Угол опережения зажигания при повышении частоты вращения коленчатого вала (8 видео)

Видео:Курс автодиагностики, Что такое угол опережения зажигания, Как он разрушает мотор?Скачать

Угол опережения зажигания при повышении частоты вращения коленчатого вала

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.

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.

Читайте также: Технология ремонт распределительного вала

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.

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.

Видео:Какой момент зажигания для оптимальной работы двигателяСкачать

Угол опережения зажигания при повышении частоты вращения коленчатого вала

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.

Читайте также: Сальник для вала гост

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.

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.

Читайте также: Сальник первичного вала маз 238 размер

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.

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.