Выбор момента зажигания

редактировать
Давление в цилиндре в зависимости от угла опережения зажигания: (a) - пропуск зажигания, (b) слишком ранний, (c) оптимальный, (d) слишком поздно.

В искровом зажигании двигателе внутреннего сгорания, момент зажигания относится к моменту времени относительно текущего положения поршня и коленчатого вала угол высвобождения искры в камере сгорания вблизи конца такта сжатия.

Необходимость опережения (или замедления) момента искры обусловлена ​​тем, что топливо не полностью сжечь в тот момент, когда загорится искра. газам сгорания требуется период времени для расширения, и угловая или частота вращения двигателя может удлинять или сокращать период времени, в котором должны происходить горение и расширение. В подавляющем большинстве случаев угол будет описываться как определенный угол перед верхней мертвой точкой (BTDC). Продвижение искры BTDC означает, что искра возбуждается до точки, в которой камера сгорания достигает своего минимального размера, поскольку цель рабочего хода в двигателе - заставить камеру сгорания расширяться. Искры, возникающие после верхней мертвой точки (ВМТ), обычно являются контрпродуктивными (дают потраченную впустую искру, обратный огонь, детонацию двигателя и т. Д.), Если нет необходимость дополнительной или постоянной искры до такта выпуска.

. Установка правильного момента зажигания имеет решающее значение для работы двигателя. Искры, возникающие слишком рано или слишком поздно в цикле двигателя, часто являются причиной чрезмерных вибраций и даже повреждения двигателя. Установка угла опережения зажигания влияет на многие переменные, включая долговечность двигателя, экономию топлива и мощность двигателя. Многие переменные также влияют на то, какое время является «лучшим». Современные двигатели, которые управляются в реальном времени с помощью блока управления двигателем, используют компьютер для управления синхронизацией на всех оборотах двигателя и диапазоне нагрузок. Старые двигатели, в которых используются механические распределители, полагаются на инерцию (за счет использования вращающихся грузов и пружин) и вакуум в коллекторе для установки угла опережения зажигания на всех оборотах двигателя и диапазон нагрузки.

Ранние автомобили требовали, чтобы водитель регулировал время с помощью элементов управления в соответствии с условиями движения, но теперь это автоматизировано.

На правильную установку угла опережения зажигания для данного двигателя влияет множество факторов. К ним относятся время впускного клапана (-ов) или топливных форсунок (-ов), тип используемой системы зажигания, тип и состояние свечей зажигания, содержание и примеси в топливе, температура и давление топлива, частота вращения и нагрузка двигателя, температура воздуха и двигателя, давление турбонаддува или давление всасываемого воздуха, компоненты, используемые в системе зажигания, и настройки компонентов системы зажигания. Обычно любые серьезные изменения или обновления двигателя требуют изменения настроек угла опережения зажигания двигателя.

Содержание

  • 1 Общие сведения
  • 2 Установка угла опережения зажигания
    • 2.1 Настройка динамометра
  • 3 Механическое зажигание системы
    • 3.1 Механическое опережение времени
    • 3.2 Опережение вакуума
  • 4 Системы зажигания с компьютерным управлением
  • 5 Библиография
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Предпосылки

Система искрового зажигания бензиновых двигателей внутреннего сгорания с механическим управлением состоит из механического устройства, известного как распределитель, которое запускает и распределяет зажигание искру к каждому цилиндру относительно положения поршня - в градусах коленчатого вала относительно верхней мертвой точки (ВМТ).

Время зажигания относительно положения поршня основано на статическом (начальном или базовом) времени без механического опережения. Благодаря центробежному механизму опережения распределителя зажигание происходит быстрее при увеличении частоты вращения двигателя. Многие из этих двигателей также будут использовать опережение вакуума, которое опережает синхронизацию при малых нагрузках и замедлении, независимо от опережения центробежной силы. Обычно это относится к автомобильной промышленности; Судовые бензиновые двигатели обычно используют аналогичную систему, но без предварительного вакуума.

В середине 1963 года Ford предложил транзисторное зажигание для своего нового 427 FE V8. Эта система пропускала только очень слабый ток через точки зажигания, используя транзистор PNP для переключения высокого напряжения тока зажигания, обеспечивая более высокое напряжение зажигающей искры, а также уменьшая отклонения во времени зажигания. из-за дугового износа прерывателей. Двигатели, оборудованные таким образом, имели специальные наклейки на крышках клапанов с надписью «427-T». Магнитно-импульсная система зажигания Delcotron с транзисторным управлением AC Delco стала опциональной для ряда автомобилей General Motors, начиная с 1964 года. В системе Delco полностью устранены механические точки с использованием изменения магнитного потока для переключения тока, что практически устраняет проблемы точечного износа. В 1967 году Ferrari и Fiat Dinos были оснащены электронным зажиганием Magneti Marelli Dinoplex, а все Porsche 911 имели электронное зажигание, начиная с моделей B-Series 1969 года. В 1972 году Chrysler представила бессмысленную электронную систему зажигания с магнитным пуском в качестве стандартного оборудования на некоторых серийных автомобилях, а к 1973 году включила ее в стандартную комплектацию.

Электронное управление моментом зажигания было введено. несколько лет спустя, в 1975-1976 годах, была представлена ​​управляемая компьютером электронная система опережения зажигания Chrysler "Lean-Burn". К 1979 году с появлением системы управления двигателем Bosch Motronic технология была продвинута и теперь включает одновременное управление как моментом зажигания, так и подачей топлива. Эти системы составляют основу современных систем управления двигателем.

Установка момента зажигания

Типичная зависимость эффективной мощности (Pe) и удельного расхода топлива от момента зажигания. Оптимальная настройка (красный цвет) существует для каждого режима двигателя. Индикатор синхронизации

«Опережение синхронизации» означает количество градусов до верхней мертвой точки (ВМТ), на которое искра воспламенит воздушно-топливную смесь в камере сгорания во время такта сжатия. Задержка синхронизации может быть определена как изменение синхронизации, так что воспламенение топлива происходит позже, чем время, указанное производителем. Например, если время, указанное производителем, изначально было установлено на 12 градусов до BTDC и отрегулировано на 11 градусов до BTDC, это будет называться задержанным. В классической системе зажигания с точками прерывания базовая синхронизация может быть установлена ​​статически с помощью контрольной лампы или динамически с помощью меток синхронизации и лампы синхронизации.

опережения времени требуется, потому что на сжигание топливовоздушной смеси нужно время. Зажигание смеси до того, как поршень достигнет ВМТ, позволит смеси полностью сгореть вскоре после достижения поршнем ВМТ. Если топливно-воздушная смесь воспламеняется в правильное время, максимальное давление в цилиндре возникает через некоторое время после того, как поршень достигает ВМТ, позволяя воспламененной смеси толкать поршень вниз по цилиндру с наибольшей силой. В идеале время, при котором смесь должна полностью сгореть, составляет около 20 градусов ATDC. Это позволит максимально увеличить мощность двигателя. Если искра зажигания возникает в положении, которое слишком опережает положение поршня, быстро расширяющаяся воздушно-топливная смесь может фактически давить на поршень, который все еще движется вверх, вызывая детонацию (гудение или звон) и возможное повреждение двигателя, обычно это происходит в низкая частота вращения и известна как преждевременное зажигание или, в тяжелых случаях, детонация. Если искра возникает слишком запаздывающей относительно положения поршня, максимальное давление в цилиндре возникает после того, как поршень уже перемещается слишком далеко вниз по цилиндру. Это приводит к потере мощности, склонности к перегреву, высоким выбросам и несгоревшему топливу.

При увеличении частоты вращения двигателя необходимо будет увеличивать угол опережения зажигания (относительно ВМТ), чтобы топливовоздушная смесь имела правильное время для полного сгорания. По мере увеличения частоты вращения двигателя (об / мин) время, доступное для сжигания смеси, уменьшается, но само горение протекает с той же скоростью, и для своевременного завершения его необходимо начинать все раньше и раньше. Низкий объемный КПД на более высоких оборотах двигателя также требует увеличения угла опережения зажигания. Правильное опережение для данной частоты вращения двигателя позволит достичь максимального давления в цилиндре при правильном угловом положении коленчатого вала. При установке времени для автомобильного двигателя заводские настройки времени обычно можно найти на наклейке в моторном отсеке.

Момент зажигания также зависит от нагрузки двигателя с большей нагрузкой (большее открытие дроссельной заслонки и, следовательно, соотношение воздух: топливо), требующее меньшего опережения (смесь сгорает быстрее). Кроме того, это зависит от температуры двигателя, при этом более низкая температура позволяет добиться большего. Скорость, с которой сгорает смесь, зависит от типа топлива, степени турбулентности в воздушном потоке (которая связана с конструкцией головки блока цилиндров и системой клапанного механизма) и от воздушно-топливного отношения. Распространенный миф о том, что скорость горения связана с октановым числом.

Настройка динамометра

Установка угла опережения зажигания при отслеживании выходной мощности двигателя с помощью динамометра - один из способов правильно установить угол опережения зажигания. После ускорения или замедления отсчета времени обычно происходит соответствующее изменение выходной мощности. Динамометр под нагрузкой - лучший способ добиться этого, поскольку двигатель может поддерживать постоянную скорость и нагрузку, в то время как синхронизация регулируется для максимальной мощности.

Использование датчика детонации для определения правильного времени - это один из методов настройки двигателя. В этом методе отсчет времени увеличивается до тех пор, пока не произойдет стук. Затем отсчет времени замедляется на один или два градуса и устанавливается там. Этот метод уступает настройке с помощью диномометра, поскольку он часто приводит к установке угла опережения зажигания, которая является чрезмерно увеличенной, особенно на современных двигателях, которые не требуют такого большого опережения для достижения максимального крутящего момента. При чрезмерном ускорении двигатель будет подвержен звукам и детонации при изменении условий (качество топлива, температура, проблемы с датчиками и т. Д.). После достижения желаемых характеристик мощности для данной нагрузки двигателя / оборотов в минуту свечи зажигания следует проверить на предмет детонации двигателя. Если есть такие признаки, следует замедлить опережение зажигания, пока они не исчезнут.

Лучший способ установить момент зажигания на динамометре с нагрузкой - это медленно увеличивать время до достижения максимального выходного крутящего момента. Некоторые двигатели (особенно с турбонаддувом или с наддувом) не достигают максимального крутящего момента при данной частоте вращения двигателя до того, как они начнут стучать (звон или небольшая детонация). В этом случае синхронизация двигателя должна быть немного ниже этого значения синхронизации (известного как «предел детонации»). Эффективность сгорания двигателя и объемный КПД изменяются при изменении угла опережения зажигания, что означает, что количество топлива также должно изменяться при изменении зажигания. После каждого изменения угла опережения зажигания подача топлива также регулируется для достижения максимального крутящего момента.

Механические системы зажигания

Механические системы зажигания используют механический искровой распределитель для распределения тока высокого напряжения на правильную свечу зажигания в нужное время. Чтобы установить начальное опережение или запаздывание по времени для двигателя, двигателю разрешается работать на холостом ходу, и распределитель регулируется для достижения наилучшего момента зажигания для двигателя на холостом ходу. Этот процесс называется «установкой опережения базы». Есть два метода увеличения опережения по времени после опережения базы. Прогресс, достигнутый этими методами, добавляется к базовому количеству опережения, чтобы получить общее количество опережения по времени.

Механическое опережение синхронизации

Распределительные грузы

Усиление механического опережения синхронизации происходит с увеличением частоты вращения двигателя. Это возможно с помощью закона инерции. Вес и пружины внутри распределителя вращаются и влияют на опережение синхронизации в соответствии с частотой вращения двигателя, изменяя угловое положение вала датчика времени по отношению к фактическому положению двигателя. Этот тип опережения по времени также называется опережением по времени центробежным. Величина механического продвижения зависит исключительно от скорости вращения распределителя. В 2-тактном двигателе это то же самое, что обороты двигателя. В 4-тактном двигателе это половина оборотов двигателя. Взаимосвязь между опережением в градусах и оборотами распределителя может быть изображена в виде простого двумерного графика.

Для уменьшения опережения синхронизации при более низких оборотах двигателя можно использовать более легкие или более тяжелые пружины. Более тяжелые веса или более легкие пружины могут использоваться для ускорения синхронизации при более низких оборотах двигателя. Обычно в какой-то момент диапазона оборотов двигателя эти веса соприкасаются со своими пределами хода, и величина опережения центробежного зажигания затем фиксируется выше этих оборотов.

Опережение опережения вакуума

Второй метод, используемый для опережения (или замедления) опережения зажигания, называется опережением опережения вакуума. Этот метод почти всегда используется помимо механического опережения. Обычно это увеличивает экономию топлива и управляемость, особенно на бедных смесях. Это также увеличивает срок службы двигателя за счет более полного сгорания, оставляя меньше несгоревшего топлива для смывания смазки стенок цилиндра (износ поршневых колец) и меньшего разбавления смазочного масла (подшипники, срок службы распределительного вала и т. Д.). Опережение вакуума работает с использованием источника вакуума коллектора для ускорения синхронизации при низкой и средней нагрузке двигателя путем вращения монтажной пластины датчика положения (точки контакта, эффект Холла или оптический датчик, статор реактора и т. Д.) распределитель относительно вала распределителя. Опережение вакуума уменьшается при широко открытой дроссельной заслонке (WOT), в результате чего опережение по времени возвращается к базовому опережению в дополнение к механическому опережению.

Одним из источников опережения вакуума является небольшое отверстие, расположенное в стенке корпуса дроссельной заслонки или карбюратора рядом с краем , но немного выше его по потоку. дроссельная заслонка. Это называется файлом. Эффект от открытия здесь состоит в том, что на холостом ходу вакуум почти отсутствует или, следовательно, мало или отсутствует. Другие автомобили используют вакуум непосредственно из впускного коллектора. Это обеспечивает полный вакуум двигателя (и, следовательно, полное опережение вакуума) на холостом ходу. Некоторые устройства подачи вакуума имеют два вакуумных патрубка, по одному с каждой стороны мембраны привода , которые соединены как с вакуумом в коллекторе, так и с каналом вакуума. Эти устройства будут одновременно увеличивать и замедлять угол опережения зажигания.

На некоторых автомобилях датчик температуры подает вакуум в систему опережения вакуума, когда двигатель горячий или холодный, и передает разрежение при нормальной рабочей температуре. Это вариант контроля выбросов; Переносимый вакуум позволил карбюратору отрегулировать для более бедной смеси холостого хода. При высокой температуре двигателя увеличенная скорость увеличивала скорость двигателя, чтобы система охлаждения работала более эффективно. При низкой температуре опережение позволило обогащенной смеси прогрева более полно сгореть, обеспечивая лучшую работу холодного двигателя.

Электрические или механические переключатели могут использоваться для предотвращения или изменения вакуума при определенных условиях. Ранняя электроника системы управления выбросами могла бы задействовать некоторые из них в отношении сигналов датчика кислорода или активации оборудования, связанного с выбросами. Также было принято предотвращать частичное или полное опережение вакуума в определенных передачах, чтобы предотвратить детонацию из-за двигателей с обедненным горением.

Системы зажигания с компьютерным управлением

В новых двигателях обычно используются компьютеризированные системы зажигания. В компьютере есть временная карта (справочная таблица) со значениями опережения зажигания для всех комбинаций частоты вращения и нагрузки двигателя. Компьютер отправит сигнал на катушку зажигания в указанное время на временной карте для зажигания свечи зажигания. Большинство компьютеров от производителей оригинального оборудования (OEM) не подлежат модификации, поэтому изменение кривой опережения по времени невозможно. В зависимости от конструкции двигателя все еще возможны общие изменения времени. Послепродажные блоки управления двигателем позволяют тюнеру вносить изменения в схему синхронизации. Это позволяет увеличивать или замедлять синхронизацию в зависимости от различных применений двигателя. Датчик детонации может использоваться системой зажигания, чтобы учесть изменение качества топлива.

Библиография

  • Хартман Дж. (2004). Как настроить и изменить системы управления двигателем. Моторбуки

См. Также

Ссылки

  1. ^Джулиан Эдгар. «Правильный выбор момента зажигания».

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-23 10:58:18
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте