Понимание момента зажигания: создание максимальной мощности означает знание науки
В двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием цель опережения момента зажигания двигателя состоит в том, чтобы преодолеть задержку зажигания. Задержка воспламенения происходит в течение времени, необходимого для полного воспламенения смеси свечой зажигания. Обычно это 15-35 градусов до ВМТ (верхней мертвой точки) рабочего такта в зависимости от частоты вращения двигателя.
Наилучшая мощность достигается, когда угол опережения зажигания установлен так, чтобы искра поджигалась раньше времени, чтобы достичь пикового давления примерно на 2 градуса после ВМТ. Это делается с помощью комбинации начального опережения, плюс центробежное или электронное управление опережением для скорости двигателя, плюс вакуумное или электронное опережение для нагрузки двигателя и эффекта дроссельной заслонки.
Тенденции опережения зажиганияПри увеличении числа оборотов требуется большее опережение зажигания
Для топлива с более высоким октановым числом требуется большее опережение зажигания из-за меньшей скорости пламени
Для больших камер сгорания требуется большее опережение зажигания
Для принудительного индукция, требуется меньше времени из-за более высокой скорости пламени
Для контроля выбросов используется меньше времени для уменьшения соединений смога
Для более богатых топливных смесей требуется больше времени из-за более низкой скорости пламени
Для спиртового топлива, которое работает богаче, чем бензиновое топливо, обычно требуется большее время
Для нитротоплива, которое богаче, чем метанольное топливо, характерно еще большее время.
Для систем разомкнутого контура, обычно используемых в карбюраторах или с механическим впрыском топлива:
Начальное опережение — обычно 10–15 градусов до ВМТ (верхней мертвой точки)
Центробежное опережение, если таковое имеется – обычно до 20 градусов перед ВМТ, плюс обороты двигателя; больше опережения с высокой частотой вращения двигателя
Вакуумное опережение, если таковое имеется, обычно варьируется до 10 градусов; добавлен вакуум двигателя; больше заранее обычно при низких оборотах двигателя.
Электронное ограничение времени зажигания также добавлено для требований контроля смога. Более современные электронные системы зажигания модулируют опережение зажигания для различных условий вождения. Это типично для более ранних двигателей с механическим впрыском топлива и карбюраторных двигателей с обедненной смесью с конца 60-х годов.
В старых двигателях, таких как 40-х и 50-х годов, сигнал опережения вакуума исходил от впускного коллектора.
На холостом ходу и в положениях дроссельной заслонки на низких оборотах из-за закрытой дроссельной заслонки возникал высокий вакуум в коллекторе. При низких уровнях мощности из-за закрытой дроссельной заслонки расход топлива и воздуха уменьшается. Скорость пламени замедляется, поэтому опережение искры было увеличено с помощью вакуумной диафрагмы, чтобы раньше начать зажигание.
В более поздних двигателях сигнал вакуума брался от карбюратора, который имел другую характеристику вакуума, более идеальную для выбросов. Удаление или изменение вакуумного сигнала в другом месте на впуске влияет на управляемость.
Регулирование опережения зажигания – замкнутый контур Синхронизация в более современных системах зажигания управляется компьютером в соответствии с функцией опережения зажигания с обратной связью. Оно может варьироваться в зависимости от температуры двигателя, положения дроссельной заслонки и нагрузки двигателя. Датчик детонации можно использовать для уменьшения времени, когда возникает детонация в двигателе.
[andoto-embed-video id=”gek3WA2KN7NjL”]
Скорость пламени в различных видах топлива
Скорость пламени выше для спиртовых топлив, чем для бензиновых топлив на бедных топливных смесях для шоссейных дорог. В одном испытании технологии сгорания скорость пламени метанола сравнивали со скоростью пламени бензина на бедных смесях для каждого соответствующего топлива. Скорость пламени горения метанола была на 42% выше, чем скорость пламени горения бензина. Для метанола требовалось меньшее время зажигания, однако опережение зажигания в гонках обычно больше для метанола, чем для бензина.
Обогащение смеси обычно используется для гоночных спиртовых топлив. Для богатых спиртовых смесей задержка воспламенения увеличивается. В результате обычно требуется больший угол опережения зажигания. Величина увеличенного тайминга для спиртового топлива очень зависит от степени обогащения.
Большее обогащение спиртового топлива обычно требует большего угла опережения зажигания.
Пример: Для продувочного бензина при давлении около 2 атмосфер 28 градусов угла опережения зажигания обычно обеспечивают наилучшую мощность. Для того же продуваемого двигателя на спирту при более богатой смеси обычно 32 градуса ГРМ.
Пример: В ходе одного испытания технологии сжигания метанола было измерено снижение скорости пламени метанола на 22% при увеличении обогащения топлива на 19%. Увеличение времени было необходимо для лучшей мощности.
Для более мощных систем зажигания требуется меньший угол опережения зажигания. Для продувочного спиртового двигателя со старым магнето на 2 первичных ампера обычным явлением был угол опережения зажигания 38 градусов. При более мощном магнето около 4 первичных ампер обычно используется 36-градусная синхронизация. С очень мощным первичным магнето на 44 ампера обычно используется только 22 градуса синхронизации.
Нитротопливо потребляет гораздо больше топлива и, как следствие, требует больше времени.
Пример: Для продувочного спиртового двигателя на низком процентном содержании нитро при низком уровне обогащения типичным был 40-градусный угол опережения зажигания. На высоких процентах нитро при высоком уровне обогащения типичным было время 55 градусов.
Момент зажигания для фиксированного опережения зажигания (заблокированный распределитель или магнето) Оптимальный момент для фиксированного (заблокированного) опережения зажигания достигается только при одной частоте вращения двигателя. Момент зажигания слишком опережает при более низких оборотах двигателя и недостаточно опережает при более высоких оборотах двигателя. Увеличение или уменьшение значения опережения зажигания приводит к увеличению или уменьшению частоты вращения двигателя для обеспечения оптимального угла опережения зажигания. Рабочий диапазон частоты вращения двигателя влияет на лучшее время. Увеличение опережения синхронизации увеличивает мощность верхних частот и снижает мощность нижних частот.
Уменьшение опережения синхронизации увеличивает мощность низких частот, уменьшая мощность высоких частот.
Пример: Тайминг магнето был уменьшен на 6 градусов в нашем дрэг-рейсере, пропитанном алкоголем, а наши низкие 60-футовые трассы были быстрее на 0,05 секунды из-за более низкой мощности. Однако ET на четверть мили замедлился на 0,1 секунды из-за меньшей мощности.
Центробежный угол опережения зажиганияОбычно увеличение опережения зажигания на 1-1,5 градуса на 1000 об/мин является характеристикой потребности двигателя. Билл Дженкинс и Ларри Шрайб также сообщили об этом диапазоне значений в своей популярной книге Pro Stock по созданию двигателей для дрэг-рейсинга 9.0095 Гоночный двигатель Шевроле.
Nitro Racing Момент зажигания Инструмент настройки момента зажигания предназначен для профессиональных производителей гоночных двигателей Top Fuel. Опережение искры в двигателе, работающем на нитротопливе, мощностью более 10 000 л.
с. обычно выглядит следующим образом:
Угол холостого хода обычно составляет 55 градусов для воспламенения цилиндров с богатой смесью холостого хода.
Старт обычно под углом 50-53 градуса для оптимальной мощности при старте.
Внезапное падение времени до типичного значения 36 градусов, прибл. 1 секунда запуска, чтобы мгновенно уменьшить мощность для снижения сцепления с дорогой из-за роста шин.
Верните время обратно к обычным 50-57 градусам на оставшуюся часть пробега, чтобы восстановить питание.
Влияние полярности магнето Полярность магнето влияет на характеристики зажигания от цилиндра к цилиндру. Для обычного порядка зажигания (1, 8, 4, 3, 6, 5, 7, 2) набор цилиндров 1, 4, 6, 7 является одной полярностью. Набор цилиндров 8, 3, 5, 2 другой полярности. Одна полярность имеет больший сдвиг зажигания, чем другая. Любой набор может быть настроен на горячую полярность. Для одного и того же момента зажигания показания свечей зажигания от цилиндра к цилиндру могут различаться между двумя комплектами без надлежащей регулировки топливной системы.
Некоторые команды смещают один из двух магнето, меняя полярность этого магнето, чтобы добиться как положительной, так и отрицательной полярности в каждом цилиндре для большей согласованности.
Боб Сабо — инженер, писатель и издатель сайта racecarbook.com. На его веб-сайте публикуются различные технические руководства по гоночным двигателям, которые могут быть полезны как производителям двигателей, так и покупателям, чтобы облегчить бремя обслуживания клиентов производителем двигателей. Предметы включают в себя механический впрыск топлива для гонок, алкогольное и нитротопливо для гонок, а также настройку сопротивления, спринта и других гоночных двигателей.
Дженнифер Сабо является владельцем и разработчиком airdensityonline.com, поставщика информации о настройке плотности воздуха, включая текущую плотность воздуха, количество воды и прогнозы плотности воздуха для сотен гоночных объектов по всему миру. Дженнифер также является владельцем и разработчиком программы настройки впрыска топлива ProCalc.
Что такое угол опережения зажигания
Когда двигатель работает, момент зажигания оказывает значительное влияние на работу двигателя. Опережающее зажигание заключается в том, что свеча зажигания вырабатывает искры для воспламенения горючей смеси в камере сгорания до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки. Угол поворота коленчатого вала от момента зажигания до момента достижения поршнем верхней мертвой точки называется углом опережения зажигания.
1. Оптимальный угол продвижения зажигания
2. Устранение
2.1. Выпрямитель разминки
2,2 Устранение перегрева
2.3 Обратная связь с воздушным топливом. Пектификация
2.4 Стабильность скорости.
3.1 Регулирование без обратной связи
3.2 Регулирование с обратной связью
4. Воздействующие факторы
1. Оптимальный угол опережения зажигания
Угол опережения зажигания, обеспечивающий максимальную мощность, экономичность и уровень выбросов, называется оптимальным углом опережения зажигания.
Для современных автомобилей оптимальный угол опережения зажигания должен не только обеспечивать наилучшее соотношение мощности и экономичности двигателя, но и минимизировать выброс вредных веществ в выхлоп.
Оптимальный угол опережения зажигания, контролируемый электронной системой зажигания без распределителя, обычно состоит из трех частей: начальный угол опережения зажигания, базовый угол опережения зажигания и скорректированный угол опережения зажигания.
То есть: Фактический угол опережения зажигания = начальный угол опережения зажигания + базовый угол опережения зажигания + скорректированный угол опережения зажигания.
Начальный угол опережения зажигания определяется конструкцией двигателя и положением установки датчика положения коленчатого вала. Это угол, который не корректируется электронным блоком управления. Значение обычно является фиксированным. Это зависит от модели автомобиля или типа двигателя.
Электронный блок управления некоторых двигателей устанавливает первый сигнал Ne выше нуля после появления сигнала G1 или G2 за 10° до верхней мертвой точки такта сжатия.
Этот угол используется в качестве точки отсчета для опережения зажигания.
Электронный блок управления определяет базовый угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки. Это самый важный угол опережения зажигания при работе двигателя.
Когда контакт холостого хода в датчике положения дроссельной заслонки замкнут, двигатель работает на холостом ходу. Электронный блок управления определяет базовый угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения двигателя и от того, включен ли переключатель кондиционера.
Когда контакт холостого хода в датчике положения дроссельной заслонки разомкнут, двигатель находится в нормальном рабочем состоянии. Электронный блок управления получает информацию о состоянии двигателя через датчики частоты вращения и нагрузки. Система определяет оптимальный угол опережения зажигания на основе данных в памяти в зависимости от состояния двигателя.
Оптимальный базовый угол опережения зажигания для двигателя в различных условиях эксплуатации получен в результате обширных стендовых испытаний.
Данные испытаний оптимизируются для формирования спектра импульсов управления углом опережения зажигания и сохраняются в памяти электронного блока управления.
В дополнение к скорости и нагрузке другие факторы, которые существенно влияют на угол опережения зажигания, сгруппированы в скорректированный угол опережения зажигания.
Электронный блок управления показывает соответствующие значения коррекции по сигналам соответствующих датчиков. Их алгебраическая сумма представляет собой выпрямленный угол опережения зажигания.
2. Исправление
Исправление угла опережения зажигания включает в себя исправление прогрева, исправление перегрева, исправление обратной связи соотношения воздух-топливо и исправление стабильности холостого хода. Мы представим эти режимы отдельно в следующей статье.
2.1 Исправление прогрева
Чтобы улучшить характеристики запуска двигателя при низких температурах, угол опережения зажигания должен быть соответствующим образом увеличен при низкой температуре охлаждающей жидкости.
В процессе прогрева по мере повышения температуры охлаждающей жидкости коррекционное значение угла опережения зажигания постепенно уменьшается. Характер изменения и значение коррекции зависят от сигнала температуры охлаждающей жидкости, сигнала расхода воздуха и сигнала положения дроссельной заслонки двигателя.
2.2 Устранение перегрева
Если двигатель находится в нормальных условиях эксплуатации (контакт холостого хода разомкнут), слишком высокая температура охлаждающей жидкости может вызвать стук двигателя. Чтобы избежать детонации, угол опережения зажигания должен быть соответствующим образом задержан.
Двигатель работает на холостом ходу (контакт холостого хода замкнут). Если температура охлаждающей жидкости двигателя слишком высока, необходимо увеличить угол опережения зажигания, чтобы избежать перегрева двигателя в течение длительного времени.
2.3 Исправление обратной связи по соотношению воздух-топливо
В двигателе с электронным управлением и установленным датчиком кислорода электронный блок управления может увеличивать или уменьшать подачу топлива в соответствии с сигналом от датчика кислорода, чтобы поддерживать соотношение воздух-топливо на уровне около 14,7.
При увеличении и уменьшении скорректированного объема впрыска будет изменяться и частота вращения двигателя. Чтобы улучшить стабильность частоты вращения двигателя, необходимо соответствующим образом увеличить угол опережения зажигания при уменьшении количества впрыска.
2.4 Исправление стабильности холостого хода
Когда двигатель работает на холостом ходу, нестабильная нагрузка может вызвать изменение скорости. Для поддержания стабильных оборотов холостого хода электронный блок управления должен соответствующим образом регулировать угол опережения зажигания.
Когда двигатель работает на холостом ходу, электронный блок управления рассчитывает среднюю скорость двигателя. Когда частота вращения двигателя ниже указанной скорости холостого хода, электронный блок управления увеличивает угол опережения зажигания в соответствии с разницей между фактической скоростью и заданной скоростью. Когда частота вращения двигателя превышает заданную скорость, угол опережения зажигания соответственно уменьшается.
3. Режим управления
Режим управления углом опережения зажигания — управление без обратной связи и управление с обратной связью.
3.1 Управление без обратной связи
Управление без обратной связи заключается в том, что электронный блок управления определяет соответствующий базовый угол опережения зажигания из внутренней памяти в соответствии с соответствующей информацией датчика, предоставляемой условиями работы двигателя.
На следующем этапе устраняется неисправность двигателя. Оптимальный угол опережения зажигания определяется для управления системой зажигания.
Режим управления углом опережения зажигания без обратной связи быстрый и простой. Однако точность управления зависит от точности каждого датчика. В результате любое отклонение датчика может привести к отклонению двигателя от оптимального момента зажигания.
Кроме того, некоторые факторы также оказывают некоторое влияние на двигатель, например, повышенное нагарообразование, низкое октановое число топлива, вызванное детонацией двигателя, колебания частоты вращения двигателя из-за нестабильной нагрузки на холостом ходу, износ при использовании и неправильное регулировка угла опережения зажигания.
Режим управления без обратной связи не может своевременно и точно отрегулировать угол опережения зажигания в соответствии с вышеуказанными изменениями, что влияет на его точность управления.
3.2 Регулирование с обратной связью
Метод управления с обратной связью может определять соответствующие условия работы двигателя при контроле угла опережения зажигания, например, разрывается ли двигатель, стабильна ли скорость холостого хода и т. д.
Затем, в соответствии с обнаружением В результате угол опережения зажигания можно своевременно скорректировать, чтобы двигатель всегда находился в наилучших условиях зажигания. На этот режим в основном не влияют мешающие факторы. Может быть обеспечена высокая точность управления.
Основными режимами управления замкнутого цикла являются управление детонацией и управление стабилизацией холостого хода.
4. Влияющие факторы
Наиболее важным фактором, влияющим на опережение зажигания, является частота вращения двигателя.
По мере увеличения скорости время поворота на один и тот же угол становится меньше. Только больший угол опережения может получить соответствующее время опережения.
Теоретический минимальный угол опережения зажигания составляет 0 градусов. Однако для предотвращения воспламенения смеси только во время рабочего такта (что вызывает потерю мощности) угол опережения зажигания часто устанавливают равным 5 градусам и более, что является углом, необходимым для пусковой скорости.
Максимальный угол опережения зажигания не должен быть слишком большим. Обычно она не может превышать 60 градусов. В противном случае проблемы вибрации и повышения температуры выйдут на первый план. Эффективность будет снижена.
Слишком раннее зажигание вызовет детонацию двигателя, затруднение движения поршня, снижение эффективности, повышенную тепловую нагрузку, механическую нагрузку, автомобильный шум и вибрацию. Эти симптомы следует предотвращать.
Слишком позднее зажигание приводит к проблемам с газом, высокому расходу топлива, низкой эффективности и громкому шуму выхлопа.
Помимо числа оборотов двигателя, на оптимальный угол зажигания влияет множество других факторов.
● Температура и давление в цилиндре
Чем выше температура и давление в цилиндре, тем быстрее сгорает смесь, тем меньше угол опережения зажигания. На температуру и давление в цилиндре влияют следующие факторы: степень сжатия двигателя, температура воздуха, температура цилиндра, нагрузка и т. д.
● Октановое число бензина
Также известно как марка бензина. Более высокий сорт означает, что бензин более устойчив к детонации, что позволяет увеличить угол опережения зажигания.
● Соотношение воздух-топливо
Слишком богатая и слишком разреженная смесь замедляет скорость сгорания. Необходимо увеличить угол опережения зажигания. Соотношение топливовоздушной смеси в основном зависит от порога дроссельной заслонки, высоты над уровнем моря и т. д.
Двигатели транспортных средств оборудованы датчиками детонации.