные прошивки выходят с пугающей регулярностью. В них устраняются замеченные баги, вносятся новые. Короче, процесс идет. Существует три разновидности аппаратной реализации платы контроллера, причем даже под одним номером 11186–1411020-22 выпускаются разные версии 4.1х и 6.3х, которые, естественно, несовместимы между собой. M74 это тот ЭБУ, в который, если нет достоверной информации, лучше заливать тюнинг на основе «родного» ПО. 

При всей кажущейся сложности и запутанности данного материала – на самом деле все очень просто и становится через некоторое время совершенно очевидным, надо только уяснить для себя общность ЭБУ, ПО и проводки к нему. То есть, взаимозаменяемость ЭБУ решается по трем критериям: а) Совместимость по нормам токсичности б) Совместимость по проводке (подключению) в) Совместимость по ПО.

Система впрыска — Лада 2108, 1.7 л., 1997 года на DRIVE2

Вчера переделал одновременный впрыск на попарно-параллельный. Нужно лишь протянуть 4 провода до форсунок и соединить их с контроллером по схеме. Залил новую программу под этот впрыск. Машина стала гораздо стабильнее и тише работать на холостых, появилась больше тяга с низов и быстрее раскручивается мотор.

Посмотрю что будет с расходом, так как на одновременном, по городу с активной ездой и стартами вышло 11,7 л.

Осталось не много откатать эту программу и внести корректировки.

Фазированный впрыск сделать не удалось, так как на распредвалу не оказалось шпонки для датчика фаз, который кстати я зря только поставил.

В планах сделать еще 2-х режимную прошивку.

Для справки:

• Одновременный, когда за один рабочий цикл двигателя (2 оборота коленвала) все 4 форсунки отрабатывают два раза одновременно.

• Попарно-параллельный или групповой, когда за один рабочий цикл двигателя форсунки отрабатывают парами (1-4 и 2-3) по два раза.

• Фазированный или последовательный, когда за один рабочий цикл двигателя каждая форсунка отрабатывает по одному разу в соответствии с фазой впрыска.

Суммарное время впрыска на одновременном и попарно-параллельном способе одинаково, на фазированном — в два раза выше, т. к за 1 цикл одновременного и попарно-параллельного впрыска форсунка включается 2 раза, а на фазированном — 1, поэтому время ее работы увеличено примерно в 2 раза.

Пробег: 7777 км


Смотрите также

  • Через какое время можно сесть за руль после употребления алкоголя
  • Сцепление провалилось ваз 2110
  • Тормозные колодки трв
  • Фото ламборджини внедорожник
  • Уаз патриот 3170
  • Новые номера на авто в россии фото
  • Дот 4 характеристики
  • В гур что заливают
  • Категории водительского удостоверения 2019
  • Независимая экспертиза ремонта
  • Как запаять пластиковый бачок радиатора


Газлифтный клапан — обзор

ScienceDirect

РегистрацияВход

В газлифтных клапанах используются запорные устройства, которые фиксируются в ответных выемках ВОП.

Из: Осушение газовых скважин (третье издание), 2019 г.

PlusAdd to Mendeley

Wan Renpu, в Advanced Well Compilation Engineering (третье издание), 2011 г.

Многоступенчатый газлифтный клапан с разгрузкой колонны

5 газлифтные клапаны спроектированы в соответствии с требованиями разгрузки. Должен быть выбран тип газлифтного клапана и рассчитаны глубины установки клапанов ступеней. См. расчетный метод проектирования газлифтного производства.

Особенностью многоступенчатой ​​разгрузки газлифтной задвижки является то, что противодавление столба жидкости в скважине снижается поэтапно, снижение противодавления носит более смягчающий характер по сравнению с быстрым снижением противодавления обычного газлифта, и степень причиненного ущерба низкая (Рисунок 8-72).

Рисунок 8-72. Индуцированный поток с помощью газлифтных клапанов.

Посмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97801238586817

Ali Hernández, в Fundamentals of Gas Lift Engineering, 2016

но выше по потоку от шара и седла, см.

рис. 6.2b в главе «Газлифтное оборудование». При таком расположении шар всегда подвергается воздействию производственного давления, а сильфон — давлению нагнетания. Клапан по-прежнему является несбалансированным в том смысле, что и давление нагнетания, и давление добычи пытаются открыть клапан, но разброс клапана равен нулю. Давление открытия впрыска по-прежнему зависит от значения рабочего давления. Если рабочее давление уменьшается, давление открытия впрыска обязательно должно увеличиваться, чтобы открыть клапан (это влияние производственного давления увеличивается при больших диаметрах седла). Размер седла не влияет на коэффициент расхода клапана или на разницу между давлением открытия и закрытия клапана (известную как «размах клапана», который в данном случае равен нулю). Таким образом, разгрузочные клапаны могут быть рассчитаны на такое же поверхностное давление открытия, но с «расчетным» давлением добычи, превышающим «фактическое» давление добычи, которое будет иметь скважина после ее разгрузки и добыча от рабочей точки закачки, определенной в проекте (другими словами, после разгрузки скважины добычное давление меньше расчетного добычного давления). Это снижение производственного давления приводит к увеличению давления открытия разгрузочных клапанов, устраняя необходимость в перепадах давления открытия впрыска на каждый клапан. Таким образом, рабочий клапан может быть достигнут при доступном максимальном поверхностном давлении впрыска. Читателю рекомендуется ознакомиться с процедурой проектирования для размещения и калибровки газлифтных клапанов этого типа, приведенной в главе: Проектирование газлифтных установок непрерывного действия, раздел 9..2.1, чтобы получить больше информации об использовании дросселей выше по течению и концепциях, представленных здесь.

Проблема с клапанами с входными дросселями заключается в том, что их коэффициенты расхода и динамические характеристики еще не зарегистрированы. Обычно дроссель представляет собой не одно отверстие, а множество отверстий малого диаметра.

Если клапан полностью открыт, коэффициент расхода зависит только от геометрии дросселя: количества отверстий, их диаметров, формы, осевой длины и т. д. Хорошее приближение к размеру дросселя (при отсутствии информации) использовать уравнение Торнхилла-Кревера с общей площадью штуцера, равной сумме всех площадей малых отверстий (уменьшение коэффициента расхода, вызванное наличием большого количества отверстий, компенсируется уменьшенной толщиной продольной длины отверстий ).

Определение коэффициента расхода при неполностью открытом клапане намного сложнее. Динамическое поведение клапана ограничивает расход газа при дросселировании таким образом, о котором в литературе не сообщалось. Читателю рекомендуется просмотреть разделы 8.2.1 и 8.2.2, чтобы лучше понять пояснения, данные в следующих параграфах.

Поскольку на сильфон всегда действует давление нагнетания, а на шар — рабочее давление, можно использовать упрощенный метод, описанный в разделе 8.2.1. С помощью этого метода площадь горизонтальной плоскости, которая должна использоваться для определения значения C v представляет собой A–B′–C ′–D вместо области A–B–C–D, используемой динамической моделью, представленной в разделе 8. 2.2 для одноэлементных клапанов без дросселей, см. рис. 8.34. .

Рисунок 8.34. Динамическое поведение клапанов с входными дросселями.

Для клапанов с входными дросселями определение коэффициента расхода намного сложнее, чем простое использование поверхности, обозначенной упрощенной моделью, представленной в разделе 8.2.1, для нахождения значения C v . Задвижка без штуцера полностью открыта в области выше линии C″–D, а с предвходовой заслонкой полностью открыта выше C′–D; но, поскольку седло клапана с входной дроссельной заслонкой обычно велико, небольшое перемещение штока приведет к тому, что площадь седла шара (усеченная конусность) будет больше, чем площадь дроссельной заслонки. Серая область на рис. 8.34 (A′–C ′″–C ′–D) представляет собой зону, в которой клапан достаточно открыт, так что площадь усеченного шарового седла ниже по потоку больше, чем площадь дросселя выше по потоку. Это связано с тем, что площадь седла больше площади дросселя. Затем можно использовать модифицированную версию простой модели, представленной в разделе 8. 2.1, для нахождения коэффициента потока: для практических целей область дросселирующего потока будет только A–B′–C ′″–A′. В области над линией A’-C'» шар находится на достаточном расстоянии от седла, так что именно область дросселя ограничивает поток. Таким образом, проблема ограничивается только определением (из динамических испытаний) положения линии A’–C’, чтобы иметь возможность прогнозировать расход газа в конструкции газлифта для данной комбинации диаметров седла и штуцера.

Просмотр книги Глава покупки

Читать полная глава

URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b9780128041338000087

Ali hernández, в основных веществах. 11.3.2 Несколько точек впрыска

Для любого типа газлифтного клапана клапан ниже статического уровня жидкости может не закрыться по любой из уже описанных причин, таких как (1) клапан имеет вырезанное седло, (2) сильфон имеет отверстие (плоский клапан) или он потерял давление через хвостовую пробку (вышел из строя укропный клапан), (3) клапан смещен в оправке газлифта, (4) грязь держит клапан открытым, и т. д. В этих случаях может быть возможным достичь следующего нижнего клапана, но газлифтная система может быть не в состоянии обеспечить подачу газа с достаточно высокой скоростью, чтобы поддерживать давление нагнетания на адекватном уровне для дальнейшего преодоления давления добычи на клапанах. вниз по скважине или даже для поддержания закачки газа через эти две точки (верхний клапан, который не закрывался, и нижний) стабильным образом. Процесс разгрузки не может продолжаться, и скважина остается продуктивной с несколькими точками закачки при стабильной или нестабильной схеме закачки газа. Множественные «стабильные» точки закачки имеют место, когда расход закачиваемого газа на поверхности равен расходу газа, который можно закачать через два или более газлифтных клапанов одновременно. Это могло бы сделать невозможным достижение желаемой точки впрыска, или газ мог бы впрыскиваться через расчетную рабочую точку и верхний разгрузочный клапан одновременно. В последнем случае целевая добыча жидкости может быть достигнута, но с неоправданно высоким коэффициентом закачки газ/жидкость. Следующие примеры (представленные для конкретных типов газлифтных клапанов) являются одними из многих условий, которые вызывают стабильные или нестабильные множественные точки нагнетания.

Для клапанов IPO: по какой-либо из объясненных выше причин верхний клапан не открывается, но из-за малого диаметра седла давление впрыска поддерживается на высоком уровне. Как только нижний клапан (который работает правильно) открыт, общий расход газа, проходящий через оба клапана, равен расходу газа, нагнетаемого на поверхность, так что давление нагнетания не падает до значений ниже давления закрытия. нижнего клапана (клапан прямо под отказавшим в открытии) и, кроме того, это давление нагнетания недостаточно велико, чтобы преодолеть давление добычи ниже по скважине. Точка закачки не может быть перенесена на более глубокие задвижки, и скважина остается стабильно работающей из двух верхних точек закачки. Также возможно, что давление впрыска падает до значений, меньших, чем давление закрытия клапана ниже того, который не открылся после того, как этот нижний клапан открыт. Затем этот клапан закрывается, но как только это происходит, давление нагнетания начинает увеличиваться, чтобы в конечном итоге снова открыть нижний клапан, создавая впечатление, что скважина работает на прерывистом газлифте. Если, кроме того, давление нагнетания недостаточно велико, чтобы преодолеть давление добычи ниже по скважине, точка нагнетания не может быть перенесена на более глубокие клапаны, и скважина остается нестабильно работающей из двух верхних точек нагнетания.

Также для клапанов IPO: Возможно, расход газа нагнетания на поверхности выше, чем расход газа, который калиброванный клапан (или дроссельный клапан) в расчетной точке нагнетания может пропустить при текущем давление впрыска и, как следствие, могут произойти следующие события: (1) давление впрыска увеличивается выше давления открытия разгрузочного клапана непосредственно над рабочей точкой впрыска, так что этот верхний клапан открывается и остается открытым стабильным образом, потому что расход газа на поверхности способен поддерживать две точки нагнетания одновременно, или (2) давление нагнетания увеличивается выше давления открытия разгрузочного клапана непосредственно над рабочей точкой нагнетания, но верхний разгрузочный клапан кратковременно закрывается после ее открытия, так как расход закачиваемого газа на поверхности не способен поддерживать одновременно две точки закачки и, как следствие, давление закачки начинается упасть, как только откроется верхний клапан. Это также может создать впечатление, что скважина работает в режиме прерывистого газлифта. Эти события также могут иметь место для клапанов PPO, установленных в скважинах, работающих в кольцевом потоке (с оправками, обычно используемыми для потока в НКТ), потому что в этом случае клапаны PPO ведут себя как клапаны IPO (обратные клапаны клапанов PPO должны быть реверсированы для этих применений). ).

Для клапанов PPO: Верхний клапан не открывается, но из-за малого диаметра седла давление впрыска поддерживается на достаточно высоком уровне, чтобы достичь следующего нижнего клапана. Если после достижения следующего нижнего клапана ни давление добычи не упадет до значений ниже, чем давление закрытия этого нижнего клапана, ни давление нагнетания газа не упадет до значений меньше, чем давление добычи на глубине этого нижнего клапана, тогда добыча может быть снижена. поддерживается стабильным образом с двумя точками нагнетания (если давление нагнетания недостаточно велико, чтобы преодолеть давление добычи ниже по скважине). Однако также может случиться так, что, как только будет достигнут клапан чуть ниже того, который не открылся, давление закачки начнет уменьшаться, в конечном итоге упадет до значений, меньших, чем давление добычи на глубине этого нижнего клапана, и нагнетание газа через этот нижний клапан. прерывается на некоторое время (до тех пор, пока давление впрыска не увеличится, чтобы снова преодолеть рабочее давление нижнего клапана).

Также для клапанов PPO, но в хорошем рабочем состоянии: после достижения следующего нижнего клапана производственное давление на верхнем клапане не падает до значений ниже его рабочего давления закрытия, поскольку он был откалиброван для более низкого производственное давление закрытия. В отличие от того, что рекомендуется для клапанов IPO, верхний клапан может закрываться за счет увеличения расхода газа для снижения давления добычи (если соотношение нагнетаемого газа и жидкости для минимального градиента давления еще не достигнуто). Таким образом, несмотря на увеличение давления нагнетания, возможно, что давление добычи упадет, и верхний клапан, реагирующий главным образом на давление добычи, закроется. Если верхняя задвижка не может закрыться и, кроме того, давление закачки недостаточно велико для переноса точки закачки на нижние задвижки, скважина остается устойчиво работать с двух точек закачки.

Устранение неисправностей скважин с несколькими точками нагнетания очень сложная задача и очень сложно выяснить какая из задвижек открыта. Обычно делается вывод о наличии нескольких точек нагнетания, поскольку уравнения механики клапанов предсказывают несколько клапанов, открывающихся одновременно, а расчеты газового баланса показывают, что невозможно нагнетать в НКТ через один газлифтный клапан весь нагнетаемый газ. к скважине на поверхности. Чрезвычайно трудно точно определить, в какой пропорции каждый клапан пропускает нагнетаемый газ, или, для скважин с более чем тремя или четырьмя клапанами, узнать, какой из этих клапанов открыт. Лучшим способом обнаружения точек закачки является обычная скважинная термометрия (если скважина стабильна) или термометрия с использованием оптоволокна способом, представленным в разделе 11.5.7 (если скважина нестабильна). . Замеры давления сами по себе в большинстве случаев бесполезны для обнаружения точек закачки при наличии нескольких точек закачки, потому что они обычно не показывают изменения градиента давления добычи в некоторых или во всех точках закачки. инъекция. Однако, в то же время, если скорость потока жидкости очень велика, может быть сложно обнаружить точки закачки, просто измеряя температуру вдоль НКТ, если не используются очень чувствительные датчики температуры (имеющиеся в настоящее время).

Процедуры расчета, описанные в Разделе 11.4.2 для одноточечного впрыска, могут в какой-то степени использоваться для стабильных множественных точек впрыска. В этом случае газовый баланс будет предсказывать, что просто невозможно пропустить весь закачиваемый на поверхность газ через один клапан. Это только приближение, потому что для нескольких точек закачки невозможно точно рассчитать давление добычи.

Нестабильные множественные точки нагнетания обычно создают впечатление, что скважина работает на прерывистом газлифте, тогда как в действительности скважина имеет: (1) одну или несколько непрерывных точек нагнетания, (2) одну или несколько прерывистых точек нагнетания, это могут быть клапаны, открывающиеся и закрывающиеся, или, в более глубокой точке закачки, давление закачки изменяется с регулярными интервалами между значениями, которые ниже и выше, чем давление добычи, и (3) непрерывный расход жидкости, который может быть легко можно визуализировать, наблюдая за тем, как производительность жидкости (или уровень жидкости, если испытательный сепаратор представляет собой сепаратор самосвального типа) изменяется со временем на испытательном сепараторе, как описано в разделе 11.5.8.

Совершенно недопустимо применение прерывистых методов диагностики газлифта для скважин с несколькими точками закачки и непрерывной добычей жидкости; но до определенного момента может быть уместно использовать процедуру расчета, описанную в разделе 11. 4.2, для которой давление добычи может быть рассчитано различными способами:

При максимальных расходах жидкости и газа сначала, а затем при минимальных расходах жидкости и газа иметь два предельных значения эксплуатационного давления на каждой глубине задвижки, для которых ведутся все расчеты (клапанная механика, газовый баланс и дебит пласта) отдельно, или

Использование корреляций многофазного потока со средней добычей жидкости и закачкой газа.

Эти приблизительные значения могут быть подходящими для клапанов IPO, но не должны использоваться для клапанов PPO.

Если нестабильность закачки газа и добычи жидкости не слишком велика, нестабильные скважины с несколькими точками закачки и непрерывной добычей жидкости можно устранить с помощью моделей динамики скважин. Описание и анализ этих динамических моделей выходит за рамки этой книги.

Из-за влияния, которое эмульсии оказывают на работу газлифтной скважины, оставшаяся часть этого раздела посвящена объяснению различных проблем, связанных с эмульсиями, и способам их решения.

View chapterPurchase book

Read full chapter

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128041338000117

Ali Hernández, in Fundamentals of Gas Lift Engineering, 2016

7.2 Расчет давления азота при различных условиях

Для газлифтных клапанов, заправленных азотом, рабочая температура T v , используемая при проектировании и расчетах по устранению неисправностей, зависит от типа установки: карманные оправки с закачкой газа вниз по затрубному пространству и добычей жидкости вверх по НКТ.

Для проектных расчетов используйте линейное распределение температуры от температуры пласта до температуры устья эксплуатационной скважины. Для анализа устранения неполадок используйте промежуточную температуру между температурой закачки газа и температурой добываемой жидкости: (1) Если верхние уплотнения клапана находятся над сильфоном (обычно это имеет место для клапанов с наружным диаметром 1 дюйм), закачиваемый газ окружает большую часть клапана. а температура купола оценивается как температура закачиваемого газа на глубине задвижки плюс одна треть разницы между температурой добычи минус температура закачки газа на глубине задвижки; и (2) если верхние уплотнения клапана находятся ниже сильфона (что очень часто встречается в клапанах с наружным диаметром 1,5 дюйма), добываемые жидкости окружают большую часть клапана, а температура купола оценивается как температура нагнетаемого газа на глубине клапана плюс две трети разница между температурой добычи и температурой закачки газа на глубине клапана.

Извлекаемые на кабеле клапаны, устанавливаемые в стандартный боковой карман или концентрические оправки (внутри НКТ) с нагнетанием газа вниз по НКТ и добычей жидкости вверх по затрубному пространству.

Для проектных расчетов используйте линейное распределение температуры от пластовой температуры до температуры устья добывающей скважины (не температуру поверхности нагнетаемого газа). Температурные исследования в этом случае показывают, что закачиваемый газ быстро приобретает температуру добываемых флюидов в затрубном пространстве при нормальной эксплуатации скважины (после разгрузки), поэтому было бы ошибкой оценивать расчетную температуру клапана равной линейному распределению температуры. от пластовой температуры до температуры закачки газа на поверхность. Для анализа устранения неполадок можно использовать температуру, практически равную температуре добычи в кольцевом пространстве на глубине клапана, поскольку, как указывалось ранее, можно считать, что закачиваемый газ имеет эту температуру.

Извлекаемые клапаны, расположенные вне НКТ, с закачкой газа вниз по НКТ и добычей жидкости вверх по затрубному пространству.

Для проектных расчетов используйте линейное распределение температуры от температуры пласта до температуры устья эксплуатационной скважины. Для анализа устранения неполадок используйте температуру жидкости на глубине клапана.

Концентрическая оправка с нагнетанием газа в затрубное пространство и добычей жидкости вверх по НКТ.

Для проектных расчетов используйте линейное распределение температуры от температуры пласта до температуры устья эксплуатационной скважины. Для анализа устранения неполадок используйте температуру жидкости на глубине клапана.

НКТ-извлекаемые клапаны, расположенные снаружи НКТ, с нагнетанием газа в затрубное пространство.

Для проектных расчетов используйте линейное распределение температуры от средней температуры поверхности (равной среднему значению температуры закачки газа на поверхности и температуры добычи на устье) до температуры газа на глубине самой глубокой задвижки. Для анализа устранения неполадок используйте температуру впрыска газа на глубине клапана.

Помимо случаев, упомянутых ранее, бывают ситуации, когда по причинам, изложенным в главе: Поиск и устранение неисправностей непрерывного газлифта, нагнетаемый газ впрыскивается только через верхний разгрузочный клапан, расположенный над статическим уровнем жидкости и, как следствие, скважина не дает жидкости. В этих случаях существуют уравнения, которые можно использовать для определения температуры клапана. Охлаждающий эффект, вызванный расширением газа через газлифтный клапан, и отсутствие горячих жидкостей, поступающих из резервуара, приводят к снижению давления закрытия клапана до давлений ниже его расчетного значения, и поэтому клапан имеет тенденцию оставаться открытым. Эта проблема объясняется в разделе 11.4.3, где уравнения для прогнозирования температуры клапана подробно описаны для анализа устранения неполадок.

Давление азота в условиях испытательного стенда ( P′ b в фунтах на кв. дюйм изб. при 60°F) рассчитывается на основе давления азота в рабочих условиях ( P bt в фунтах на кв. дюйм изб.) по следующему уравнению: P′ b  =  C t P bt ; где C t – коэффициент, зависящий от значений температуры азота, T v , и купольного давления, P бт . Корреляции для C t можно найти в литературе. В общем виде эти соотношения могут быть выражены как:

(7.16)Ct=G1A,B,C,Pbt

Где G 1 — простое алгебраическое уравнение и A , B , а C являются линейными функциями T v и P bt :

A  = 

5 f 0048 ( T v  − 60)

B  =  g 1 ( T v  − 60)

C  =  h 1 ( T V — 60, P BT )

IF (520 P BT )/(460+ T V )/(460+ T V )). max1 , новая функция G 2 is used, keeping the same form of G 1 and changing only the values ​​of A , B, and C as:

A  =  f 2 ( T V — 60)

B = G 2 ( T V — 60) 9003

77777797 V — 60). ( Т v  − 60, P bt )

Linear functions f n , g n , and h n , as well as the value P max1 можно найти в литературе; однако читатель должен осознавать тот факт, что все эти функции могут давать ошибочные результаты при давлении в куполе выше определенного предела. С появлением газлифтных клапанов, которые можно настроить на очень высокое давление открытия испытательной стойки, появились новые линейные функции f 3 , g 3 и h 3 , а также новый предел давления P max2 .

При проведении расчетов по устранению неисправностей значение P′ b можно рассчитать (используя уравнения, объясненные в предыдущем разделе) из значения P tr , найденного в проекте скважины, а затем P bt можно рассчитать для текущей рабочей температуры Т v . Этот обратный расчет более сложен, поскольку требует процедуры итерации, показанной на рис. 7.3.

Рисунок 7.3. Процедура расчета для поиска P bt из P’ b для анализа устранения неполадок.

Более простая альтернатива (для анализа устранения неполадок или проектных расчетов) для нахождения P′ b в фунтах на кв. дюйм из P bt (также в фунтах на кв. дюйм изб.) или наоборот определяется следующим уравнением:

(7.17)P′b=Pbt+ab

Where a and b are parameters given by:

a  = 0.083( T v  − 60)

B = 1+0,002283 ( T V — 60)

Для анализа устранения неполадок, P BT просто равны ( BP ′ BT . уравнение 7.17 не следует использовать для значений P bt более 2000 фунтов на квадратный дюйм и рабочие температуры выше 220°F. Это уравнение было разработано Циммерманом (1982).

Важно отметить, что таблицы для нахождения значения C t также представлены в многочисленных книгах и руководствах по проектированию газлифта. Эти таблицы можно использовать с приемлемым уровнем точности для значений давления азота до 1200 psig при 60°F. Если использовать эти таблицы для более высоких давлений азота, можно получить значения давления калибровки клапана выше, чем это действительно необходимо.

Просмотр книги Глава покупки

Читать полная глава

URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b9780128041338000075

Ali hernández, в основных веществах. 10.7 Конструкция накопительных камер

В разделе 6.4.3 представлены различные типы накопительных камер, пояснения по их эксплуатации и некоторые эксплуатационные проблемы, которые могут возникнуть при использовании данного типа заканчивания. В этом разделе описаны уравнения, которые используются при расчете накопительных камер, расположенных выше верхней части перфорационных отверстий (в отличие от встроенных камер, которые находятся на перфорационных отверстиях или под ними). Несколько заявлений, сделанных в главе «Газлифтное оборудование», проверяются числовым примером, показанным в конце раздела. Заканчивание, анализируемое в этом разделе, соответствует показанному на рис. 6.57.

Когда пластовое давление снижается до очень низких значений, соотношение нагнетаемого газа и жидкости увеличивается, поскольку размер поднимаемой жидкостной пробки становится очень маленьким, а объем газа, необходимый для ее подъема, не сильно отличается от необходимого для более крупных слизней. Одним из способов снижения соотношения нагнетаемого газа и жидкости является установка накопительных камер, которые позволяют создавать жидкие пробки намного большего размера, чем те, которые пластовое давление может создать само по себе. Если и только если PI достаточно велик, можно заметно увеличить ежедневную добычу жидкости из скважины. В большинстве случаев добыча жидкости не увеличивается, и инженеры обычно отменяют установку дополнительных накопительных камер, потому что снижение соотношения газ/жидкость либо недостаточно изучено, либо такое снижение просто не оправдывает инвестиции, связанные с заменой текущего заканчивания.

Задачей этих накопительных камер является накопление как можно большего количества жидкости при заданной длине столба жидкости, но прирост суточной добычи жидкости не гарантируется только этим фактом, поскольку время, необходимое для заполнения накопительных камер жидкостью больше времени, необходимого для накопления жидких оторочек в заканчиваниях простого типа. С другой стороны, если нефть имеет большое содержание газа (в растворе или в свободном состоянии, но захваченном жидкостью), возможно, что чистый объем жидкости, накапливаемый в камере при каждом цикле, составляет лишь небольшую часть от общего объема накопительной камеры. объем.

Расчеты для определения коэффициента площади и калибровочного давления рабочего газлифтного клапана очень похожи на расчеты, необходимые для заканчивания простого типа, описанного в разделе 10. 6.1. Уравнения в основном одинаковы, но необходимо учитывать следующие различия.

В момент открытия рабочего клапана рабочее давление на глубине этого клапана, P до , соответствует только устьевому давлению плюс вес газового столба над клапаном. Это связано с тем, что рабочий клапан находится над скопившейся в камере жидкостью.

При расчете коэффициента α’, введенного для заканчивания простого типа (в уравнении 10.14), объемная вместимость не является вместимостью НКТ, но теперь она соответствует объемной вместимости камеры.

Объем накопительной камеры следует учитывать при расчете требуемого объема газа, который необходимо вводить за цикл.

В заканчиваниях простого типа объем закачиваемого газа за цикл должен занимать НКТ с глубины рабочего клапана, D ов , до устья минус длина столба жидкости Q ′. Если B gt – объемная вместимость НКТ в футах 3 /Mft. , то объем, который занимает нагнетаемый газ, когда верхняя часть жидкой пробки достигает поверхности, составляет ( D ov  –  Q ′) B gt . Для накопительных камер размер столба жидкости Q ′ может быть очень большим. По этой причине и в качестве фактора безопасности для накопительных камер объем, который занимает закачиваемый газ за цикл, равен общему объему НКТ плюс объем самой камеры. Тогда ( D OV Q ′) B GT заменяется на ( C H B GC + D , ). B gt — объемный объем трубы в футах. h — длина патронника в Мфутах, а D ov — глубина рабочего клапана, также в Mft.

Размер камеры соответствует размеру оптимальной длины столба жидкости, рассчитанной так же, как она была рассчитана для заканчивания простого типа, но с использованием значения истинного градиента жидкости, как поясняется далее в этой секции.

Рабочий клапан не обязательно считается последним (самым глубоким) разгрузочным клапаном, поскольку поднимаемый столб жидкости может быть намного больше, чем разница в глубине верхней камеры и последнего разгрузочного клапана над камерой . Последний (более глубокий) разгрузочный клапан может располагаться на расстоянии 60 футов (при необходимости) над рабочим клапаном накопительной камеры. Рекомендуется минимальное расстояние в 60 футов, чтобы можно было выполнять работы на кабеле на каждой оправке без проблем с поиском нужного для конкретного вмешательства в скважину.

Поскольку столбы жидкости, которые необходимо поднять, могут быть довольно длинными, очень важно в конце проектных расчетов убедиться, что разгрузочные клапаны не откроются, когда пробка жидкости пройдет мимо каждого из этих клапанов.

Читателю рекомендуется просмотреть уравнения, приведенные в Разделе 10.6.1, чтобы лучше понять процедуры расчета, описанные далее.

Вместимость камеры ( b ch ) в Br/Mft., определяется как:

(10,110)bch=0,97143Dcasing2−Dodtubing2+Didtubing2

Где D внутренний диаметр обсадной трубы в дюймах. D НКТ и D НКТ соответствуют внешнему и внутреннему диаметрам, также в дюймах, НКТ между двумя пакерами, известной как «погружная трубка». Диаметр «погружной трубы» не обязательно должен быть равен диаметру НКТ над верхним пакером. Внутренний диаметр эксплуатационной НКТ над камерой должен быть достаточным для эффективной производственной операции: он не может быть слишком маленьким, поскольку будет образовываться очень длинный столб жидкости после того, как вся жидкость из накопительной камеры попадет в НКТ, но он не может быть слишком мал. слишком большой, чтобы избежать увеличения потерь жидкости на возврат, вызванных очень низкой скоростью жидкостной пробки (обычно встречающейся в колоннах насосно-компрессорных труб большого диаметра). Длина столба жидкости как функция времени рассчитывается так же, как и для заканчивания простого типа, но член α, введенный в формуле 10,17 (α равно 1000 α′) в данном случае равно Дж/(1,44  B CH ) и жидкая колонка, потерянная в качестве запасного. ниппель сразу над нижним пакером. Фактор c m тогда равен FD ch . В этом случае максимальная депрессия на перфорации определяется как:

(10.111)A′=Psbh-Dpt-Dch2000ρt-Pwhfg

Следуя той же математической процедуре, что и для заканчивания простого типа (раздел 10.6.1), выражение для длина столба жидкости в Mft. в зависимости от времени накопления жидкости T обнаружен как:

(10.112) CH = A’Eαρft -11000ρfeαρft -CM

, где A ′, α и C M и были модифицированы в разделе M и были модифицированы в разделе M . . Время подачи жидкости t в этом случае равно общему времени цикла T цикл за вычетом времени, необходимого столбу жидкости для перемещения из накопительной камеры на поверхность, которое можно рассчитать как Д ч. / v и . Значение C H представляет собой длину столба жидкости без газа (растворенного или свободного), который заполняет погружную трубку и кольцевое пространство камеры. Реальная длина камеры, называемая C HT , должна быть рассчитана с учетом того факта, что в жидкости есть некоторое количество свободного и растворенного газа. Для этого необходимо использовать истинный градиент жидкости ρ t следующим образом:

(10.113)CHT=CH (ρf/ρt)

C HT и C H выражены в Mft. и градиенты ρ f и ρ t в фунтах на квадратный дюйм/фут. Глубина рабочего клапана D OV затем равна D CH C HT , где давление трубки равна P WH F G WH F G WH . 0048 в течение всего времени заполнения камеры жидкостью.

Важно определить, достаточно ли велико давление нагнетания, чтобы поднять столб жидкости Q ′ (в Mft.), который образуется, когда вся жидкость из накопительной камеры поступает в НКТ, поскольку этот столб может быть значительно длиннее чем сама камера. Гидростатическое давление за счет столба жидкости Q ′ равно [1000 Q ′ ( ρ f ) + P wh ( f g )], где Q ′ считается 100% жидким (без газа) столбом, который можно рассчитать по формуле:

100112 (Q ‘=CH(bch/Bt)

Поскольку объемная емкость камеры b ch больше емкости трубки B t , длина колонны Q ′ также больше длины патронника. Для обычных размеров НКТ и обсадных труб столб жидкости Q ′ может быть в 5-8 раз больше, чем C H .

Расчет OCT выполняется, как описано для заканчивания простого типа, с использованием следующего уравнения:

(10. 115)Tцикл=eγTцикл−C4eγTцикл−cmC4γeγTциклC2C4

В котором для накопительных камер следующие параметры теперь определены как:

см=FDchC2=1−cmγ=αρfC4=eγDchvatα=J1.44bch

После нахождения OCT T суточная добыча в MBr/D может быть рассчитана как:

(10.116)qf=Ch2−cmbch2440Tcycle11000

Чтобы проиллюстрировать истинную способность накопительных камер увеличивать суточную добычу жидкости и проблемы, связанные с выпуском газа поверх жидкости в кольцевом пространстве накопительной камеры, рассмотрим пример: представлена ​​типовая скважина-кандидат на прерывистый газлифт.

Задача 10.3

Проанализируйте влияние объемной емкости накопительной камеры и PI скважины на добычу жидкости из скважины со следующими данными: пластовое давление 450 psig; Верх перфорации глубиной 2860 футов; Градиент жидкости 0,38 фунт/кв. дюйм/фут; Диаметр НКТ 2⅞ дюйма. Для упрощения расчетов предполагается, что время закачки газа постоянно и равно 5 мин, а для первоначальных оценок пренебрегают потерями жидкости на возврат.

Раствор

Объемный объем 2⅞-дюймового. НКТ примерно равна 5,7 Br/Mft. и накопительная камера в колодце с 7-дюймовым. обсадная колонна имеет производительность чуть менее 40 Br/Mft. Эти две емкости взяты в качестве крайних значений для настоящего анализа. Исследуемые значения PI составляют 0,5, 1 и 1,5 Br/D-psi.

Рис. 10.25–10.27 показана дебит скважины в зависимости от полного времени цикла для разных объемных мощностей б ch и PI J .

Рисунок 10.25. Производительность жидкости как функция общего времени цикла для индекса производительности 0,5 Br/D/psi.

Рисунок 10.26. Производство жидкости как функция общего времени цикла для PI 1,0 Br/D/psi.

Рисунок 10.27. Производство жидкости в зависимости от общего времени цикла для PI 1,5 Br/D/psi.

Как видно из рис. 10.25–10.27, если объемная емкость б ч увеличивается, ОСТ и дебит жидкости также увеличиваются. Прирост добычи жидкости больше при больших значениях PI, что видно из Таблицы 10. 1, где процент прироста добычи жидкости при переходе от заканчивания простого типа к накопительным камерам объемной производительностью 20 и 40 Br/Mft. показаны.

Таблица 10.1. Процент увеличения добычи жидкости за счет установки накопительных камер объемной емкостью 20 и 40 Br/млн.фут.

J (BR/D/PSI) % Увеличение
( B CH = 20 BR/MFT.)
% Увеличение,
( B

09004. . .

. . Br/Mft.)

0,5 22 32
1 32 44
1,5 43 63

Приращение объемной продукции PI и объемной производительности камеры. Но, как видно из таблицы 10.1, эти приращения не так велики, как можно было бы заключить из приращений размеров столбов жидкости, которые можно получить при использовании накопительных камер. Если принять во внимание проблемы с выпуском газа (которые объясняются ниже) и потери жидкости при возврате, фактические приращения будут даже меньше, чем те, которые представлены в Таблице 10.1.

Накопительная камера, установленная в скважине с 5½-дюйм. обсадная колонна имеет объемную производительность 21 Br/Mft., а камера, установленная в скважине с 7-дюйм. обсадная труба имеет объемную производительность 37,19 Br/Mft. Тогда лучше устанавливать накопительные камеры в скважинах с обсадными трубами большого диаметра. Стоит отметить, что с увеличением диаметра обсадной колонны скорость прироста дебита жидкости по отношению к диаметру обсадной трубы уменьшается до достижения постоянного значения, которое очень мало (особенно для скважин с низким КПД). Это показано на рис. 10.28.

Рисунок 10.28. Максимальная добыча жидкости в зависимости от объемной емкости накопительной камеры.

Рис. 10.28 может служить ориентиром при принятии решения об установке камеры с двойным пакером или вставной камеры. Камеры с двойным пакером имеют наибольшую объемную емкость, но если объемная емкость уже велика, дополнительный прирост добычи жидкости может быть настолько мал, что предпочтительнее будет установить вставную камеру. Даже жесткие врезные камеры имеют меньшую объемную емкость, они лучше справляются с пластовым газом и в то же время могут увеличить добычу жидкости, поскольку столбы жидкости, образующиеся внутри этих заканчиваний, не оказывают давления на пласт.

Далее анализируются проблемы, связанные с вентилированием пластового газа поверх жидкостей в кольцевом пространстве камеры.

Когда жидкости попадают в кольцевое пространство накопительной камеры с двойным пакером, газ, находящийся над жидкостью, должен выпускаться через выпускной клапан, расположенный сразу под верхним пакером. Если этот поток газа каким-либо образом ограничивается, давление внутри кольцевого пространства камеры увеличивается, и уровень жидкости в погружной трубке повышается быстрее, чем внутри кольцевого пространства. Скорость роста уровня жидкости Q ′ внутри камеры, при условии, что уровень жидкости в кольцевом пространстве такой же, как и в погружной трубе, определяется как:

(10.117)dQ′dt=q/bch

Где Q ′ находится в Mft., b ch в Br/Mft. q – мгновенный расход жидкости из пласта в Br/D. С другой стороны, расход газа, который необходимо удалить из кольцевого пространства при данном расходе жидкости q , составляет:

(10,118)Qg=dQ′dt5,615btannular

Q г – расход газа, выбрасываемого из затрубного пространства, и b t затрубного пространства – объемная производительность в Br/Mft. только кольцевого пространства камеры. Коэффициент 5,615 (в футах 3 /Br) введен, потому что добыча жидкости дана в Br/D, а расход газа Q г выражен в футах 3 /день. Объединение уравнений. 10.117 и 10.118 расход газа через клапан стравливания должен быть:

(10. 119)Qg=qbtannularbch5,615

Чтобы найти скорость потока газа при стандартных условиях, уравнение. 10.119 изменяется следующим образом:

(10.120)Qgst=qbtannularbch5.615PannularTannular52014.7

10.120, давление газа в кольцевом пространстве P в кольцевом пространстве должно быть выражено в фунтах на квадратный дюйм, а температура газа T в кольцевом пространстве должна быть выражена в °R. Расходы газа, которые необходимо удалить (рассчитанные по уравнению 10.120), показаны на рис. 10.29. В данном примере объемная емкость камеры равна 37,2 Br/Mft. Результаты приведены для различных давлений в затрубном пространстве и мгновенных расходов жидкости.

Рисунок 10.29. Расход газа, который необходимо сбрасывать при различных давлениях в кольцевом пространстве и мгновенных дебитах жидкости.

Экв. 10.120 определяет только расход газа за счет вытеснения газа, вызванного повышением уровня жидкости в кольцевом пространстве камеры, но не учитывает:

Нагнетаемый газ, кольцевое пространство после закрытия газлифтного клапана.

Газ в растворе, выделяющийся из жидкости в кольцевом пространстве, и свободный газ, переносимый жидкостью в кольцевое пространство.

Эти вклады очень трудно предсказать, но, несомненно, фактические расходы газа должны быть больше, чем те, которые предсказываются уравнением. 10,120 даже при умеренных значениях отношения пластового газа к нефти. Нередко можно найти хорошие скважины-кандидаты для прерывистого газлифта с соотношением газа к нефти от нескольких сотен до тысяч стандартных кубических футов на баррель. Если предположить, что соотношение пластовый газ/жидкость, поступающее в кольцевое пространство камеры, составляет 350 стандартных кубических футов на баррель, а дебит жидкости составляет от 70 до 120 баррелей на сутки, объем пластового газа, который должен быть удален, составляет примерно 24 500–42 000 стандартных кубических футов на сутки. Результаты, показанные на рис. 10.30, получены с использованием уравнения Торнхилла-Крейвера для расчета расхода газа, который может поддерживаться через выпускной клапан при давлении на выходе 60 psig и различных давлениях на входе (в кольцевом пространстве). На рисунке показаны результаты для выпускных клапанов с диаметром отверстия 4/64, 12/64 и 24/64 дюйма (обычно используемый газоотводной клапан камеры RSM-20 имеет диаметр отверстия 4/64 дюйма, а RV -2 диаметр седла клапана равен 24/64 дюйма).

Рисунок 10.30. Расход газа через 4/64-, 12/64- и 24/64-дюйм. диаметры отверстия для различных давлений в кольцевом пространстве и давления ниже по потоку 60 фунтов на квадратный дюйм.

Из рис. 10.30 видно, что выпускной клапан RSM-20 нельзя использовать для вентиляции камеры ни при каком перепаде давления на этом клапане. 12/64 дюйма отверстия могут выдерживать 25 000 станд. куб. футов/сутки при перепаде давления до 5 фунтов на кв. дюйм и 45 000 станд. куб. Клапан RV-2, с другой стороны, может обрабатывать более 100 MscfD при перепаде давления всего 5 фунтов на квадратный дюйм.

Дифференциальное давление на выпускном клапане должно быть как можно меньше; в противном случае уровень жидкости в кольцевом пространстве может быть намного ниже уровня жидкости в погружной трубке. На рис. 6.59 показана диаграмма с давлениями в кольцевом пространстве и в погружной трубке, на которой видно, что на разность уровней жидкости влияет этот перепад давления на спускном отверстии и значение истинного градиента жидкости жидкости, заполняющие камеру. Разница между уровнем жидкости в погружной трубке и в кольцевом пространстве показана в Таблице 10.2 как функция истинного градиента жидкости и перепада давления на выпускном отверстии.

Таблица 10.2. Разница в футах между уровнями жидкости в погружной трубе и в кольцевом пространстве камеры.

True Liquid
Градиент
(PSI/FT.)
DIENTIAL
Давление = 10
PSI
Дифференциал
Давление = 20
PSI
Дифференциальное давление
= 20
PSI
Дифференциал
. 40
psi
0,1 100,0 200.0 300. 0 400.0
0.2 50.0 100.0 150.0 200.0
0.3 33.3 66.6 100.0 133.3
0.4 25.0 50,0 75,0 100,0

порт должен быть равен 15 фунтов на квадратный дюйм, чтобы выдерживать 45 000 стандартных кубических футов в сутки, и если истинные значения градиента жидкости находятся в пределах от 0,25 до 0,35 фунтов на квадратный дюйм/фут. (как это было продемонстрировано в ходе многочисленных замеров забойного давления), то перепады уровней жидкости составят примерно от 43,7 до 62,47 футов. Эти перепады уровня жидкости очень велики для камер длиной всего 100–200 футов. В этом случае важно поддерживать как можно более низкий перепад давления на выпускном отверстии, особенно при низких значениях истинного градиента жидкости, чтобы иметь небольшие перепады уровня жидкости. Вот почему рекомендуется иметь возможность эффективно отводить газ из кольцевого пространства. Способ уменьшения объема газа, поступающего в кольцевое пространство камеры, показан на рис. 10.31. Жидкости вынуждены двигаться вниз, чтобы иметь возможность пройти через перфорированный ниппель на пути к кольцевому пространству камеры, в то время как накопительная камера заполняется жидкостями, тем самым способствуя разделению газов.

Рисунок 10.31. Модификация на входе в кольцевое пространство для уменьшения объема газа, поступающего в кольцевое пространство камеры.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128041338000105

), 2019

11.6 Газлифтные клапаны

Ключом к правильно спроектированной газлифтной системе является правильный выбор газлифтных клапанов. Газлифтные клапаны относятся к одной из трех основных категорий:

Дроссели;

Клапаны, управляемые давлением впрыска (IPO); и

Производственные клапаны, работающие под давлением (PPO).

Схематические примеры клапанов впрыска и РРО приведены на рис. 11.3. Большинство газлифтов для газовых скважин используют компоновку Типа 1. Тем не менее, для некоторых высокодебитных нетрадиционных скважин на ранних сроках компоновка Типа 4 может использоваться для ускорения добычи в затрубном пространстве.

Рисунок 11.3. Типичные типы газлифтных клапанов.

11.6.1 Дроссельные клапаны

Строго говоря, дроссельные клапаны не являются клапанами, поскольку они не открываются и не закрываются. Дроссельные клапаны представляют собой просто отверстия или отверстия, обеспечивающие сообщение между корпусом и трубой. Поскольку на самом деле они не функционируют как клапаны, дроссельные клапаны используются только как рабочие клапаны, чтобы обеспечить правильную площадь потока нагнетания, как того требует конструкция клапана, и правильно распределить нагнетаемый газ, чтобы свести к минимуму образование пробок. Дроссельные клапаны обычно используются только для приложений с непрерывным потоком. Клапан имеет запор для предотвращения потока из НКТ в обсадную колонну. Дроссельный клапан, если он используется, находится в нижней части разгрузочных клапанов.

11.6.2 Клапаны, управляемые давлением нагнетания

Клапаны IPO (иногда называемые управляемыми давлением в обсадной колонне (CP), тип 1 на рис. 11.3) являются наиболее распространенными клапанами, используемыми в промышленности для разгрузки газлифтных скважин. Несмотря на некоторое влияние давления протекающего флюида, клапаны IPO регулируются в первую очередь давлением закачиваемого газа.

На рис. 11.4 показана схема газлифтного клапана IPO, в котором давление впрыска прикладывается к основанию сильфона, а давление добываемой жидкости прикладывается к шару (концу штока) через площадь отверстия клапана. Поскольку площадь сильфона намного больше площади отверстия, давление впрыска доминирует над работой клапана.

Рисунок 11.4. Схема газлифтного клапана.

Клапаны давления нагнетания действуют как регуляторы обратного давления и закрываются, когда противодавление (давление в обсадной колонне) достигает заданного «минимального» значения. Как правило, это минимальное значение рассчитано, когда жидкость глушения в кольцевом пространстве обсадной колонны/трубно-компрессорной колонны, выталкиваемая вниз закачивающим газом в процессе разгрузки, достигает следующего нижнего клапана. Это позволяет верхнему клапану закрыть поток закачиваемого газа, заставляя давление продолжать продвигать уровень жидкости дальше вниз по кольцевому пространству, чтобы в конечном итоге достичь рабочего клапана.

11.6.3 Клапаны, работающие под давлением при добыче

Клапаны PPO (иногда называемые клапанами давления в НКТ) в основном приводятся в действие изменением давления добываемой жидкости. Затем разгрузку контролируют, главным образом, за счет снижения гидростатического давления в потоке продукции за счет нагнетания лифтового газа.

Клапаны PPO обычно используются:

, где добываемая жидкость добывается через затрубное пространство, а закачиваемый газ по НКТ;

при двойном заканчивании, когда в одной и той же скважине устанавливаются две газлифтные системы для добычи двух зон с разным давлением;

для снижения требований к взаимодействию оператора со скважиной до «клапана вниз»;

для прерывистого подъема.

Клапаны PPO идеально подходят для прерывистого подъема, поскольку клапан сконструирован так, чтобы оставаться закрытым до тех пор, пока в НКТ не будет достаточно жидкости, после чего клапан открывается, производя жидкость.

После закрытия разгрузочного клапана в процессе разгрузки он должен оставаться закрытым. И клапаны IPO, и клапаны PPO используют заряженный сильфон (находящийся под давлением азота), пружину или иногда и то, и другое для получения усилия закрытия клапана. Сильфоны, заполненные азотом, являются наиболее распространенными. Клапаны сильфонного типа настраиваются производителем клапана на расчетное давление в контролируемых лабораторных условиях.

Все газлифтные клапаны оснащены обратными клапанами для предотвращения обратного потока жидкости через клапан. Для подводного заканчивания, где целью конструкции является минимальное вмешательство, подпружиненный клапан может быть наиболее надежным, поскольку в случае разрыва сильфона пружина будет удерживать шток на седле, а клапан останется закрытым. Подпружиненный клапан также не чувствителен к перепадам температуры, в отличие от наполненных азотом сильфонов. Для скважины с пакером и обратными клапанами после того, как скважинные жидкости будут разгружены, они не вернутся в обсадную колонну, если компрессор выйдет из строя или будет отключен в будущем. Немногие газлифтные установки для обезвоживания газовых скважин используют клапаны PPO в Северной Америке.

View chapterPurchase book

Read full chapter

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128158975000111

Ron Baker, in Encyclopedia of Energy, 2004

10.6 Well Ремонт и капитальный ремонт

По мере добычи и старения скважин изнашивается внутрискважинное оборудование, песок из пласта попадает в скважину и ограничивает поток жидкости, выходят из строя газлифтные клапаны, коррозия разъедает металлические детали и другие проблемы. В некоторых случаях оператор нанимает подрядчика по обслуживанию и капитальному ремонту скважин, компанию, которая специализируется на ремонте морских скважин, для ремонта или обслуживания скважины. В других случаях оператор обращается к собственным сотрудникам компании, у которых есть опыт и оборудование, чтобы сделать это самостоятельно. В любом случае цель технического обслуживания и капитального ремонта скважин состоит в том, чтобы исправить все неисправности и восстановить добычу до нормального уровня или до уровня, максимально близкого к нормальному.

Операторы и подрядчики используют несколько методов, инструментов и методов для ремонта или обслуживания скважин. На больших автономных платформах оператор часто сохраняет буровую вышку, использовавшуюся для бурения первоначальных скважин, и использует ее для обслуживания тех же самых скважин. Например, если часть колонны насосно-компрессорных труб выходит из строя — возможно, часть ее разъедает коррозия, — ремонтной бригаде приходится вытаскивать всю колонну из скважины. Затем бригада заменяет поврежденную часть и сбрасывает колонну обратно. Наличие оригинальной вышки на месте делает протягивание и спуск НКТ относительно легкими. С другой стороны, если платформа небольшая и не имеет буровой вышки или если из вспомогательной скважины необходимо протянуть НКТ, то оператор может переместить мобильную буровую установку для капитального ремонта. Для обслуживания и капитального ремонта доступны как самоподъемные, так и полупогружные буровые установки.

Специальные тросовые инструменты могут перемещать, манипулировать и тянуть большую часть оборудования, которое операторы помещают в скважину, когда заканчивают ее. Канат представляет собой прочную тонкую проволоку, которая наматывается на катушку. Ремонтные бригады могут прикреплять к тросу различные инструменты и приспособления и одним непрерывным движением спускать или вытаскивать его из скважины. Использование троса намного быстрее, чем спуск и натяжение колонны насосно-компрессорных труб. Поскольку канат представляет собой одну непрерывную прядь, членам бригады не нужна буровая вышка для запуска на ней инструментов и оборудования.

Для обслуживания подводного заканчивания ремонтные бригады могут закачивать специальные инструменты вниз по выкидной линии и в колонну насосно-компрессорных труб для выполнения конкретной работы. После завершения работы они возвращают инструмент на поверхность. Такие инструменты для откачки часто называют инструментами для проточной линии или, для краткости, инструментами TFL. TFL упростили ремонтные работы при подводном заканчивании. Кроме того, операторы используют их и при заканчивании поверхностей.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B012176480X002588

Джеймс Ф. Ли-младший, Линн Роулан, в «Обезвоживании газовых скважин» (третье издание), 2019 г.

Уникальное оборудование

Для газлифта необходимо использовать газлифтные оправки, клапаны и другие скважинные компоненты.

Кроме того, требуется специальное оборудование для автоматизации газлифта.

Газлифтные оправки устанавливаются в колонну насосно-компрессорных труб. Есть два основных типа: обычные и с боковым карманом. Обычные оправки требуют, чтобы газлифтные клапаны были установлены в оправках на поверхности и спущены с НКТ. Оправки с боковыми карманами предназначены для установки газлифтных клапанов и других скважинных компонентов с тросом. Схема оправки с боковым карманом показана на рис. 14.47.

Рисунок 14.47. Оправка бокового кармана с установленным клапаном.

Существует несколько типов газлифтных клапанов. Наиболее распространенными являются разгрузочные клапаны, рабочие клапаны непрерывного газлифта или отверстия, а также пилотные клапаны прерывистого газлифта.

Разгрузочные клапаны могут приводиться в действие давлением нагнетания (обычное) или давлением добычи. Их цель состоит в том, чтобы выгрузить жидкость из кольцевого пространства скважины, чтобы можно было закачивать газ на желаемую рабочую глубину глубоко в скважину. Эти клапаны предназначены для использования только для разгрузки и должны оставаться закрытыми во все остальное время, чтобы газ можно было вводить под ними в рабочий клапан или отверстие. Схема разгрузочного газлифтного клапана, работающего под давлением нагнетания, показана на рис. 14.48.

Рисунок 14.48. Разгрузочный газлифтный клапан, управляемый давлением впрыска.

Обычно на рабочей глубине используется дроссельный клапан (фактически газлифтный клапан без штока, поэтому он не может закрыться). Поскольку этот клапан не может закрыться, он не может дросселировать скорость закачки газа в скважину; он всегда полностью открыт. Важно, чтобы размер отверстия был рассчитан на закачку нужного количества газа, чтобы существовал баланс между скоростью, закачиваемой на поверхность, и скоростью, которая может проходить через рабочий клапан или отверстие. В противном случае скважина будет иметь тенденцию к нестабильности.

Для прерывистого газлифта в качестве рабочего клапана обычно используется пилотный клапан. Этот клапан может мгновенно «полностью открыться», так что «пробка» газа может быть быстро введена под «пробку» жидкости, которая скопилась в стволе скважины во время «нижней» части прерывистого цикла газлифта.

Как правило, для измерения и контроля газлифта используются дистанционные терминалы на объектах и ​​у устьев скважин. Когда газлифтная закачка измеряется и контролируется на нагнетательном манифольде, это обычно делается с помощью RTU или DCS на станции манифольда. Обычно для измерения давления нагнетания в устье обсадной колонны, давления при добыче и, возможно, температуры нагнетания, температуры при добыче, дебита и, в некоторых случаях, внутрискважинных переменных используется небольшой RTU на устье скважины.

Просмотр книги Глава покупки

Читать полная глава

URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b9780128158975000147

Ali Hernández, в основных веществах. 9.2.7 Модернизация

Газлифтные клапаны проектируются в сочетании с процедурой размещения оправки только для новых скважин или для скважин, полученных в результате капитального ремонта, при котором эксплуатационная колонна насосно-компрессорных труб должна быть извлечена из скважины. В подавляющем большинстве случаев установленную в настоящее время арматуру необходимо заменить на новую без извлечения НКТ из скважины (например, в связи с изменением состояния скважины или системы, отказом арматуры). Когда существующие газлифтные клапаны по какой-либо причине должны быть заменены, их давления закрытия и открытия, а также диаметры их седла следует рассчитать заново. Этот процесс известен как «редизайн». Глубины установки клапанов определяются по уже установленным в скважине оправкам, но с учетом того, что для текущих условий эксплуатации может не потребоваться установка газлифтных клапанов в некоторые из существующих оправок. Обычно новые эксплуатационные давления меньше начальных из-за более низких пластовых давлений и, следовательно, нет необходимости располагать разгрузочные клапаны так близко, как они были первоначально установлены в скважине. Только в тех случаях, когда производственное давление увеличилось (из-за увеличения обводненности или пластового давления, вызванного проектом поддержания давления), может потребоваться установка клапанов ближе друг к другу. Но даже в этих случаях крайне маловероятно, что НКТ необходимо извлекать из скважины, поскольку расчеты интервалов обычно выполняются при больших градиентах давления разгружающей жидкости и с множеством коэффициентов запаса (не нужных для перепроектирования клапанов), которые позволят ( в некоторой степени) управление более высокими производственными нагрузками.

В процессе перепроектирования глубины новых клапанов определяются так же, как это делается в процедурах проектирования, описанных в разделах 9.2.1 и 9.2.2. Однако маловероятно, чтобы новая глубина клапана совпадала с глубиной какой-либо из уже установленных в скважине оправок. После того, как новая глубина клапана будет найдена с помощью расчетов перепроектирования, фактическая новая глубина будет соответствовать оправке (без установленного в ней нового газлифтного клапана) непосредственно над вновь рассчитанной глубиной. При этом, если было пропущено несколько оправок, во все из них должны быть установлены заглушки, кроме той, которая находится непосредственно над вновь рассчитанной глубиной (где будет установлен новый газлифтный клапан). Если в расчетах перепроектирования не окажется ни одной оправки выше глубины первой задвижки, то скважина не может быть перепроектирована под новые условия эксплуатации, поскольку текущее давление нагнетания недостаточно велико, чтобы достичь первой уже установленной в скважине оправки (если только первая, самый мелкий, клапан находится выше статического уровня жидкости, как объясняется далее в этом разделе). С другой стороны, если следующая оправка над вновь рассчитанной глубиной уже имеет новый клапан, назначенный в процессе перепроектирования, то расчеты перепроектирования не могут продолжаться дальше по скважине, и необходимо спроектировать клапан непосредственно над последней найденной глубиной, а не как разгрузочный клапан, но как рабочий клапан (с дополнительным последовательным перепадом давления, если это калиброванный клапан или как дроссельный клапан, если проектировщик предпочитает иметь дроссель в рабочей точке впрыска).

На рис. 9.45 показано начальное расстояние между оправками в скважине при высоком пластовом давлении (при этом общее количество оправок сильно преувеличено в дидактических целях). Видно, что рабочий клапан расположен значительно выше максимальной глубины, на которой может быть установлено газлифтное оборудование. Ниже рабочего клапана было установлено несколько оправок в соответствии с процедурами, описанными в разделе 9.2.1. Эти оправки устанавливаются таким образом, чтобы их можно было использовать для будущих условий эксплуатации, как показано на рис. 9..46.

Рисунок 9.46. Расстояние между оправками для снижения пластового давления.

Рисунок 9.47. До второй оправки можно добраться, потому что первая оправка находится выше статического пластового давления.

На рис. 9.46 оправки с 1 по 13 уже установлены. В новых условиях эксплуатации новая оправка с номером 1 находится именно там, где была установлена ​​оправка с номером 1. Это связано с тем, что P d1 , P ko и градиент давления разгрузки все те же. Калибровочное давление и диаметр первого клапана рассчитываются так же, как они были найдены при первоначальном проектировании, только теперь производственное давление значительно ниже исходного.

Затем, начиная с давления перекачки первого нового клапана, находят новую глубину оправки между оправками 3 и 4, после чего выбирают оправку 3 в качестве места, где будет устанавливаться новый клапан 2′. В оправку 2 устанавливается ложный клапан, а клапан 2′ проектируется со значениями давления нагнетания и добычи, найденными на глубине оправки 3. Следуя этим же шагам, клапан 3′ устанавливается в оправку 7, оставляя оправки 4, 5. , и 6 с установленными в них заглушками. Эта процедура продолжается таким образом до тех пор, пока не будет достигнута оправка 13, где установлен клапан 6′ в качестве новой рабочей точки впрыска.

Объясняемая до сих пор процедура перепроектирования очень хорошо работает для условий эксплуатации, в которых снизилось производственное давление; Но следование этому подходу во всех ситуациях (без дополнительных соображений) может вызвать проблемы, когда добычное давление в текущих условиях эксплуатации увеличилось из-за, например, более высокой обводненности или увеличения пластового давления из-за проекта ППД. Например, строго следуя процедурам проектирования для условий, показанных на рис. 9..47 (оправки 1 и 2 уже установлены) определит первый клапан как конечную точку закачки, и скважина не будет давать жидкости, потому что первый клапан находится выше статического уровня жидкости в пласте: расположение второго клапана от переброски НКТ давление, равное 1 pt (в соответствии с описанными выше правилами проектирования), пересекает рабочее давление первого клапана в точке b , указывая на то, что дальнейшая разгрузка скважины невозможна. Однако, если линию градиента разгрузки провести вверх от точки b ′ (там, где должно располагаться пересечение) она пересечет глубину первого клапана при значительно меньшем передаточном давлении, равном 1 pt’ на рис. 9.47. Поскольку первый клапан расположен выше статического давления в пласте (и при закачке газа через первый клапан флюид из пласта добываться не будет), можно закачивать газ для снижения давления добычи до 1 pt’ и, таким образом, , быть в состоянии добраться до второго клапана. Фактически, для данного клапана n любое давление перекачки n pt’ (найдена путем прослеживания линии градиента разгрузки от глубины следующего клапана ниже), которая лежит выше или правее кривой равновесия для максимально доступного расхода газа, может быть достигнута путем простого увеличения расход закачиваемого газа до значения, необходимого для снижения давления в НКТ до давления перекачки n pt’. Четвертый клапан на рис. 9.48 — это первый клапан с передаточным давлением слева от кривой равновесия; следовательно, в этом случае рабочим клапаном должен быть четвертый клапан, потому что будет невозможно добраться до пятого клапана, если расход нагнетаемого газа не может быть увеличен до значений выше целевого расхода газа. Клапаны выше статического уровня жидкости в резервуаре можно пропустить, следуя шагам, представленным в Разделе 9..2.8; но, если разработчик предпримет более осторожный подход, включив клапаны выше статического уровня жидкости в резервуаре, единственное требование к передаточному давлению клапанов, расположенных выше статического уровня жидкости в резервуаре (1 pt’ и 2 pt’ в случае рис. . 9.48) заключается в том, что эти давления должны быть не менее устьевого давления P d1 (если скважина не может быть разгружена в приямок или резервуар при атмосферном давлении) плюс коэффициент запаса (заданный проектировщиком), который может быть линейно пропорциональна глубине клапана. Устьевое давление P d1 обычно равно давлению на сепараторе или на производственном коллекторе на проточной станции.

Рисунок 9.48. Давление передачи четвертой оправки лежит слева от кривой равновесия.

Рабочий клапан затем устанавливается на четвертой оправке.

Рисунок 9.49. Процедура перепроектирования для новых условий с более высоким производственным давлением (клапаны IPO).

Методики расчета, которые для данного разгрузочного клапана могут быть использованы для определения расхода разгрузочной жидкости, требуемого расхода разгрузочного закачиваемого газа, температуры газлифтного клапана, а также давления его открытия и закрытия, идентичны представлено в Разделе 9. 2.1 для конструкций, основанных на последовательном снижении рабочего давления, но с особыми соображениями, которые поясняются далее. Эти соображения по перепроектированию расчетов калибровочных давлений газлифтных клапанов и диаметров их седла можно понять с помощью рис. 9.49, приведенного здесь в качестве примера конструкции клапанов IPO.

Диаметр седла клапана n должен основываться на его рабочем давлении (поскольку давление перед клапаном n -й клапан), давление перекачки n pt’ (как давление после клапана n th) и требуемый расход газа для достижения давления перекачки n pt’. Для клапанов выше статического уровня жидкости можно использовать минимальный диаметр седла (который должен быть выбран проектировщиком), поэтому нет необходимости рассчитывать требуемый расход газа. Для клапана n ниже уровня жидкости расход газа соответствует кривой равновесия, пересекающей давление n pt’ на этой конкретной глубине клапана, если существует такая равновесная кривая для давления перекачки: Клапаны ниже статического уровня жидкости в пласте, но с очень высокими давлениями перекачки (так что давления перекачки находятся справа от равновесного минимального расхода газа кривая) следует рассматривать так, как если бы они находились выше статического уровня жидкости. Для рабочего клапана давление после клапана, которое следует использовать для расчета диаметра седла, равно его рабочему давлению н пд.

Давления открытия и закрытия клапанов должны рассчитываться с использованием давления добычи n pd вдоль линии расчетного давления подачи, которая идет от поверхностного давления P WHD (определяется проектировщиком) до рабочее давление рабочего клапана, которое для случая, показанного на рис. 9.49, составляет 4pd. Рабочее давление для каждого разгрузочного клапана должно быть больше или равно давлению впрыска, которое определяет границу между дросселированием и потоком через отверстие. Это особенно важно в данном случае, поскольку данный клапан n должен оставаться открытым до тех пор, пока не будет достигнуто его передаточное давление n pt’ (которое может быть очень низким и привести к закрытию клапана). Давление перехода n pt’ нельзя использовать в уравнении механики клапана для определения давления открытия, потому что это давление перехода может быть меньше, чем рабочее давление на глубине клапана после завершения операции разгрузки и, как указано в Разделе 9. 2. 1, производственное давление выше расчетного производственного давления может привести к открытию разгрузочного клапана. Расчет давления закрытия и открытия выполняется по тем же уравнениям, что и в разделе 9..2.1 с единственным требованием, чтобы в этих уравнениях производственное давление было равно давлению n pd на линии расчетного производственного давления, как показано на рис. 9.49.

Несколько факторов безопасности, которые важны для процедур проектирования, приведенных в предыдущих разделах, могут не понадобиться во время операции по перепроектированию. Например, градиент давления разгрузочной жидкости, который используется для определения местоположения следующей более глубокой оправки, может быть равен градиенту флюидов, добываемых скважиной, или лишь немного превышать его. Кроме того, заглушки могут быть установлены в оправках выше статического уровня жидкости в резервуаре в соответствии с процедурами, описанными в Разделе 9..2.8. Фактическая логика алгоритма перепроектирования, используемого программным обеспечением для проектирования газлифта, должна представлять собой комбинацию процедур, показанных на рис. 9,49 и 9,46. Таким образом, оправки, которые больше не нужны, могут быть пропущены, а для тех, до которых трудно добраться, должны быть выполнены дополнительные расчеты, чтобы определить, находится ли требуемое давление переноса слева или справа от кривой равновесия, соответствующей целевой расход закачиваемого газа.

Просмотр главыКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128041338000099

Али Эрнандес, Основы газлифтной техники, 2016

2 Газовые клапаны и клапаны 2 задвижки

В одной скважине обычно устанавливают несколько газлифтных клапанов, поскольку необходимо разместить точку закачки как можно глубже в скважине, а использование только одного клапана в большинстве случаев бывает недостаточным. Чем глубже точка закачки, тем ниже становится гидравлическое давление на забое и может быть достигнута большая добыча жидкости. Имеющееся давление закачки обычно недостаточно велико, чтобы разгрузить скважину до максимально возможной глубины закачки. По этой причине процесс разгрузки осуществляется на разных стадиях с несколькими разгрузочными клапанами, расположенными вдоль НКТ. В начале операции разгрузки большая часть разгрузочных клапанов, если не все, открыты, и каждый раз открывается более глубокий клапан (то есть уровень жидкости опускается на глубину более глубокого клапана за счет действия впрыска газ), верхний клапан закрывается, и этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет открыта конечная точка впрыска. Таким образом, доступное поверхностное давление закачки не должно быть очень высоким, чтобы достичь максимально возможной глубины закачки, а затраты на сжатие и распределение газа снижаются. Процесс разгрузки газлифтных скважин описан в начале главы: Проектирование газлифтных установок непрерывного действия.

Клапан самой простой конструкции в большинстве случаев будет лучшим выбором для подъема газлифтных скважин. В зависимости от типа используемой оправки для газлифта газлифтные клапаны можно разделить на следующие категории:

Клапаны, извлекаемые на тросе. Эти клапаны расположены внутри НКТ в боковом кармане газлифтных оправок, и их можно устанавливать или извлекать с помощью операций на кабеле, выполняемых внутри НКТ. Обычно они имеют наружный диаметр 1 или 1,5 дюйма, хотя на рынок выходят новые клапаны высокого давления диаметром 1,75 дюйма для приложений с высоким давлением впрыска. Клапаны высокого давления также доступны в размерах 1,5 дюйма. клапаны ОД. При нормальной работе клапаны, извлекаемые с помощью троса, приобретают температуру, лежащую между температурой закачиваемого газа и температурой добычи (температура газожидкостной смеси вдоль эксплуатационной НКТ известна как «температура добычи»). Для некоторых типов клапанов их температура при нормальной работе ближе к рабочей температуре, в то время как для других их температура ближе к температуре нагнетаемого газа, см. раздел 9..2.4.

Клапаны, извлекаемые из НКТ, также называемые обычными клапанами. Для извлечения этих клапанов необходимо вытянуть колонну насосно-компрессорных труб из скважины. Обычно они бывают размером ⅝, 1 или 1,5 дюйма в диаметре. 1,5 дюйма. клапаны диаметра устанавливаются в обычные оправки, в которых клапаны находятся вне НКТ и их температуры равны температуре закачиваемого газа. 1-в. клапаны также могут быть установлены в оправках, подобных тем, которые используются для 1,5-дюймовых клапанов. клапаны, но они также могут быть установлены внутри НКТ в оправках, специально предназначенных для труб макаронного типа, или в оправках для заканчивания пакеровки. Трубки для макарон и комплектация упаковки описаны в Разделе 6.4. ⅝ дюйма. клапаны диаметра устанавливаются только в макаронные или упаковочные оправки. В пакерных установках может быть либо нежелательное отверстие в НКТ, либо НКТ была специально пробита на заданной глубине, а затем секция НКТ меньшего диаметра (длиной, как правило, не более 30 футов), со специальным типом газа. подъемная оправка и пакеры на каждом конце, устанавливается таким образом, чтобы пробитое (или нежелательное) сообщение НКТ-затрубное пространство изолировалось, а закачиваемый газ из затрубного пространства принудительно проходил через газлифтный клапан, установленный в специальной оправке.

Специальные клапаны для заканчивания ГНКТ. Эти клапаны чаще всего устанавливаются в концентрических оправках внутри ГНКТ и обычно имеют небольшие размеры. Существуют специальные оправки, используемые с гибкими трубами, в которые можно установить клапаны, извлекаемые с помощью троса, но они обычно доступны для гибких труб с номинальным диаметром 2 дюйма или больше.

Клапаны, которые используются в непрерывном газлифте, называются «одноэлементными клапанами», потому что они имеют только один подвижный компонент. Для прерывистого газлифта был разработан клапан другого типа, называемый «пилотным клапаном». В этой главе рассматриваются только одноэлементные клапаны. За некоторыми исключениями, одноэлементные клапаны не рекомендуются для прерывистого газлифта. Пилотные клапаны более сложны, и то, как они работают (и выходят из строя), объясняется в главе «Проектирование установок периодического газлифта».

В зависимости от силы, которая пытается открыть клапан, газлифтные клапаны (одноэлементные или пилотные клапаны) классифицируются как клапаны, управляемые давлением нагнетания (IPO), или клапаны, управляемые давлением добычи (PPO). Давление закачки – это давление закачиваемого газа на глубине задвижки, а давление добычи – это давление за задвижкой, также на глубине задвижки. Для обоих типов клапанов давление добычи и нагнетания пытаются открыть клапан, но для клапанов PPO влияние давления производства больше, потому что давление производства действует на большую площадь, в то время как для клапанов IPO верно обратное. Рис. 6.1 и 6.3 показаны, соответственно, схематические изображения одноэлементных клапанов IPO и PPO, и хотя они представлены здесь как клапаны, извлекаемые из НКТ, их внутренние компоненты в основном такие же, как и клапаны, извлекаемые с помощью троса. На рис. 6.1a схематично показан клапан IPO. Купол обычно заправляется азотом под давлением, которое определяется при проектировании газлифтной установки. Азот впрыскивается в купол через укропный клапан, который защищен хвостовой заглушкой, которая более реалистично показана на рис. 6.4 далее в этой главе. Сильфон представляет собой металлический компонент, который может расширяться или сжиматься в ответ на изменения внутреннего и внешнего давления. Обычно он заполнен вязкой демпфирующей жидкостью, предохраняющей сильфон от резких перепадов давления. Проволока очень малого диаметра обычно обвивается вокруг двух или трех витков сильфона, расположенных на каждом конце, для защиты целостности сильфона. Внутри сильфона имеются внутренние компоненты с каналами, через которые должна проходить демпфирующая жидкость каждый раз, когда сильфон расширяется или сжимается (на рисунке не показано). Для защиты эти внутренние компоненты также обеспечивают направляющую для движения сильфона (чтобы он двигался только вверх и вниз, а не в стороны) и стопор (что предотвратит движение сильфона после того, как он сожмется до минимально допустимой длины).

Рисунок 6.1. ИПО клапан.

Верхняя часть штока соединяется с нижним концом узла сильфона, а нижняя часть штока соединяется с шаром клапана. Когда клапан закрыт, шар сидит на седле клапана и не позволяет нагнетать газ в скважину. Шар и седло клапана изготавливаются из различных материалов в зависимости от требуемой от них эрозионной стойкости. Доступное в продаже сечение проходного сечения седла может незначительно меняться в зависимости от типа материала, используемого для его изготовления. Пружина обеспечивает дополнительную силу, которая вместе с давлением азота пытается закрыть клапан. Пружина используется только для добавления этой дополнительной силы (меньшей, чем сила, обеспечиваемая азотом) для защиты сильфона. Компании-производители клапанов устанавливают эквивалентное калибровочное давление пружины, которое обычно является постоянным для данной модели клапана. В подавляющем большинстве используемых сегодня клапанов IPO, заполненных азотом, пружины этого типа не установлены. С другой стороны, есть клапаны IPO, для которых единственное закрывающее усилие исходит от пружины, а купол герметизируется при атмосферном давлении; однако клапаны этого типа редко используются по причинам, которые объясняются далее в этой главе.

Наконец, встроенный обратный клапан устанавливается внутри газлифтного клапана для предотвращения вытекания жидкости из НКТ в затрубное пространство, если клапан открыт, а давление добычи превышает давление закачки. Ввиду малого объема пространства между обратным клапаном и основным седлом газлифтного клапана прямо над ним (кроме того, что большинство обратных клапанов не обеспечивает полной герметичности) можно установить следующее. Несмотря на то, что встроенный обратный клапан предотвращает попадание жидкости в кольцевое пространство, этот обратный клапан позволяет передавать давление добычи в пространство непосредственно над ним, так что шар подвергается воздействию давления добычи (которое является давление в НКТ в случае рис. 6. 1), если клапан закрыт. Тогда газлифтный клапан IPO реагирует как на добычу, так и на давление нагнетания, но давление нагнетания ( P iod на рис. 6.1) воздействует на большую площадь (зона сильфона минус площадь седла), в то время как производственное давление ( P t ) действует только на площадь седла. Вот почему они называются «клапаны IPO». Недавно разработанные встроенные обратные клапаны могут выдерживать перепады давления до 10 000 фунтов на квадратный дюйм, что делает их эффективным барьером, когда абсолютно необходимо предотвратить попадание производственных флюидов в кольцевое пространство обсадной колонны. Даже если обратный клапан обеспечивает плотное герметичное уплотнение, не допускающее сообщения НКТ с внутренней частью газлифтного клапана, значение P t все еще действует на шар клапана. Это связано с тем, что контакт шар-седло всегда допускает небольшую утечку газа из межтрубного пространства в НКТ и, как только давление объема, находящегося между шаром и обратным клапаном, становится выше P t , газ будет проходить через обратный клапан по направлению к насосно-компрессорной трубе, поддерживая, таким образом, давление на шаре постоянным на уровне P t до тех пор, пока клапан остается закрытым и давление в кольцевом пространстве больше, чем давление в НКТ на глубине клапана. Обратные клапаны, обеспечивающие плотное герметичное уплотнение, являются относительно новыми, и большинство обратных клапанов, используемых сегодня в промышленности, позволяют передавать давление из трубки в объем, расположенный между шаром и седлом.

На рис. 6.1b показан заполненный азотом клапан IPO без пружины вместе с давлением, которое пытается открыть или закрыть клапан. Давление нагнетания газа в кольцевом пространстве, P iod , действует на площадь, равную площади сильфона, A b , за вычетом площади канала, A p , и пытается открыть клапан. С другой стороны, производственное давление или давление в НКТ P t воздействует на седло или порт A p , а также пытается открыть клапан, но это имеет меньший эффект, поскольку площадь седла меньше, и обычно рабочее давление также меньше, чем давление впрыска. Давление азота внутри купола P bt воздействует на всю площадь сильфона и пытается закрыть клапан. Когда силы, пытающиеся открыть клапан, превышают силы, которые пытаются его закрыть, клапан открывается, и газ может быть нагнетен в НКТ, если давление нагнетания больше, чем давление добычи. На некоторых клапанах IPO сильфоны установлены, как показано на рис. 6.2a, b, чтобы они могли выдерживать более высокие калибровочные давления, поскольку давление в куполе действует на внешнюю поверхность сильфона (а не на внутреннюю), а сильфон расширяется, а не сжимается при открытии клапана. Такая конфигурация сильфона также позволяет клапану полностью открываться с меньшим повышением давления по сравнению с давлением открытия клапана, что важно во время процесса разгрузки, поскольку можно легко достичь требуемой скорости потока нагнетаемого газа.

Рисунок 6.2. Различные доступные конфигурации клапанов IPO.

Дроссели могут быть установлены до или после седла клапана, как показано на рис. 6.2b, c соответственно. Дроссели перед седлом уменьшают разброс клапана (определяемый как разница между давлением открытия и закрытия клапана) до минимального значения. Этот эффект и преимущества, которые он дает, объясняются в главе: Проектирование установок непрерывного газлифта. Дроссели после седла устанавливаются таким образом, чтобы основной перепад давления на клапане происходил через дроссель, а не через седло. Это имеет два преимущества: защищает седло от эрозии и помогает стабилизировать работу клапана, как описано в разделе 8.3.

Сильфоны большинства имеющихся в продаже газлифтных клапанов могут выдерживать калибровочное давление на испытательном стенде от 1800 до 2200 фунтов на квадратный дюйм; но есть газлифтные клапаны, изготовленные для приложений высокого давления (с традиционной сильфонной технологией), которые могут выдерживать более высокие калибровочные давления. Кроме того, на рынке появились новые газлифтные клапаны, в которых не используются традиционные металлические сильфоны, а используется специальное расположение металлических колец (сваренных вместе по их внутреннему и внешнему краям), которое герметизирует жидкость внутри фиксированного общего объема, который может изменять форму. (как показано на рис. 6.2d для закрытого и открытого клапана). Эти клапаны можно использовать для очень высоких калибровочных давлений испытательного стенда. Азот, при давлении равном P bt , применяется внутри купола, а не внутри инкапсулированного объема жидкости (который запечатан).

На рис. 6.3 показаны различные возможные конфигурации клапанов PPO.

Рисунок 6.3. клапаны ППО.

Внутренняя конфигурация, показанная на рис. 6.3a, используется для обычных клапанов и клапанов, извлекаемых с помощью троса. Конфигурация, показанная на рис. 6.3b, используется только для обычных клапанов. В обоих случаях (а и б) производственное давление, P т , прикладывается к области сильфона за вычетом области порта, A b A p , а давление впрыска газа, P iod , прикладывается к области порта A стр . Оба этих давления пытаются открыть клапан, в то время как давление азота в куполе, P bt , пытается его закрыть. Когда силы, пытающиеся открыть клапан, превышают силы, пытающиеся его закрыть, клапан открывается, и газ нагнетается из кольцевого пространства в НКТ, если давление нагнетания больше, чем давление добычи. Обычно клапаны PPO подпружинены, а сильфон уплотнен при атмосферном давлении, как показано на рис. 6.3c, d, которые представляют собой клапаны, извлекаемые тросом. Конфигурация, показанная на рис. 6.3c, используется чаще всего. Газлифтные скважины с клапанами ППО очень трудно ремонтировать, поскольку сложно точно рассчитать давление добычи, чего нельзя сказать о гораздо более простом расчете давления закачки газа на глубине. Дополнительным недостатком клапанов ППО конфигураций на рис. 6.3а, в, г является то, что седла этих клапанов очень тесны (имеют меньшие коэффициенты расхода). Эти седла называются перекрестными седлами: газ поступает в область наконечника штока через боковое отверстие, а затем направляется вниз через пять или шесть параллельных отверстий, которые направляют поток газа к носовой части клапана (эти отверстия имеют объединенную проходную площадь больше проходного сечения бокового отверстия). Недавно разработанные перекрестные седла обеспечивают площадь проходного сечения, большую, чем площадь, обеспечиваемая пятью или шестью параллельными отверстиями. Несмотря на свои недостатки, клапаны PPO рекомендуются в местах, где давление впрыска очень низкое или оно постоянно колеблется. Клапаны PPO также рекомендуются для двойных скважин, чтобы свести к минимуму влияние давления закачки газа на открытие и закрытие клапанов. Некоторые специалисты не рекомендуют использовать газлифтные клапаны PPO в скважинах, извлекающих песок, поскольку клапан может быть полностью забит песком вокруг сильфона и переходника сильфона.

На рис. 6.4 показан более реалистичный вид внутренних компонентов извлекаемого троса, IPO, газлифтного клапана. На нем также показано, как газлифтный клапан устанавливается и закрепляется внутри гнезда газлифтной оправки. Различные геометрические формы газлифтных оправок приведены в следующем разделе.

Рисунок 6.4. Внутренние компоненты троса извлекаемые, ВПО, газлифтный клапан.

Хвостовая заглушка, показанная на рис. 6.4, очень важна. Если эта заглушка выходит из строя и внешнее давление вокруг клапана больше, чем давление в куполе, купол будет находиться под давлением, потому что укропный клапан открывается всякий раз, когда внешнее давление превышает давление внутри купола. Медная шайба под заглушкой и уплотнительное кольцо (или два) вокруг заглушки используются для герметизации хвостовой заглушки. Защелка, крепящая газлифтный клапан к оправке, установлена ​​над хвостовой пробкой. Давление впрыска внутри клапана может выбить клапан из кармана оправки, если защелка не используется. Существует несколько типов защелок, которые соответствуют типу используемой оправки газлифта. В конце этого раздела объясняются различные способы фиксации газлифтных клапанов внутри кармана защелками. Верхняя и нижняя набивка газлифтного клапана, показанные на рис. 6.4, заставляют нагнетаемый газ проходить из портов оправки только внутрь газлифтного клапана. Внешний диаметр набивки таков, что обеспечивает идеальное уплотнение полированного отверстия гильзы. Набивки изготавливаются из неметаллических материалов различного состава в зависимости от типа применения: «обычные эластомерные материалы» для нормальной эксплуатации или «специальные материалы» для кислых рабочих сред или горячих применений для скважин, подвергшихся нагнетанию пара. На рис. 6.5 показан способ нагнетания газа из кольцевого пространства через газлифтный клапан в НКТ. Нагнетаемый газ обычно поступает в НКТ через носовую часть клапана в направлении, противоположном направлению потока жидкости. Этот факт не влияет на добычу скважины, поскольку обычные пластовые дебиты газа и плотность закачиваемого газа недостаточно высоки для замедления выхода жидкости из пласта.

Рисунок 6.5. Поток газа из нагнетательного затрубного пространства через газлифтный клапан в НКТ.

Клапаны, извлекаемые из НКТ, называются «обычными клапанами», потому что они были единственными, которые использовались до разработки клапанов, извлекаемых с помощью троса. Компоненты обычного клапана (как они выглядят на самом деле) и способ их установки в обычные оправки показаны на рис.  6.6. Большинство обычных оправок намного дешевле, чем оправки с боковыми карманами. Различные типы оправок для клапанов, извлекаемых из НКТ, показаны в следующем разделе. Как объяснялось в разделе 6.2, во всем мире до сих пор используются обычные клапаны.

Рисунок 6.6. Обычный клапан устанавливается в обычную оправку.

Важным вопросом является размер газлифтного клапана. 1,5 дюйма. клапаны диаметра настоятельно рекомендуются, поскольку они имеют следующие преимущества:

Они обеспечивают более высокие скорости подачи газа.

Они служат дольше без сбоев.

Они имеют более широкий диапазон соотношений площадей. Отношение площадей определяется как площадь седла, деленная на площадь сильфона. Роль отношения площадей клапана к давлениям открытия и закрытия газлифтных клапанов, а также преимущества использования отношений площадей от очень малых до очень больших значений объясняются в главе: Механика газлифтных клапанов.

Для непрерывных газлифтных операций лучше иметь меньшие значения разброса клапана (разброс определяется ранее как разница между давлением открытия и давлением закрытия клапана). Это позволяет избежать нестабильности работы, известной как «помехи клапана», при которой одновременно открывается более одного клапана. Чем меньше отношение площадей клапана, тем меньше становится его распространение. 1,5 дюйма. клапаны диаметра имеют отношение площадей меньше, чем у клапанов диаметром 1 дюйм. клапаны с одинаковым диаметром седла. Вот почему 1,5 дюйма. клапаны диаметром, как правило, имеют меньше проблем с помехами клапана, чем клапаны диаметром 1 дюйм. клапаны делают. Вмешательство клапана объясняется в главах: Проектирование установок непрерывного газлифта; Постоянное устранение неисправностей газлифта. Кроме того, если коэффициент площади очень мал, влияние производственного давления на открытие клапана уменьшается: это упрощает анализ устранения неполадок, поскольку ошибки, допущенные при расчете производственного давления (которое трудно точно рассчитать), не оказывает большого влияния на прогноз давления открытия клапана.

Один раз в 1,5 дюйма. диаметр клапана открыт, приращение давления впрыска, необходимое для полного открытия клапана, меньше, чем требуется для 1-дюймового. клапаны диаметр. Очень важно иметь возможность открыть клапан как можно шире, чтобы шарик не мешал потоку нагнетаемого газа. Увеличение давления впрыска, необходимое для перемещения шара на заданную длину, пропорционально так называемой «степени нагрузки сильфона», которая представляет собой отношение увеличения давления впрыска к пройденному штоком расстоянию, которое вызывает это увеличение давления в квазистатических условиях (очень малое расход газа). Если степень нагрузки на сильфон мала, увеличение давления, необходимое для полного открытия клапана, уменьшается (наполненные азотом клапаны диаметром 1,5 дюйма имеют меньшую степень нагрузки на сильфон, поскольку объем, занимаемый азотом в куполе, больше).

Один небольшой недостаток: 1,5-дюймовый. Отличительной особенностью клапанов с наружным диаметром является то, что их немного сложнее вытащить из оправок с боковыми карманами с помощью канатных инструментов, поскольку на эти инструменты необходимо воздействовать более высокими нагрузками. Компаниям, занимающимся обслуживанием канатных дорог, необходимо поддерживать инструменты для переброски, спуска и вытягивания в отличном состоянии, чтобы избежать эксплуатационных проблем при извлечении или установке 1,5-дюймовых труб. клапаны. Установка 1,5-дюймового. Клапаны наружного диаметра также могут быть более сложными в наклонных колоннах насосно-компрессорных труб, поскольку вес клапана может не позволить ему выровняться с входом в боковой карман.

Подавляющее большинство скважин с газлифтом имеют так называемые «диафрагменные клапаны», установленные в рабочей точке нагнетания (самая глубокая возможная точка нагнетания в скважине), в то время как «калиброванные клапаны» (показанные выше) используются в качестве разгрузочных клапанов. Диафрагменные клапаны показаны на рис. 6.7. Дроссельный клапан внешне идентичен калиброванному газлифтному клапану; но только порт и встроенный обратный клапан устанавливаются внутри дроссельных клапанов и, следовательно, они всегда «открыты». Седла обычно такие же, как и в калиброванных клапанах, но существуют дроссельные клапаны с более обтекаемой конструкцией седла, как показано на рис. 6.7b. Как объяснялось в главе «Поток газа через газлифтные клапаны», конструкция седла такого особого типа помогает стабилизировать добычу скважины.

Рисунок 6.7. Дроссельные клапаны.

Установка дроссельного клапана в рабочей точке впрыска имеет следующие преимущества:

Давление впрыска может упасть до низких значений без закрытия клапана (просто потому, что они всегда открыты).

Они оказывают меньшее сопротивление потоку нагнетаемого газа, поскольку не имеют штока и шара калиброванного клапана, препятствующего потоку.

Расход газа рассчитывается с помощью очень простых уравнений вместо сложных моделей, необходимых для калиброванных газлифтных клапанов.

Они дешевле.

Однако бывают ситуации, когда лучше установить калиброванные клапаны в рабочей точке впрыска. Например, при останове компрессорной установки и низком пластовом давлении давление нагнетаемого газа в кольцевом пространстве упадет до очень низких значений, если в рабочей точке нагнетания будет установлена ​​диафрагма. После повторного запуска компрессора необходимо будет восстановить рабочее давление впрыска. Если скважину сразу не закрыть, потерянный из затрубного пространства газ поступает в сепаратор и в газосборные линии, идущие на вход компрессора. Давление всасывания компрессора обычно представляет собой фиксированное значение, которое не может быть превышено, поэтому может возникнуть необходимость стравить часть газа, поступающего из скважин, после отключения компрессора, если только газ не может быть направлен в сбытовую линию низкого давления. Если в рабочей точке нагнетания установлен калиброванный клапан, то после отключения компрессора давление нагнетания в кольцевом пространстве скважины падает только до давления закрытия клапана и остается на этом уровне до перезапуска компрессора.

Калиброванные клапаны, установленные в точке закачки, также облегчают поиск неисправностей в скважине. Если клапан IPO в рабочей точке нагнетания или любой разгрузочный клапан IPO поврежден, это легко обнаружить, перекрыв подачу газа в скважину. Если давление нагнетания падает ниже давления закрытия нагнетания рабочего клапана, то один из клапанов, установленных в скважине, должен был выйти из строя и он открыт.

Дополнительным преимуществом калиброванных клапанов является то, что они имеют тенденцию стабилизировать работу скважины, если проблема нестабильности не слишком серьезна.

Обычно давление нагнетания на поверхности после клапана регулирования расхода газа на поверхности (или штуцера) является показателем давления добычи на глубине дроссельного клапана газлифта (как указывалось ранее, давление добычи – это давление за клапан). Если это производственное давление намного ниже, чем его ожидаемое проектное значение, давление нагнетания на поверхности также может быть очень низким, и из-за высокого перепада давления образование гидратов на клапане управления нагнетанием на поверхности (или штуцере) может прервать поток нагнетаемого газа в обсадно-трубное пространство. Эта проблема легко решается путем установки калиброванного клапана в точке закачки для поддержания высокого давления закачки на поверхности независимо от значения давления добычи на глубине.

Отверстия и седла должны быть устойчивы к истиранию. Вырезанные седла очень распространены в газлифтных скважинах. Твердые частицы, переносимые с нагнетаемым газом или с жидкостями при разгрузке скважины, могут разрезать седло клапана. Некоторое количество газа, обычно очень небольшое, просачивается через газлифтный клапан с разрушенным или вырезанным седлом. Это легко проверить с помощью исследования температуры в скважине; небольшое снижение температуры обычно наблюдается на разгрузочных клапанах. Эти утечки газа обычно не очень важны, но иногда они значительно снижают эффективность подъема. Для нормальных условий эксплуатации седла изготавливаются из стандартного монеля, а для обеспечения высокой стойкости к истиранию — из твердого сплава. Для некоторых моделей клапанов площадь проходного сечения седла немного меняется в зависимости от типа материала, используемого в его конструкции.

До этого момента предполагалось, что газ закачивается вниз по кольцевому пространству, а жидкости добываются вверх по НКТ. В некоторых случаях целесообразно закачивать газ вниз по эксплуатационной колонне и добывать жидкости вверх по кольцевому пространству. Это рекомендуется в скважинах с очень высоким дебитом жидкости, для которых перепад давления в НКТ будет слишком большим. Когда жидкости добываются вверх по кольцевому пространству, следует проверить наличие коррозионно-активных элементов, таких как CO 2 или H 9.0047 2 S в присутствии воды или других коррозионно-активных веществ, которые могут повредить корпус, отсутствуют. Существуют специальные оправки (для клапанов, извлекаемых с помощью троса), которые специально разработаны для добычи жидкости в кольцевом пространстве, хотя для этой цели также можно использовать обычные оправки. Все эти возможности объясняют, почему существует множество доступных внутренних конфигураций газлифтных клапанов: чтобы адаптировать их работу к типу оправки и потоку (кольцевая или НКТ), в котором работает скважина. Эти конфигурации клапанов показаны в следующем разделе после описания различных типов оправок, см. рис. 6.23 и 6.24.

Иногда необходимо изолировать сообщение между НКТ и затрубным пространством, обеспечиваемое газлифтной оправкой. Это происходит, когда разгрузочный клапан больше не нужен, потому что давление добычи снизилось, и оправку можно пропустить (во время операции разгрузки), чтобы углубиться в скважину. В этих случаях в ненужный боковой карман разгрузочной оправки просто устанавливается прочный металлический стержень в виде газлифтного клапана (с верхним и нижним уплотнениями и защелкой). Их называют «фиктивными клапанами». Если необходимо установить заглушку в оправке между двумя эксплуатационными пакерами, которая используется для сообщения нефте-, газо- или вододобывающей зоны с НКТ, в оправка. Если установлен обычный фиктивный клапан, давление в кольцевом пространстве может быть выше, чем давление в НКТ, и канатные инструменты могут взорвать НКТ после того, как защелка фиктивного клапана будет разблокирована. При использовании уравнительных манекенов оба давления сначала выравниваются путем вытягивания штыря, установленного внутри фиктивного клапана, и таким образом устанавливается сообщение между трубой и кольцевым пространством до того, как защелка будет освобождена. Для большинства уравнительных манекенов требуется два спуска на тросе: один для выравнивания давления, а другой для извлечения клапана из скважины; однако некоторые модели позволяют выполнять обе операции всего за один канатный рейс.

Бывают ситуации, когда газлифтные оправки с фиктивными клапанами устанавливаются в новые скважины, которые могут работать с естественным потоком. Когда обводненность увеличивается или пластовое давление падает и скважина больше не может работать с естественным потоком, эти фиктивные клапаны могут быть заменены калиброванными клапанами, чтобы иметь возможность эксплуатировать скважину с помощью газлифта. Появились новые продукты, которые устраняют необходимость использования фиктивных клапанов в новых скважинах: вместо использования фиктивных клапанов в новой скважине в начале ее эксплуатации можно запустить калиброванные клапаны, но эти клапаны намеренно заглушены специальным уплотнительным материалом, который может быть растворен путем закачки соответствующих химикатов, когда скважина должна работать на газлифте. Существует также тип фиктивного клапана, который можно преобразовать в диафрагменный клапан, вытащив штырек, установленный внутри фиктивного клапана (не расстегивая его), оставив полый клапан с седлом заданного диаметра, который затем можно использовать в качестве диафрагмы. дроссельный клапан в рабочей точке впрыска.

В местах, где внутри НКТ могут скапливаться органические или неорганические отложения, оправки и газлифтные клапаны можно заказать со специальным покрытием, препятствующим скоплению таких отложений в таких критических местах, как задвижка.

Как показано на рис. 6.4, защелка устанавливается в верхней части извлекаемого на кабеле клапана, чтобы прикрепить его к оправке газлифта, на которой установлен газлифтный клапан. На рис. 6.8 показана защелка, в которой запирающим элементом является кольцо.

Рисунок 6.8. Защелка кольцевого типа.

Штифт удерживает скользящую деталь на корпусе защелки. На рис. 6.9 показано, как защелка вставляется в пространство, где расположено плечо защелки, прямо над карманом оправки газлифта. Когда клапан входит в карман, стопорное кольцо соприкасается с буртиком фиксатора в оправке. На рис. 6.9а кольцо (при движении вниз) касается плеча защелки. Затем, когда защелка продолжает двигаться, кольцо перемещается в сторону благодаря форме скользящего элемента, позволяя защелке пройти через выступ защелки, рис. 6.9.б. Как только кольцо прошло заплечик защелки, пружина толкает кольцо обратно в исходное положение, и газлифтный клапан фиксируется в оправке: единственный способ разблокировать клапан — срезать штифт так, чтобы скользящая часть двигалась вверх. и кольцо может двигаться вбок, чтобы извлечь газлифтный клапан.

Рисунок 6.9. Механизм блокировки газлифтного клапана.

Чтобы разблокировать клапан, следует перемещать скользящую деталь в направлении стрелки, показанной на рис. 6.10a, пока штифт не срежется и скользящая деталь не сможет двигаться вверх, позволяя запорному кольцу двигаться вбок, рис. 6.10 б.

Рисунок 6.10. Разблокирующий механизм.

Плечо защелки для кольцевых защелок представляет собой полукруг (не 360-градусное плечо). Важно знать, что для 1,5-дюйм. клапаны диаметра, также имеются запорные буртики на 360 градусов, где невозможно установить задвижки кольцевого типа. На рис. 6.11 показан процесс фиксации в оправке с заплечиком на 360 градусов. То, как этот тип защелки можно вытащить из оправки, показано на рис. 6.12. Защелки для 1-в. Газлифтные клапаны для наружного диаметра предназначены для 180-градусных запорных заплечиков, а для 1,5-дюймовых. Газлифтные клапаны НД имеют защелки на 180- и 360-градусные запорные буртики.

Рисунок 6.11. Запорный механизм газлифтного клапана в оправках с запорными буртиками на 360 градусов.

Рисунок 6.12. Механизм разблокировки (защелка на 360 градусов).

Уплотнительные кольца в защелке, показанной на рис. 6.12, используются в случае, если необходимо изолировать нижнюю часть защелки, чтобы избежать скопления грязи, которая может затруднить вытягивание клапана из кармана. Но бывают ситуации, когда желательно обеспечить обтекание защелки жидкостью или газом. Некоторые газлифтные клапаны, использовавшиеся в прошлом, имели выпускные отверстия для газа в верхней части клапана, а не в носовой части. Этот тип клапана показан в примере в следующем разделе; см. рис. 6.21 и 6.22. Эти клапаны необходимо устанавливать с защелками без уплотнительных колец. Часть циркуляционных клапанов также устанавливается с помощью задвижек без уплотнительных колец (циркуляционные клапаны устанавливаются в газлифтных оправках для защиты полированного отверстия бокового кармана при промывке скважины чистыми жидкостями после КРС). На рис. 6.13 показаны два типа защелок, представленных на данный момент, с уплотнительными кольцами и без них. Те, у которых нет уплотнительных колец, обычно имеют канавку вдоль нижнего соединения коробки.

Рисунок 6.13. Замки с уплотнительными кольцами и без них.

Третий тип защелки описан на рис. 6.14 и 6.15. Этот тип защелки называется «защелкой для сбора», и ее основное преимущество заключается в том, что она может очень легко скользить в оправку, что делает ее идеальной для мест, где трудно сотрясать вниз для установки газлифтного клапана.

Рисунок 6.14. Установка защелки сборного типа.

Рисунок 6.15. Разблокирующий механизм (собрать защелку).

Некоторые 1-дюйм. Модели газлифтных клапанов диаметра имеют защелки, очень похожие на описанные на рис. 6.14 и 6.15, которые являются неотъемлемой частью клапана, но расположены непосредственно над носиком клапана, как показано на рис. 6.16. Важно иметь в виду, что данный тип клапанов не может быть установлен в большинстве газлифтных оправок, предназначенных для кольцевого потока или для накопительных камер; обе эти оправки объясняются в следующем разделе.

Рисунок 6.16. 1-в. клапан со встроенной нижней защелкой.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128041338000063

Газлифт: принцип работы, зачем его использовать и необходимое оборудование

Газлифт — это система механизированной добычи, в которой газ закачивается в обсадную колонну добываемой скважины, чтобы помочь поднять жидкости на поверхность через эксплуатационную колонну.

В этом видео Кайл объясняет, почему производитель может выбрать газлифт, рассказывает о двух типах газлифта, выделяет компоненты системы и объясняет, как она работает.

Преимущества газлифта

Почему производитель может выбрать газлифт?

Короткий ответ: стоимость. В большинстве случаев газлифт будет наиболее рентабельной формой механизированной добычи. Этому есть несколько основных причин:  

  • Низкие эксплуатационные расходы для всей системы, поскольку в качестве топлива для компрессора используется природный газ, 
  • Не требует дополнительного внутрискважинного оборудования для обслуживания и монтажа в отличие от других систем механизированной добычи.
  • Благодаря небольшому количеству движущихся частей ремонт выполняется быстро и экономично.
  • При изменении условий потока производители могут недорого демонтировать и заменить газлифтный клапан без буровой установки для капитального ремонта.

В зависимости от состава скважины производители используют один из двух типов газлифта: непрерывный или периодический.

Что такое непрерывный газлифт?

Непрерывный газлифт может быть адаптирован к широкому диапазону условий добычи в газовых скважинах, таких как скважины с большим углом наклона, скважины с высоким газонефтяным отношением и скважины с песком, парафином или окалиной.

Однако он не подходит для скважин с тяжелой нефтью или эмульсией.

Что такое прерывистый газлифт?

Системы прерывистого газлифта могут эффективно работать в скважинах с низким давлением и низкой производительностью.

Прерывистый газлифт – это когда закачка газа осуществляется с заданным интервалом и добыча флюидов осуществляется в прерывистом цикле.

Как работает система газлифта

Теперь давайте посмотрим, как работает стандартная система непрерывного газлифта, и определим каждый компонент.

После первоначального запуска скважина должна давать достаточный объем газа для работы газлифтной системы. Во многих газлифтных скважинах дополнительный газ берется из близлежащих скважин или трубопроводов, чтобы «запустить» процесс механизированной добычи.

Если скважина не производит достаточно газа для удовлетворения потребности в объеме газлифтной системы, добавочный газ может подаваться из линии продаж или соседней скважины.

Компрессор 

Природный газ низкого давления сжимается и поступает в нагнетательную линию или перенаправляется через перепускной клапан, если в стволе скважины соблюдены требования по давлению и объему.

 

Клапан нагнетания газа (регулирующий клапан) 

Клапан нагнетания газа помогает контролировать поток природного газа в скважину. Регулирующие клапаны высокого давления Kimray используются в этом приложении, потому что они обеспечивают гибкость в размерах затвора и могут управляться пневматически или электрически.

Газлифтные клапаны 

Газ поступает в обсадную колонну и спускается к газлифтным клапанам.

Большинство газлифтных клапанов открываются в ответ на заданное давление газа в обсадной колонне. Давление корпуса (P1) сжимает сильфон внутри клапана и поднимает шток, открывая клапан.

Когда сжатый газ поступает в НКТ через газлифтный клапан, энергия расширяющегося газа толкает нефть ближе к поверхности. Газ также аэрирует столб жидкости, снижая ее плотность и позволяя ей легче течь при меньшем давлении.

С интервалами под поверхностью установлены дополнительные газлифтные клапаны. В начале добычи эти «разгрузочные» клапаны используются для снижения плотности столба жидкости, поднявшегося над первичным газлифтным клапаном.

Этот «рабочий клапан» нагнетает газ в самую глубокую точку ствола скважины. Этот процесс называется запуском скважины или разгрузкой скважины.

Стоячий клапан 

Стоячий клапан гарантирует, что все жидкости остаются в НКТ, а не позволяют жидкости выходить в пласт. Однако, как и обратный клапан, стоячий клапан позволяет газу и жидкости поступать в НКТ из резервуара.

Пакер

Пакер — это устройство, которое образует уплотнение между двумя камерами скважины — НКТ и обсадной трубой. Это уплотнение предотвращает попадание нагнетаемого газа в пласт или в конец эксплуатационной колонны.

заключительные этапы эксплуатации скважины 

На заключительных этапах добычи в конце срока эксплуатации скважины операторы могут заменить другие системы механизированной добычи прерывистым газлифтом до тех пор, пока пластовое давление не станет слишком низким для подъема целевых объемов жидкости.

Когда газлифт неэкономичен или забойное давление слишком низкое, операторы обычно переключаются на штанговые насосы или электрические погружные насосные системы.

Чтобы поговорить со специалистом о газлифте, обратитесь в местный магазин Kimray или к авторизованному дистрибьютору.

Кайл Эндрюс

Кайл Эндрюс работает тренером по продуктам и приложениям в Kimray. Он проводит обучение продуктам и приложениям для отдела продаж и клиентов Kimray.

Еще Kyle

Реле с двумя электромагнитными клапанами двухступенчатый клапан впрыска топлива для дизельных двигателей

Настоящее изобретение относится к клапану впрыска топлива, имеющему устройство двухфазного впрыска топлива, и, в частности, к реле с двумя электромагнитными клапанами с двухфазный клапан впрыска топлива для дизельного двигателя, в котором имеется несколько отверстий сопла клапана впрыска топлива, который впрыскивает топливо в цилиндр в соответствии с давлением топлива, нагнетаемого топливным насосом в большом морском двигателе и двигателе среднего размера. , изменяется таким образом, что два соленоидных клапана взаимодействуют друг с другом для работы в момент времени с низкой нагрузкой и в момент времени с высокой нагрузкой, чтобы активно справляться с низким давлением и высоким давлением, тем самым позволяя открывать области низкой нагрузки и высокой нагрузки при случайный момент времени и уменьшение остаточного количества топлива, остающегося в канале впрыска после впрыска, для получения улучшенных характеристик сгорания и большей экономии топлива.

Как правило, обычный дизельный двигатель имеет один игольчатый клапан и одну пружину, при этом игольчатый клапан открывается, когда вводится топливо с давлением выше, чем давление открытия, и закрывается, когда давление топлива ниже.

Таким образом, когда топливо высокого давления, образованное в топливном насосе, поступает в топливный клапан, если в топливном клапане создается давление выше, чем давление открытия, за счет давления мазута пружина поднимает игольчатый клапан против усилие, прижимающее игольчатый клапан, так что топливо впрыскивается в цилиндр через несколько отверстий форсунки, расположенных на конце форсунки. Такой способ состоит из одного механизма, в котором все отверстия форсунок открываются по заданному одному давлению открытия, и, таким образом, после образования давления открытия, даже если на топливный клапан подается более высокое давление, впрыск должен продолжаться только через заданное количество отверстий для форсунок. Поэтому, когда двигатель продолжает работать на малой частоте вращения или при малой нагрузке, впрыск не происходит, а при давлении выше давления открытия впрыск происходит через все отверстия форсунок независимо от уровня давления, при котором схема впрыска не пропорциональна давлению, и объем впрыска нельзя адаптивно контролировать в зависимости от давления. Кроме того, поскольку несколько изготовленных отверстий форсунки открываются или закрываются одновременно, остаток топлива, остающийся между закрытым игольчатым клапаном и форсункой после завершения впрыска, поступает в цилиндр через отверстие форсунки, тем самым вызывая проблемы, связанные с отработавшими газами и топливом. экономика.

Ссылаясь на фиг. На фиг.15 описаны подход Wartsila-Sulzer, подход MAN-B&W и двигатель среднего размера, которые представляют собой репрезентативную форму обычного топливного клапана. В подходе Wartsila-Sulzer, когда давление превышает давление открытия, но не может сформировать высокое давление, топливо поступает в цилиндр, а не впрыскивается в цилиндр через несколько отверстий форсунки, изготовленных на форсунке. Кроме того, даже после завершения впрыска топлива пространство (объем SAC) между закрытым игольчатым клапаном и отверстием форсунки является большим, так что остатки топлива, оставшиеся в этом пространстве, стекают в цилиндр, тем самым вызывая проблему вредных газов, как описано выше. . В подходе MAN-B&W для уменьшения объема SAC используется игольчатый клапан в золотниковом методе, однако подход MAN-B&W имеет ограничение, заключающееся в том, что с давлением, превышающим давление открытия, нельзя активно справляться. Другими словами, несмотря на то, что объем SAC является фиксированным, согласно настоящему изобретению объем SAC, который представляет собой пространство между игольчатым клапаном низкого давления и соплом, может быть минимизирован после завершения инъекции.

Как показано на фиг. 15, чтобы игольчатый клапан открывался при заданном давлении, давление пружины увеличивается, а давление топлива искусственно увеличивается в устройстве, отличном от топливного клапана, для регулировки давления открытия; однако в настоящем изобретении давление внутри топливного клапана повышается, так что топливо может впрыскиваться под высоким давлением даже при низкой нагрузке.

В традиционной технологии на фиг. 15, время впрыска не определяется самим топливным клапаном, и ранее введенное топливо впрыскивается под заданным давлением. Другими словами, момент впрыска и максимальное давление жидкого топлива регулируются в момент подачи топлива через топливный насос или другую среду. В этом отношении настоящее изобретение выполнено с возможностью регулировки времени впрыска топлива самим топливным клапаном, чтобы регулировать период времени до/после образования высокого давления, тем самым уменьшая количество вредных газов за счет оптимального сгорания.

Таким образом, настоящее изобретение было сделано с учетом вышеупомянутых проблем, и настоящее изобретение состоит в том, чтобы предоставить реле с двумя электромагнитными клапанами с двухфазным клапаном впрыска топлива для дизельного двигателя, которое устанавливается на клапан сам по себе обеспечивает впрыск при давлении, превышающем давление открытия, при котором топливо поступает в топливный клапан, тем самым улучшая характеристики впрыска топлива, и который сконфигурирован для обеспечения возможности регулировки момента впрыска при давлении открытия внутри клапана, при этом моменты впрыска через соленоидный клапан предусмотрен для низкой нагрузки и высокой нагрузки, соответственно, так что существует отчетливая разница между моментами впрыска для дифференциального открытия отверстия форсунки при давлении выше, чем давление, при котором топливо поступает в топливный клапан и давление открытия внутренней пружины, тем самым впрыскивая топливо под высоким давлением даже при низкой нагрузке для облегчения испарения, и при этом, в случае высокого sp во время работы или при высокой нагрузке игольчатые клапаны низкого/высокого давления открываются одновременно для быстрого впрыска топлива большого объема через множество отверстий форсунок, тем самым улучшая характеристики сгорания двигателя, и при этом пространство между игольчатыми клапанами и отверстие форсунки, которое закрывается после впрыска, сведено к минимуму, поскольку отверстие форсунки открывается дифференцированно и последовательно в зависимости от давления, что позволяет избежать потерь топлива и уменьшить количество вредных газов (дым, Nox).

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предлагается клапан двухфазного впрыска топлива для впрыска топлива в цилиндр дизельного двигателя, включающий: средство различения, сконфигурированное для различения давления топлива, поступающего в топливный клапан, в две фазы низкой нагрузки и высокой нагрузки, при этом низкая нагрузка требует меньшей мощности двигателя, а высокая нагрузка требует большей мощности двигателя; сопло, включающее отверстие сопла низкого давления, которое открывается при низкой нагрузке, и отверстие сопла высокого давления, которое открывается при высокой нагрузке; средство впрыска низкого давления, выполненное с возможностью впрыска топлива путем открытия только отверстия форсунки низкого давления в случае низкой нагрузки для впрыска топлива; и средство впрыска под высоким давлением, сконфигурированное для впрыска топлива путем одновременного открытия отверстия сопла форсунки низкого давления, а также отверстия сопла форсунки высокого давления в случае высокой нагрузки для впрыска топлива.

В то же время средство различения включает в себя электромагнитный клапан низкого давления, сконфигурированный для работы при приложении низкой нагрузки для открытия только клапана форсунки низкого давления, и электромагнитный клапан высокого давления, сконфигурированный для работы с электромагнитным клапаном низкого давления, когда высокая нагрузка применяется для одновременного открытия клапана форсунки низкого давления, а также отверстия форсунки высокого давления.

Кроме того, средство впрыска низкого давления включает игольчатую пружину низкого давления, соединенную с электромагнитным клапаном низкого давления, который работает при низкой нагрузке и низком давлении, через топливный канал; шпиндель усилителя низкого давления, соединенный с игольчатой ​​пружиной низкого давления; игольчатый клапан низкого давления, соединенный со шпинделем бустера низкого давления; и челночный клапан низкого давления, выполненный с возможностью выпуска топлива под низким давлением.

Кроме того, средство впрыска низкого давления поддерживает давление топлива от игольчатого клапана низкого давления к игольчатому клапану высокого давления через впускное отверстие для жидкого топлива, при этом топливо одновременно подается через челночный клапан более низкого давления и челночный клапан высокого давления клапан воздействует на шпиндель усилителя низкого давления и шпиндель усилителя высокого давления, чтобы они работали при атмосферном давлении, так что игольчатый клапан низкого давления и игольчатый клапан высокого давления находятся под давлением, превышающим давление топлива, поступающего из отверстия для впрыска, и при необходимости достигается давление низкой нагрузки, соленоид низкого давления работает таким образом, что относительное давление, приложенное к шпинделю бустера низкого давления, сбрасывается в дренаж через клапан подъемной втулки для взаимодействия с игольчатым клапаном низкого давления, тем самым открывая форсунку низкого давления. отверстие для впрыска топлива.

Кроме того, средство впрыска высокого давления включает в себя игольчатую пружину высокого давления, соединенную с электромагнитным клапаном высокого давления, который работает при высокой нагрузке и высоком давлении через топливный канал; шпиндель усилителя высокого давления, соединенный с игольчатой ​​пружиной высокого давления; и игольчатый клапан высокого давления, соединенный со шпинделем усилителя высокого давления.

Кроме того, резервное давление топлива от игольчатого клапана низкого давления ( 120 ) до игольчатого клапана высокого давления ( 121 ) через впускное отверстие для топлива ( 170 ), при этом топливо одновременно через челночный клапан низкого давления ( 150 ) и челночный клапан высокого давления ( 151 ) воздействует на шпиндель бустерного двигателя низкого давления ( 143 ) и шпиндель усилителя высокого давления ( 141 ) для работы при атмосферном давлении таким образом, чтобы игольчатый клапан низкого давления ( 120 ) и игольчатый клапан высокого давления ( 121 ) работали при давлении выше давление топлива, поступающего из инжекторного отверстия, а при достижении требуемого давления высокой нагрузки электромагнитный клапан низкого давления ( 202 ) работает таким образом, что относительное давление, подаваемое на шпиндель усилителя высокого давления ( 143 ), сбрасывается в дренаж ( 172 ) через клапан с подъемной втулкой ( 181 ) для взаимодействия с игольчатым клапаном высокого давления. ( 121 ), тем самым открыто впрыскивая топливо через форсунку, на которой выполнено отверстие форсунки высокого давления ( 161 ).

Кроме того, клапан впрыска топлива для впрыска топлива в цилиндр в дизельном двигателе дополнительно включает блок топливных клапанов, соединенный с трубкой высокого давления, держатель форсунки, который окружает весь топливный клапан, пружину иглы высокого давления, которая соединена с втулкой для прохода топлива и работает при высоком давлении, бустерный шпиндель высокого давления, соединенный с игольчатой ​​пружиной высокого давления и поддерживающий высокое давление при низкой скорости и низком давлении нагрузки, игольчатый клапан высокого давления, соединенный с бустерным шпинделем высокого давления, низкий пружина иглы давления, которая окружает шпиндель усилителя высокого давления, шпиндель усилителя низкого давления, соединенный с пружиной иглы низкого давления, так что шпиндель усилителя высокого давления проходит через него, игольчатый клапан низкого давления, соединенный со шпинделем усилителя давления, сопло, на котором отверстие форсунки низкого давления для впрыска топлива в цилиндр и отверстие форсунки высокого давления для впрыска топлива в цилиндр при изготовлены высокая скорость и высокое давление нагрузки, электромагнитный клапан низкого давления и электромагнитный клапан высокого давления, которые регулируют момент времени впрыска при низком давлении и высоком давлении, клапаны подъемной втулки в сочетании с электромагнитным клапаном низкого давления и электромагнитным клапаном высокого давления клапан, а также челночный клапан низкого давления и челночный клапан высокого давления, который различает топливо в зависимости от разницы давлений.

Как описано выше, в настоящем изобретении давление увеличивается с помощью внутреннего устройства, чтобы оно превышало давление, при котором топливо впрыскивается устройством впрыска топлива, тем самым увеличивая давление впрыска. Другими словами, впрыск может выполняться при более высоком давлении даже при низкой нагрузке, и два электромагнитных клапана переключаются на низкое и высокое давление для выполнения впрыска, в то время как время впрыска откладывается или фиксируется в соответствии с давлением.

Кроме того, за счет дифференциального открывания топлива двухфазным отверстием форсунки через соленоид площадь выпуска топлива уменьшается в соответствии с перепадом давления, тем самым улучшая форму впрыска, и большое количество топлива быстро впрыскивается при самом высоком давлении отверстием форсунки для получения хороших характеристик сгорания при низком или высоком давлении, а топливный канал в целом сужается таким образом, что остаточное топливо, которое остается в масляном канале после впрыска и течет в цилиндр сгорания, уменьшается, тем самым удаляя вредный газ (дым или Nox) и улучшение экономии топлива.

РИС. 1 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий примерный вариант осуществления настоящего изобретения;

РИС. 2 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий примерный вариант осуществления перед впрыском топлива по настоящему изобретению;

РИС. 3 представляет собой вид в поперечном сечении, иллюстрирующий примерный вариант осуществления настоящего изобретения перед горловиной топливного бака;

РИС. 4 представляет собой вид в поперечном сечении, иллюстрирующий впрыск под первичным давлением вследствие работы первичного электромагнитного клапана в случае низкой нагрузки;

РИС. 5 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий впрыск под вторичным давлением вследствие работы вторичного электромагнитного клапана в случае высокой нагрузки;

РИС. 6 представляет собой вид в поперечном сечении, иллюстрирующий состояние ожидания во время процесса впрыска топлива посредством хода игольчатого клапана при первичном и вторичном впрыске;

РИС. 7 представляет собой вид в поперечном сечении, иллюстрирующий состояние, в котором топливо заполняется во время процесса впрыска топлива посредством хода игольчатого клапана при первичном и вторичном впрыске;

РИС. 8 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий впрыск через отверстие форсунки низкого давления в процессе впрыска топлива ходом игольчатого клапана при первичном и вторичном впрыске;

РИС. 9 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий впрыск через отверстие форсунки низкого давления и отверстие форсунки высокого давления в процессе впрыска топлива ходом игольчатого клапана при первичном и вторичном впрыске;

РИС. 10 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий состояние, в котором топливо заправлено во время процесса последовательного нажатия на электромагнитный клапан и приведения в действие первичного и вторичного соленоидов;

РИС. 11 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий впрыск через выпускное отверстие для топлива при низком давлении в процессе последовательного нажатия на электромагнитный клапан и приведения в действие первичного и вторичного соленоидов;

РИС. 12 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий впрыск через выпускное отверстие для топлива под высоким давлением в процессе последовательного нажатия на электромагнитный клапан и приведения в действие первичного и вторичного соленоидов;

РИС. 13 представляет собой график, иллюстрирующий изменение давления обычного нагнетательного клапана;

РИС. 14 представляет собой график, иллюстрирующий впрыск под высоким давлением даже в случае низкой нагрузки, что является характеристикой настоящего изобретения; и

РИС. 15 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий обычный клапан впрыска топлива.

100 : Держатель сопла

101 : Блок топливного клапана

120 : Клапан иглы с низким давлением

120 : Высокий клапан 70003

131 : высокий давление.0003

134 : Пружина соленоидного клапана с низким давлением

132 : пружина иглы с низким давлением

133 : пружина высокого давления

140 : Noplock

141899 140 : Nofluze

141800: Высокий буйный. 143 : Шпиндель бустера низкого давления

150 , 151 : Челночный клапан низкого давления

155 : Челночный клапан высокого давления

160 : Low pressure nozzle hole

161 : High pressure nozzle hole

170 : Fuel oil inlet

171 : Low pressure fuel drainage

172 : High pressure fuel drainage

177 : Дренаж воздуха

180 : Подъемный клапан низкого давления

181 : Втулка топливопровода

182 , Подъемный клапан высокого давления 9 Подъемный клапан высокого давления 003

200 : Кабель регулятора

201 : Электромагнитный клапан высокого давления

202 : Электромагнитный клапан низкого давления В нижеследующем описании подробное описание известных функций и конфигураций, включенных в настоящее описание, будет опущено, если оно может затемнить предмет настоящего изобретения.

РИС. 1, фиг. 2 — примерные виды в разрезе, иллюстрирующие клапан впрыска топлива в соответствии с настоящим изобретением, фиг. 3 показан вариант осуществления перед работой соленоида, чтобы не допустить впрыска под давлением нагрузки согласно настоящему изобретению, в котором относительное давление увеличивается путем подачи давления на усилитель давления, фиг. 4 представляет собой пример поперечного сечения, иллюстрирующий вариант осуществления первичного впрыска топлива при работе первичного соленоида низкого давления для сброса относительного давления; фиг. 5 представляет собой пример поперечного сечения, иллюстрирующий вариант осуществления вторичного впрыска топлива при работе вторичного соленоида на высокой скорости и высоком давлении нагрузки; фиг. 6, 9На фиг. 10, 11 , 12 показаны изображения сброса относительного давления для выполнения первичного впрыска и вторичного впрыска за счет взаимодействия двух электромагнитных клапанов для работы.

РИС. 13 — общий график впрыска при низкой нагрузке, фиг. 14 представляет собой график, иллюстрирующий вторичный впрыск, следующий за первичным впрыском при высоком давлении, даже в случае низкой нагрузки, и фиг. 15 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий обычный клапан впрыска топлива.

Ссылаясь на фиг. 1, в топливном клапане для дизельного двигателя настоящее изобретение содержит блок 101 топливного клапана, соединенный с трубой высокого давления, держатель форсунки 100 , который окружает весь топливный клапан, игольчатую пружину высокого давления. 133 который соединен с втулкой топливопровода 181 и работает на высоком давлении, шпиндель усилителя высокого давления 141 который соединен с игольчатой ​​пружиной высокого давления 133 и поддерживать высокое давление при низкой скорости и низком давлении нагрузки, игольчатый клапан высокого давления 121 , соединенный со шпинделем усилителя высокого давления 141 , игольчатая пружина низкого давления 132 , которая окружает шпиндель усилителя высокого давления, шпиндель усилителя низкого давления 143 , соединенный с пружиной иглы низкого давления 132 таким образом, что шпиндель усилителя высокого давления 141 проходит через него, игольчатый клапан низкого давления 120 в сочетании с шпинделем усилителя давления 141 , форсункой 140 , на которой имеется отверстие форсунки низкого давления 160 для впрыска топлива в цилиндр и отверстие форсунки высокого давления 161 для впрыска топлива в цилиндр при изготовлены высокоскоростные и высоконагруженные, электромагнитный клапан низкого давления 202 и электромагнитный клапан высокого давления 201 , которые регулируют момент времени впрыска при низком и высоком давлении, клапаны подъемной втулки 180 , 181 , 182 в сочетании с соленоидным клапаном с низким давлением 202 и соленоидным клапаном высокого давления 201 и клапаны с низким давлением 150 , 9199 151 и клапаны с низким давлением 150 , 151 . 155 , который различает топливо в зависимости от перепада давления.

Давление топлива, поступающего в топливный клапан, делится на две фазы низкой нагрузки и высокой нагрузки, и двухфазная работа такова, что электромагнитный клапан низкого давления 202 и электромагнитный клапан высокого давления 201 дифференциально открываются в зависимости от давления, и давление топлива, поступающего в топливо, преобразуется шпинделем усилителя в относительное давление для впрыска топлива при низкой нагрузке и высоком давлении, а топливо отверстие форсунки открывается дифференцированно в зависимости от давления.

Кроме того, перед тем, как топливо пройдет через впускной патрубок 170 и попадет на шпиндель бустера высокого давления 141 и 143 , давление топлива на входе мазута 170 и резервное давление топлива подается на шпиндель усилителя через челночный клапан низкого давления 150 , челночный клапан высокого давления 151 , и когда давление уменьшается при сливе топлива низкого давления 171 и сливе топлива высокого давления 172 прерывание и поток могут быть обеспечены путем преодоления разницы давлений между ними.

Другими словами, увеличивается давление открытия игольчатого клапана низкого давления 120 и игольчатый клапан высокого давления 121 с помощью шпинделя усилителя высокого давления 141 , шпинделя усилителя низкого давления 143 , пружины иглы низкого давления 132 и пружины иглы высокого давления 8 130 , по сравнению с атмосферным давлением, и в этом случае пружина электромагнитного клапана высокого давления 131 и пружина электромагнитного клапана низкого давления 134 , имеющие большее усилие, чем давление открытия, поддерживают клапан подъемной втулки низкого давления 180 и клапан подъемной втулки высокого давления 182 для регулировки момента впрыска через двухфазные электромагнитные клапаны 201 , 202 и выполнения впрыска.

Здесь давление создается при низком давлении без открытия из-за относительного давления между шпинделем бустерного насоса низкого давления 141 и шпинделем бустерного насоса высокого давления 143 , который способствует увеличению давления, и относительное давление может быть отрегулировано до желаемого высокое давление.

Запас топлива на игольчатом клапане низкого давления 120 внутри форсунки 140 , а при сбросе относительного давления в дренажный клапан низкого давления 171 через челночный клапан низкого давления 150 через первичный соленоида, игольчатый клапан низкого давления 120 открывается для осуществления первичного впрыска через отверстие форсунки низкого давления 160 и, при наличии давления, которое стоит на игольчатом клапане высокого давления 121 в пространстве, где открыт игольчатый клапан низкого давления 120 , сбрасывается в дренаж топлива высокого давления 172 через челночный клапан высокого давления 151 при работе вторичного электромагнитного клапана, игольчатый клапан высокого давления 121 открывается для впрыска через отверстие форсунки высокой нагрузки 161 .

На фиг. 2, в двухклапанном реле с двухфазным клапаном впрыска топлива согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения давление топлива поддерживается игольчатым клапаном 9 низкого давления. 1799 120 к игольчатому клапану высокого давления 121 через вход мазута 170 и топлива через челночный клапан нижнего давления 150 и челночный клапан высокого давления 151 воздействует на шпиндель бустерного насоса низкого давления 1403 и 9183 шпиндель усилителя высокого давления 141 для работы при атмосферном давлении, так что игольчатый клапан низкого давления 120 и игольчатый клапан высокого давления 121 находятся под давлением, превышающим давление топлива, подаваемого из отверстия для впрыска.

Здесь, когда достигается требуемое давление низкой нагрузки, электромагнитный клапан низкого давления 202 приводится в действие таким образом, что относительное давление, подаваемое на шпиндель усилителя низкого давления 141 , сбрасывается в дренаж 171 через подъемную втулку. клапан 181 для взаимодействия с игольчатым клапаном низкого давления 120 , тем самым открывая отверстие форсунки низкого давления 160 , и при достижении высокого давления высокой нагрузки двигателя, соленоид высокого давления 201 работает таким образом, что относительное давление, подаваемое на шпиндель усилителя высокого давления 143 , сбрасывается в дренаж 172 через клапан подъемной втулки 181 , взаимодействуя, таким образом, с игольчатым клапаном высокого давления 121 . открыто впрыскивается в сопло, в котором изготовлено отверстие для сопла высокого давления 161 .

В дальнейшем работа примерного варианта осуществления настоящего изобретения описана ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Низкое давление в настоящем изобретении относится к давлению открытия, при котором начинается впрыск топлива, а высокое давление здесь относится к давлению, установленному как относительное давление по отношению к пружине для вторичного открытия отверстия форсунки, когда внутри создается давление, превышающее давление открытия. топливный клапан.

Как показано на ФИГ. 3, 7 , 10 , перед впрыском топлива топливо, которое поступает в топливный клапан через трубопровод высокого давления, соединенный с топливным насосом, полностью заполняется в проходе топливного клапана, однако его давление не более упругой силы пружины низкого давления 132 и пружины высокого давления 133 , а также шпинделя усилителя низкого давления 143 и шпинделя усилителя высокого давления 141 таким образом, чтобы давление не сбрасывалось наружу, а оставалось в стороне при повышении давления.

Когда наступает момент времени для впрыска топлива при низкой нагрузке, как показано на РИС. 4, 8 , 11 , при работе в соответствии с давлением открытия и моментом впрыска, установленным в электромагнитном клапане низкого давления 202 , относительное давление низкого давления сбрасывается через сливное отверстие для топлива низкого давления 171 таким образом, что давление, подаваемое на игольчатый клапан низкого давления 120 увеличивается, чтобы открыть игольчатый клапан низкого давления 120 , тем самым начав впрыск топлива в отверстие форсунки низкого давления 160 .

Как показано на ФИГ. 5, 9 , 12 , при работе реле первичного электромагнитного клапана в соответствии с давлением открытия и моментом впрыска, установленным во вторичном электромагнитном клапане высокого давления 201 , относительное давление для высокого давления сбрасывается через слив топлива под высоким давлением 172 таким образом, чтобы давление, подаваемое на игольчатый клапан высокого давления 121 , увеличивалось для открытия игольчатого клапана высокого давления 121 для начала впрыска топлива при последовательном впрыске топлива в отверстие форсунки высокого давления 161 одновременно на давление мазута.

В момент окончания впрыска топлива давление в топливном клапане снижается, а когда давление снижается ниже давления, достаточного для того, чтобы сжать упругую пружину иглы низкого давления 132 и игольчатый клапан высокого давления 133 последовательно или одновременно, игольчатый клапан низкого давления 120 и игольчатый клапан высокого давления 121 нажимаются вниз, чтобы закрыть отверстие форсунки низкого давления 160 и высокого давления отверстие форсунки 161 , тем самым завершив цикл впрыска топлива.

РИС. 13 представляет собой график, иллюстрирующий изменение давления обычного нагнетательного клапана, а фиг. 8 b показывает характеристику настоящего изобретения, состоящую в том, что топливо впрыскивается под высоким давлением в две фазы даже при начальной низкой нагрузке, так что эффективность и экономия топлива улучшаются за счет впрыска топлива под высоким давлением даже при низкой нагрузке.

Настоящее изобретение не следует рассматривать как ограниченное конкретными предпочтительными иллюстративными вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе, а скорее следует понимать как охватывающее различные модификации, которые будут очевидны специалистам в данной области техники, не отступая от сущности и объема настоящего изобретения как определяется прилагаемой формулой изобретения.

Влияние времени впрыска на экологические характеристики двигателя, работающего на сжиженном нефтяном газе в жидкой фазе

  • Вход в панель авторов

Что такое открытый доступ?

Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.

Наши авторы и редакторы

Мы представляем собой сообщество из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах, в том числе лауреатов Нобелевской премии и самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.

Оповещения о содержимом

Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen

Как это работаетУправление предпочтениями

Контакты

Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь:

Карьера:

Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.

Открытый доступ

Автор:

Артур Яворски, Хуберт Кушевски, Казимеж Лейда и Адам Устшицкий

Подано: 22 августа 2012 г. Опубликовано: 14 ноября 2012 г.

DOI: 10.5772/54604

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Из отредактированного тома

Под редакцией Казимежа Лейды и Павла Воса 2775 загрузок глав

Посмотреть полные показатели

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Рекламное объявление

1. Введение

Газообразное топливо широко используется в двигателях внутреннего сгорания из-за его свойств и преимуществ. В основном это связано с их меньшей нагрузкой на окружающую среду и более низкими ценами. Они используются не только для питания тяговых двигателей легковых автомобилей или автобусов, но и в других целях, например, для питания двигателей, приводимых в действие электрогенераторами. Постоянно расширяющаяся сеть заправочных станций увеличивает доступность этих видов топлива, что также влияет на развитие таких систем заправки. Из-за своих преимуществ системы впрыска топлива с собственными драйверами используются все чаще. Он обеспечивает безаварийную работу указанных водителей с бензиновыми двигателями транспортных средств, обеспечивая производительность двигателя, работающего на газовом топливе, сравнимую с двигателем, работающим на бензине.

Использование впрыска сжиженного газа в жидкой фазе позволяет более точно подавать топливо и еще больше ограничивает количество загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателем в окружающую среду. Заправка двигателей внутреннего сгорания сжиженным нефтяным газом в жидкой фазе с использованием системы впрыска во впускной коллектор представляет собой решение, очень похожее на традиционные топливные системы (Hyun et al., 2002; Lee et al., 2003). Такая подача топлива в цилиндры позволяет получить характеристики двигателя, сравнимые с характеристиками, получаемыми при использовании бензиновой и дизельной топливной системы.

Объявление

2.

Адаптация двигателя к работе на сжиженном газе в жидкой фазе при последовательном впрыске

Газотопливная система допускала впрыск газа в жидкой фазе была адаптирована к двигателю, который в исходной версии был двигателем с воспламенением от сжатия с индексом MD-111. Этот двигатель представляет собой 6-цилиндровый дизельный двигатель с непосредственным впрыском топлива. Камера сгорания выполнена в поршневой камере и имеет тороидальную форму. За счет снижения степени сжатия и внедрения системы зажигания на первом этапе двигатель был адаптирован к работе на газе в летучей фазе. Камера сгорания была переработана, получив форму «чаши», благодаря чему степень сжатия также была снижена с 16,5 до 9.. Головка блока цилиндров была изменена, что позволило использовать свечу зажигания. Для регулирования нагрузки двигателя во впускной системе был установлен дроссельный клапан.

Конструкция и эксплуатационные параметры модернизированного двигателя приведены в таблице 1. Далее двигатель был модернизирован с целью адаптации газовой топливной системы, обеспечивающей последовательность впрыска в жидкой фазе.

В качестве газовой системы использовалась система Vialle (рис. 1). В состав установки входят:

  • Электронный блок управления (ЭБУ) топливной системы LPG,

  • бак с топливным насосом,

  • газовые форсунки,

  • топливные трубки.

Система разработана для сопряжения с ЭБУ бензинового двигателя в системе ГЛАВНЫЙ-ВЕДОМЫЙ. В этой системе ЭБУ топливной системы LPG использует продолжительность впрыска, определяемую ЭБУ бензинового двигателя, для расчета продолжительности открытия газовых форсунок. Так как двигатель МД-111Е не имел электронного блока управления, первоочередной задачей была разработка блока управления, вырабатывающего подходящие значения длительности впрыска для ЭБУ газовой топливной системы.

Основные компоненты СНГ, т. е. пропан и бутан, имеют низкие температуры кипения. Эти температуры составляют соответственно 231 К и 272,5 К и ниже средних температур окружающей среды, возникающих при работе двигателя. Особенно высокие температуры в моторном отсеке автомобиля (горячая зона), где температуры достигают около 350 К. Это вызывает повышение температуры в топливной системе, что приводит к испарению топлива в топливопроводах и образованию паровых пробок ( Cipollone & Villante, 2000, 2001; Dutczak et al., 2003). Удержание газа в жидкой фазе в таких сложных условиях требует его сжатия. Для получения стабильного впрыска СУГ в жидкой фазе система была оснащена системой контроля давления. Эту функцию выполняют насос (рис. 2), размещенный в топливном баке (рис. 3), и регулятор давления (рис. 4). Регулятор давления поддерживает давление в системе подачи выше, чем давление в баке. Это позволяет подавать топливо к форсункам в жидкой фазе на любых режимах работы двигателя.

Сжиженный газ прокачивается через мембранный насос подходящей формы. Насос имеет 5 камер, которые интегрированы с всасывающими клапанами и силовым клапаном. Двигатель насоса представляет собой бесщеточный двигатель переменного тока с постоянными магнитами. Он питается от постоянного тока, который преобразуется в переменный ток с частотой, регулируемой электронным блоком управления, расположенным в крышке узла. Двигатель может вращаться с пятью различными скоростями 500, 1000, 1500, 2000, 2800 об/мин. Регулирование скорости осуществляется ЭБУ топливной системы LPG в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки (длительности впрыска). Регулятор давления расположен между баком и газовыми форсунками.

9089

3 жидкость2349 16

No. Name Value
Producer WS Mielec
2 Trademark MD-111E
3 Company name „PZL Mielec”
4 MD-111E
5 Work cycle 4-stroke
6 Cylinder diameter 127 mm
7 146 mm
8 Engine capacity 11097 cm 3
9 Number и базовое исполнение двигателя 6-цилиндровый, рядный
10 1-5-3-6-2-4
11 3 Тип системы сгорания 9 30943 spark ignition
12 LPG fuel system mixer, electronic control of injection process
Compression ratio 9 : 1
14 Minimum cross section area:
— впускное отверстие
— выпускное отверстие
1250 мм 2
950 мм 2
15 Система охлаждения Ethylene/Propylene Glycol Heat-Transfer Fluid
17 Cooling pump impeller
18 Radiator and fan pipe cooler, downcast ventilator with viscose clutch (тип EATON)
Максимальная температура на выходе из радиатора 95C
20 Впуск и топливная система Максимальный предел разрежения внутри коллектора.0943
21 Supercharging system 22 Mixer fuel system:
reducer-evaporator
mixer type
gas dosing system
Tartarini GP-150
MS-1 WS-Mielec
electronic привод в закрытой системе с лямбда-зондом
23 Устройство холодного пуска Прямой пуск электростартером с аккумуляторным питанием, мощность 4,4 кВт, напряжение 24 В, тип R 22
Максимальный подъем клапанов 13,3 мм
25 ВИНАЛИЧЕСКИЙ ВОЛАВ СМИ:
— Открытие
— до ВМТ
52 град. после BDC

46 град. до BDC
20 град. после ВМТ

Таблица 1.

Технические и эксплуатационные данные двигателя МД-111Э

Рисунок 1.

Схема топливной системы VIALLE (Vialle, 2001): 1 – газовый баллон, 2 – газовый насос, 3 – регулятор давления топлива, 4 – ЭБУ бензина, 5 – ЭБУ газа, 6 – газовая форсунка, 7 – первый лямбда-зонд, 8 – второй лямбда-зонд, 9– датчик частоты вращения двигателя, 10 – датчик положения распредвала, 11 – датчик температуры охлаждающей жидкости, 12 – воздушный фильтр, 13 – каталитический нейтрализатор отработавших газов, 14 – переключатель вида топлива

Рисунок 2.

Блок газового насоса (Vialle, 2001 г.)

Рис. 3.

Схема бака с топливным насосом (Vialle, 2001): 1 – корпус насоса, 2 – вход корпуса, 3 – стенка бака, 4 – распорная втулка, 5 – впускной патрубок, 6 – держатель насоса, 7 – насос, 8 – поплавок, 9 – магнит

Рис. 4.

Схема жидкофазной форсунки LPG (Vialle, 2001): 1 – электрический разъем, 2 – корпус форсунки, 3 – кольцо крепления форсунки к корпусу, 4 – уплотнительное кольцо, 5 – штуцер подвода топлива, 6 – корпус форсунки, 7 – переходник, 8 – выпускной патрубок

Регулятор давления включает в себя электромагнитный клапан, открывающийся и закрывающийся при включении выпускного клапана бака. Регулятор давления также является модулем контроля давления и датчиком давления. Сжиженный газ поступает через клапан к форсункам, а избыток возвращается через регулятор давления в бак. Давление поддерживается контроллером на 5 бар выше давления в баке и может составлять 7-30 бар (Cipollone & Villante, 2000; Vialle, 2001). Для впрыска газа в жидкой фазе использовались форсунки нижних частот, в отличие от форсунок верхнего прохода, обычно используемых в бензиновых топливных системах, топливо подается ниже змеевика форсунки. Это вызывает меньший нагрев газа из змеевика, что способствует сохранению жидкой фазы в инжекторе. Для предотвращения грубых загрязнений фильтр устанавливался перед входом газа в инжектор (рис. 4). Из-за низкого сопротивления катушки форсунки было применено импульсное управление для уменьшения токов, протекающих при работе форсунки. Газ подается к форсункам по синтетическим трубкам, которые крепятся армированными пластинами друг к другу и фиксируются винтами. Поскольку выпускной коллектор расположен над впускным коллектором, форсунки были установлены во впускной коллектор снизу рядом с головкой блока цилиндров. Это позволяет подавать газ практически прямо на впускной клапан.

Объявление

3. Стенд и методика исследования

Целью проведенного исследования было определение влияния момента впрыска на экологические показатели двигателя. Испытательный стенд с динамометром оснащен следующими функциональными узлами и измерительными системами:

  • динамометр гидравлический Schenck D 630 с системой управления,

  • система анализа выхлопных газов, состоящая из следующих элементов:

  • Хемилюминесцентный анализатор NOx типа Pierburg CLD PM 2000,

  • Пламенно-ионизационный анализатор углеводородов FID HC типа PIERBURG PM 2000,

  • четырехгазовый анализатор отработавших O 2 ) типа Bosch BEA 350 с функцией расчета отношения фактического AFR к стехиометрическому (лямбда) для различных видов топлива,

  • Система измерения расхода сжиженного нефтяного газа с датчиками Кориолиса,

  • система измерения расхода всасываемого воздуха,

  • система измерения температуры,

  • система измерения давления.

Двигатель, установленный на испытательном стенде (рис. 5), показан на рис. 6.

Рис. 5.

Схема испытательного стенда: 1 — двигатель, 2 — расходомер воздуха, 3 — газоанализаторы, 4 – ЭВМ с системой сбора данных, 5 – тормоз, 6 – измерительные датчики, 7 – измерительные усилители, 8 – баллон с СУГ, 9– измерение расхода топлива, 10 – сепаратор сигнала

В ходе испытаний проводились замеры следующих составляющих выхлопных газов: оксидов азота (NOx), углеводородов (HC) и оксида углерода (CO). Дополнительно определялся уровень шума двигателя. В первую очередь измерения проводились для частоты вращения двигателя n = 1500 об/мин, необходимой для работы с электрогенератором и при различных нагрузках.

Важным параметром, влияющим как на рабочие параметры, так и на токсичность выхлопа при последовательном впрыске, является начало впрыска топлива (Hyun et al. , 2002; Oh et al., 2002). По этой причине большая часть измерений была посвящена анализу влияния начала впрыска на полученные параметры двигателя и выброс токсичных компонентов в выхлопных газах. Испытания проводились с однократным и двукратным впрыском. Начало впрыска изменялось в пределах, указанных на рис. 7 и 8.

Рис. 6.

Двигатель МДЭ-11 с последовательной системой впрыска СУГ (для жидкой фазы) при испытании на стенде

Рис. 7.
Рис. одинарного впрыска, б) для двойного впрыска

Рисунок 9.
Рисунок 10.

Испытуемый впрыск начинается с положения датчика второго сигнального диска: а) для одинарного впрыска,б) для двойного впрыска

Проведено измерение уровня шума с измерителем АС-120, расположенным на высоте 1 м и 1 м от двигателя со стороны электростартера. Уровень звука измерялся с помощью корректирующего фильтра L A [дБ] и без коррекции L [дБ]. Микрофон для записи звука располагался по оси двигателя, между 3 и 4 цилиндрами, на расстоянии 1 м от клапанной крышки. Для звукозаписи использовался микрофон AKG C1000S (Shure Beta-58) совместно с усилителем Behringer MX1804X и октавным фильтром RFT OF 101-01000. Запись производилась с 16-битной звуковой карты.

Объявление

4. Результаты испытаний

На рис. 9 и 10 представлены характеристики двигателя, а на рис. 11-14 представлена ​​контурная карта (обобщенная карта показателей) по удельному расходу топлива и концентрации оксидов углерода, оксидов азота и углеводородов. Как видим, максимальный тормозной момент двигателя превышает 770 Нм при частоте вращения двигателя 900 об/мин, а максимальная тормозная мощность двигателя составляет 125 кВт при частоте вращения двигателя 1700 об/мин.

Удельный расход топлива при частоте вращения двигателя 1500 об/мин, соответствующей электрогенератору, наименьший при максимальной нагрузке и составляет примерно 265 г/кВтч. Для этой частоты вращения двигателя максимальная концентрация CO составляет примерно 0,3% и выше при больших нагрузках. Концентрация NOx для указанных диапазонов оборотов двигателя составляет от 40 до 550 частей на миллион, достигая 160-250 частей на миллион для больших и средних нагрузок. Концентрация углеводородов составляет от 15 ppm при малых нагрузках, до 75 ppm при нагрузках, близких к максимальным.

Зависимость между началом впрыска СУГ в жидкой фазе во впускной коллектор и концентрацией CO 2 , CO, HC и NOx в выхлопе показана на рисунках 15 и 16. В начале впрыска осуществляется при открытии впускного клапана наблюдалось увеличение концентрации NOx и углеводородов УВ по сравнению с началом впрыска, реализованным до открытия впускного клапана (рис. 15). Концентрации СО и СО 2 при этом претерпели незначительные изменения. При начале впрыска, осуществляемом при открытии впускного клапана, видно увеличение концентрации NOx при начале впрыска примерно с 60 до 100 град. после ВМТ на такте впуска. При этом увеличение концентрации углеводородов УВ и оксида углерода СО при впрыске начинается в фазе закрытия впускного клапана примерно со 140 до 180 град. после ВМТ на такте впуска (рис. 16). Впрыск, осуществляемый при закрытии впускного клапана, также связан с уменьшением СО 2 концентрация.

На основании результатов по параметрам двигателя и концентрации углеводородов НС, оксидов азота NOx, оксида углерода СО в выхлопных газах были рассчитаны удельные выбросы. Ход расчета удельного выброса определялся на основе набора международных стандартов ISO 8178 (ISO, 1999-2001). Результаты расчетов представлены на рисунках 17-22.

Начало впрыска, осуществляемое при закрытии впускного клапана (рис. 17 и 20), вызывает увеличение удельных выбросов углеводородов. Удельный выброс углеводородов уменьшается с увеличением продолжительности впрыска (количества топлива). Более того, мы можем видеть, что конкретный NO 9Выброс 0047 X увеличивается с увеличением продолжительности впрыска (более высокая нагрузка), и впрыск начинается при открытии впускного клапана (рис. 18 и 21).

Рисунок 11. Схема двигателя

МД-111Э для двойного впрыска: Ne – мощность двигателя, Mo – крутящий момент, Ge – расход топлива, ge – удельный расход топлива режим работы: Ts – температура выхлопных газов, Bm – количество топлива HC – углеводороды, NOx – оксиды азота

Рисунок 13.

Обобщенная карта характеристик газового двигателя МДЭ-111Э с системой последовательного впрыска и каталитическим нейтрализатором каталитический нейтрализатор

Рисунок 15.

Рисунок 16.

Контурная карта концентрации углеводородов для газового двигателя МДЭ-111Е с системой последовательного впрыска и каталитическим нейтрализатором

Рисунок 17.

Влияние начала впрыска на концентрацию СО, СО HC, NO x в отработавших газах (однократный впрыск, n=1500 об/мин, длительность впрыска 4,6 мс) – для СУГ в жидкой фазе

Рисунок 18.

Рисунок 19.

Удельный выброс УВ для выбранного впрыска (однократный впрыск, n=900 об/мин)

Рисунок 20.

Удельный выброс NO x для выбранных параметров впрыска (однократный впрыск, n=900 об/мин)

Рисунок 21.

Рисунок 22.

Удельный выброс УВ для выбранных параметров впрыска (однократный впрыск, n=1500 об/мин)

Рисунок 23.

Удельный выброс NO x для выбранных параметров впрыска (однократный впрыск, n =1500 об/мин)

Рисунок 24.

n [rpm] M o
[Nm] t inj
[ms] pp
[CA deg] pz
[градусы CA] wz
[градусы CA] L [дБ] 14939 5 10,7 4,4 285 100 20 98 1491 6,6 4,6 285 30 20 98 1498 7,7 4,4 285 160 20 98 102 45,4 4,6 225 100 20 97 101 336,0 10,2 285 100 20 98 102 337,5 10,4 285 30 20 98 102 329,2 10,4 285 160 20 97 101 1501 10,8 225 100 20 97 100 1500 18,0 285 100 20 97 100 1501 18,2 285 30 20 97 100 1501 18,2 285 160 20 97 101 1500 728,2 225 100 20 97 101

Таблица 2.

Влияние опережающего и основного впрыска на уровень шума двигателя

Рисунок 25.

Объявление

5. Выводы

Испытуемый двигатель МД-111Э развивает мощность более 125 кВт при максимальной испытанной частоте вращения, а при частоте вращения 1500 об/мин при взаимодействии с электрогенератором имеет выходную мощность 115 кВт, что позволяет работать с генератором мощностью 125 кВА, обеспечивающим достаточный запас мощности.

Исследования показывают, что момент впрыска имеет значительную связь с выбросом токсичных компонентов в выхлопных газах двигателя. Впрыск топлива LPG, осуществляемый при закрытии впускного клапана, вызывает увеличение удельного выброса углеводородов и удельного выброса CO. Для начала впрыска, осуществляемого при открытии впускного клапана, наблюдается увеличение удельного выброса NOx. Проведенные исследования показывают, что при частоте вращения двигателя 1500 об/мин, независимо от нагрузки, как стартовый впрыск запального топлива, так и стартовый впрыск основного топлива не оказывают существенного влияния на уровень звука и его частоту.

Окончательное значение момента и взаимное расположение порций топлива (для пилотного и основного впрыска) относительно ВМТ поршня может быть выбрано только из-за оптимальных эксплуатационных и экологических характеристик двигателя. Это значительно упрощает задачу оптимизации системы зажигания и системы впрыска топлива, предназначенных для заправки СУГ в жидкой фазе при последовательной системе впрыска и при раздельном впрыске.

Применение топливной системы с двойным ГБО с последовательным впрыском жидкой фазы и каталитическим нейтрализатором позволяет добиться удовлетворительных экологических характеристик двигателя. Использование турбокомпрессора дает возможность увеличить мощность двигателя, получаемую в широком диапазоне оборотов двигателя при небольших модификациях топливной системы.

Использование широкополосного кислородного датчика вместо двухпозиционного кислородного датчика может повысить точность управления и точность подачи топлива. Таким образом, можно выполнить все более и более растущие требования, связанные со стандартами выбросов.

Ссылки

  1. 1. Чиполлоне Р. и Вилланте К. (2000). A/F и управление жидкой фазой в ДВС с искровым зажиганием с впрыском LPG. Технический документ AE 2000-01-2974
  2. 2. CipolloneRVillanteC2001A динамический анализ испарения сжиженного нефтяного газа в жидкофазных системах впрыска. Международный семинар «Моделирование, выбросы и контроль в автомобильных двигателях» MECA’01, Университет Салерно, Италия, сентябрь 2001 г.
  3. 3. 8-37193-208-1296303Дутчак, Дж., Голец, К., и Папуга, Т. (2003). Niektóre Problemy związane z wtryskowym zasilaniem silników ciekłym пропанем-бутанем. VI Międzynarodowa Konferencja Naukowa SILNIKI GAZOWE 2003, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej, стр. 296-303, ISBN 83-7193-208-1, Ченстохова, 2003
  4. большегрузные автомобили. Повестка дня Двенадцатой международной группы пользователей многомерного моделирования двигателей, Детройт, 2002 г.
  5. 5. Lee, E., Park, J., Huh, K.Y., Choi, J., & Bae, C. (2003). Моделирование образования топливно-воздушной смеси для тяжелых условий эксплуатации. ФаЛи, Э., Парк, Дж., Хах, К.Ю., Чой, Дж., и Бае, К. (2003). Моделирование образования топливно-воздушной смеси для тяжелонагруженных двигателей с впрыском жидкой фазы LPG (LPLI). Технический документ SAE 2003-01-0636e Двигатели с впрыском сжиженного нефтяного газа (LPLI). SAE Technical Paper 2003-01-0636
  6. 6. OhSKimSBaeCKimCKimCKangK2002Характеристики распространения пламениOh, S. , Kim, S., Bae, C., Kim, C., & Kang, K. (2002). Характеристики распространения пламени в тяжелонагруженном газовом двигателе с впрыском жидкой фазы через порт. Технический документ SAE 2002-01-1736 в двигателе, работающем на сжиженном газе, с впрыском жидкой фазы через порт Технический документ SAE 2002-01-1736
  7. 7. П. С-В. NIsopart 1-4, 1999-2001
  8. 8. Учебные материалы VialleKielce, 2001

Разделы

Информация автора

  • 3. Стенд и метод исследования
  • 4. Результаты испытаний
  • 5. Выводы

Ссылки

Реклама

Автор

Артур Яворский, Хуберт Кушевский Казимеж Лейда и Адам Устржицки

Опубликовано: 22 августа 2012 г. Опубликовано: 14 ноября 2012 г.

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

© 2012 Автор(ы). Лицензиат IntechOpen. Эта глава распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Заключительный отчет | Высокоэффективный впрыск топлива | База данных исследовательских проектов | Исследовательский проект грантополучателя | ОРД

Номер контракта EPA: 68D02056
Название: High-Authority Fuel Injection
Следователи: van Schalkwyk, Mauritz
Малый бизнес: Мид Текнолоджи Корпорейшн
Контактное лицо Агентства по охране окружающей среды: Ричардс, апрель
Фаза: II
Период проекта: с 1 июня 2002 г. по 1 июня 2004 г.
Сумма проекта: $224,926
RFA: Исследования инноваций в малом бизнесе (SBIR) — Фаза II (2002 г.) Списки получателей
Категория исследования: Качество воздуха и токсичность воздуха , SBIR — Загрязнение воздуха , Исследование инноваций в малом бизнесе (SBIR)

Описание:

Многообещающие разработки в области технологии впрыска дизельного топлива привели к все более широкому распространению дизельных двигателей на рынке легковых автомобилей, особенно в Европе. Как и в случае с большегрузными автомобилями, более строгие уровни выбросов достигаются путем контроля процесса сгорания дизельного топлива посредством точного определения времени и дозирования количества впрыскиваемого топлива. Управляя моментом и продолжительностью впрыска, количеством топлива и формой расхода (профиль расхода в зависимости от времени), можно эффективно управлять работой двигателя.

Например, европейские производители, такие как Siemens и Bosch, соревнуются за то, чтобы вывести на рынок преимущества технологии пьезоэлектрического впрыска в топливных системах Common Rail высокого давления. Это изменение повысило точность и индивидуальный контроль над подачей топлива в зависимости от нагрузки, скорости и условий окружающей среды (температуры и давления воздуха и топлива). Однако двухходовые электромагнитные и пьезоэлектрические клапаны обычно ограничиваются цифровым управлением; они либо полностью открыты, либо полностью закрыты. Эта характеристика полезна для контроля количества топлива и момента впрыска, но, как правило, не подходит для формирования профиля расхода и накладывает ограничения на нижнюю границу объемов впрыскиваемой жидкости. Midé Technology Corporation разработала прототип гидравлического насос-форсунки с регулирующим клапаном сервопривода, заменив традиционные соленоиды пьезоэлектрическим приводом и контроллером. Такой подход обеспечивает пропорциональное управление процессом впрыска и множество степеней свободы для управления процессом впрыска.

Целью этого исследовательского проекта Фазы II было экспериментально продемонстрировать способность прототипа инжектора уменьшать выбросы. Одним из показателей производительности было создание характерных профилей впрыска для работы двигателя с низким уровнем выбросов. Они будут измерены при стандартном промышленном испытании трубки расхода, в котором профили расхода нагнетаемой жидкости определялись датчиком давления рядом с соплом инжектора. Целевая форма впрыска определялась путем моделирования горения. Вторым показателем производительности было получение прецизионных объемов микроинъекций с помощью прототипа инжектора, измеренных на расходомере EMI2. Мишени были 1 мм 3 среднее количество инъекций по многим случаям, с 0,05-0,1 мм 3 стандартное отклонение (повторяемость от выстрела к выстрелу). Соответствие этим двум показателям производительности продемонстрировало, что прототип форсунки продвинул вперед современную технологию впрыска дизельного топлива, снижающую выбросы.

Технические риски и стоимость программы были значительно снижены благодаря рабочему (не договорному) партнерству Midé со Sturman Industries. Использование их наследия и интеллектуальной собственности в прецизионных регулирующих клапанах и дизельных топливных форсунках значительно сократило процесс разработки. Компания Sturman уже спроектировала и построила новый быстродействующий насос-форсунку G2 с гидравлическим насосом для турбодизельных двигателей. С их разрешения Midé приобрела несколько регулирующих клапанов и форсунок для использования при разработке системы впрыска топлива. Пропорциональное управление их золотниковыми клапанами было желательной ценностью, которую добавил Midé, увеличив мощность впрыска и возможности формирования скорости, чтобы обеспечить снижение выбросов.

Интеграция системы пьезоэлектрического привода и инжектора была основным направлением разработки Фазы II. Приводимая масса (нагрузка) уже была установлена ​​как золотник регулирующего клапана G2, но желаемый ход 0,44 мм (17 мил) потребовал бы чрезмерно длинного пьезоэлектрического привода стека. С другой стороны, сила, необходимая для приведения в движение катушки весом 4,5 г, была значительно ниже силовых возможностей наиболее часто производимых пьезоэлектрических блоков. Эти несоответствующие требования к силе и смещению привели к развитию пьезоэлектрических приводов, которые увеличивали ход данного пьезоэлектрического блока за счет движущей силы.

Было исследовано несколько различных концепций механического усиления, в том числе концепция X-образной рамы, конструкция O-образной рамы, привод конусного усиления и привод домкрата. Предыдущие исследования с использованием привода X-frame показали, что его уровень зрелости был выше, чем у других в начале проекта. Таким образом, большая часть первоначальных испытаний клапанов проводилась с использованием X-образной рамы. O-образная рама была производной от X-образной рамы и была оптимизирована для удовлетворения потребностей этого применения дизельных форсунок. Окончательный прототип инжектора, использовавшийся в большинстве испытаний расходомера и расходомера EMI2, включал привод O-образной рамы.

Основным недостатком конструкций с Х-образной и О-образной рамой было то, что обе они основывались на ножницеобразном движении для увеличения рабочего объема, что увеличивало трение скольжения на границе раздела золотник-клапан. Небольшое искривление и сокращение хода привода создавали трудности при линейной передаче этого движения на золотник. Это предотвратило чисто осевую нагрузку на катушку, а небольшие радиальные нагрузки привели к дополнительному трению. Это трение означало, что конструкция контроллера с полным замкнутым контуром была бы непомерно дорогой, чтобы компенсировать чрезмерную потерю фазы на установке. Окончательный прототип системы использовал управление с обратной связью только в положении постоянного тока, в то время как управление с обратной связью было реализовано во время высокоскоростного впрыска. Это называлось «гибридной» замкнутой системой управления.

Резюме/достижения (результаты/результаты):

Испытания прототипа инжектора были проведены на тестовой установке расходомерной трубки для проверки возможности формирования профиля нагнетания. Результаты показали способность формировать профиль впрыска с низким уровнем выбросов по сравнению с целевой формой, определенной с помощью моделирования сгорания. Пропорциональное управление золотником регулирующего клапана позволило создать бесконечное количество профилей впрыска. Время, наклон нарастающего фронта, продолжительность и наклон спадающего фронта кривой инжекции можно эффективно контролировать, при этом возможны политонные формы, а также наблюдается нестабильная «дребезжание» иглы.

Впоследствии была проведена количественная оценка возможностей прототипа инъектора (с О-образным приводом) в отношении микроинъекций. Среднее значение объема впрыска (с распределением) было рассчитано с использованием испытательного оборудования калиброванной трубки расхода для получения карты объема впрыска в зависимости от заданного значения золотника и давления в рампе для заданной траектории золотника. Объемы микроинъекций порядка 0,5 мм 3 были рассчитаны путем тестирования расходной трубки со стандартным отклонением приблизительно 0,2 мм 3 . После того, как уровень производительности был признан приемлемым, оборудование было отправлено в Sturman Industries для окончательной оценки на прецизионном расходомере EMI2 для фактического измерения карты объема закачки. Результаты испытаний прецизионного расходомера EMI2 показали, что прототип инжектора смог обеспечить целевой средний объем впрыска 1 мм 90 595 3 90 596 при определенных условиях эксплуатации, но повторяемость от выстрела к выстрелу обычно составляла около 0,3 мм 90 595 3 90 596 (при использовании дизеринга сигнала). ), что было выше 0,05-0,1 мм 3 Цель стандартного отклонения.

Выводы:

Хотя прототип форсунки не соответствовал всем заявленным характеристикам, продемонстрированные возможности были очень многообещающими для снижения выбросов двигателя за счет управления впрыском дизельного топлива. Этот экспериментальный успех может позволить коммерциализацию технологии через производителей двигателей в качестве важного метода удовлетворения экологических нормативных ограничений. Кроме того, разработка передовых технологий срабатывания и управления может быть использована для реализации инновационных концепций управления горением, таких как технология воспламенения от сжатия гомогенного заряда. Полученный в результате высокоскоростной пропорциональный (или серво) регулирующий клапан также можно было бы в дальнейшем доработать до автономного продукта для многих гидравлических приложений.

Перед коммерциализацией технологии необходимо решить несколько областей технического риска. Во-первых, пьезоэлектрический привод (стеки) требует пиковой мощности более 500 Вт для полноценной работы клапана на частотах до 1 кГц. Это необходимая мгновенная мощность, а энергия на инъекцию более управляема. Стекам требуется всего около 130 мДж электроэнергии за цикл для полного хода золотника. Тем не менее, силовая электроника должна обеспечивать максимальную мощность для каждой форсунки, и 500 Вт могут быть проблемой. К счастью, в большинстве испытаний форсунок в ходе этого исследовательского проекта использовались профили золотника, которые использовали только часть полного хода золотника. Если бы можно было разработать полную систему, которая использовала бы только часть полного хода золотника, пиковая мощность могла бы быть снижена.

Во-вторых, форм-фактор прототипа не позволяет интегрировать его в любой существующий движок. Привод в его текущей конфигурации слишком велик. Со всех сторон форсунки штоки и пружины клапанов ограничивают зазор для любого привода в реальном двигателе. Над форсункой находится масляная рампа среднего давления, а над ней находится крышка кулачка, которая обеспечивает удержание выпускаемого масла. Скорее всего, эту форсунку нельзя будет установить на существующий двигатель, но ее можно будет перепроектировать одновременно с разработкой нового двигателя, чтобы обеспечить интеграцию.

В-третьих, в настоящее время нет четкого пути снижения общей стоимости этой конструкции инжектора до уровня, достаточного для выхода на рынок. Наиболее заметное увеличение стоимости прототипа инжектора, по сравнению со стандартным инжектором G2, связано с двумя пьезоэлектрическими блоками и датчиком положения золотника. Электроника управления и алгоритмы управления могут быть интегрированы с двигателем, как и все другие системы поддержки форсунок. Однако было бы выгодно перейти на конструкцию привода с одним пакетом, в отличие от конструкции с двумя пакетами, используемой в настоящее время. Также потребуется недорогой датчик положения, но точность и разрешение датчика должны соответствовать требованиям инжекторной системы.

В конечном счете, прототип форсунки продвинул вперед современные технологии впрыска дизельного топлива. Инжекторная платформа G2 была разработана для цифрового управления с использованием соленоида, эффективно контролирующего только время и продолжительность. После модернизации пьезоэлектрическим приводом Midé, пропорциональный золотниковый клапан значительно увеличил мощность впрыска. Возможности формирования скорости были продемонстрированы на многих уровнях, включая стабильные профили впрыска с низким уровнем выбросов (чистые). Также были продемонстрированы прецизионные объемы микроинъекций вплоть до 1 мм 9 . 0595 3 средние объемы с повторяемостью от выстрела к выстрелу около 0,3 мм 3 .

Дополнительные ключевые слова:

высокоэффективный впрыск топлива, чистый воздух, дизельный двигатель, выбросы, сгорание, технология пьезоэлектрического впрыска, профиль расхода, привод, тест трубки расхода, микровпрыск, воспламенение от сжатия гомогенного заряда, SBIR, , воздух, Машиностроение, химия


SBIR Фаза I:

Высокоэффективный впрыск топлива | Заключительный отчет

Поиск и устранение проблем, связанных с высоким давлением в системах ВЭЖХ Agilent — Статьи по ВЭЖХ — Портал жидкостной хроматографии

Создано Макс Шютте | Последнее изменение: Паубадж

Эта информация относится к:  Все стандартные аналитические весы Agilent 1100/1200/1260/1290 Конфигурации системы ВЭЖХ Infinity / Infinity II: Один насос (изократический, четырехканальный или бинарный) с ручным продувочным клапаном. Не относится к системам с мультисэмплером Agilent G7167A/B или дополнительными переключающими клапанами.


Выпуск:

При возникновении проблем, связанных с высоким давлением, таких как прерванные циклы или сообщения об ошибках высокого давления, важно определить место блокировки, вызывающей высокое давление. Эта информация поможет вам решить проблему или предоставить представителю сервисной службы Agilent необходимую для этого информацию.

Даже если часть конфигурации всей вашей системы не включена в эту статью, вы все равно можете найти полезные советы по проверке других модулей.


Действия:

Имейте в виду, что даже если это маловероятно, одновременно может произойти более одной блокировки. Распространенным примером одновременной блокировки является закупорка иглы и гнезда иглы.

  

Предупреждение . При отсоединении капилляров и запуске потока всегда имейте наготове бумажные полотенца или инструменты для сбора потока подвижной фазы, выходящего из открытого конца пути потока.

  

Предупреждение : Избегайте удаления капилляров под высоким давлением, убедитесь, что надели подходящее защитное снаряжение.

  1. Проверьте столбец:
    1. Отсоедините выход колонки и проверьте давление ( Рисунок 1 ).


      Рис. 1. Пример отделения колонки.
      I — Вход теплообменника. II — Вход в колонку. III — Выход из колонны.
      A – Из автосемплера/инъектора. B — К детектору.
    2. Если давление резко падает (более чем на несколько бар из-за простого снижения капиллярного противодавления), то закупорка происходит после колонки: перейти к шагу 6 , а если это не указывает на решение, пройти шаги 2 до 5 также.
    3. Если давление остается высоким, отсоедините впускное отверстие колонки.
    4. Если давление теперь в норме (не превышает ожидаемых значений) и вы получаете поток растворителя из конца капилляра, колонка засорена. Вы можете попытаться сбросить колонку или заменить колонку по мере необходимости.
    5. Если давление остается высоким, причина высокого давления находится где-то перед колонкой. Перейдите к шагу 2 .
  2. Проверьте параметры метода:
    1. Убедитесь, что верхний и нижний пределы давления в методе установлены на значения, подходящие для анализа и системы (помните о верхнем пределе давления для вашей системы). Как в ChemStation C.01.X, так и в OpenLab 2.X на системной диаграмме щелкните правой кнопкой мыши значок насоса на панели управления и выберите , метод (см. , рис. 2, ).



      Рис. 2. Схема системы — модуль насоса

    2. Затем введите подходящие значения пределов давления в соответствии с вашей системой (сравните с рис. 3 ).



      Рис. 3. Пределы давления — параметры метода

  3. Проверка насоса/продувочного клапана:
    1. Если пределы давления верны, откройте продувочный клапан и проверьте давление (для потока 1 мл/мин давление должно быть примерно ниже 2 бар при нормальных условиях).
    2. Если давление падает при открытии продувочного клапана, насос не засорен (имейте в виду, что эта статья относится только к насосам с ручным продувочным клапаном). Закройте продувочный клапан и перейдите к шагу 4 .
    3. Если давление по-прежнему высокое, проблема, скорее всего, связана с засорением тефлоновой фритты в продувочном клапане (см. , рис. 4 ). Замените фритту из ПТФЭ .



      Рис. 4. Узел продувочного клапана : 1 — Корпус клапана, 2 — ПТФЭ-фритта с канавкой, 3 — Уплотнительная крышка

    4. Если предыдущий шаг не решил проблему, снимите продувочный клапан и запустите насос. Если давление не повышается, необходимо заменить продувочный клапан, так как он был причиной высокого давления. Если давление по-прежнему высокое, засорение происходит либо в головке насоса, либо между головкой насоса (или головками) и продувочным клапаном.
  4. Проверка автодозатора:
    1. Перейдите к значку пробоотборника в программном обеспечении. Переключите инжекционный клапан на байпас, щелкнув правой кнопкой мыши пробоотборник на системной диаграмме и выбрав 9.2336 Переключите клапан на байпас и запустите поток.
    2. Если в режиме байпаса достигаются ожидаемые значения давления, это означает, что заблокирован путь потока автосэмплера (игла, капилляр седла иглы, петля для отбора проб, измерительная головка, уплотнение ротора или соответствующие капилляры). Продолжайте с шаг 4.d .
    3. Если в байпасном режиме давление по-прежнему высокое, проверьте капилляр, идущий от насоса (выход продувочного клапана) к автосэмплеру:
      1. Сначала снимите капилляр, соединенный с выходом продувочного клапана ( Рисунок 5 ) и — при закрытом продувочном клапане — проверьте, продолжает ли повышаться давление при запуске потока.



        Рис. 5. Выпускной капилляр продувочного клапана

      2. Если давление не повышается, а растворитель выходит из выпускного отверстия продувочного клапана, снова затяните соединение с Рисунок 5 . Ослабьте другой конец капилляра на клапане впрыска ( Рисунок 6 ). Запустить поток.
      3. Если из конца капилляра выходит растворитель, капилляр в порядке. Закупорка либо в уплотнении ротора, либо где-то после автодозатора на пути потока. Подключите его и перейдите к шаг 4.h .
    4. Отсоедините капиллярную трубку седла иглы от порта переключающего клапана (обычно это порт 5, сравните с , рис. 6, ) и переключите клапан обратно на главный проход.



      Рис. 6. Порты инжекторного клапана, стандартная конфигурация. Соединения:
      1 — от насоса
      2 — к дозатору + игла
      3 — пробка
      4 — к сливу
      5 — от седла иглы
      6 — к аналитической колонке.

    5. Если снова наблюдается высокое давление, значит, перед входным портом седла иглы (обычно порт 5) имеется закупорка.
    6. Если давление в норме и жидкость вытекает из капилляра, уплотнение ротора забито между портами 5 и 6.
    7. Снова подсоедините капилляр седла иглы к порту 5.
        

      Совет : Если обнаружено, что засорение произошло в узле седла иглы, иногда его можно устранить, промыв обратной промывкой седла иглы .

    8. Теперь снимите капилляр, идущий от инжекторного клапана к колонке или отделению колонки, удалив капиллярный фитинг на порте инжекторного клапана (см. , рис. 7 ).



      Рис. 7. Порты инжекторного клапана, стандартная конфигурация

    9. Если давление в норме, закупорка расположена после инжекторного клапана (капилляра, отсека колонки, колонки, детектора или связанных капилляров).
    10. Если наблюдается высокое давление, засорение происходит в уплотнении ротора внутри инжекторного клапана. Замените уплотнение ротора.
  5. Проверка термостата отделения колонок/многоколоночного термостата:
    1. Когда давление в байпасе все еще высокое, отсоедините вход в отделение колонки/теплообменник (, рис. 1, , , рис. 8, ) и проверьте давление. Если вы еще не выполнили шаг 1  , сделайте это в первую очередь.



      Рис. 8. Пример многоколонного термостата. Вход и выход теплообменника (синие) отмечены красным.

    2. Если засор не в теплообменнике, засорен капилляр или инжекционный клапан.
    3. Чтобы проверить, не является ли закупорка капилляром или уплотнением ротора, отсоедините конец капилляра от порта 6 инжекторного клапана (см. Рисунок 7 ).
  6. Если засор находится после колонки:
    1. Если при отсоединении выхода колонки сбрасывается высокое давление, найдите засорение в системе за колонкой. Проверьте капилляр к детектору, проточную кювету и сливную трубку.
    2. Если вы не можете найти источник высокого давления после выполнения шагов с 1 по 6, обратитесь к местному представителю службы поддержки Agilent для получения дополнительной технической поддержки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.