Влияние угла опережения зажигания на температуру 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.

Источник

Влияние угла опережения зажигания на температуру 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.

Читайте также:  Помыл двигатель машина заводится и глохнет

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.

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.

Читайте также:  Инерционный двигатель своими руками в домашних условиях

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

Угол опережения зажигания: особенности, правила и рекомендации

Опережение зажигания – это очень важный параметр, от которого непосредственно зависит стабильность и правильность работы инжекторных и карбюраторных двигателей, функционирующих на бензине или газу. Давайте рассмотрим, что представляет собой угол опережения зажигания, на что он влияет, как его определить и настроить, в том числе на газовом оборудовании.

Что такое УОЗ

Это момент воспламенения топливно-воздушной смеси внутри камер сгорания в тот момент, когда поршень приближается к своей верхней мертвой точке.

Угол опережения зажигания должен быть выставлен правильно. Ведь он прямым образом влияет на работу мотора. Все дело в том, что от этого угла напрямую зависит эффективность и КПД мотора. В зависимости от того, раннее или позднее зажигание, давление газов внутри системы разное.

Газы давят на поршень. А сила их давления должна достичь своего максимума тогда, когда элемент начнет движение вниз после прохождения верхней мертвой точки.

Если зажигание раннее, то топливо-воздушная смесь воспламенится, когда поршень будет в начале или середине своего пути к ВМТ. В результате, КПД двигателя значительно снижается. Давление газов будет направлять поршень вниз. Последний при этом старается двигаться к ВМТ.

Если зажигание позднее, то искра подается в тот момент, когда поршень будет двигаться вниз. В этом случае также теряется эффективность, снижается мощность мотора.

Доктрина о сгорании смеси

Воспламенение и горение ее – это больше, чем просто химический процесс. Это целый раздел теории. К примеру, если углубиться немного в это направление науки, то станет известно, что от небольшого искрового разряда на свече начинается фронт пламени и распространяется в камер сгорания. Известно, что длительность искры составляет не более одного метра в секунду. За это время температуры могут доходить до десяти тысяч градусов. Объем смеси, который воспламеняется, уничтожается в один миг.

Доказано, что скорость горения на самом деле мала. Однако по мере того, как увеличивается пламя, скорость горения также увеличивается в 70-80 раз. Остатки смеси, которые не удаляются полностью по причине того, что находятся возле достаточно холодных стенок цилиндра, горят медленнее. При этом угол поворота коленчатого вала составляет 30 градусов.

При различных положениях угла опережения зажигания, горение существенно отличается. При правильном УОЗ оптимальный напор подается туда, где поршень только-только проходит ВМТ. Это примерно 10-12 градусов.

Если УОЗ сбит, установлен в более позднюю сторону, то наиболее оптимальное давление газов имеется в зоне 45 градусов – поршень здесь в еще более низком положении. Газы давят уже опускающийся элемент. Эффективность такого двигателя сводится к нулю.

При позднем угле опережения зажигания топливо может догорать уже после открытия выпускных клапанов. Газы, образующиеся после взрыва, имеют очень высокую температуру. Они могут легко спровоцировать воспламенение новой порции смеси, которая поступает в цилиндры. В этот момент можно услышать характерные хлопки в глушителе.

Раннее зажигание — не всего хорошо. В этом случае максимальное давление приходится уже на положение поршня в ВМТ или раньше. Продукты сгорания давят на поршень, который еще не дошел до самой верхней точки. В результате падает мощность, появляется детонация и другие неприятные моменты.

Признаки сбитого УОЗ

Процесс воспламенения смеси топлива и воздуха в камерах двигателя (опаздывающий или проходящий с опережением) может приводить к различным сбоям в работе двигателя. Определить, что установка угла опережения зажигания сделана неверно, помогут следующие признаки:

  • Наблюдаются трудности с запуском двигателя.
  • Ощутимо увеличиваются аппетиты автомобиля.
  • Мотор теряет приемистость, снижается мощность двигателя.
  • Можно наблюдать неустойчивую работу на холостом ходу.
  • При нажатии на газ теряется отзывчивость агрегата, наблюдается перегрев, а также детонация.
  • Также можно слышать хлопки – в карбюратор или впускной коллектор или в выхлопную систему.

Последствия неправильного УОЗ

Как запаздывающее, так и раннее зажигание, не лучшим образом влияет на ресурс силового агрегата и его работу. Нужно добавить, что от правильного угла опережения зажигания двигателя зависят не только такие характеристики, как мощность двигателя или расход топлива. Если искра появляется раньше, чем нужно, тогда давление газов, которые расширяются, будет мешать поршню. Воспламенение после того, как элемент начал двигаться вниз, приведет к тому, что энергия догонит поршень и затем попадет в выпускной тракт, а не сделает полезную работу.

При раннем зажигании поднимающийся элемент должен приложить значительные усилия, чтобы сжать газы, которые образуются от раннего сгорания смеси. В данном случае значительно растет нагрузка на цилиндропоршневую группу и коленчатый вал.

Ранее зажигание определяется по следующим характерным признакам – можно слышать металлические звенящие звуки в процессе работы двигателя. Также будут плавать обороты на холостом ходу. После нажатия на газ будет наблюдаться провал.

Читайте также:  Неисправности и отказы двигателя 740 камаза

Позднее зажигание тоже вредит двигателю. Смесь горит при пониженном давлении и повышенном объеме в цилиндре. Нарушается время горения, за счет чего смесь догорает в процессе рабочего хода поршня. Двигатель теряет мощность. Чтобы разогнаться, необходимо усиленно надавить на педаль газа. Также отмечается высокий расход топлива. Внутри мотора образуется кокс, нагар и различные отложения. Неверное сгорание приводит к перегревам.

Поэтому необходимо знать, как выставить угол опережения зажигания. Это позволит улучшить работу мотора, снизить расход топлива и защитить его от преждевременного износа.

Как определить УОЗ

Для того, что определить УОЗ, следует знать несколько важных понятий:

  • Угол имеет зависимость от частоты вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем более ранним должен быть УОЗ. Также на него влияет температура двигателя и горючей смеси. Чем ниже температура мотора, тем более медленным будет горение. Поэтому в данном случае регулировка угла опережения зажигания делается в более раннюю сторону. На горячем моторе все наоборот.
  • Также на УОЗ существенно влияет нагрузка на двигатель. Чем больше обороты, тем более ранний угол нужен. Это делается, чтобы исключить детонацию, так как при высоких нагрузках в цилиндры подаются увеличенные порции топливной смеси.

Почему УОЗ сбивается

Подобные ситуации довольно распространены. Параметры, рекомендованные изготовителем, сбиваются. Ведь они просто не предназначены для конкретных условий, в которых эксплуатируется автомобиль. Тут необходимо знать, какой должен быть угол опережения зажигания для конкретных условий – он выставляется вручную.

Но вначале нужно удостоверится, а точно ли нужно вмешиваться и что-то менять. Проверить УОЗ можно на слух, ориентируясь на свои ощущения. Для этого машину разгоняют на прямом участке до 40 км/ч и затем резко давят на газ. Должна быть включена четвертая передача.

Если кратковременно будут слышны детонационные звуки, но при этом разгон будет вполне уверенный, с углом можно не делать ровным счетом ничего. Детонация должна полностью исчезнуть за пару секунд, после отметки на спидометре в 60 км/ч.

Когда звуки не прекращаются, а автомобиль не ускоряется, то это говорит о том, что зажигание сбито. Если детонация не пропадает, то УОЗ слишком ранний. Во втором случае зажигание позднее.

Настройка УОЗ

Давайте узнаем, как выставить угол опережения зажигания. Для этого понадобится специальный прибор – стробоскоп для зажигания. Но если этого прибора нет, то ничего страшного. Если зажигание контактное, то оно настраивается с помощью обыкновенной лампочки. Если система бесконтактная, то настройка осуществляется на слух, а правильность регулировок проверяется вышеописанным методом на дороге.

Бесконтактное зажигание

Если имеется стробоскоп, то его подключают по инструкции к прибору. Обычно у большинства устройств три провода питающих, которые подключаются к аккумулятору, и сигнальный. Последний подсоединяют к свече на первом цилиндре.

Выставляют угол опережения зажигания на холостом ходу, но на хорошо прогретом моторе. Делается это следующим образом. Подключают стробоскоп, а его лампу направляют на маховик – на нем имеются отметки. Лучше заранее найти эти отметки, покрутив двигатель за колесо при включенной пятой передаче. Нужную метку помечают канцелярским корректором. Стробоскоп будет мигать, а метка будет казаться неподвижной, если на нее светить. Вращением трамблера добиваются, чтобы метка была на одном месте напротив отлива на корпусе маховика. Угол опережения зажигания ВАЗа по паспорту – плюс-минус один градус.

Нередко после такой настройки двигатель работает стабильно и хорошо. Расход топлива падает, улучшается динамика. Но так бывает далеко не всегда. В таком случае необходимо настраивать зажигание по детонации.

УОЗ и инжектор

Здесь все гораздо проще. В данном случае включают зажигание и наблюдают за приборной панелью. Если горит лампа, говорящая о неисправностях, то берут ноутбук и проводят диагностику. Далее осматривают дроссельную заслонку. Затем проверяют напряжение в бортовой сети. Заслонку открывают на один процент. Далее резко нажимают на педаль газа. В результате заслонка откроется на 90 процентов. Напряжение на датчике положения дроссельной заслонки должно упасть до 0,45 В. Если это не так, регулируют УОЗ.

С инжекторным двигателем будет достаточно установки заводского начального угла. Здесь электроника решает, какой угол опережения зажигания будет в процессе работы мотора в разных режимах. Начальный угол выставляют аналогично бесконтактному зажиганию. Регулировка осуществляется вращением гаек, крепящих распределитель маховика.

Вариаторы УОЗ

С появлением ГБО автовладельцы столкнулись с тем, что даже самое раннее зажигание, которое можно выставить на трамблере, недостаточно ранее для газового топлива. Дело в том, что в отличии от бензинов, пропан-бутан горит дольше, а значит появляются проблемы. Так как трамблер не позволяет получить очень раннее зажигание, чтобы смесь могла сгорать в камере сгорания, то появились вариаторы угла опережения зажигания.

Это электронные устройство, задача которого – сместить кривую УОЗ. Данное смещение проводится по определенным алгоритмам на конкретные значения. Если не использовать вариатор, то зажигание будет недостаточно ранним. Горючая смесь будет догорать в выпускном коллекторе, а это чревато различными бедами.

В заключение

Вот таким образом можно настроить и проверить углы опережения зажигания. Когда появляются провалы при движении, когда двигатель троит или просто наблюдается нестабильная работа, многие начинают проверять что-угодно, только не УОЗ. А ведь зря. Данный параметр напрямую влияет на стабильность работы двигателя внутреннего сгорания. Автомобиль с правильно выставленным углом зажигания будет радовать своей надежной и бесперебойной работой.

Источник

Adblock
detector