Что такое угол опережения зажигания

Опережение зажигания

Опереже́ние зажига́ния — воспламенение горючей смеси в цилиндре двигателя до достижения поршнем верхней мёртвой точки.

Момент зажигания оказывает большое влияние на работу двигателя. При работе четырёхтактного ДВС во время такта сжатия перед достижением поршнем ВМТ происходит воспламенение рабочей смеси в камере сгорания с помощью свечи зажигания. Происходит возгорание горючей смеси, расширение рабочих газов и выполняется следующий такт — рабочий ход. В действительности сгорание горючей смеси происходит не мгновенно. От момента появления искры до момента, когда вся смесь загорится, и давление газов достигнет максимальной величины, проходит несколько миллисекунд времени. Этот отрезок времени очень мал, но так как скорость вращения коленчатого вала весьма велика, то даже за это время поршень успевает пройти некоторый путь от того положения, при котором началось воспламенение смеси. Поэтому, если воспламенить смесь в ВМТ, то горение будет происходить при увеличивающемся объёме, (начало рабочего хода) и закончится, когда поршень уже пройдёт некоторый путь. Максимальная величина давления газов при этом будет меньше, чем в том случае, если бы сгорание всей смеси произошло до достижения ВМТ. Если воспламенение смеси происходит слишком рано, то давление газов достигает значительной величины до того, как поршень подойдёт к ВМТ, и начинает противодействовать движению поршня. Всё это приводит к уменьшению мощности двигателя, его перегреву. Поэтому, при правильном выборе момента зажигания, давление газов достигает максимальной величины примерно через 10-12 градусов поворота коленчатого вала после прохода поршнем верхней мертвой точки. Опережение зажигания характеризуется углом опережения зажигания.
Угол опережения зажигания — угол поворота кривошипа от момента, при котором на свечу зажигания начинает подаваться напряжение для пробоя искрового промежутка до занятия поршнем верхней мёртвой точки.

Наивыгоднейшее опережение зажигания в основном зависит от соотношения между скоростью горения смеси и числом оборотов двигателя. Чем больше число оборотов двигателя, тем больше должно быть опережение зажигания, а чем больше скорость горения смеси, тем меньше. Скорость горения зависит от конструкции двигателя, от состава рабочей смеси и некоторых других факторов. Наибольшее влияние на скорость сгорания оказывает содержание остаточных газов в горючей смеси. При малом открытии дроссельной заслонки процентное содержание остаточных отработавших газов велико, смесь горит медленно, поэтому опережение зажигания должно быть большим. По мере открытия дроссельной заслонки в цилиндр поступает всё больше свежей горючей смеси, а количество отработавших газов остаётся примерно неизменным, в результате процентное содержание их уменьшается и смесь горит быстрее — опережение зажигания должно уменьшаться. При одновременном изменении положения дросселя (изменение нагрузки) и числа оборотов наивыгоднейшее опережение зажигания зависит от обоих факторов одновременно и в зависимости от условий работы двигателя оба фактора могут влиять на наивыгоднейшее опережение в одном или в разных направлениях.

Для изменения опережения зажигания в зависимости от оборотов коленчатого вала используют центробежные регуляторы, расположенные обычно в прерывателях. При изменении нагрузки двигателя и сохранении его оборотов постоянными центробежный регулятор не меняет опережения зажигания, в то время как в этих условиях (постоянные обороты и переменная нагрузка) угол опережения зажигания должен изменяться. Для этого центробежный регулятор дополняют вакуумным регулятором.

Всё это справедливо при условии, что топливо допускает бездетонационную работу двигателя. Однако в действительности предельная величина опережения зажигания ограничивается явлением детонации в двигателе. Поэтому при переходе с топлива одного качества на другое, отличающееся от первого антидетонационными свойствами, установка зажигания должна быть изменена. Это осуществляется при помощи специального устройства — октан-корректора, позволяющего корректировать установку зажигания в зависимости от качества применяемого топлива.

В современных инжекторных системах установкой УОЗ занимается бортовая ЭВМ (ECM) на основании программы и показания датчиков, в том числе и датчика детонации, поэтому установка центробежных регуляторов, октан-корректоров и прочих элементов карбюраторных систем не требуется. Поскольку, зачастую, каждая свеча имеет собственную катушку зажигания, ECM может управлять УОЗ каждого цилиндра в отдельности. Это же может достигаться и на т.н. трамблёрных системах поджига, поскольку моментом подачи искры управляет также ECM.

Какой должен быть угол опережения зажигания на холостом ходу?

Какой должен быть угол опережения зажигания на холостых?

УОЗ в инжекторном двигателе выставляется, в соответствии с многими параметрами, в частности в режиме холостого хода значения УОЗ должны укладываться в диапазон от 9,8 до 10 градусов.

Каким должен быть угол опережения зажигания?

Многие эксперименты показали, что оптимальное положение пика давления находится в 15-20 градусах после ВМТ. Конкретное положение этого пика не зависит ни от нагрузки на двигатель ни от его оборотов, но зависит от геометрии мотора. Обычно смесь полностью сгорает примерно до 70 градусов после ВМТ.

Какой должен быть угол опережения зажигания Ваз 2110?

Угол должен быть в пределах 0±1° до ВМТ. При неправильно установленном угле опережения зажигания двигатель перегревается, не развивает полной мощности, расходует излишнее топливо, появляется детонация. Момент зажигания проверяют по риске на маховике и шкале в люке картера сцепления (резиновая заглушка вынута).

Какой должен быть угол опережения зажигания ваз 2109 инжектор?

Углы опережения зажигания для ВАЗ 2108, 2109 и 21099. Углы опережения зажигания для двигателей ВАЗ 2108, 2109 и 21099 разного объема разные, но не более 3 градусов.

Как правильно установить угол опережения зажигания?

Для того, чтобы изменить угол опережения зажигания нужно открыть капот, немного ослабить крепление прерывателя-распределителя и изменить положение трамблера. В первом случае нужно отрегулировать так, чтобы сдвинуть на несколько миллиметров по часовой стрелке, во втором – против часовой стрелки.

Сколько градусов опережение зажигания?

Фронт распространения пламени начинается с маленького очага, когда искра проскакивает между электродами свечи. Средняя длительность горения искры 1 – 1,5 миллисекунды (одна тысячная секунды). Температура в шнуре пробоя в этот ничтожно малый промежуток времени достигает отметки 10000° С.

Какой должен быть угол опережения зажигания Ваз 21214 инжектор?

Какой угол опережения зажигания должен быть на холостом ходу ваз 21214? УОЗ в инжекторном двигателе выставляется, в соответствии с многими параметрами, в частности в режиме холостого хода значения УОЗ должны укладываться в диапазон от 9,8 до 10 градусов.

Как влияет угол опережения зажигания?

Опережение зажигания характеризуется углом опережения зажигания. … Чем больше число оборотов двигателя, тем больше должно быть опережение зажигания, а чем больше скорость горения смеси, тем меньше. Скорость горения зависит от конструкции двигателя, от состава рабочей смеси и некоторых других факторов.

Какой должен быть угол опережения зажигания Ваз 2106?

Вместо величины 25-27 градусов (нынешние ВАЗ-2103 и ВАЗ—2106) обычно встречались у цифры 33-38 градусов. Рекорд-сменом оказался двигатель БМВ-316: суммарная величина угла опережения зажигания (центробежный + вакуумный регулятор) составила при 5000 об./мин. 41-47 градусов.

Как меняется угол опережения зажигания при повышении частоты вращения коленчатого вала?

Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше должен быть угол опережения зажигания, так как за время (примерно 0,002 сек), необходимое для воспламенения всего объема рабочей смеси в цилиндре, при больших оборотах коленчатый вал успевает повернуться на больший угол, чем при малых оборотах.

Как настроить угол опережения зажигания на инжекторе?

ослабить крепление прерывателя; включить зажигание; зажать бегунок трамблера против хода, а прерыватель крутануть до момента, пока не потухнет индикатор; немного повернуть еще трамблер, а затем вернуть его на первоначальную экспозицию и зафискировать в тот самый момент, как загорится индикатор.

Как выставить угол опережения зажигания на Ваз 2107?

Чтобы уменьшить опережение, следует открутить гайку фиксации трамблера и провернуть его по часовой стрелке чуть меньше, чем на деление шкалы. Увеличить опережение можно, провернув распределитель против часовой стрелки. Совет: когда зажигание идеально выставлено, следует нанести краской метку на шкале.

Какое должно быть зажигание на газу?

Газ горит не хуже, а дольше по этому рекомендуют ставить угол 5-7 для пропана и 8-10 для метана. Обороты не рекомендуют выше 3700-4000 т. к.

Как выставить зажигание без стробоскопа на ваз 2109?

Как выставить зажигание без стробоскопа лампочкой

1. отсоединяем от трамблера провод, идущий на катушку зажигания. К нему необходимо подключить провод от лампочки (например, переноски). …
2. аналогично регулировке со стробоскопом, откручиваем крепление трамблера;
3. включаем зажигание — лампочка должна загореться.

Как выставить зажигание на Ваз 2109 с помощью лампочки?

Порядок регулировки зажигания по лампочке

Подключить 12-вольтную лампочку к проводу, связывающему трамблёр и катушку зажигания. Подсоединить лампочку к массе с помощью второго провода. Подключить центральный провод к массе Лада 2109. Ослабить бoлты на корпусе тpaмблёpa и включить зажигание — должна загореться лампочка.

Угол опережения зажигания

Понятие угла опережения зажигания вызывает у многих автомобилистов искреннее удивление. Такая безграмотность дает недобросовестным работникам сервисов возможность навязать доверчивому клиенту услуги, которые ему вовсе не нужны, и, таким образом, нанести серьезный удар по его кошельку. Чтобы этого не произошло, необходимо знать основы устройства автомобиля. Сегодня мы расскажем про угол опережения зажигания, что это такое, и какое устройство имеет современная система распределителя.

Немного теории

Прежде чем говорить, для чего нужен угол опережения зажигания в современном автомобиле, расскажем немного о том, как устроена система зажигания и какими характеристиками она обладает.

Основная ее составляющая — это свечи зажигания. В их основной функционал входит подача искры высокой мощности непосредственно в камеру сгорания одного из цилиндров двигателя. Благодаря этому, нагнетенная в камеру топливная смесь загорается, расширяется и двигает поршень, раскручивая тем самым коленчатый вал и колеса.

Ток, который поступает на свечу, составляет несколько десятков киловольт. В то же время автомобильный аккумулятор позволяет выдавать в электрические системы всего 12 вольт, которых, конечно же, недостаточно для розжига топливной смеси. Для усиления напряжения служит катушка зажигания, которая представляет собой обыкновенный трансформатор и способна изменять поступающую величину в несколько сотен раз.

Как известно, цилиндры в двигателе работают не параллельно, а асинхронно.

Другими словами, когда в один цилиндр только начинает поступать топливная смесь, другой уже успевает отработать и требует вывода отгоревших газов. Таким образом, свече необходимо работать не постоянно, а лишь в необходимые моменты времени.

Чтобы осуществить такое функционирование, инженеры ввели распределитель-прерыватель, который служит для постоянного перевода пучка напряжения к одной из свечей. Благодаря роторному устройству, распределитель постоянно вращается и переключает подводящий контакт к одному из тех, что идет к свечам. Это позволяет экономить энергию генератора и расходовать ее более рационально.

На данном этапе возникает вопрос: зачем тогда нужен угол опережения зажигания? Почему без грамотной настройки этой величины не удается добиться устойчивой работы двигателя как на холостом ходу, так и при езде?

Дело в том, что, если нагнетать в свече искру ровно в тот момент, когда камера сгорания наполнится топливной смесью, то есть определить нулевой угол опережения зажигания, смесь будет сгорать не полностью. Свече требуется какое-то время для достижения максимальной мощности, и это время придется на тот момент, когда поршню уже необходимо начать движение.

Чтобы этого не произошло, производят настройку двигателя на холостом ходу или применяют специальные датчики угла опережения, которые делают настройку самостоятельно. Изменение угла и применение датчиков позволяет производить поступление напряжения на свечу ровно в те моменты, когда будет достигаться наибольшая эффективность работы двигателя.

От слова к делу

Теперь, когда необходимость настройки датчика угла и распределителя ясна, стоит задуматься о том, как производится настройка подобных систем и выставление угла опережения на необходимое число градусов.

В контактных системах зажигания распределитель работает по принципу выключателя, который по очереди подключается к одному из нескольких целевых контактов. Настройка и смещение базового угла на определенное количество градусов производится на холостом ходу, когда обороты двигателя становятся устойчивыми, а сам мотор уже прогрет и достигает рабочей температуры.

Смещение угла на несколько градусов производится путем вращения крышки распределителя по или против часовой стрелки. Если вращение производится против часовой стрелки, то смещение градусов считается отрицательным, и розжиг смеси будет происходить несколько раньше. Если же передвигать крышку распределителя по часовой стрелке, угол опережения зажигания будет считаться более поздним, и розжиг смеси будет производиться несколько позже.

Владельцы старых автомобилей прекрасно знают, сколько времени занимает настройка системы зажигания. Контактные системы постепенно уходят в прошлое, и на смену им приходят бесконтактные, не требующие практически никакой настройки и постороннего вмешательства.

В роли элемента, который заменяет ручную настройку подобного устройства, выступает датчик, работающий по магнитному принципу. Как только металлическая пластина занимает необходимое положение, датчик тут же срабатывает, и на свечу подается напряжение высокой величины.

Преимущество работы датчика в том, что он никогда не потребует настройки и способен освободить владельца от затрат собственного времени и сил.

Еще один тип систем зажигания, который сам определяет, на сколько градусов произвести смещение, — это системы процессорного типа. Здесь работает целая система датчиков, которая собирает практически все показатели двигателя. Так, датчик температуры охлаждающей жидкости позволяет определить, пришел ли мотор в рабочее состояние, а датчик оборотов определяет режим функционирования ДВС.

Процессорные системы устанавливаются на большинстве современных автомобилей и отличаются высоким сроком службы и отменной надежностью, которая может только сниться владельцам авто с контактными системами.

Подводя итоги

Система зажигания играет исключительную роль в работе современного автомобиля. Знание ее устройства и умение производить элементарную настройку позволит не только сократить расход топлива и добиться более устойчивой работы ДВС, но и избавит от необходимости обращаться в сервис и тратить значительные суммы на его услуги.

Что такое угол опережения зажигания

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.

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.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

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.

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.

Общий угол опережения зажигания складывается из угла начальной установки и углов, устанавливаемых центробежным и вакуумным регуляторами.

Регулировочная характеристика двигателя по углу опережения зажигания

Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания представляет собой зависимость эффективной мощности Ν_е двигателя, часового G_т и удельного эффективного g_е расходов топлива от угла опережения зажигания θ.

Условия снятия характеристики:

— нормальное тепловое состояние двигателя;

— неизменное положение дроссельной заслонки;

— постоянная частота вращения коленчатого вала двигателя;

— постоянная температура в системе охлаждения двигателя.

Регулировочная характеристика двигателя по зажиганию позволяет:

1) выявить характер протекания мощностных и экономических показателей двигателя в зависимости от угла опережения зажигания;

2) определить оптимальный (наивыгоднейший) угол опережения зажигания для каждого исследуемого режима работы;

3) оценить требования к октановому числу топлива;

4) выбрать параметры регулирования автоматов управления углом опережения зажигания (УОЗ).

Теоретическая часть

Закон изменения давления по углу поворота коленчатого вала во время процесса сгорания во многом определяет развиваемую двигателем мощность и экономичность. Для получения наибольшей мощности и наилучшей топливной экономичности необходимо стремиться к такой организации процесса сгорания, при которой основная фаза сгорания будет протекать вблизи верхней мертвой точки (ВМТ).

Скорость распространения пламени при нормальном сгорании бензовоздушных смесей составляет 20-40 м/с. В результате при частоте вращения коленчатого вала около 5000 мин -1 продолжительность основной фазы процесса сгорания получается равной 40 … 50 градусам поворота коленчатого вала (п.к.в.)

Рис. 14. Регулировочная характеристика по зажиганию

Осуществить протекание основной фазы сгорания вблизи ВМТ возможно только при условии соответствующей установки момента зажигания.

Угол опережения зажигания – число градусов по углу поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки (ВМТ) от момента начала проскакивания искры между электродами свечи зажигания.

На рис.14 приведена типичная характеристика по углу опережения зажигания. Кривая мощности имеет максимум при оптимальном угле опережения зажигания (θ_опт). Максимум мощности двигателя и минимум удельного расхода топлива достигаются при одном и том же значении УОЗ, поскольку часовой расход воздуха и, соответственно, часовой расход топлива при сохранении постоянными частоты вращения вала и положения дросселя практически не изменяются.

Оптимальным (наивыгоднейшим) углом опережения зажигания будет такой угол, при котором выгорание основной массы заряда происходит при положении поршня вблизи ВМТ. На индикаторной диаграмме это обычно соответствует достижению максимального давления сгорания P_z при 12…15°п.к.в. после ВМТ(рис. 15б). В этом случае быстрое горение заряда, высокая степень расширения продуктов сгорания в сочетании с минимальными потерями на сжатие заряда, а также на отвод теплоты в стенки камеры сгорания и с отработавшими газами обеспечивают наилучшие мощностные и экономические показатели.

С уменьшением угла опережения зажигания (позднее зажигание) сгорание значительной части смеси переносится на линию расширения (рис. 15в). Процесс сгорания происходит в увеличивающемся объеме, что приводит к падению давления в цилиндре и к значительной потере тепла в стенки, связанной с соответственно возрастающей поверхностью цилиндра, омываемой горящими газами. В результате наблюдается значительный перегрев двигателя, уменьшение его мощности, ухудшение экономичности.

При увеличении угла опережения зажигания (раннее зажигание) возрастает количество заряда, которое выгорает на такте сжатия до ВМТ при уменьшающемся объеме над поршнем, что увеличивает отрицательную работу сжатия. Максимальное давление и температура цикла возрастают, в результате чего увеличиваются тепловые потери в стенки цилиндра. Все это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя. Высокие температуры, кроме того, являются причиной значительного роста количества оксидов азота в выпускных газах двигателя.

а) б) в) Рис. 15. Влияние угла опережения зажигания на изменение давления в цилиндре а) раннее зажигание; б) наивыгоднейшее зажигание; в) позднее зажигание.

При очень раннем зажигании сгорание может закончиться до прихода поршня в ВМТ; в этом случае на индикаторной диаграмме вблизи максимального давления появляется отрицательная петля (рис. 15а), площадь которой выражает дополнительные потери работы.

Достигнув определенных высоких значений, давление и температура конца такта сжатия провоцируют переход от нормального сгорания горючей смеси (скорость сгорания 20…40 м/с) к детонационному сгоранию (свыше 2000 м/с) (рис.16). Внешние признаки детонации – звонкий металлический стук, дымный выхлоп, перегрев двигателя. Металлические стуки являются результатом многократных периодических отражений от стенок камеры сгорания образующихся в газах детонационных и ударных волн. При этом в конце сгорания регистрируются колебания давления, наблюдаемые на индикаторной диаграмме в виде ряда постепенно затухающих пиков (рис. 16).

Рис. 16. Изменение давления в цилиндре при детонации

Детонация приводит к повышенной отдаче тепла от сгоревших газов (из-за увеличения как перепада температур между газом и стенками камеры сгорания, так и коэффициента теплопередачи), вызывает «сдирание» масляной пленки с поверхности цилиндра, повышая износ цилиндров и колец, разрушает антифрикционный слой шатунных подшипников. Интенсивная диссоциация продуктов сгорания с образованием сажи, характерная для детонации, является причиной дымного выхлопа двигателя и залегания поршневых колец.

Перегрев двигателя, вызванный детонацией, создает условия для самопроизвольного (калильного) зажигания рабочей смеси, которое происходит от сильно нагретых деталей в камере сгорания (электроды свечи, выпускной клапан, прокладка головки цилиндра). Будучи неуправляемым, калильное зажигание воспламеняет смесь до подачи искры, усугубляя тем самым негативные последствия детонации.

С изменением режима работы двигателя (нагрузка, частота вращения) меняются условия сгорания и, соответственно, наивыгоднейший угол опережения зажигания.

Рис. 17. Зависимость оптимального угла опережения зажигания от нагрузки на двигатель (а) и от частоты вращения (б)

При дросселировании двигателя уменьшается количество свежей смеси, поступающей в цилиндры, вследствие этого возрастает относительное количество остаточных газов в рабочей смеси, ухудшается качество последней и замедляется процесс ее сгорания. В этих условиях угол опережения зажигания должен быть увеличен (рис. 17а).

Такая мера, естественно, не повышает скорость горения смеси и не сокращает продолжительность сгорания, но более раннее воспламенение смеси обеспечивает своевременное окончание процесса сгорания относительно ВМТ с наименьшими потерями тепла.

При повышении частоты вращения коленчатого вала скорость основной фазы сгорания увеличивается благодаря интенсификации в цилиндре вихревого движения смеси, однако скорость начальной фазы горения изменяется мало, т. к. зависит, главным образом, от состава смеси. В результате продолжительность процесса сгорания в градусах поворота коленчатого вала возрастает, и основная фаза горения смещается на такт расширения, что приводит к ухудшению показателей двигателя. Чтобы компенсировать увеличение длительности первой фазы и сжигать основную массу топлива вблизи ВМТ, надо увеличивать угол опережения зажигания (рис. 17б)

Из сказанного следует, что значение оптимального угла опережения зажигания необходимо корректировать в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки. В современном бензиновом двигателе это заложено в программу микропроцессора системы управления двигателем.

Экспериментальная часть

При снятии характеристики положение дросселя и частота вращения коленчатого вала поддерживаются постоянными, переменным является угол опережения зажигания. Испытательный стенд оборудован устройством для дистанционной установки угла опережения зажигания, для этого к диагностическому разъему двигателя подключен компьютер, с которого и осуществляется регулирование УОЗ.

После пуска и прогрева двигателя, постепенно открывая дроссельную заслонку, нагружают двигатель при помощи тормозного устройства. Закрепив дроссель в нужном положении и поддерживая определенную частоту вращения, устанавливают момент подачи искры с большим запаздыванием, например, в ВМТ. Откорректировав частоту вращения и угол опережения зажигания, производят замер первой опытной точки.

Далее устанавливают более ранний момент зажигания, с помощью тормоза восстанавливают принятую частоту вращения вала двигателя и производят следующий замер.

Изменяя таким образом через каждые 5 градусов момент зажигания, производят замер опытных точек до тех пор, пока не наступит детонация или пока не будет зафиксировано явное снижение показаний динамометра. Надежное определение этой части характеристики возможно при использовании бензина с более высоким октановым числом, чем тот, что рекомендован заводом-изготовителем испытуемого двигателя.

При проведении опыта измеряют:

1) угол опережения зажигания θ, град.; 2) показания весов тормозного устройства Р, Н; 3) время расхода топлива τ, с; 4) температуру отработавших газов t _вып, °С; 5) температуру охлаждающей воды t _в , °С;
6) температуру масла t _м , °С.

Лабораторная работа рассчитана на снятие трех регулировочных характеристик по зажиганию.

Первые две характеристики снимают при полной нагрузке и двух различных значениях частоты вращения вала двигателя n ₁ и n ₂. Обе характеристики изображаются на одном общем координатном поле.

Третья характеристика снимается при частоте вращения n ₁, но при частично прикрытом дросселе. Она изображается на втором координатном поле вместе с первой характеристикой.

Контрольные вопросы

1. Какой угол опережения зажигания называется оптимальным?

2. Каковы условия снятия регулировочной характеристики по зажиганию?

3. Укажите порядок проведения опытов на стенде.

4. Объясните механизм влияния очень большого и очень маленького угла опережения зажигания на мощность двигателя, расход топлива и КПД цикла?