Как необходимо изменить угол опережения зажигания при увеличении частоты вращения

В этой статье рассмотрим такое важное понятие для бензинового двигателя внутреннего сгорания как угол опережения зажигания.
Опережение зажигания – это воспламенение искрой свечи топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Для чего собственно надо делать опережение зажигания.
Очень рекомендую, если вы еще не видели, посмотреть как работает двигатель внутреннего сгорания.
Дело в том, что для получения максимальной мощности и крутящего момента от двигателя нужно чтобы давление газов, после сгорания рабочей смеси, достигало максимальной величины в точке 10-12° после верхней мертвой точки. Тогда сила давления газов на поршень будет максимально эффективно преобразована в механическую энергию вращения коленчатого вала. Вопреки расхожему мнению, топливно-воздушная смесь (далее ТВС) не сгорает мгновенно и уж тем более не взрывается в цилиндрах. Реакция окисления, а именно это происходит при сгорании топлива, имеет некую скорость. Так вот, чтобы получить максимум давления газов в нужной нам точке нужно согласовать скорость движения поршня (читай оборотов двигателя) и скорость сгорания ТВС.

Далее позволю себе немного углубится в теорию сгорания ТВС. Фронт распространения пламени начинается с маленького очага, когда искра проскакивает между электродами свечи.

Угол опережения зажигания
Средняя длительность горения искры 1 – 1,5 миллисекунды (одна тысячная секунды). Температура в шнуре пробоя в этот ничтожно малый промежуток времени достигает отметки 10000° С. Тот маленький объем ТВС, что находится в этом промежутке пробоя, сгорает практически мгновенно. Далее, от тепла, которое выделилось при сгорании, происходит дальнейшее распространение фронта пламени по камере сгорания. Первоначальная скорость горения совсем не велика – около 1 м/с. Далее по мере распространения фронта скорость горения достигает 50-80 м/с. Последние порции ТВС, находящиеся около относительно холодных стенок камеры сгорания догорают с гораздо меньшей скоростью. Таким образом, весь процесс горения занимает около 30° угла поворота коленчатого вала.

А теперь рассмотрим повнимательней, что происходит в цилиндре двигателя при различных углах опережения зажигания. Ниже приведена индикаторная диаграмма зависимости давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала при нормальном угле опережения зажигания (далее УОЗ).

Угол опережения зажигания
Здесь максимум давления газов приходится почти сразу (10 — 15°), как только поршень пройдет верхнюю мертвую точку. Мощность и крутящий момент такого двигателя на максимуме.
А теперь посмотрим, что произойдет, если сдвинуть УОЗ в более позднюю сторону.

Угол опережения зажигания
Как видно пик максимального давления газов сместился также в более позднюю сторону и сам по себе он гораздо ниже, чем при нормальном УОЗ. То есть получается, что ТВС сгорая, как бы догоняет уходящий поршень вниз. КПД такого двигателя оставляет желать лучшего.
Иногда смесь может продолжить гореть и после открытия выпускных клапанов, тогда раскаленные выпускные газы могут раньше времени поджечь поступающий свежий заряд ТВС. В таком случае, при позднем зажигании, могут наблюдаться хлопки во впускной коллектор.
И противоположный случай, когда слишком раннее зажигание.

Угол опережения зажигания
Пик максимального давления газов приходится на верхнюю мертвую точку движения поршня или даже раньше. То есть на начальном этапе сгорания ТВС газы давят на поршень в противоход, что естественно тоже снижает мощность двигателя и может стать причиной такого нежелательного явления как детонация.,

От чего зависит угол опережения зажигания.
1.Прежде всего УОЗ зависит от скорости вращения коленчатого вала двигателя. Чем больше количество оборотов в минуту делает коленчатый вал, тем раньше надо воспламенять ТВС, чтобы пик максимального давления был в нужной нам точке.

Угол опережения зажигания

2. От температуры. Чем ниже температура двигателя и ТВС, тем ниже скорость реакции окисления (сгорания), соответственно УОЗ должен быть более ранним. И соответственно наоборот.

3. От нагрузки на двигатель. Чем больше нагрузка на двигатель, тем больше цикловое наполнение цилиндра ТВС, соответственно тем меньше должен быть УОЗ для того чтобы избежать детонации.

Оптимальная настройка УОЗ.
В эпоху карбюраторных Жигулей настройка начального УОЗ делалось просто на слух. На 4й передаче при скорости 50 км/ч резко надавить педаль газа, должна кратковременно быть слышна детонация. Если детонации нет, крутим трамблер на опережение, пока не будет слышно. Если детонация слышна более 1-2 секунд, то крутим трамблер на более поздний угол.
На СТО для настройки УОЗ использовался стробоскоп. В любом случае в системах зажигания, где используется трамблер, настройке подлежит только начальный УОЗ.
С появлением микропроцессорных систем управления двигателем появилась возможность более точно настраивать УОЗ для различных режимов работы двигателя. Если в трамблерах за изменение УОЗ отвечал вакуумный и центробежный регулятор, то умная электроника на основании данных с датчиков системы управления двигателем сама высчитает необходимый оптимальный угол согласно картам калибровок, заложенных в прошивке контроллера. Вот типичный пример трехмерной карты калибровок УОЗ для одного режима работы двигателя (ВАЗ, блок М73).

Управление углом опережения зажигания производится в два этапа. При начальном управлении используется фиксированный угол опережения зажигания при запуске двигателя. При последующем управлении угол опережения зажигания определяется коррекцией угла опережения зажигания по сигналам датчиков, которая применяется к базовому значению угла опережения зажигания, рассчитанному по сигналу нагрузки двигателя (давление во впускном коллекторе и расход воздуха) и сигналу частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Настройка оптимальных углов опережения зажигания является одной из самых сложных и приоритетных задач при чип-тюнинге, поскольку от этого зависит динамика и мощность двигателя, расход топлива и в целом удобство управления автомобилем.

статья взята отсюда ТЫК

Регулирование угла опережения зажигания

Углом опережения зажигания называется угол поворота кривошипа коленчатого вала из положения, соответствующего появлению искры между электродами свечи зажигания, до положения, при котором поршень находится в в.м.т.

При работе двигателя сгорание рабочей смеси должно заканчиваться при повороте кривошипа на 10—15° после в. м. т. в начале рабочего хода. При таком сгорании смеси двигатель имеет наибольшую мощность и экономичность.

Рабочая смесь в цилиндре двигателя сгорает в течение нескольких тысячных долей секунды. Поэтому для получения максимальной мощности и экономичности двигателя необходимо зажигать рабочую смесь несколько раньше подхода поршня к в.м.т. в конце такта сжатия, т. е. искровой разряд между электродами свечи должен происходить с определенным опережением.

Если же образование искры между электродами свечи будет происходить слишком рано, т. е. угол опережения зажигания будет слишком большим, возникает резкое нарастание давления газов до прихода поршня в в.м.т., что будет значительно препятствовать движению поршня. В результате уменьшатся мощность и экономичность двигателя, ухудшится его приемистость; работа двигателя под нагрузкой будет сопровождаться стуками и повышенным нагревом, при малой частоте вращения коленчатого вала (в режиме холостого хода) двигатель будет работать неустойчиво.

При зажигании рабочей смеси в в.м.т. или более позднем зажигании горение смеси будет происходить при увеличивающемся объеме. При этом давление газов в цилиндре будет значительно ниже, чем при нормальном зажигании, а поэтому мощность и экономичность двигателя понизятся. В этом случае догорание смеси в цилиндре будет происходить на всем протяжении такта расширения, что вызовет сильный перегрев двигателя.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя уменьшается время, приходящееся на каждый такт рабочего цикла, и поэтому для обеспечения своевременного сгорания рабочей смеси необходимо угол опережения зажигания увеличивать, а при уменьшении частоты вращения коленчатого вала уменьшать. Эту работу выполняет центробежный регулятор опережения зажигания.

С увеличением на’грузки наполнение цилиндров горючей смесью увеличивается, поскольку увеличивается открытие дроссельной заслонки карбюратора, а процентное содержание остаточных газов в рабочей смеси уменьшается, что способствует увеличению скорости сгорания смеси. Следовательно, опережение зажигания необходимо уменьшать и наоборот — при снижении нагрузки (прикрытии дроссельной заслонки) вследствие уменьшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения процентного содержания остаточных газов в цилиндре рабочая смесь будет гореть медленнее, что требует увеличения угла опережения зажигания. Автоматическое изменение угла опережения зажигания в зависимости от изменения нагрузки двигателя выполняет вакуумный регулятор опережения зажигания.

Таким образом, угол опережения зажигания должен увеличиваться с повышением частоты вращения коленчатого вала двигателя и уменьшением нагрузки двигателя и уменьшаться при понижении частоты вращения коленчатого вала двигателя и увеличении нагрузки.

При установке зажигания и после каждой регулировки зазора между контактами прерывателя, а также при применении топлива с другим октановым числом угол опережения зажигания должен изменяться (корректироваться) при помощи октан-корректора.

Корректируют угол опережения зажигания в следующих случаях: при уменьшении компрессии в цилиндрах; работе автомобиля в горных условиях; перегреве двигателя, вызванном отложением накипи на стенках рубашки и приборов охлаждения; изменения влажности воздуха.

Рис. 1. Схема работы центробежного регулятора опережения зажигания прерывателей – распределителей Р119-Б (а); Р125 (б); Р133-137 (а) и характеристика регулятора (г):
1 — кулачок; 2, 7 — пружины; 3 — штифт; 4 — поводковая пластина кулачка; 5 — валик; 6 — грузик; 8 — стойка подвески пружины; 9 — прорезь

Работа центробежного регулятора опережения зажигания

При небольшой частоте вращения центробежные силы грузиков (рис. 1) незначительны и не могут преодолеть натяжение пружины малой жесткости, поэтому регулятор начнет работать только при определенной частоте вращения.

По мере увеличения частоты вращения грузики под действием центробежных сил расходятся и через пластину поворачивают кулачок в сторону вращения вала. В результате углового перемещения кулачка относительно вала размыкание контактов прерывателя происходит раньше и угол опережения зажигания увеличивается.

Пружина большой жесткости начнет действовать только в момент выбора люфта между ушками пружины и деталями ее крепления, что может быть только при увеличении частоты вращения грузиков. При полном расхождении грузиков угол опережения зажигания больше возрастать не будет. При уменьшении частоты вращения пружины возвращают грузики, а следовательно, и кулачок в прежнее положение и угол опережения зажигания уменьшается.

В датчиках-распределителях Р351 и Р352 грузики при увеличении частоты вращения через поводковую пластину поворачивают в сторону вращения ротор датчика, поэтому управляющий импульс будет подаваться на транзистор коммутатора раньше и угол опережения зажигания будет увеличиваться.

Работа вакуумного регулятора опережения зажигания

При большой нагрузке двигателя дроссельная заслонка карбюратора открыта почти полностью, а поэтому разрежение в смесительной камере карбюратора и в соединенной с ней полости крышки регулятора мало и пружина удерживает диафрагму, а следовательно, тягу и пластину прерывателя в положении, соответствующем позднему зажиганию. По мере уменьшения нагрузки двигателя дроссельная заслонка карбюратора прикрывается, поэтому разрежение в полости крышки регулятора будет увеличиваться, а в полости корпуса давление равно атмосферному и остается постоянным. В результате разности давлений диафрагма будет прогибаться в сторону пружины, сжимая ее, и одновременно через тягу поворачивать подвижную пластину прерывателя навстречу вращению кулачка, что и увеличит угол опережения зажигания.

Рис. 2. Схема работы вакуумного регулятора опережения зажигания:
а — при малом разрежении в карбюраторе: б — при большом разрежении в карбюраторе; в — характеристика регулятора 1 — штуцер трубки от карбюратора; 2 — регулировочная шайба; 3 — пружина; 4 — крышка; 5 — диафрагма; 6 — корпус; 7 — винт; 8 — тяга; 9 — шип подвижной пластины прерывателя; 10 — подвижная пластина; 11 — кулачок; 12 — рычажок прерывателя; 13 — контакты прерывателя

При работе двигателя без нагрузки на минимальной частоте вращения коленчатого вала дроссельная заслонка карбюратора прикрыта, а поэтому вакуумный регулятор не работает.

Разрежение в смесительной камере карбюратора изменяется не только от степени открытия дроссельной заслонки, но и от частоты вращения коленчатого вала. При одном и том же положении дроссельной заслонки, но разной нагрузке двигателя, будет изменяться и частота вращения коленчатого вала, что вызовет изменение скорости движения воздуха в смесительной камере карбюратора, а следовательно, и изменение величины разрежения в ней и в полости вакуумного регулятора. В результате этого будет изменяться и угол опережения зажигания.

Типовая характеристика вакуумного регулятора опережения зажигания приведена на рис. 2, в.

В датчике-распределителе Р352 при увеличении нагрузки на двигатель вакуумный регулятор поворачивает статор датчика в сторону вращения ротора, в результате чего уменьшается угол опережения зажигания.

Октан корректор. У октан-корректора прерывателя-распределителя Р4-Д (рис. 3) верхняя пластина прикреплена болтом к корпусу прерывателя распределителя. Нижняя пластина при помощи болта, входящего в паз, крепится к блоку цилиндров. Тяга, шарнирно укрепленная на нижней пластине, при помощи гаек соединена с верхней пластиной. Свободно сидящая заклепка 8 соединяет между собой обе пластины октан-корректора.

При установке начального угла опережения зажигания его можно изменять в пределах ±12° (по углу поворота коленчатого вала) при помощи гаек. Так как нижняя пластина остается неподвижной, то при вращении гаек происходит смещение верхней пластины, а вместе с ней и корпуса прерывателя-распределителя в пределах овального прореза для заклепки. При перемещении корпуса прерывателя-распределителя на одно деление шкалы октан-корректора угол опережения зажигания изменяется на 2° по углу поворота коленчатого вала. После регулировки обе гайки должны быть плотно затянуты.

Начальный угол опережения зажигания для двигателя 3M3-53 равен 4°, а для двигателя ЗИЛ-130 — 9°. Колпач-ковой масленкой обеспечивается подача смазки к подшипнику вала привода кулачка.

Совместная работа устройств по регулировке угла опережения зажигания

Совместная работа центробежного и вакуумного регулятора устанавливает наиболее выгодную величину угла опережения зажигания при различных режимах работы двигателя, что обеспечивает повышение его мощности и экономичности. Октан-корректор, центробежный и вакуумный регуляторы, действуя независимо друг от друга, создают общую составляющую угла опережения зажигания.

Рис. 3. Октан-корректор:

Рис. 4. График совместной работы центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания:
1 — характеристика центробежного регулятора, 2 — характеристики вакуумного регулятора при различных значениях нагрузки двигателя; 3 — изменение угла опережения зажигания вакуумным регулятором; 4 — изменение угла опережения зажигания центробежным регулятором; 5 — начальная установка угла опережения зажигания; 6 — зона минимальной частоты вращения коленчатого вала

Общий угол опережения зажигания складывается из угла начальной установки и углов, устанавливаемых центробежным и вакуумным регуляторами.

Об оптимальном угле опережения зажигания

Искровой разряд (искра) должен появляться в свече, когда поршень несколько не доходит до в.м.т. в конце сжатия, т. е. с опережением до в.м.т. Это необходимо, чтобы к моменту прохождения поршнем в.м.т. рабочая смесь успела полностью воспламениться.

Величину опережения зажигания измеряют углом поворота коленчатого вала от момента появления искры до прихода поршня в в.м.т. Этот угол должен изменяться в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя и октанового числа топлива. Если угол опережения мал (позднее зажигание), двигатель не развивает полной мощности, расходует много топлива и перегревается; иногда наблюдаются вспышки в карбюраторе.

При чрезмерно большом угле опережения (раннее зажигание) возникают детонационные стуки, мощность двигателя снижается, а при пуске происходят обратные удары, что особенно опасно при пользовании рукояткой.

Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше должен быть угол опережения зажигания, так как за время (примерно 0,002 сек), необходимое для воспламенения всего объема рабочей смеси в цилиндре, при больших оборотах коленчатый вал успевает повернуться на больший угол, чем при малых оборотах. Угол опережения зажигания при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя автоматически изменяет центробежный регулятор.

Центробежный регулятор опережения зажигания

Центробежный регулятор опережения зажигания:

а — детали регулятора; б — действие грузиков;

1 — войлочная шайба; 2 — винт; 3 — кулачок; 4 — ведомая пластина; 5 — штифт грузика; 6 — грузики; 7 — ось грузика; 8 — ведущая пластина; 9 — валик прерывателя; 10 — пружина; 11 — вырез пластины.

На валике 9 прерывателя жестко укреплена ведущая пластина 8 с грузиками 6, шарнирно установленными на запрессованных в пластину осях 7. Сверху на валик 9 свободно надет кулачок 3, удерживаемый от перемещения вверх винтом 2, над которым в отверстие кулачка вставлена войлочная шайба 1. Вырезами 11 пластина 4 надета на штифты 5 грузиков. Вращение валика 9 сообщается кулачку через пластину 3, грузики, их штифты и ведомую пластину 4.

При малых числах оборотов коленчатого вала грузики удерживаются пружинами 10 вблизи оси валика 9. Когда число оборотов увеличивается, грузики по инерции расходятся. Силы упругости растягиваемых при этом пружин увеличиваются и, когда они станут достаточными для удерживания грузиков на постоянном расстоянии от оси вращения, расхождение грузиков прекратится. Каждому числу оборотов соответствует определенная степень расхождения грузиков.

Штифты расходящихся грузиков, действуя на стенки вырезов ведомой пластины, повертывают ее и кулачок прерывателя относительно валика 9 в сторону его вращения (вперед) на определенный угол, зависящий от числа оборотов. При этом выступы кулачка раньше размыкают контакты прерывателя и угол опережения зажигания увеличивается. Угол опережения зажигания, достигаемый за счет действия центробежного регулятора опережения, составляет 0,2 — 0,25 рад (11 — 14°).

С увеличением нагрузки двигателя (степени открытия дросселя карбюратора) угол опережения зажигания должен уменьшаться, так как при этом в цилиндры поступает больше горючей смеси, давление при ее сжатии и скорость горения возрастают.

При уменьшении нагрузки угол опережения должен, наоборот, увеличиваться. Изменяется угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки также автоматически вакуумным регулятором. Его корпус 1 (смотрите рисунок Прерыватель-распределитель) прикреплен винтами к корпусу прерывателя.

Между завальцованными частями корпуса регулятора зажата диафрагма 4 из специальной ткани, соединенная тягой 5 с подвижным диском 8 прерывателя. Трубкой присоединенной к отверстию 2, полость наружной (правой) части корпуса регулятора сообщена с нижней частью смесительной камеры карбюратора, поэтому в этой полости во время работы двигателя создается разрежение.

При малой нагрузке (дроссель карбюратора прикрыт) разрежение усиливается, диафрагма выгибается вправо и тягой 5 повертывает диск 8 прерывателя против движения часовой стрелки (навстречу направлению вращения кулачка). В результате контакты размыкаются раньше и угол опережения зажигания увеличивается.

С возрастанием нагрузки разрежение становится меньше, пружина 3 выгибает диафрагму влево и повертывает диск 8 по движению часовой стрелки, вследствие чего угол опережения зажигания уменьшается. В зависимости от нагрузки вакуумный регулятор опережения зажигания изменяет угол опережения на величину до 0,2 рад (11°).

Высокое октановое число бензина позволяет устанавливать больший угол опережения зажигания и этим повышать мощность двигателя без появления детонации. При низком октановом числе угол опережения необходимо уменьшить. Угол опережения изменяют в зависимости от антидетонационных свойств топлива вручную при помощи октан-корректора.

Он состоит из неподвижной пластины 10 (смотрите рисунок Прерыватель-распределитель), привернутой винтом к головке цилиндров или корпусу привода прерывателя-распределителя, пластины 14, прикрепленной винтом к корпусу 19 прерывателя и снабженной шкалой пластины 9 октан-корректора, соединенной с пластиной 10 резьбовой тягой 15 с гайками 16 и с пластиной 14 винтом 13.

Если нужно изменить угол опережения зажигания, повертывают, пользуясь гайками 16, пластину 9, а вместе с ней пластину 14 и корпус прерывателя относительно пластины 10 в требуемую сторону. Чтобы уменьшить угол опережения, корпус прерывателя повертывают в сторону вращения кулачка, чтобы увеличить — в противоположную сторону.

Пределы изменения угла опережения октан-корректором составляют ± 0,21 рад (12°) от среднего (нулевого) деления шкалы, нанесенной на пластине 10.

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Давление в цилиндре в зависимости от угла опережения зажигания: (a) — пропуск зажигания, (b) слишком ранний, (c) оптимальный, (d) слишком поздно.

В искровом зажигании двигателе внутреннего сгорания, момент зажигания относится к моменту времени относительно текущего положения поршня и коленчатого вала угол высвобождения искры в камере сгорания вблизи конца такта сжатия.

Необходимость опережения (или замедления) момента искры обусловлена ​​тем, что топливо не полностью сжечь в тот момент, когда загорится искра. газам сгорания требуется период времени для расширения, и угловая или частота вращения двигателя может удлинять или сокращать период времени, в котором должны происходить горение и расширение. В подавляющем большинстве случаев угол будет описываться как определенный угол перед верхней мертвой точкой (BTDC). Продвижение искры BTDC означает, что искра возбуждается до точки, в которой камера сгорания достигает своего минимального размера, поскольку цель рабочего хода в двигателе — заставить камеру сгорания расширяться. Искры, возникающие после верхней мертвой точки (ВМТ), обычно являются контрпродуктивными (дают потраченную впустую искру, обратный огонь, детонацию двигателя и т. Д.), Если нет необходимость дополнительной или постоянной искры до такта выпуска.

. Установка правильного момента зажигания имеет решающее значение для работы двигателя. Искры, возникающие слишком рано или слишком поздно в цикле двигателя, часто являются причиной чрезмерных вибраций и даже повреждения двигателя. Установка угла опережения зажигания влияет на многие переменные, включая долговечность двигателя, экономию топлива и мощность двигателя. Многие переменные также влияют на то, какое время является «лучшим». Современные двигатели, которые управляются в реальном времени с помощью блока управления двигателем, используют компьютер для управления синхронизацией на всех оборотах двигателя и диапазоне нагрузок. Старые двигатели, в которых используются механические распределители, полагаются на инерцию (за счет использования вращающихся грузов и пружин) и вакуум в коллекторе для установки угла опережения зажигания на всех оборотах двигателя и диапазон нагрузки.

Ранние автомобили требовали, чтобы водитель регулировал время с помощью элементов управления в соответствии с условиями движения, но теперь это автоматизировано.

На правильную установку угла опережения зажигания для данного двигателя влияет множество факторов. К ним относятся время впускного клапана (-ов) или топливных форсунок (-ов), тип используемой системы зажигания, тип и состояние свечей зажигания, содержание и примеси в топливе, температура и давление топлива, частота вращения и нагрузка двигателя, температура воздуха и двигателя, давление турбонаддува или давление всасываемого воздуха, компоненты, используемые в системе зажигания, и настройки компонентов системы зажигания. Обычно любые серьезные изменения или обновления двигателя требуют изменения настроек угла опережения зажигания двигателя.

Содержание

• 1 Общие сведения
• 2 Установка угла опережения зажигания
  • 2.1 Настройка динамометра
• 3 Механическое зажигание системы
  • 3.1 Механическое опережение времени
  • 3.2 Опережение вакуума
• 4 Системы зажигания с компьютерным управлением
• 5 Библиография
• 6 См. также
• 7 Ссылки
• 8 Внешние ссылки

Предпосылки

Система искрового зажигания бензиновых двигателей внутреннего сгорания с механическим управлением состоит из механического устройства, известного как распределитель, которое запускает и распределяет зажигание искру к каждому цилиндру относительно положения поршня — в градусах коленчатого вала относительно верхней мертвой точки (ВМТ).

Время зажигания относительно положения поршня основано на статическом (начальном или базовом) времени без механического опережения. Благодаря центробежному механизму опережения распределителя зажигание происходит быстрее при увеличении частоты вращения двигателя. Многие из этих двигателей также будут использовать опережение вакуума, которое опережает синхронизацию при малых нагрузках и замедлении, независимо от опережения центробежной силы. Обычно это относится к автомобильной промышленности; Судовые бензиновые двигатели обычно используют аналогичную систему, но без предварительного вакуума.

В середине 1963 года Ford предложил транзисторное зажигание для своего нового 427 FE V8. Эта система пропускала только очень слабый ток через точки зажигания, используя транзистор PNP для переключения высокого напряжения тока зажигания, обеспечивая более высокое напряжение зажигающей искры, а также уменьшая отклонения во времени зажигания. из-за дугового износа прерывателей. Двигатели, оборудованные таким образом, имели специальные наклейки на крышках клапанов с надписью «427-T». Магнитно-импульсная система зажигания Delcotron с транзисторным управлением AC Delco стала опциональной для ряда автомобилей General Motors, начиная с 1964 года. В системе Delco полностью устранены механические точки с использованием изменения магнитного потока для переключения тока, что практически устраняет проблемы точечного износа. В 1967 году Ferrari и Fiat Dinos были оснащены электронным зажиганием Magneti Marelli Dinoplex, а все Porsche 911 имели электронное зажигание, начиная с моделей B-Series 1969 года. В 1972 году Chrysler представила бессмысленную электронную систему зажигания с магнитным пуском в качестве стандартного оборудования на некоторых серийных автомобилях, а к 1973 году включила ее в стандартную комплектацию.

Электронное управление моментом зажигания было введено. несколько лет спустя, в 1975-1976 годах, была представлена ​​управляемая компьютером электронная система опережения зажигания Chrysler «Lean-Burn». К 1979 году с появлением системы управления двигателем Bosch Motronic технология была продвинута и теперь включает одновременное управление как моментом зажигания, так и подачей топлива. Эти системы составляют основу современных систем управления двигателем.

Установка момента зажигания

Типичная зависимость эффективной мощности (Pe) и удельного расхода топлива от момента зажигания. Оптимальная настройка (красный цвет) существует для каждого режима двигателя. Индикатор синхронизации

«Опережение синхронизации» означает количество градусов до верхней мертвой точки (ВМТ), на которое искра воспламенит воздушно-топливную смесь в камере сгорания во время такта сжатия. Задержка синхронизации может быть определена как изменение синхронизации, так что воспламенение топлива происходит позже, чем время, указанное производителем. Например, если время, указанное производителем, изначально было установлено на 12 градусов до BTDC и отрегулировано на 11 градусов до BTDC, это будет называться задержанным. В классической системе зажигания с точками прерывания базовая синхронизация может быть установлена ​​статически с помощью контрольной лампы или динамически с помощью меток синхронизации и лампы синхронизации.

опережения времени требуется, потому что на сжигание топливовоздушной смеси нужно время. Зажигание смеси до того, как поршень достигнет ВМТ, позволит смеси полностью сгореть вскоре после достижения поршнем ВМТ. Если топливно-воздушная смесь воспламеняется в правильное время, максимальное давление в цилиндре возникает через некоторое время после того, как поршень достигает ВМТ, позволяя воспламененной смеси толкать поршень вниз по цилиндру с наибольшей силой. В идеале время, при котором смесь должна полностью сгореть, составляет около 20 градусов ATDC. Это позволит максимально увеличить мощность двигателя. Если искра зажигания возникает в положении, которое слишком опережает положение поршня, быстро расширяющаяся воздушно-топливная смесь может фактически давить на поршень, который все еще движется вверх, вызывая детонацию (гудение или звон) и возможное повреждение двигателя, обычно это происходит в низкая частота вращения и известна как преждевременное зажигание или, в тяжелых случаях, детонация. Если искра возникает слишком запаздывающей относительно положения поршня, максимальное давление в цилиндре возникает после того, как поршень уже перемещается слишком далеко вниз по цилиндру. Это приводит к потере мощности, склонности к перегреву, высоким выбросам и несгоревшему топливу.

При увеличении частоты вращения двигателя необходимо будет увеличивать угол опережения зажигания (относительно ВМТ), чтобы топливовоздушная смесь имела правильное время для полного сгорания. По мере увеличения частоты вращения двигателя (об / мин) время, доступное для сжигания смеси, уменьшается, но само горение протекает с той же скоростью, и для своевременного завершения его необходимо начинать все раньше и раньше. Низкий объемный КПД на более высоких оборотах двигателя также требует увеличения угла опережения зажигания. Правильное опережение для данной частоты вращения двигателя позволит достичь максимального давления в цилиндре при правильном угловом положении коленчатого вала. При установке времени для автомобильного двигателя заводские настройки времени обычно можно найти на наклейке в моторном отсеке.

Момент зажигания также зависит от нагрузки двигателя с большей нагрузкой (большее открытие дроссельной заслонки и, следовательно, соотношение воздух: топливо), требующее меньшего опережения (смесь сгорает быстрее). Кроме того, это зависит от температуры двигателя, при этом более низкая температура позволяет добиться большего. Скорость, с которой сгорает смесь, зависит от типа топлива, степени турбулентности в воздушном потоке (которая связана с конструкцией головки блока цилиндров и системой клапанного механизма) и от воздушно-топливного отношения. Распространенный миф о том, что скорость горения связана с октановым числом.

Настройка динамометра

Установка угла опережения зажигания при отслеживании выходной мощности двигателя с помощью динамометра — один из способов правильно установить угол опережения зажигания. После ускорения или замедления отсчета времени обычно происходит соответствующее изменение выходной мощности. Динамометр под нагрузкой — лучший способ добиться этого, поскольку двигатель может поддерживать постоянную скорость и нагрузку, в то время как синхронизация регулируется для максимальной мощности.

Использование датчика детонации для определения правильного времени — это один из методов настройки двигателя. В этом методе отсчет времени увеличивается до тех пор, пока не произойдет стук. Затем отсчет времени замедляется на один или два градуса и устанавливается там. Этот метод уступает настройке с помощью диномометра, поскольку он часто приводит к установке угла опережения зажигания, которая является чрезмерно увеличенной, особенно на современных двигателях, которые не требуют такого большого опережения для достижения максимального крутящего момента. При чрезмерном ускорении двигатель будет подвержен звукам и детонации при изменении условий (качество топлива, температура, проблемы с датчиками и т. Д.). После достижения желаемых характеристик мощности для данной нагрузки двигателя / оборотов в минуту свечи зажигания следует проверить на предмет детонации двигателя. Если есть такие признаки, следует замедлить опережение зажигания, пока они не исчезнут.

Лучший способ установить момент зажигания на динамометре с нагрузкой — это медленно увеличивать время до достижения максимального выходного крутящего момента. Некоторые двигатели (особенно с турбонаддувом или с наддувом) не достигают максимального крутящего момента при данной частоте вращения двигателя до того, как они начнут стучать (звон или небольшая детонация). В этом случае синхронизация двигателя должна быть немного ниже этого значения синхронизации (известного как «предел детонации»). Эффективность сгорания двигателя и объемный КПД изменяются при изменении угла опережения зажигания, что означает, что количество топлива также должно изменяться при изменении зажигания. После каждого изменения угла опережения зажигания подача топлива также регулируется для достижения максимального крутящего момента.

Механические системы зажигания

Механические системы зажигания используют механический искровой распределитель для распределения тока высокого напряжения на правильную свечу зажигания в нужное время. Чтобы установить начальное опережение или запаздывание по времени для двигателя, двигателю разрешается работать на холостом ходу, и распределитель регулируется для достижения наилучшего момента зажигания для двигателя на холостом ходу. Этот процесс называется «установкой опережения базы». Есть два метода увеличения опережения по времени после опережения базы. Прогресс, достигнутый этими методами, добавляется к базовому количеству опережения, чтобы получить общее количество опережения по времени.

Механическое опережение синхронизации

Распределительные грузы

Усиление механического опережения синхронизации происходит с увеличением частоты вращения двигателя. Это возможно с помощью закона инерции. Вес и пружины внутри распределителя вращаются и влияют на опережение синхронизации в соответствии с частотой вращения двигателя, изменяя угловое положение вала датчика времени по отношению к фактическому положению двигателя. Этот тип опережения по времени также называется опережением по времени центробежным. Величина механического продвижения зависит исключительно от скорости вращения распределителя. В 2-тактном двигателе это то же самое, что обороты двигателя. В 4-тактном двигателе это половина оборотов двигателя. Взаимосвязь между опережением в градусах и оборотами распределителя может быть изображена в виде простого двумерного графика.

Для уменьшения опережения синхронизации при более низких оборотах двигателя можно использовать более легкие или более тяжелые пружины. Более тяжелые веса или более легкие пружины могут использоваться для ускорения синхронизации при более низких оборотах двигателя. Обычно в какой-то момент диапазона оборотов двигателя эти веса соприкасаются со своими пределами хода, и величина опережения центробежного зажигания затем фиксируется выше этих оборотов.

Опережение опережения вакуума

Второй метод, используемый для опережения (или замедления) опережения зажигания, называется опережением опережения вакуума. Этот метод почти всегда используется помимо механического опережения. Обычно это увеличивает экономию топлива и управляемость, особенно на бедных смесях. Это также увеличивает срок службы двигателя за счет более полного сгорания, оставляя меньше несгоревшего топлива для смывания смазки стенок цилиндра (износ поршневых колец) и меньшего разбавления смазочного масла (подшипники, срок службы распределительного вала и т. Д.). Опережение вакуума работает с использованием источника вакуума коллектора для ускорения синхронизации при низкой и средней нагрузке двигателя путем вращения монтажной пластины датчика положения (точки контакта, эффект Холла или оптический датчик, статор реактора и т. Д.) распределитель относительно вала распределителя. Опережение вакуума уменьшается при широко открытой дроссельной заслонке (WOT), в результате чего опережение по времени возвращается к базовому опережению в дополнение к механическому опережению.

Одним из источников опережения вакуума является небольшое отверстие, расположенное в стенке корпуса дроссельной заслонки или карбюратора рядом с краем , но немного выше его по потоку. дроссельная заслонка. Это называется файлом. Эффект от открытия здесь состоит в том, что на холостом ходу вакуум почти отсутствует или, следовательно, мало или отсутствует. Другие автомобили используют вакуум непосредственно из впускного коллектора. Это обеспечивает полный вакуум двигателя (и, следовательно, полное опережение вакуума) на холостом ходу. Некоторые устройства подачи вакуума имеют два вакуумных патрубка, по одному с каждой стороны мембраны привода , которые соединены как с вакуумом в коллекторе, так и с каналом вакуума. Эти устройства будут одновременно увеличивать и замедлять угол опережения зажигания.

На некоторых автомобилях датчик температуры подает вакуум в систему опережения вакуума, когда двигатель горячий или холодный, и передает разрежение при нормальной рабочей температуре. Это вариант контроля выбросов; Переносимый вакуум позволил карбюратору отрегулировать для более бедной смеси холостого хода. При высокой температуре двигателя увеличенная скорость увеличивала скорость двигателя, чтобы система охлаждения работала более эффективно. При низкой температуре опережение позволило обогащенной смеси прогрева более полно сгореть, обеспечивая лучшую работу холодного двигателя.

Электрические или механические переключатели могут использоваться для предотвращения или изменения вакуума при определенных условиях. Ранняя электроника системы управления выбросами могла бы задействовать некоторые из них в отношении сигналов датчика кислорода или активации оборудования, связанного с выбросами. Также было принято предотвращать частичное или полное опережение вакуума в определенных передачах, чтобы предотвратить детонацию из-за двигателей с обедненным горением.

Системы зажигания с компьютерным управлением

В новых двигателях обычно используются компьютеризированные системы зажигания. В компьютере есть временная карта (справочная таблица) со значениями опережения зажигания для всех комбинаций частоты вращения и нагрузки двигателя. Компьютер отправит сигнал на катушку зажигания в указанное время на временной карте для зажигания свечи зажигания. Большинство компьютеров от производителей оригинального оборудования (OEM) не подлежат модификации, поэтому изменение кривой опережения по времени невозможно. В зависимости от конструкции двигателя все еще возможны общие изменения времени. Послепродажные блоки управления двигателем позволяют тюнеру вносить изменения в схему синхронизации. Это позволяет увеличивать или замедлять синхронизацию в зависимости от различных применений двигателя. Датчик детонации может использоваться системой зажигания, чтобы учесть изменение качества топлива.

Библиография

• Хартман Дж. (2004). Как настроить и изменить системы управления двигателем. Моторбуки

См. Также

• Электронный впрыск топлива (EFI)
• Порядок включения
• Распределение фаз

Ссылки

1. ^Джулиан Эдгар. «Правильный выбор момента зажигания».

Внешние ссылки

• Настройка кривых момента зажигания
• Правильный выбор момента зажигания

Студент: Чорап
А.В.

Группа: 7АС-6

Преподаватель:
Зуев Н.С.

Москва 2011

ЛАБОРАТОРНАЯ
РАБОТА № 2

Регулировочная
характеристика двигателя по углу
опережения зажигания

Регулировочная
характеристика по углу опережения
зажигания представляет собой зависимость
эффективной мощности Ν_е
двигателя, часового G_т
и удельного эффективного g_е
расходов топлива от угла опережения
зажигания θ.

Условия
снятия характеристики:

—
нормальное тепловое состояние двигателя;

—
неизменное положение дроссельной
заслонки;

—
постоянная частота вращения коленчатого
вала двигателя;

—
постоянная температура в системе
охлаждения двигателя.

Регулировочная
характеристика двигателя по зажиганию
позволяет:

1)
выявить характер протекания мощностных
и экономических показателей двигателя
в зависимости от угла опережения
зажигания;

2)
определить оптимальный (наивыгоднейший)
угол опережения зажигания для каждого
исследуемого режима работы;

3)
оценить требования к октановому числу
топлива;

4)
выбрать параметры регулирования
автоматов управления углом опережения
зажигания (УОЗ).

Теоретическая
часть

Закон
изменения давления по углу поворота
коленчатого вала во время процесса
сгорания во многом определяет развиваемую
двигателем мощность и экономичность.
Для получения наибольшей мощности и
наилучшей топливной экономичности
необходимо стремиться к такой организации
процесса сгорания, при которой основная
фаза сгорания будет протекать вблизи
верхней мертвой точки (ВМТ).

Скорость
распространения пламени при нормальном
сгорании бензовоздушных смесей составляет
20-40 м/с. В результате при частоте вращения
коленчатого вала около 5000 мин^-1
продолжительность основной фазы процесса
сгорания получается равной 40 … 50 градусам
поворота коленчатого вала (п.к.в.)

Осуществить
протекание основной фазы сгорания
вблизи ВМТ возможно только при условии
соответствующей установки момента
зажигания.

Угол
опережения зажигания – число градусов
по углу поворота коленчатого вала до
верхней мертвой точки (ВМТ) от момента
начала проскакивания искры между
электродами свечи зажигания.

На
рис.14 приведена типичная характеристика
по углу опережения зажигания. Кривая
мощности имеет максимум при оптимальном
угле опережения зажигания (θ_опт).
Максимум мощности двигателя и минимум
удельного расхода топлива достигаются
при одном и том же значении УОЗ, поскольку
часовой расход воздуха и, соответственно,
часовой расход топлива при сохранении
постоянными частоты вращения вала и
положения дросселя практически не
изменяются.

Оптимальным
(наивыгоднейшим) углом опережения
зажигания будет такой угол, при котором
выгорание основной массы заряда
происходит при положении поршня вблизи
ВМТ. На индикаторной диаграмме это
обычно соответствует достижению
максимального давления сгорания P_z
при 12…15°п.к.в. после ВМТ(рис. 15б). В этом
случае быстрое горение заряда, высокая
степень расширения продуктов сгорания
в сочетании с минимальными потерями на
сжатие заряда, а также на отвод теплоты
в стенки камеры сгорания и с отработавшими
газами обеспечивают наилучшие мощностные
и экономические показатели.

С
уменьшением угла опережения зажигания
(позднее зажигание) сгорание значительной
части смеси переносится на линию
расширения (рис. 15в). Процесс сгорания
происходит в увеличивающемся объеме,
что приводит к падению давления в
цилиндре и к значительной потере тепла
в стенки, связанной с соответственно
возрастающей поверхностью цилиндра,
омываемой горящими газами. В
результате наблюдается значительный
перегрев двигателя, уменьшение его
мощности, ухудшение экономичности.

При
увеличении угла опережения зажигания
(раннее зажигание) возрастает количество
заряда, которое выгорает на такте сжатия
до ВМТ при уменьшающемся объеме над
поршнем, что увеличивает отрицательную
работу сжатия. Максимальное давление
и температура цикла возрастают, в
результате чего увеличиваются тепловые
потери в стенки цилиндра. Все это приводит
к снижению мощности и экономичности
двигателя. Высокие температуры, кроме
того, являются причиной значительного
роста количества оксидов азота в
выпускных газах двигателя.

При
очень раннем зажигании сгорание может
закончиться до прихода поршня в ВМТ; в
этом случае на индикаторной диаграмме
вблизи максимального давления появляется
отрицательная петля (рис. 15а), площадь
которой выражает дополнительные потери
работы.

Достигнув
определенных высоких значений, давление
и температура конца такта сжатия
провоцируют переход от нормального
сгорания горючей смеси (скорость сгорания
20…40 м/с) к детонационному сгоранию
(свыше 2000 м/с) (рис.16). Внешние признаки
детонации – звонкий металлический
стук, дымный выхлоп, перегрев двигателя.
Металлические стуки являются результатом
многократных периодических отражений
от стенок камеры сгорания образующихся
в газах детонационных и ударных волн.
При этом в конце сгорания регистрируются
колебания давления, наблюдаемые на
индикаторной диаграмме в виде ряда
постепенно затухающих пиков (рис. 16).

Детонация
приводит к повышенной отдаче тепла от
сгоревших газов (из-за увеличения как
перепада температур между газом и
стенками камеры сгорания, так и
коэффициента теплопередачи), вызывает
«сдирание» масляной пленки с поверхности
цилиндра, повышая износ цилиндров и
колец, разрушает антифрикционный слой
шатунных подшипников. Интенсивная
диссоциация продуктов сгорания с
образованием сажи, характерная для
детонации, является причиной дымного
выхлопа двигателя и залегания поршневых
колец.

Перегрев
двигателя, вызванный детонацией, создает
условия для самопроизвольного (калильного)
зажигания рабочей смеси, которое
происходит от сильно нагретых деталей
в камере сгорания (электроды свечи,
выпускной клапан, прокладка головки
цилиндра). Будучи неуправляемым, калильное
зажигание воспламеняет смесь до подачи
искры, усугубляя тем самым негативные
последствия детонации.

С
изменением режима работы двигателя
(нагрузка, частота вращения) меняются
условия сгорания и, соответственно,
наивыгоднейший угол опережения зажигания.

При
дросселировании двигателя уменьшается
количество свежей смеси, поступающей
в цилиндры, вследствие этого возрастает
относительное количество остаточных
газов в рабочей смеси, ухудшается
качество последней и замедляется процесс
ее сгорания. В этих условиях угол
опережения зажигания должен быть
увеличен (рис. 17а).

Такая
мера, естественно, не повышает скорость
горения смеси и не сокращает
продолжительность сгорания, но более
раннее воспламенение смеси обеспечивает
своевременное окончание процесса
сгорания относительно ВМТ с наименьшими
потерями тепла.

При
повышении частоты вращения коленчатого
вала скорость основной фазы сгорания
увеличивается благодаря интенсификации
в цилиндре вихревого движения смеси,
однако скорость начальной фазы горения
изменяется мало, т. к. зависит, главным
образом, от состава смеси. В результате
продолжительность процесса сгорания
в градусах поворота коленчатого вала
возрастает, и основная фаза горения
смещается на такт расширения, что
приводит к ухудшению показателей
двигателя. Чтобы компенсировать
увеличение длительности первой фазы и
сжигать основную массу топлива вблизи
ВМТ, надо увеличивать угол опережения
зажигания (рис. 17б)

Из
сказанного следует, что значение
оптимального угла опережения зажигания
необходимо корректировать в зависимости
от частоты вращения коленчатого вала
и нагрузки. В современном бензиновом
двигателе это заложено в программу
микропроцессора системы управления
двигателем.

Экспериментальная
часть

При
снятии характеристики положение дросселя
и частота вращения коленчатого вала
поддерживаются постоянными, переменным
является угол опережения зажигания.
Испытательный стенд оборудован
устройством для дистанционной установки
угла опережения зажигания, для этого к
диагностическому разъему двигателя
подключен компьютер, с которого и
осуществляется регулирование УОЗ.

После
пуска и прогрева двигателя, постепенно
открывая дроссельную заслонку, нагружают
двигатель при помощи тормозного
устройства. Закрепив дроссель в нужном
положении и поддерживая определенную
частоту вращения, устанавливают момент
подачи искры с большим запаздыванием,
например, в ВМТ. Откорректировав частоту
вращения и угол опережения зажигания,
производят замер первой опытной точки.

Далее
устанавливают более ранний момент
зажигания, с помощью тормоза восстанавливают
принятую частоту вращения вала двигателя
и производят следующий замер.

Изменяя
таким образом через каждые 5 градусов
момент зажигания, производят замер
опытных точек до тех пор, пока не наступит
детонация или пока не будет зафиксировано
явное снижение показаний динамометра.
Надежное определение этой части
характеристики возможно при использовании
бензина с более высоким октановым
числом, чем тот, что рекомендован
заводом-изготовителем испытуемого
двигателя.

При
проведении опыта измеряют:

1)
угол
опережения зажигания θ, град.; 2) показания
весов тормозного устройства Р, Н; 3) время
расхода топлива τ, с; 4) температуру
отработавших газов t_вып,
°С; 5) температуру охлаждающей воды t_в,
°С;

6) температуру масла t_м
,
°С.

Лабораторная
работа рассчитана на снятие трех
регулировочных характеристик по
зажиганию.

Первые
две характеристики снимают при полной
нагрузке и двух различных значениях
частоты вращения вала двигателя n₁
и n₂.
Обе характеристики изображаются на
одном общем координатном поле.

Третья
характеристика снимается при частоте
вращения n₁,
но при частично прикрытом дросселе. Она
изображается на втором координатном
поле вместе с первой характеристикой.

Контрольные
вопросы

1.
Какой угол опережения зажигания
называется оптимальным?

2.
Каковы условия снятия регулировочной
характеристики по зажиганию?

3.
Укажите порядок проведения опытов на
стенде.

4.
Объясните механизм влияния очень
большого и очень маленького угла
опережения зажигания на мощность
двигателя, расход топлива и КПД цикла?

5.
Что может стать причиной детонационного
сгорания топлива?

6.
Каковы признаки детонации?

Министерство
образования и науки Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»»

Кафедра «Автомобильные и тракторные
двигатели»

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Термин «угол опережения зажигания» современный автовладелец, да и механик, слышит не так уж часто. А опережение зажигания, несмотря на это, по-прежнему есть и играет важную роль в работе двигателя. Какую именно — разбираемся ниже с помощью Motordata OBD и знаний об устройстве двигателей внутреннего сгорания.

Физический смысл

Для начала проговорим процесс работы двигателя. На такте сжатия, когда поршень подходит к верхней мертвой точке (ВМТ), свеча зажигания формирует искру, от которой воспламеняется топливовоздушная смесь. Смесь, однако, сгорает не моментально, а относительно медленно, поэтому если воспламенить ее непосредственно в ВМТ, основное давление газов будет достигнуто, когда поршень уйдет уже довольно далеко вниз. При этом от сгорания заряда смеси будет получено очень немного полезной работы.

А вот если поджечь смесь немного заранее, то можно сделать это так, чтобы к ВМТ газы создали максимальное давление и с максимальным усилием направили поршень вниз. В этом случае полезная работа будет максимальной.

Возможна и обратная ситуация, когда воспламенение произойдет слишком рано. В этом случае давление газов при сгорании смеси разовьется еще до подхода поршня к ВМТ. Тогда тоже не выйдет получить от двигателя полную мощность.

Временной промежуток между достижением ВМТ и воспламенением называется опережением зажигания. Измеряется он, однако, не в единицах времени, а в градусах угла поворота коленчатого вала, поэтому и сам параметр называется «угол опережения зажигания» (или УОЗ).

Современные технологии позволили нам «заглянуть» внутрь камеры сгорания прямо во время работы двигателя, и теперь любой может собственными глазами увидеть опережение зажигания. Если попытаться зафиксировать это картинкой, то это будет выглядеть примерно так:

Красным выделено положение поршня в момент воспламенения, а синим — положение ВМТ. В динамике это можно увидеть на видео внизу.

На любом бензиновом двигателе угол опережения зажигания должен быть правильно выставлен. На самых первых автомобилях опережение зажигания выставлялось водителем прямо во время движения — для этого на руле был отдельный рычажок, наряду с рычагом акселератора. В документации тех лет особо подчеркивался этот аспект водительского мастерства — правильно выбрать режим работы двигателя. В некоторых документах (например, на автомобили Buick периода 1910-1920 годов) использовался термин «чувство лошади».

Времена показали, что водителю и без того хватает забот, поэтому со временем это бремя с него сняли. Если переместиться в советский автопром семидесятых годов, мы увидим, что опережение зажигания регулировалось уже механиком, с помощью поворота трамблера (прерывателя-распределителя) на определенный угол. В то время умение выбрать УОЗ уже не было обязательным для водителя, однако хорошим тоном считалось, когда автовладелец сам умел настроить этот угол правильно, а также снять, почистить, собрать, поставить и настроить карбюратор. Тем не менее, уже тогда в составе системы зажигания был механический и/или вакуумный корректор, сдвигающий УОЗ в зависимости от нагрузки на двигатель (фактически — от разрежения в задроссельном пространстве или от оборотов двигателя).

Совершим еще один скачок во времени. В наши дни управление УОЗ полностью отдано электронному блоку управления (ЭБУ) двигателем. На него не может влиять ни водитель, ни механик — автопроизводители не дают штатных средств управлять этим параметром. От этого, однако, данный параметр не стал менее важен для работы двигателя. А значит, и при диагностике нужно понимать, что означает этот параметр и как им управляет ЭБУ.

Принципы управления

УОЗ является одним из параметров, влияющих на экологичность выхлопа, поэтому он обязательно присутствует в наборе параметров, выдаваемых по стандартному протоколу OBD/EOBD. Зачастую его выдача выглядит очень упрощенной, так как ЭБУ нередко вычисляет его отдельно для каждого цилиндра, но и существущего параметра часто достаточно, чтобы оценить работу двигателя. Тем более ее достаточно, чтобы оценить зависимости.

Подключимся к автомобилю Opel Astra H (он выбран, потому что есть под рукой, а не из каких-то глубоких соображений) и посмотрим, как выглядит зависимость УОЗ от оборотов двигателя:

Видно, что на холостых оборотах УОЗ находится где-то в диапазоне 18-20 градусов. Это в наших условиях. При более холодной погоде, например, он будет сдвигаться, т. к. температура воздуха во впуске будет отличаться. На непрогретом двигателе УОЗ тоже будет отличаться, например, сразу после старта зажигание будет максимально поздним. Дело в том, что особых мощностных характеристики сразу после старта от мотора не требуется, а вот прогревать катализатор и лямбда-зонд как раз нужно скорее. Позднее зажигание приводит к тому, что в выпуск уходят максимально горячие отработавшие газы, что и способствует максимально быстрому разогреву датчика кислорода и катализатор.

При нарастании оборотов УОЗ увеличивается. Здесь очень простой физический смысл: на повышенных оборотах поршень движется быстрее, а скорость сгорания смеси не меняется. Значит, смесь надо поджигать раньше. Эта зависимость сохраняется как на холостом ходу, так и во время движения.

На автомобилях с трамблером и корректором зажигания зависимость УОЗ была только от одного параметра. Однако с ужесточением экологических требований появились более жесткие требования — стало необходимо учитывать гораздо больше факторов. Это и явилось одной из основных причин перехода на электронное управление зажиганием.

Поэтому, если нужно выразить зависимость УОЗ от внешних условий, она будет выглядеть как набор сложных трехмерных графиков типа таких:

Кстати, при чип-тюнинге, как правило, эти зависимости также затрагиваются. В зависимости от целей чип-тюнинга, прошивка может сдвигать эту зависимость либо в более экономичный режим, либо в более динамичный.

Нештатные режимы

Детонация

В штатном режиме смесь сгорает медленно, а при детонации — на порядок, а то и на два порядка быстрее. Это фактически взрыв смеси. Проблема этого режима в том, что давление тоже нарастает гораздо быстрее, чем при штатном сгорании. Это приводит к ударным нагрузкам на детали двигателя, в первую очередь — на поршень. Такие нагрузки могут привести к разрушению двигателя, поэтому детонации надо избегать.

Штатно работающая система с трамблером на тех же «Жигулях» и «Волгах», вообще говоря, допускала детонацию в определенных режимах, более того, ее наличие в этих режимах было признаком правильно настроенного УОЗ. Руководства по ремонту содержали рекомендацию разогнаться до скорости 50 км/ч и на прямой передаче и резко нажать педаль акселератора в пол. При правильно настроенном УОЗ должна была проявиться кратковременная детонация.

В современных системах ЭБУ тоже отслеживает детонацию, и чаще всего тем же «дедовским» способом, в буквальном смысле на слух. В состав системы входит датчик детонации, представляющий собой практически микрофон. Датчик этот крепится на блок цилиндров.

<

  Датчик детонации и его характерное расположение на блоке цилиндров

В случае возникновения характерных стуков в двигателе ЭБУ «слышит» их и принимает меры. На некоторых системах отдельного датчика детонации нет, и детонация отслеживается не «на слух», а посредством отслеживания тока, протекающего через свечи зажигания. Детальнее эту методику мы рассматривать не будем, обмолвимся лишь, что так сделано, например, на системе Trionic на автомобилях Saab 9000.

Так или иначе, после обнаружения детонации ЭБУ должен сделать так, чтобы детонации больше не было. Как правило, ЭБУ сдвигает зажигание позднее, то есть уменьшает УОЗ, до тех пор, пока не поймет, что детонации прекратились. Излишне позднее зажигание приведет к снижению мощности, о чем мы уже говорили в начале статьи, но снижение мощности гораздо лучше, чем механическое повреждение мотора. Именно таким образом современный двигатель принципиально способен работать хоть на «восьмидесятом» бензине. Он будет заводиться и работать, и скорее всего не развалится тут же. Однако нормальной мощности он развить не сможет, и будет «затыкаться» при попытках активно ехать.

Поэтому же являются несостоятельными все утверждения о том, что современный мотор способен «адаптироваться» под любой бензин и якобы можно лить АИ-92 в любой двигатель. Никакой адаптации нет. Случается примерно следующее: ЭБУ «слышит» детонацию и сдвигает УОЗ до ее пропадания, потом постепенно возвращает УОЗ обратно, снова «слышит» детонацию, и так по замкнутому кругу, пока в мотор не попадет бензин с правильным октановым числом. Основная проблема этого режима — детонация все равно происходит, только не постоянно, а с перерывами. Конечно, это позволяет мотору не развалиться сразу, но и пользы от этого никакой. К тому же позднее зажигание приводит к тому, что на выпуск попадают более горячие отработавшие газы, а то и еще горящая смесь, что может приводить и к прогару клапанов, и к перегреву катализатора, а перегрев катализатора — это почти гарантированное его разрушение.

На ряде двигателей с турбонаддувом ЭБУ также имеет возможность управлять давлением наддува. Конечно, не напрямую, а через управление электромагнитным клапаном в пневмомагистрали до актуатора вастгейта (wastegate) турбины. Как правило, это сделано в тех двигателях, где давление наддува достигает тех величин, которые при определенных ситуациях могут провоцировать детонацию. В этих системах при возникновении детонации при наличии высокого давления наддува помимо сдвига УОЗ будет открываться упомянутый электромагнитный клапан, приводя к открытию вастгейта и снижению давления наддува. Так сделано на уже упомянутых автомобилях Saab, а клапан этот называется APC.

Поэтому настоятельно рекомендуется использовать топливо с тем октановым числом, под которое двигатель спроектирован. В исправном двигателе с правильным топливом детонаций возникать не будет.

Калильное зажигание

Бывают ситуации, когда топливовоздушная смесь воспламеняется не от искры, а из-за того, что в камере сгорания присутствует место, нагретое выше допустимой температуры. Это может быть, например, нагар в камере сгорания, или свеча с неправильным калильным числом — как правило, это следствие ошибки при подборе свечей.

Эта ситуация называется «калильное зажигание» и плоха в первую очередь тем, что воспламенение происходит раньше, чем запланировано. Это плохо тем же, чем и излишне ранний УОЗ — фактически, часть работы газов будет направлена «против» полезной работы. Кроме того, такое воспламенение смеси может стать причиной детонации, а о связанных с этим проблемах мы уже говорили довольно много.

Проблема с калильными зажиганием, впрочем, является проблемой чисто «механической» — блок управления не имеет возможности как-то повлиять на этот процесс, поэтому и диагностический сканер тут не очень поможет.

Выводы

Получается, рано пока автомеханику и автовладельцу выкидывать знание об УОЗ на задворки сознания. Например, понимание этого параметра запросто поможет даже при наличии только стандартного протокола «поймать» факт детонации, а по заводскому протоколу на многих автомобилях доступны и такие параметры, как сдвиг УОЗ по детонации для каждого цилиндра. А понимание процессов, происходящих в двигателе и системе управления — главное условие для скорейшего понимания причин неисправности и ее устранения. А о других процессах мы продолжим рассказывать в следующих статьях.

Бочканов Евгений Александрович 

© Легион-Автодата
Москва, г. Зеленоград
service-193@mail.ru