Как влияет уоз на работу двигателя

Влияние угла опережения зажигания на процесс сгорания

Рабочей смеси

Процесс сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя очень быстротечен и сложен по своей природе: сначала высвобождается химическая энергия, заключенная в топливе, а уже затем, в процессе сгорания, тепловая энергия преобразуется в механическую. На сам процесс сгорания негативно влияют многие факторы: неудовлетворительное качество рабочей смеси (имеется в виду несоответствие оптимальному значению состава рабочей смеси, неполная испаряемость топлива в процессе смесеобразования и т.д.), слабое искрообразование на свечах, снижение компрессии в цилиндрах двигателя и др. Последствия этих негативных явлений подробно рассматривались в предыдущих разделах.

Рассмотрим влияние на процесс сгорания рабочей смеси важнейшего параметра системы зажигания — начального угла опережения зажигания. Нулевая отметка этого угла находится за несколько градусов по углу поворота коленчатого вала до ВМТ (в различных моделях двигателей от 15 до 20°, чему соответствует расстояние от поршня до ВМТ, равное S). Уже затем, в процессе эксплуатации, устанавливают оптимальный угол опережения зажигания (при изменении температуры окружающего воздуха, сорта топлива и т.д.). Например, при низких температурах угол опережения зажигания увеличивают на 2—4° (в сторону опережения зажигания). Не следует забывать, что центробежный регулятор меняет угол опережения зажигания в пределах 15—20°, а вакуумный регулятор, при изменении режима работы, в пределах 10—15°. На рис. 4.43 дана схема процесса сгорания рабочей смеси при установленном оптимальном угле опережения зажигания, т.е. к моменту прихода поршня в ВМТ заканчивается так называемый период задержки воспламенения после проскакивания искры и начинается «цепная реакция» резкого нарастания давления в процессе горения.

На рис. 4.44 представлена схема сгорания рабочей смеси при слишком раннем зажигании расстояние Sp слишком велико). При этом процесс горения начинается, когда компрессия в цилиндре не достигла еще своего максимального значения. Хотя процесс сгорания рабочей смеси и нарастание давления происходят вяло, тем не менее к моменту подхода поршня в ВМТ он встречает значительное противодействие нарастающего давления от сгоревших газов. Нормальный процесс сгорания рабочей смеси нарушается, появляются сильные стуки детонационного характера, двигатель перегревается, его мощность резко падает, а расход топлива увеличивается.

На рис. 4.45 представлена схема процесса сгорания рабочей смеси при слишком позднем зажигании (т.е. отрезок Sn, характеризующий положение поршня относительно ВМТ, значительно меньше оптимального).

Активный процесс сгорания начинается, когда поршень уже начал движение вниз, компрессия при этом резко снижается, мощность двигателя падает, процесс горения идет вяло, происходит неполное сгорание топлива, а значит повышение содержания СО и СН в отработанных газах, перерасход топлива, смыв смазки с зеркала цилиндров несгоревшим топливом и повышение износа цилиндро-поршневой группы, разжижение масла в поддоне картера, значительный перегрев двигателя и т.д. Процесс сгорания идет настолько медленно, что при следующем такте работы, когда открываются впускные клапана, пламя от догорающей смеси может попасть в впускной коллектор, со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Основы теории детонации

Детонационное сгорание рабочей смеси, которое носит взрывообразный характер, нарушает динамику работы двигателя, приводит к резкому износу деталей и к аварийным поломкам. Чтобы легче было понять причины возникновения детонации и сущность этого явления, рассмотрим процесс сгорания на примере двигателя старого образца со значительно удаленными от свечи зажигания периферийными участками (рис. 4.46).

Когда проскакивает искра, рабочая смесь воспламеняется, образуя основной фронт пламени, который быстро движется к периферийным участкам камеры сгорания, где, естественно, увеличивается температура и давление. В результате, при использовании не предусмотренного для данной модели двигателя бензина с пониженным октановым числом, рабочая смесь самовоспламеняется, образуется новый фронт пламени, который движется навстречу основному. При встрече в процесса сгорания различных фронтов пламени и происходит взрывообразное детонационное сгорание оставшейся рабочей смеси. Из этого следует, что октановое число бензина характеризует фактически его стойкость против самовоспламенения. В борьбе с этим явлением конструкторы двигателей делают все, чтобы сократить время на процесс сгорания и возможность образования дополнительных фронтов пламени — используют оптимальные формы камер сгорания, высокооборотные двигатели, не стремятся увеличивать диаметр цилиндров (Днеж. — рис. 4.47). При возникновение детонации следует попытаться ее устранить уменьшением угла опережения зажигания. Очень схоже с детонацией, по внешним признакам работы двигателя, калильное зажигание рабочей смеси, но в этом случае дополнительные фронта пламени возникают от перегретых элементов камер сгорания, тлеющего нагара и т.п. Явным признаком этого негативного явления является продолжение вращения KB двигателя (обычно «судорожными» рывками) после выключения зажигания — необходимо срочно включить любую передачу и резко отпустить педаль сцепления.

Читайте также:  Двигатель постоянного тока схема соединения обмоток

Источник

Как влияет уоз на работу двигателя

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.

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.

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.

Читайте также:  Какое масло заливать в двигатель снегохода динго 150

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.

Источник

Определение раннего или позднего зажигания

От правильной настройки и бесперебойной работы системы зажигания напрямую зависит стабильность работы двигателя, его мощность, топливная экономичность и т.д. В норме на четырёхтактных двигателях топливно-воздушная смесь должна воспламеняться в конце такта сжатия, то есть перед самым подъемом поршня в верхнюю мертвую точку. Такой момент зажигания обусловлен тем, что смеси требуется определенное время для сгорания, после чего энергия расширяющихся газов толкает поршень вниз и начинается рабочий ход.

Под поздним или ранним зажиганием следует понимать задержку или опережение срабатывания системы зажигания по отношению к тому, в каком положении находится поршень в цилиндре. Другими словами, искра свечи зажигания образуется и поджигает топливно-воздушную смесь не в оптимальный момент приближения поршня к ВМТ, а раньше или позже этого момента. Такое явление получило название раннего или позднего зажигания. По этой причине владельцы транспортных средств, в которых реализована возможность самостоятельной регулировки УОЗ (угол опережения зажигания), часто сталкиваются с необходимостью настройки зажигания.

Как понять, что зажигание позднее или раннее

Воспламенение рабочей смеси топлива и воздуха в цилиндрах с опережением или запаздыванием приводит к определенным сбоям в работе мотора. В списке основных признаков, по которым можно определить неправильно установленное зажигание, следует выделить:

  • затрудненный запуск двигателя;
  • ощутимое увеличение расхода топлива;
  • двигатель теряет приемистость, падает мощность;
  • отмечается неустойчивая работа в режиме холостого хода;
  • пропадает отзывчивость на нажатие педали газа;
  • возникает перегрев двигателя и детонация;

Неправильный угол зажигания может проявляться в виде характерных хлопков, которые отдают в систему выпуска, в карбюратор и т.д. Вполне очевидно, что дальнейшая эксплуатация ДВС со сбитым углом опережения зажигания может привести к более серьезным поломкам двигателя, особенно в случае появления устойчивой детонации.

Последствия неправильно выставленного угла зажигания

Как позднее, так и ранее зажигание негативно влияет на работу и ресурс двигателя. Следует добавить, что от правильного момента зажигания зависит не только мощность и расход горючего. Если искра на свече зажигания образуется раньше положенного времени, тогда давление расширяющихся газов начинает противодействовать поднимающемуся в ВМТ поршню (раннее зажигание). Воспламенение рабочей смеси после того, как поршень начал двигаться из ВМТ вниз, приводит к тому, что высвобождающаяся энергия топлива «догоняет» поршень и попадает в выпуск, а не совершает полезную работу (позднее зажигание).

Читайте также:  Двигатель 405 инжектор электрическая схема

Признаки раннего зажигания проявляются в виде следующих симптомов:

  • появление металлического звонкого призвука во время работы двигателя, который локализуется в области блока цилиндров;
  • плавают обороты холостого хода, двигатель работает нестабильно;
  • после нажатия на «газ» возникает пауза, двигатель не «тянет» и перерасходует топливо;

Позднее зажигание также наносит ощутимый вред двигателю. Сгорание смеси в данном случае происходит в условиях понижения давления и увеличения объема в цилиндре ДВС. Нарушается сам процесс горения топливно-воздушной смеси, которая догорает во время рабочего хода поршня. В результате признаками позднего зажигания являются:

  • двигатель теряет мощность, для разгона нужно сильно давить на газ;
  • отмечается значительное повышение расхода топлива;
  • мотор сильно коксуется отложениями и нагаром;
  • неправильное сгорание смеси ведет к перегреву двигателя;

Выставление угла опережения зажигания своими руками

Правильно выставленный момент зажигания предполагает регулировку УОЗ. Корректировать угол зажигания необходимо на холостом ходу. При этом следует учитывать, что оптимальными оборотами холостого хода считаются обороты в пределах 850-900 об/мин. Угол наклона момента зажигания также находится в определенных рамках от -1 (отрицательный) до +1 (положительный) градус. Указанный градус является градусом по отношению к ВМТ.

Указанную лампу подключают к плюсовой клемме на распределителе зажигания, а также соединяют с массой. Далее мы рассмотрим основные доступные способы настройки зажигания на следующем примере отечественной «классики»:

Настройка зажигания по стробоскопу

  • двигатель нужно прогреть до выхода на рабочую температуру;
  • стробоскоп подключается к бортовой сети;
  • откручивается фиксирующая гайка крышки распределителя-прерывателя зажигания;
  • сигнальный датчик срабатывания надевается на высоковольтный провод первого цилиндра;
  • при наличии шланга вакуум-корректора потребуется снять и заглушить указанный шланг;
  • свечение стробоскопа направляется на шкив коленвала;
  • двигатель запускается и работает на холостых;
  • осуществляется проворот корпуса трамблера;
  • положение корпуса прерывателя-распределителя фиксируется таким образом, чтобы метка шкива совпала с соответствующей меткой на ГРМ;
  • после совмещения меток производится затяжка фиксирующей гайки;

Выставление УОЗ по контрольной лампочке

Если используется способ установки зажигания по лампочке, тогда необходимо провернуть коленчатый вал двигателя так, чтобы метка на шкиве коленвала совпала с меткой на крышке ГРМ. При этом бегунок на распределителе зажигания должен указывать на свечной провод первого цилиндра.

Далее гайка-фиксатор трамблера ослабляется, после чего один провод от лампочки коммутируется с проводом, который идет к катушке зажигания от трамблера. Второй провод от лампы устанавливается на массу. Затем нужно включить зажигание и вращать корпус трамблера по часовой стрелке до момента, пока контрольная лампа не перестанет гореть. После этого следует аккуратно повернуть корпус трамблера обратно, то есть против часовой стрелки. Определив положение, при котором происходит загорание лампочки, необходимо зафиксировать корпус трамблера в этом положении. Фиксация производится при помощи затяжки гайки распределителя.

Другие способы настройки и проверка зажигания на автомобиле

Также можно выставить зажигание по искре или самостоятельно подобрать такой угол, когда двигатель будет работать наиболее стабильно и ровно. Самым простым и наименее точным способом является установка на основании работы мотора. Для настройки двигатель заводят, после чего ослабляется гайка фиксации корпуса трамблера. Далее понадобится провернуть корпус распределителя по часовой стрелке и против, найдя положение, при котором двигатель работает ровно и обороты ХХ самые высокие. После этого следует провернуть корпус прерывателя на пару градусов по часовой стрелке и затянуть гайку трамблера.

Затем контакт провода следует расположить вблизи «массы» (расстояние около 5 мм.) и включить зажигание. После этого корпус прерывателя следует повернуть на 20 градусов по часовой стрелке. Теперь корпус нужно вращать обратно до момента, когда между «массой» и контактом провода появится искра. В этом положении корпус трамблера нужно зафиксировать крепежной гайкой прерывателя.

По окончании необходимо проверить правильность УОЗ в движении. На прогретом моторе машину следует разогнать до 40-45 км/ч, после чего включается четвертая передача и полностью нажимается педаль газа. Далее необходимо оценить степень детонации. Нормой считается, когда сразу после включения 4-й передачи детонация кратковременно присутствует (2-3 сек.), но исчезает с разгоном автомобиля. Если детонация после разгона продолжается, тогда высока вероятность раннего зажигания. Если детонации нет в момент включения 4-й передачи, тогда зажигание позднее. В таких случаях регулировку УОЗ следует повторять для получения оптимального результата.

Источник

Adblock
detector