Управление угла опережения зажигания и зачем он нужен

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
[email protected]

Момент зажигания и его влияние на работу двигателя

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Автомобили и трактора

Публикация:

   Момент зажигания и его влияние на работу двигателя

Читать далее:

   Искровые зажигательные свечи

Момент зажигания и его влияние на работу двигателя

Для сгорания рабочей смеси необходимо время в несколько тысячных долей секунды. Поэтому смесь должна быть воспламенена до прихода поршня в в.м.т. с некоторым опережением. Угол опережения зажигания, обеспечивающий на заданном режиме работы двигателя наибольшую мощность и наименьший удельный расход топлива, носит название оптимального. При оптимальном угле опережения зажигания сгорание рабочей смеси и повышение давления в цилиндре происходят в процессе движения поршня к в.м.т. и заканчиваются при повороте коленчатого вала двигателя примерно на 10—12° после в.м.т.

Если зажигание смеси преждевременное, то нарастание давления противодействует движению поршня в в.м.т. и энергия газов расходуется на отрицательную работу. Поэтому работа двигателя на слишком раннем зажигании ведет к падению его мощности и экономичности. Внешними признаками раннего зажигания служат стуки, перегрев и неустойчивая работа двигателя на малых оборотах холостого хода.

Если рабочая смесь воспламенена в в.м.т. или несколько позже, то сгорание происходит при увеличивающемся объеме. Вследствие этого двигатель перегревается, его мощность и экономичность падают.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Оптимальный угол опережения зажигания для различных двигателей колеблется в пределах 20—45°. На величину его влияют степень сжатия, форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания, число оборотов, состав рабочей смеси, сорт топлива, нагрузка двигателя и некоторые другие факторы.

Повышение числа оборотов двигателя сопровождается уменьшением времени на его рабочий цикл, следовательно, угол опережения зажигания должен также увеличиваться. Изменение нагрузки двигателя сказывается на скорости сгорания топлива, что также требует изменения угла опережения зажигания.

При снижении нагрузки (прикрытии дроссельной заслонки) двигателя наполнение цилиндра уменьшается и свежий заряд рабочей смеси разбавляется большим количеством остаточных газов, в результате снижается скорость сгорания смеси. При полных нагрузках происходит обратное явление и скорость сгорания смеси повышается. Следовательно, угол опережения зажигания нужно увеличивать при уменьшении нагрузки и уменьшать при ее увеличении. Для топлива с малым октановым числом угол опережения зажигания уменьшают, а для топлива с большим октановым числом увеличивают. При преждевременных вспышках и перегревах двигателя уменьшение угла опережения зажигания способствует устранению или снижению этих вредных явлений.

Приборы системы зажигания снабжаются устройствами для ручного и автоматического изменения момента зажигания рабочей смеси в зависимости от изменения режимов работы двигателя.

Рекламные предложения:

Читать далее: Искровые зажигательные свечи

Категория: —
Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Что такое момент зажигания и как он влияет на ваш двигатель?

Двигатели внутреннего сгорания имеют сложные конструкции и конструкции, которые работают вместе для создания единого конечного продукта. Двигатель вашего автомобиля состоит из гораздо большего, чем просто поршни и внутренние компоненты, одним из которых является угол опережения зажигания.

Датчики измеряют различные параметры, необходимые для правильной работы двигателя. Момент зажигания играет решающую роль в любом двигателе внутреннего сгорания — вот как он работает и влияет на ваш двигатель.

Что такое опережение зажигания?

Изображение предоставлено: The Engineers Post

Момент зажигания происходит во время такта сжатия, что делает его актуальным для большинства бензиновых автомобилей. Такт сжатия — это то, как поршень и клапаны действуют в соединении во время оборота. Момент зажигания — это момент зажигания искры по отношению к воздушно-топливной смеси в камере сгорания. ЭБУ автомобиля использует встроенные датчики для контроля частоты вращения двигателя, нагрузки и других параметров, чтобы соответствующим образом регулировать угол опережения зажигания.

Это в конечном итоге приводит к улучшению характеристик двигателя и топливной экономичности и обычно изменяется в мастерских для получения большей мощности практически без дополнительных модификаций. Информация о времени зажигания, среди других ценных параметров, может быть собрана с помощью вашего порта OBD-II и устройства OBD-II (и подходящего диагностического приложения).

Как момент зажигания влияет на работу двигателя?

Фото: YouTube/MSD Performance Ignition

Многие производители имеют свои собственные версии системы изменения фаз газораспределения (VVT), которая очень полезна и важна для работы двигателя. Возможность регулировки открытия и закрытия клапана обеспечивает лучшую эффективность и большую мощность по сравнению с теми, у которых нет VVT.

Вы (или авторизованный магазин) можете увеличить или уменьшить угол опережения зажигания вашего автомобиля с помощью некоторой настройки ЭБУ. При правильной настройке вы можете получить заметно больше мощности от той же установки. Наоборот, вы можете упустить дополнительную мощность, если будете делать это неправильно.

Даже транспортные средства, которые не были настроены или модифицированы, могут иметь лучшие характеристики при правильном опережении зажигания и страдать от неправильного опережения зажигания. У некоторых производителей есть специальное программное обеспечение, такое как VW/Audi VCDS, которое может смотреть не только на лампочку проверки двигателя, но и на коды, которые могут измерять такие параметры. Те, кто владеет другими производителями, могут использовать специальные индикаторы времени для сбора такой информации.

Что произойдет, если ваш двигатель не синхронизирован?

Момент зажигания также имеет решающее значение, так как это один из факторов, от которого зависит эффективность вашего двигателя, хотя это вас меньше всего беспокоит. В длительных случаях неправильная синхронизация зажигания неизбежно приведет к повреждению двигателя в течение всего срока его службы.

Для двигателей с интерференцией с ремнями и цепями ГРМ отказ таких компонентов приведет к катастрофическому отказу двигателя, который, вероятно, потребует прямой замены. Кроме того, когда клапаны и поршни встречаются во время вращения двигателя, это приводит к необратимым повреждениям головки блока цилиндров и, как правило, даже больше.

Разница между двигателями с помехами и без помех заключается в том, как открываются клапаны. Двигатели с интерференцией открывают один или несколько клапанов, чтобы обеспечить полный оборот поршня. В качестве альтернативы, как следует из названия, двигатели невмешательства не должны иметь дело с такими потенциальными проблемами, поскольку поршни и клапаны никогда не встречаются.

Момент зажигания важнее, чем вы думаете

Момент зажигания — один из многих параметров, которые оказываются важными для любого автомобиля. Однако услуга хронометража, как правило, требует больших затрат, поскольку работа требует много рабочих часов. Профилактическое обслуживание может решить потенциальные проблемы, но лучше выявлять их с помощью соответствующих инструментов.

Нет необходимости вслепую заменять детали для решения проблемы, когда существуют специальные инструменты, помогающие определить проблему. Кроме того, сканеры OBD-II упростили выявление любых проблем, которые могут возникнуть у вашего автомобиля.

Влияние замедления опережения зажигания на мощность

Дэн Иш

девушка ремонтирует машину изображение Рины с сайта Fotolia.com

Если вы когда-либо настраивали двигатель своего автомобиля, вы, вероятно, настраивали время. Время влияет на цикл сгорания двигателя и может повлиять на производительность. У бензиновых двигателей синхронизация по распредвалу и зажиганию, но легко изменить только момент зажигания. Время вашего распредвала определяет, когда выпускной и впускной клапаны открываются и закрываются в зависимости от движения поршня. Его нельзя изменить без замены самого распредвала. Время зажигания сообщает свечам, когда стрелять, и его можно отрегулировать на распределителе.

На что обратить внимание

Изменение угла опережения зажигания может иметь далеко идущие последствия, поэтому важно понимать этот процесс. Когда поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ), он находится в конце своего хода и готов вернуться в отверстие цилиндра. Запаздывающий момент зажигания зажигает свечи зажигания, когда поршни проходят ВМТ и готовы начать движение по цилиндру. Если синхронизация слишком сильно запаздывает, поршни будут двигаться вниз до того, как свечи сработают. Это уменьшит энергию, которую сгорание может передать поршню, и замедлит его движение вниз. Результатом является неполное сгорание, так как искра возникает слишком поздно в цикле, потеря мощности, увеличение выбросов из-за слабого сгорания и больший износ отверстия цилиндра.

Без наддува по сравнению с наддувом

В двигателе без наддува не используется компрессор или закись азота для улучшения сгорания. Поскольку топливно-воздушная смесь в его камере сгорания менее плотная, для воспламенения требуется больше времени. Производители транспортных средств обычно устанавливают время по умолчанию, что снижает температуру двигателя и уменьшает выбросы. Увеличение этого параметра увеличивает мощность двигателя за счет более раннего включения свечей зажигания в цикле сжатия. Если ваши свечи загораются слишком рано в этом цикле, вы получаете такое большое давление и тепло в цилиндре, что топливно-воздушная смесь может самовоспламениться и повредить ваш двигатель. Двигатели с турбонаддувом, наддувом и впрыском азота уже работают при более высоких давлениях и температурах, чем двигатели без наддува, поэтому последствия опережения времени могут быть более серьезными. Замедление синхронизации на этих двигателях компенсирует более плотные топливно-воздушные смеси за счет срабатывания свечей на более поздних этапах цикла сжатия. Это предотвращает преждевременное сгорание и позволяет двигателю работать с максимальной производительностью, не разрушая себя в процессе.

Запуск и холостой ход в сравнении с круизом

Если вы когда-нибудь пытались завести старый Harley, то знаете, что отдача может перебросить вас через руль. Это происходит, когда свечи срабатывают в середине хода, поэтому опытные гонщики замедляют время, чтобы минимизировать отдачу. Отдача может случиться с любым газовым двигателем, а в автомобиле она может повредить стартер. Также легче запустить транспортное средство с запаздывающим опережением, так как температура и давление имеют больше времени для накопления в камере сгорания, поэтому они воспламеняются быстрее. Недостатком является то, что запаздывание синхронизации снижает частоту вращения двигателя, что может привести к более неровному холостому ходу. Когда вы разгоняетесь до крейсерской скорости, поршни в вашем двигателе естественным образом начинают двигаться быстрее. Это действительно лишает вас мощности, если синхронизация задерживается, поскольку увеличение скорости поршня сокращает время, необходимое для сгорания, и ваши свечи должны срабатывать раньше, а не позже. Вот почему вам нужно отрегулировать время, чтобы сбалансировать производительность запуска и холостого хода с отзывчивостью, которую вы хотите от своего двигателя на крейсерских скоростях.

Каталожные номера

• Type2: Объяснение момента зажигания
• AutoSpeed: Правильный выбор момента зажигания
• UPM: Влияние момента зажигания

Writer Bio

900 02 Дэн Иш начал профессионально писать в 1989 году со статей в журнале LaHabra «Daily Star».