Зажигательная физика – опережение, трамблер и УОЗ — журнал За рулем

Как настроить зажигание? Что такое УОЗ? Куда вращались бегунки в отечественных машинах? Что значит выражение «выставить по искре»? – много интересных вопросов, на которые владельцы современных авто могут и не дать правильных ответов.

Что такое угол опережения зажигания – он же УОЗ? Это некая атрибутика древних автомобилей или же нечто незыблемое, сродни всемирному тяготению? Большинству современных автовладельцев это неведомо. Всеми системами автомобиля управляют многочисленные контроллеры, а потому своевременное искрообразование в цилиндрах двигателей целиком на их совести. Между тем по стране бегает огромное количество древних машинок, незнакомых с процессорами и прочими чипами. Поэтому вопросы типа «Как отрегулировать УОЗ?» звучат по сей день.

На технические вопросы отвечать всегда приятно. Но сначала придется вспомнить некоторые «зажигательные» термины.

Терминология

Прерыватель-распределитель зажигания – электромеханическое устройство, обеспечивающее своевременную подачу импульсов высокого напряжения на свечи зажигания. Часто его называют трамблером.

Контактный и бесконтактный трамблеры задне- и полноприводных карбюраторных автомобилей ВАЗ

Опережение зажигания – воспламенение рабочей смеси в цилиндре раньше, чем закончится такт сжатия.

Угол опережения зажигания (УОЗ) – угол поворота коленчатого вала двигателя от положения, соответствующего появлению искры на свече до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.

Детонация в двигателе: откуда она берется и чем грозит

Контактная система зажигания – система, в которой коммутация катушки зажигания обеспечивается механическим прерывателем.

Бесконтактная система зажигания – система, в которой коммутация катушки зажигания обеспечивается электронным модулем, управляемым электронным датчиком положения коленчатого вала – например, датчиком Холла (ВАЗ-2108) или магнитоэлектрическим (ГАЗ-2410).

Прерыватель системы зажигания – механический выключатель в трамблере, непосредственно соединенный с первичной цепью катушки зажигания.

Бегунок – элемент трамблера, поочередно передающий высокое напряжение от катушки зажигания на высоковольтные провода, соединенные со свечами зажигания двигателя.

Угол замкнутого состояния контактов (УЗСК) – величина, показывающая, как долго контакты механического прерывателя должны оставаться замкнутыми. Для классических Жигулей УЗСК составляет примерно 55 градусов. Правильно выбранный УЗСК дает катушке зажигания возможность набирать нужную энергию и полностью отдавать ее на свечи зажигания.

Когда и зачем нужно настраивать зажигание?

Сначала немножко теории. Если бы рабочая смесь в цилиндрах сгорала мгновенно, то проблем с опережением не было бы в принципе. Поджигай ее в верхней мертвой точке – и все окей. Но смесь сгорает не мгновенно: ей требуются миллисекунды. При этом реальная частота вращения коленчатого вала, конечно же, непостоянна. Поэтому нельзя тупо поджигать смесь в одно и то же время при разных режимах работы мотора: она будет сгорать либо слишком рано, либо чересчур поздно. Итог всегда будет неутешительный – двигатель плохо тянет, греется, неустойчиво работает, детонирует и т.п.

Не пора ли вам «капиталить» мотор: основные признаки

В частности, если начать «искрить» слишком рано (большой УОЗ), то давление газов станет резко возрастать до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, препятствуя его движению. Из-за этого уменьшится мощность и ухудшится экономичность мотора, он утратит приемистость и будет дергаться на малых оборотах. При позднем искрообразовании (малый УОЗ) смесь будет долго гореть при расширяющемся объеме, а потому давление газов будет значительно ниже расчетного. Мощность и экономичность понизятся, а мотор сильно перегреется, поскольку догорание смеси будет идти на протяжении всего такта расширения.

Способ лечения один — поджигать рабочую смесь согласно частоте вращения и нагрузке на двигатель. Кроме того, корректировка УОЗ может потребоваться при переходе на бензин с другим октановым числом. Кстати, на очень древних автомобилях (в начале прошлого века) момент зажигания регулировал водитель: была предусмотрена специальная рукоятка. Но вскоре она исчезла, поскольку мотор обзавелся трамблером с центробежным механизмом внутри.

Центробежный и вакуумный механизмы опережения зажигания в контактном трамблере

Центробежный регулятор содержал, как правило, пару грузиков, уравновешенных пружинами. При увеличении частоты вращения грузики расходились в стороны и поворачивали опорную пластину, на которой находился прерыватель. Чем выше частота вращения, тем сильнее расходятся грузики и тем выше становится УОЗ.

Дальнейшая погоня за экономичностью добавила в помощники к центробежному регулятору его вакуумного коллегу. Дело в том, что с увеличением нагрузки увеличивается и наполнение цилиндров горючей смесью, поскольку водитель сильнее давит на акселератор. При этом процентное содержание остаточных газов в рабочей смеси снижается, что способствует увеличению скорости сгорания. Следовательно, УОЗ надо снижать.

Деликатес для мотора: кому и для чего нужен гоночный бензин?

Напротив, при снижении нагрузки на мотор уменьшается наполнение цилиндров, растет содержание остаточных газов, а потому рабочая смесь будет гореть медленнее. УОЗ в этом случае нужно увеличивать. Эту задачу и решает вакуумный регулятор, отслеживающий разрежение во впускном трубопроводе двигателя. Чем выше нагрузка, тем ниже разрежение, и наоборот. В большинстве классических моторов центробежный и вакуумный регуляторы работают совместно.

Если октановое число топлива не соответствует тому, которым руководствовался конструктор при проектировании мотора, то даже при оптимальной работе упомянутых регуляторов нормальной работы мотора ждать не стоит. Самое неприятное явление, которое может при этом возникнуть, – детонация. Грубо говоря, это взрывообразное сгорание смеси, чреватое капремонтом. Для предотвращения детонации в классических моторах былой эпохи нужно было открыть капот и вручную повернуть корпус трамблера в нужную сторону. Залил низкооктановый бензин – изволь сделать зажигание более поздним…

Само собой, что в современных двигателях оптимальный УОЗ выставляет управляющий контроллер. Он следит за оборотами, нагрузкой, октановым числом, температурой и т.п.

Как регулировать УОЗ?

На слух? По искре? По лампочке? По стробоскопу? Сейчас разберемся.

Автожаргонизмы, которые мы позабыли

Сразу скажем, что про стробоскоп говорить не будем. Во-первых, у рядового водителя под рукой его попросту нет. А, во-вторых, с ним лучше не связываться. Дело в том, что стробоскоп показывает момент зажигания только при работающем моторе, но при этом за счет центробежного регулятора УОЗ смещается в сторону опережения даже на минимальных оборотах холостого хода. Поэтому точной регулировки ждать, вообще говоря, не стоит.

Правильные рекомендации по регулировке всегда содержатся в профильной литературе по конкретной модели автомобиля – их и следует придерживаться. Возьмем для примера автомобиль АЗЛК-2141 с двигателем УЗАМ и контактной системой зажигания. Обратите внимание, что бегунок у уфимских моторов вращается ПРОТИВ часовой стрелки.

Последовательность операций для москвичевского мотора должна быть следующая.

• Ослабляем крепление трамблера.
• Определяем начало хода сжатия в первом цилиндре. Для этого выворачиваем свечу этого цилиндра, затыкаем отверстие подходящей пробкой (хоть из смятой бумаги) и проворачиваем пусковой рукояткой коленвал до выскакивания пробки наружу.
• Продолжаем проворачивать коленвал до совмещения первой риски на его шкиве с острием штифта установки зажигания, запрессованным в нижнюю крышку картера.
• Убеждаемся, что бегунок смотрит своей токоведущей пластиной на контакт крышки трамблера, соответствующий проводу первого цилиндра.
• Подсоединяем любую маломощную лампочку (например, в отвертке-пробнике) одним концом к массе, а другим – к клемме низкого напряжения катушки, соединенным с прерывателем.
• Включаем зажигание и поворачиваем корпус трамблера против часовой стрелки до замыкания контактов прерывателя. Лампа, закороченная прерывателем, должна погаснуть.
• Взявшись за бегунок, прикладываем небольшое усилие по часовой стрелке для устранения зазоров механизме привода, после чего медленно поворачиваем трамблер по часовой стрелке до загорания лампочки.
• Затягиваем крепление трамблера. Не забываем вернуть свечу на место!

У цепных двигателей ВАЗ бегунок вращается по часовой стрелке, а метки 10, 5 и 0 градусов опережения зажигания выполнены на передней крышке блока цилиндров. А на шкиве присутствует единственная метка. Алгоритм установки угла можно использовать от москвичевской инструкции, но все вращения происходят в противоположную сторону.

На автомобилях типа ВАЗ-2108, перешедших на электронное зажигание, но при этом сохранивших как центробежный, так и вакуумный регуляторы, процедура полностью аналогичная – с точностью до иного расположения штатных меток. Бегунок при этом вращается против часовой стрелки. Однако подключать лампочку-пробник при этом нужно между коммутатором и катушкой зажигания, а ни в коем случае не к датчику Холла.

А что означает выражение «выставить по искре»? Грубо говоря, то же самое, что и по лампочке. В этом случае вместо лампочки используют вывернутую заранее свечу зажигания, резьбовую часть которой нужно постараться соединить с массой двигателя. Вместо загорания лампочки ловим момент проскакивания искры – вот и всё.

А как же регулировка на слух? Ее проводят так: при движении на прогретом моторе со скоростью примерно 50 км/ч на 4-й передаче следует резко нажать на правую педаль. Если УОЗ выставлен верно, то при этом должна прослушиваться кратковременная исчезающая детонация. Если детонация слишком сильная, следует повернуть трамблер по направлению вращения бегунка. Если детонации нет вообще – против вращения бегунка. Вы же еще помните, что в отечественном автопроме бегунки вращались и туда, и обратно?

Тем, кому интересна зажигательная тема былых времен, рекомендуем посмотреть вот сюда. Про свечи можно почитать вот тут, а также вот тут.

Если есть вопросы – задавайте!

Как выставить угол опережения зажигания

Опережение зажигания топливно-воздушной смеси на бензиновом и дизельном двигателе является воспламенением рабочей смеси в цилиндре в строго заданный момент. Под таким моментом следует понимать нахождение поршня в ВМТ.

Правильно выставленный момент зажигания сильно влияет на исправную работу мотора. Отклонения приводят к потере мощности и неустойчивой работе ДВС. В четырехтактном двигателе смесь воспламеняется в конце такта сжатия, а также перед тем моментом, когда поршень окажется в верхней мертвой точке.

Содержание статьи

• Что такое угол опережения зажигания
• Самостоятельная регулировка УОЗ
• Угол опережения зажигания на моторах с электронным впрыском
• Угол опережения зажигания на двигателях с ГБО

Что такое угол опережения зажигания

В бензиновых агрегатах смесь поджигается от искры, которую создает свеча зажигания. Перед началом рабочего хода поршня происходит расширение газов и воспламенение. Стоит отметить, что смесь в цилиндре сгорает не моментально. После образования искры процесс сгорания и максимальное расширение газов в рабочей камере занимает определенный промежуток времени. Указанный временной отрезок небольшой, но с учетом высокой частоты вращения коленвала поршень успевает дополнительно пройти определенное расстояние от той точки своего нахождения в тот момент, когда топливно-воздушная смесь только загорелась.

Перед началом рассмотрения УОЗ (угол опережения зажигания) давайте подробнее рассмотрим схему работы системы зажигания. Как уже было сказано выше, момент зажигания оказывает огромное влияние на исправность работы ДВС. Поджиг смеси реализуется в тот момент, когда поршень на такте сжатия подходит к ВМТ. Далее происходит сгорание смеси воздуха и бензина, результатом чего становится расширение газов. Эти газы толкают поршень вниз (рабочий ход), благодаря чему энергия сгорания преобразуется в механическую полезную работу на коленвале.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое разминусовка двигателя. Из этой статьи вы узнаете о положительных аспектах установки дополнительной массы.

Вполне очевидно, что если воспламенение произойдет в момент нахождения поршня в ВМТ, тогда топливо еще будет догорать уже в начале его рабочего хода (позднее зажигание). Это приведет к тому, что давление газов частично будет приходиться на двигающийся вниз поршень. Закономерно наблюдается потеря мощности двигателя.

Если подать искру и поджечь рабочую смесь заметно раньше достижения поршнем ВМТ (раннее зажигание), тогда максимум давления расширившихся газов не толкнет его вниз, а будет препятствовать его поднятию в ВМТ.  Получается, энергия газов в такой ситуации не выполняет полезной работы. Более того, сопротивление газов по отношению к движущемуся поршню оказывает запредельные нагрузки на сам поршень и КШМ. Такое неправильно выставленное зажигание буквально разрушает двигатель. Чтобы избежать подобных отклонений зажигание необходимо регулировать.

Самостоятельная регулировка УОЗ

Правильно выставленный угол опережения зажигания предполагает воспламенение топливно-воздушной смеси и ее сгорание до момента, когда поршень окажется в верхней мертвой точке. Такой момент определяется по положению коленчатого вала двигателя и обозначается в градусах. Получается, моментом зажигания является угол между ВМТ и коленвалом. Если сдвигать угол к ВМТ, тогда получается позднее зажигание, а если сдвинуть угол в противоположном направлении, тогда такой угол станет ранним.

Давайте рассмотрим на примере «классики» ВАЗ, как выставить УОЗ на карбюраторном двигателе. Настройку необходимо осуществлять при помощи следующего минимального набора инструментов:

• гаечный ключ;
• ключ маховика для проворачивания коленвала;
• свеча зажигания;

Порядок действий следующий:

1. Двигатель необходимо заглушить, а сам автомобиль нельзя ставить на передачу (используется стояночный тормоз) Ключ также необходимо вынуть из замка зажигания.
2. Далее потребуется обнаружить метки, которые находятся рядом с шестерней ГРМ (длинная 0 градусов, средней длины метка 5 градусов, короткая 10 градусов). После этого также понадобиться выявить метку на маховике.
3. Затем нужно отсоединить высоковольтный провод со свечи зажигания 1-го цилиндра (ближний к радиатору). В этот провод вставляется заготовленная ранее свеча, после чего она крепится на массу (для удобства можно воспользоваться держателем топливного шланга на клапанной крышке).
4. После этого необходимо снять крышку трамблера, подойти с левой стороны машины и надеть ключ коленвала на гайку маховика. Далее коленвал нужно крутить строго на себя, так как попытка вращения в противоположную сторону приведет к откручиванию маховика.
5. В процессе вращения коленвала нужно следить за бегунком трамблера и подгонять положение так, чтобы бегунок находился в области контакта 1-го цилиндра.
6. Что касается меток на шестерне ГРМ и клапанной крышке, для моторов ВАЗ 2103-2106, выставляется 0 или 1 градус, для мотора ВАЗ 2101 ставится 1-3 градуса.
7. После выставления меток ГРМ и проверив нахождение бегунка трамблера в области контакта 1 цилиндра, ключ с маховика коленвала убирается, крышка трамблера возвращается на место.
8. Далее зажигание можно включить, но двигатель не запускается. Затем гайку крепления трамблера можно отпустить, после чего трамблер проворачивается против часовой стрелки.
9. Следующим шагом становится проворачивание трамблера по часовой стрелке до того момента, пока не появится искра. Данную процедуру лучше повторить несколько раз.
10. После этого трамблер необходимо зафиксировать в том положении, когда проскакивает искра. Затем провод можно вернуть на вкрученную свечу 1-го цилиндра.

Завершающим этапом становится проверка правильности выставленного угла опережения зажигания. Проверить это значение можно при езде. Перед началом пробного заезда двигатель необходимо прогреть до рабочей температуры.

Далее автомобиль потребуется разогнать на ровной дороге до 40-50 км/час, после чего включается 4-я скорость и осуществляется резкое нажатие на педаль газа. Появление «звона пальцев» (детонация) и быстрое его исчезновение (около 2 секунд) при разгоне до 60-65 км/час укажет на то, что угол опережения зажигания выставлен правильно.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое датчик распредвала ДПРВ. Из этой статьи вы узнаете о назначении данного устройства и неисправностях, которые возникают в результате его выхода из строя.

Постоянный детонационный стук будет означать, что зажигание раннее. В этом случае процедуру настройки необходимо повторить, проворачивая трамблер в «минус» на одно деление. Отсутствие детонации позволяет осуществлять проворот в «плюс». Другими словами, трамблер сдвигают на несколько миллиметров по часовой стрелке или против часовой стрелки, что будет зависеть от того, какое зажигание нужно выставить в конкретной ситуации.

Стоит добавить, что подстройку угла опережения зажигания на карбюраторных моторах также можно автоматизировать при помощи вакуумного регулятора. Указанное решение служит для коррекции угла опережения зажигания с учетом нагрузок на ДВС в том или ином режиме.