0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Корректор угла опережения зажигания

Корректор угла опережения зажигания — 1

В настоящее время многие автолюбители проявляют повышенный интерес к устройствам электронного регулирования угла опережения зажигания (УОЗ) или октан-корректорам (ОК), которые позволяют на 5. 10% сэкономить топливо, получить максимальную мощность, снизить токсичность выхлопа, а также адаптировать двигатель к топливу различного качества. Существующие схемные решения имеют некоторые недостатки:
— задержка производится на фиксированный период времени, что при разных оборотах вала двигателя соответствует разному УОЗ [1, 2];
— при построении схем задержки без фиксированного УОЗ значительно возрастает их сложность [3, 4, 5].

С учетом вышесказанного нами разработан простой и эффективный ОК, в котором при любых оборотах вала двигателя УОЗ остается постоянным. Структурная схема ОК показана на рис.1.


Рис.1

В основу его работы заложен факт пропорциональности задержки УОЗ периоду вращения вала. Последовательность импульсов, в которой в некоторых пределах необходимо произвести задержку положительного фронта, формируется прерывателем и поступает на вход схемы. При этом длительность паузы используется как опорная величина, которая фиксируется с помощью генератора опорной частоты G1 и реверсивного счетчика СТ, который при низком уровне на входе (±1) работает на увеличение счета (накапливание информации), а при наличии на том же входе высокого уровня — на уменьшение (считывание накопленной информации). В первом случае работает генератор G1, а во втором — генератор G2 (а G1 блокируется). Частоту G2 можно изменять. При равенстве частот G1 и G2 задержка УОЗ составляет 90°, поэтому для обеспечения задержки до 30° необходимо, чтобы частота G2 была в три и более раза выше частоты G1. По окончании счета, когда счетчик отдал всю накопленную информацию, на его выходе Р формируется сигнал, который устанавливает на выходе RS-триггера высокий уровень, блокирует работу счетчика и является задержанным выходным сигналом. В исходное состояние схема возвращается при приходе на ее вход низкого уровня, который сбрасывает RS-триггер, и цикл повторяется.

Принципиальная схема ОК и диаграммы ее работы показаны на рис.2 и рис.3 соответственно. На входе схемы установлен фильтр низкой частоты на элементах R3, СЗ, который совместно с ячейками DD1.1, DD1.4, содержащими на входе триггеры Шмитта, исключает влияние дребезга контактов прерывателя на работу схемы. Генератор G1 собран на DD1.3, DD1.2, R7, С2 и для исключения переполнения счетчиков DD2, DD3 при низких оборотах вала двигателя настроен на частоту 1 кГц. Генератор G2 собран на DD1.1, DD1.2, R4, R5, С1 и с помощью переменного резистора R4 может изменять свою частоту от 3 кГц до 90 кГц, что обеспечивает регулировку УОЗ от 30°С до 1° соответственно. Счетчики DD2, DD3 включены каскадно, что позволило увеличить их общую емкость до 256 бит.


Рис.2

Счетчики сначала накапливают информацию о длительности замкнутого состояния контактов прерывателя, а после их размыкания считывают ее. При полном обнулении счетчиков на выводе 7 DD3 появляется кратковременный отрицательный импульс, который через DD4.3 переключает RS-тригер, собранный на DD4.2, DD4.4. На инверсном выходе триггера формируется сигнал блокировки счетчика DD2 и через DD4.1, R6, VT -выходной задержанный сигнал.


Рис.3

Детали
Микросхему К561ТЛ1 можно заменить на К561ЛА7, но при этом после фильтра НЧ необходимо установить триггер Шмитта, собранный по любой известной схеме. Стабилитрон VD1 — любой на напряжение 5. 9 В. Транзистор КТ972 можно заменить парой КТ3102, КТ815 (КТ817). Конденсаторы Cl, C2 необходимо выбрать однотипными или с одинаковым, как можно ближе к нулевому значению ТКЕ. То же касается и резисторов R5, R7. Параллельно каждой микросхеме по шинам питания желательно установить керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ, а параллельно VD1 -танталовый электролитический конденсатор.

Настройка
Для настройки генераторов необходимо установить щуп частотомера на вывод 4 микросхемы DD1. После этого на вход схемы следует подать низкий логический уровень и подобрать резистор R7 так, чтобы частота генератора составила 1 кГц. После этого — установить ползунок резистора R4 в нижнее по схемеположение, подать на вход высокий логический уровень и подобрать резистор R5 так, чтобы показания частотомера равнялись 90 кГц, что соответствует задержке УОЗ в 1°.

В верхнем положении ползунка R4 частота генератора должна быть около 3 кГц, что соответствует задержке УОЗ в 30°. При желании эту величину можно изменять в большую или меньшую сторону, изменяя номинал R4. После этого остается отградуировать шкалу резистора R4, который устанавливается на панели управления. Провода к нему желательно экранировать.

Литература
1. Ковальский А., Фролов А. Приставка октан-корректор//Радио. — 1989.-N6.-C.31.
2. Сидорчук В. Электронный октан-корректор // Радио. -1989. -N 6. -C.3I»
3. Беспалов В. Корректор угла 03 // Радио. — 1988. — N 5. — С. 17.
4. Архипов Ю. Цифровой регулятор угла опережения зажигания / /Радиоежегодник.-М.,1991.-С129.
5. Романчук А. Октан-корректор на КМОП микросхемах // Радиолюбитеаль. —1994.-N5.-C.25.

«СилычЪ» – автоматический октан-корректор

Угол опережения зажигания

Одним из важнейших параметров, существенно влияющих на расход топлива, мощность и другие характеристики бензиновых двигателей, является угол опережения зажигания (УОЗ), определяющий момент воспламенения горючей смеси в цилиндрах. Этот параметр имеет сложную многомерную зависимость от температуры, нагрузки и оборотов двигателя, качества

Неправильная настройка угла опережения зажигания может привести к возникновению детонации (взрывного вида сгорания топливной смеси в цилиндре), сопровождающейся возникновением ударных волн. Это существенно снижает как мощность, так и ресурс двигателя, вплоть до разрушения компрессионных колец, задирания цилиндров, прогорания клапанов и поршней, что грозит крупным ремонтом. Однако, чем ближе условия сгорания топливной смеси в двигателе к детонации, тем выше КПД двигателя. Поэтому оптимальная регулировка двигателя соответствует его работе на границе возникновения детонации.

Читать еще:  Основные понятия и термины пдд

Штатные механические формирователи УОЗ — вакуумный и центробежный, имеют нестабильные временные характеристики, требуют регулярной проверки и тонкой настройки на специальном стенде. В автосервисах такими работами практически никто уже не занимается. Тем не менее, каждый двигатель, в зависимости от регулировок и степени износа, имеет свои особенности по моментам возникновения детонации. Большой вклад вносит и нестабильность качества топлива, приводящая к необходимости настройки зажигания почти после каждой заправки автомобиля.

Существует целый ряд устройств — октан-корректоров, позволяющих подстраивать УОЗ вручную из салона автомобиля. Однако все они обладают рядом недостатков, основным из которых является постоянная необходимость прислушиваться к мотору и по звуку его работы определять необходимость в подстройке. Это нелегко сделать во время движения и шума даже очень опытному водителю.

На сегодняшний день, благодаря использованию различных датчиков, управление моментом зажигания горючей смеси в цилиндрах двигателя наиболее оптимально реализовано в инжекторных системах с микропроцессорным управлением. Двигатели, оборудованные такой системой, мощнее, экологичнее, расходуют меньше топлива и не критичны к качеству бензина. В инжекторных машинах УОЗ изменяется в зависимости от режима движения, а в карбюраторных — нет (точнее — с меньшей зависимостью).

Назначение автоматического октан-корректора «СилычЪ»

На рис. — текущее исполнение АОК, он залит герметиком и помещен в термоусадку.

Автоматический октан-корректор «СилычЪ» (АОК) был создан для автомобилей, оснащенных распределителем зажигания со встроенными механическими формирователями УОЗ (трамблер с датчиком Холла) с целью оптимизации работы двигателя при минимальных затратах. Алгоритм работы автоматического октан-корректора «СилычЪ» соответствует принципу управления УОЗ в инжекторных двигателях по сигналам с датчика детонации.

Серийный двигатель невозможно спроектировать так, чтобы он выдавал максимально возможные параметры на всех режимах. Каждый экземпляр хоть немного, но отличается от соседнего. А, когда зажиганием управляет механический трамблер — эти различия только увеличиваются. Вот этот образовавшийся запас (он виден на диаграмме между линией штатного трамблера и линией результата от «Силыча») и использует АОК «СилычЪ», оперативно регулируя УОЗ.

Датчик детонации

Автоматический октан-корректор «СилычЪ» построен на базе высоконадежной однокристальной микро-ЭВМ и использует широкополосный датчик детонации GT305 или 18.3855, выпускаемые в России.
Постоянный анализ сигналов, поступающих со штатных датчиков и датчика детонации, обеспечивает точную коррекцию УОЗ для работы карбюраторного двигателя на границе возникновения детонации. В процессе эксплуатации устройство не требует технического обслуживания. Данный датчик детонации есть в продаже в любом автомагазине.

Автоматический октан-корректор «СилычЪ» позволяет:

  • повысить КПД и мощность карбюраторного двигателя;
  • облегчить запуск карбюраторного двигателя (особенно в холодное время года);
  • снизить расход топлива карбюраторного двигателя на 3 — 5 %;
  • повысить тяговый момент на низких оборотах;
  • увеличить срок службы двигателя;
  • уменьшить шумность работы двигателя;
  • компенсировать разброс качества топлива на 5 — 7 октановых единиц;
  • в аварийной ситуации, кратковременно использовать низкооктановое топливо (вопреки рекомендациям завода изготовителя),
  • при использовании газового топлива на карбюраторном двигателе учитывать особенности его горения для формирования оптимальной зависимости УОЗ от частоты вращения коленвала.

Технические характеристики:

  • Напряжение питания от 8 В до 18 В (возможны кратковременные до 0,1 сек скачки напряжения питания до 40 В).
  • Диапазон рабочих температур от -40 °С до +85 °C и относительной влажности до 90 % при температуре +40 °С.
  • Максимальный потребляемый ток 30мА.
  • Допустимая частота вращения коленчатого вала от 200 об/мин до 7000 об/мин.
  • Диапазон корректировки УОЗ от 0° до 11°.
  • трамблер должен быть с датчиком Холла.
  • Корректировка УОЗ в сторону уменьшения при пуске ДВС 8°.
  • Дискретность корректировки УОЗ, за такт зажигания :
    • в сторону уменьшения (при детонации) 1° — 2°
    • в сторону увеличения 0,2° — 0,3°

Датчик детонации устанавливается на шпильку головки блока цилиндров (ГБЦ) через переходник. Ниже приведены чертежи переходников для трех различных типов двигателей:

Опережение зажигания

Изменение угла опережения зажигания

Опереже́ние зажига́ния — воспламенение рабочей 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 рабочей смеси, расширение рабочих газов и выполняется следующий такт — рабочий ход. В действительности сгорание рабочей смеси происходит не мгновенно. От момента появления искры до момента, когда вся смесь загорится, и давление газов достигнет максимальной величины, проходит некоторое время. 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 происходит при увеличивающемся объёме (начало рабочего хода) и закончится, когда поршень пройдёт некоторый путь и максимальная величина давления газов 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 будет 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.

Читать еще:  Киа соренто 2020 технические характеристики

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 рабочей 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.

Зажигательная физика — опережение, трамблер и УОЗ

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.

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.

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.

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.

Читать еще:  В каком месте вы должны остановиться

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 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.

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.

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!

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector