Какой угол опережения зажигания должен быть на холостом ходу

Угол опережения зажигания

В этой статье рассмотрим такое важное понятие для бензинового двигателя внутреннего сгорания как угол опережения зажигания.
Опережение зажигания – это воспламенение искрой свечи топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Для чего собственно надо делать опережение зажигания.
Очень рекомендую, если вы еще не видели, посмотреть как работает двигатель внутреннего сгорания.
Дело в том, что для получения максимальной мощности и крутящего момента от двигателя нужно чтобы давление газов, после сгорания рабочей смеси, достигало максимальной величины в точке 10-12° после верхней мертвой точки. Тогда сила давления газов на поршень будет максимально эффективно преобразована в механическую энергию вращения коленчатого вала. Вопреки расхожему мнению, топливно-воздушная смесь (далее ТВС) не сгорает мгновенно и уж тем более не взрывается в цилиндрах. Реакция окисления, а именно это происходит при сгорании топлива, имеет некую скорость. Так вот, чтобы получить максимум давления газов в нужной нам точке нужно согласовать скорость движения поршня (читай оборотов двигателя) и скорость сгорания ТВС.

Далее позволю себе немного углубится в теорию сгорания ТВС. Фронт распространения пламени начинается с маленького очага, когда искра проскакивает между электродами свечи.

Угол опережения зажигания
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. Тот маленький объем ТВС, что находится в этом промежутке пробоя, сгорает практически мгновенно. Далее, от тепла, которое выделилось при сгорании, происходит дальнейшее распространение фронта пламени по камере сгорания. Первоначальная скорость горения совсем не велика – около 1 м/с. Далее по мере распространения фронта скорость горения достигает 50-80 м/с. Последние порции ТВС, находящиеся около относительно холодных стенок камеры сгорания догорают с гораздо меньшей скоростью. Таким образом, весь процесс горения занимает около 30° угла поворота коленчатого вала.

А теперь рассмотрим повнимательней, что происходит в цилиндре двигателя при различных углах опережения зажигания. Ниже приведена индикаторная диаграмма зависимости давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала при нормальном угле опережения зажигания (далее УОЗ).

Угол опережения зажигания
Здесь максимум давления газов приходится почти сразу (10 — 15°), как только поршень пройдет верхнюю мертвую точку. Мощность и крутящий момент такого двигателя на максимуме.
А теперь посмотрим, что произойдет, если сдвинуть УОЗ в более позднюю сторону.

Угол опережения зажигания
Как видно пик максимального давления газов сместился также в более позднюю сторону и сам по себе он гораздо ниже, чем при нормальном УОЗ. То есть получается, что ТВС сгорая, как бы догоняет уходящий поршень вниз. КПД такого двигателя оставляет желать лучшего.
Иногда смесь может продолжить гореть и после открытия выпускных клапанов, тогда раскаленные выпускные газы могут раньше времени поджечь поступающий свежий заряд ТВС. В таком случае, при позднем зажигании, могут наблюдаться хлопки во впускной коллектор.
И противоположный случай, когда слишком раннее зажигание.

Угол опережения зажигания
Пик максимального давления газов приходится на верхнюю мертвую точку движения поршня или даже раньше. То есть на начальном этапе сгорания ТВС газы давят на поршень в противоход, что естественно тоже снижает мощность двигателя и может стать причиной такого нежелательного явления как детонация.,

От чего зависит угол опережения зажигания.
1.Прежде всего УОЗ зависит от скорости вращения коленчатого вала двигателя. Чем больше количество оборотов в минуту делает коленчатый вал, тем раньше надо воспламенять ТВС, чтобы пик максимального давления был в нужной нам точке.

Угол опережения зажигания

2. От температуры. Чем ниже температура двигателя и ТВС, тем ниже скорость реакции окисления (сгорания), соответственно УОЗ должен быть более ранним. И соответственно наоборот.

3. От нагрузки на двигатель. Чем больше нагрузка на двигатель, тем больше цикловое наполнение цилиндра ТВС, соответственно тем меньше должен быть УОЗ для того чтобы избежать детонации.

Оптимальная настройка УОЗ.
В эпоху карбюраторных Жигулей настройка начального УОЗ делалось просто на слух. На 4й передаче при скорости 50 км/ч резко надавить педаль газа, должна кратковременно быть слышна детонация. Если детонации нет, крутим трамблер на опережение, пока не будет слышно. Если детонация слышна более 1-2 секунд, то крутим трамблер на более поздний угол.
На СТО для настройки УОЗ использовался стробоскоп. В любом случае в системах зажигания, где используется трамблер, настройке подлежит только начальный УОЗ.
С появлением микропроцессорных систем управления двигателем появилась возможность более точно настраивать УОЗ для различных режимов работы двигателя. Если в трамблерах за изменение УОЗ отвечал вакуумный и центробежный регулятор, то умная электроника на основании данных с датчиков системы управления двигателем сама высчитает необходимый оптимальный угол согласно картам калибровок, заложенных в прошивке контроллера. Вот типичный пример трехмерной карты калибровок УОЗ для одного режима работы двигателя (ВАЗ, блок М73).

Управление углом опережения зажигания производится в два этапа. При начальном управлении используется фиксированный угол опережения зажигания при запуске двигателя. При последующем управлении угол опережения зажигания определяется коррекцией угла опережения зажигания по сигналам датчиков, которая применяется к базовому значению угла опережения зажигания, рассчитанному по сигналу нагрузки двигателя (давление во впускном коллекторе и расход воздуха) и сигналу частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Настройка оптимальных углов опережения зажигания является одной из самых сложных и приоритетных задач при чип-тюнинге, поскольку от этого зависит динамика и мощность двигателя, расход топлива и в целом удобство управления автомобилем.

Угол опережения зажигания: особенности, правила и рекомендации

Опережение зажигания – это очень важный параметр, от которого непосредственно зависит стабильность и правильность работы инжекторных и карбюраторных двигателей, функционирующих на бензине или газу. Давайте рассмотрим, что представляет собой угол опережения зажигания, на что он влияет, как его определить и настроить, в том числе на газовом оборудовании.

Что такое УОЗ

Это момент воспламенения топливно-воздушной смеси внутри камер сгорания в тот момент, когда поршень приближается к своей верхней мертвой точке.

Угол опережения зажигания должен быть выставлен правильно. Ведь он прямым образом влияет на работу мотора. Все дело в том, что от этого угла напрямую зависит эффективность и КПД мотора. В зависимости от того, раннее или позднее зажигание, давление газов внутри системы разное.

Газы давят на поршень. А сила их давления должна достичь своего максимума тогда, когда элемент начнет движение вниз после прохождения верхней мертвой точки.

Если зажигание раннее, то топливо-воздушная смесь воспламенится, когда поршень будет в начале или середине своего пути к ВМТ. В результате, КПД двигателя значительно снижается. Давление газов будет направлять поршень вниз. Последний при этом старается двигаться к ВМТ.

Если зажигание позднее, то искра подается в тот момент, когда поршень будет двигаться вниз. В этом случае также теряется эффективность, снижается мощность мотора.

Доктрина о сгорании смеси

Воспламенение и горение ее – это больше, чем просто химический процесс. Это целый раздел теории. К примеру, если углубиться немного в это направление науки, то станет известно, что от небольшого искрового разряда на свече начинается фронт пламени и распространяется в камер сгорания. Известно, что длительность искры составляет не более одного метра в секунду. За это время температуры могут доходить до десяти тысяч градусов. Объем смеси, который воспламеняется, уничтожается в один миг.

Доказано, что скорость горения на самом деле мала. Однако по мере того, как увеличивается пламя, скорость горения также увеличивается в 70-80 раз. Остатки смеси, которые не удаляются полностью по причине того, что находятся возле достаточно холодных стенок цилиндра, горят медленнее. При этом угол поворота коленчатого вала составляет 30 градусов.

При различных положениях угла опережения зажигания, горение существенно отличается. При правильном УОЗ оптимальный напор подается туда, где поршень только-только проходит ВМТ. Это примерно 10-12 градусов.

Если УОЗ сбит, установлен в более позднюю сторону, то наиболее оптимальное давление газов имеется в зоне 45 градусов – поршень здесь в еще более низком положении. Газы давят уже опускающийся элемент. Эффективность такого двигателя сводится к нулю.

При позднем угле опережения зажигания топливо может догорать уже после открытия выпускных клапанов. Газы, образующиеся после взрыва, имеют очень высокую температуру. Они могут легко спровоцировать воспламенение новой порции смеси, которая поступает в цилиндры. В этот момент можно услышать характерные хлопки в глушителе.

Раннее зажигание — не всего хорошо. В этом случае максимальное давление приходится уже на положение поршня в ВМТ или раньше. Продукты сгорания давят на поршень, который еще не дошел до самой верхней точки. В результате падает мощность, появляется детонация и другие неприятные моменты.

Признаки сбитого УОЗ

Процесс воспламенения смеси топлива и воздуха в камерах двигателя (опаздывающий или проходящий с опережением) может приводить к различным сбоям в работе двигателя. Определить, что установка угла опережения зажигания сделана неверно, помогут следующие признаки:

• Наблюдаются трудности с запуском двигателя.
• Ощутимо увеличиваются аппетиты автомобиля.
• Мотор теряет приемистость, снижается мощность двигателя.
• Можно наблюдать неустойчивую работу на холостом ходу.
• При нажатии на газ теряется отзывчивость агрегата, наблюдается перегрев, а также детонация.
• Также можно слышать хлопки – в карбюратор или впускной коллектор или в выхлопную систему.

Последствия неправильного УОЗ

Как запаздывающее, так и раннее зажигание, не лучшим образом влияет на ресурс силового агрегата и его работу. Нужно добавить, что от правильного угла опережения зажигания двигателя зависят не только такие характеристики, как мощность двигателя или расход топлива. Если искра появляется раньше, чем нужно, тогда давление газов, которые расширяются, будет мешать поршню. Воспламенение после того, как элемент начал двигаться вниз, приведет к тому, что энергия догонит поршень и затем попадет в выпускной тракт, а не сделает полезную работу.

При раннем зажигании поднимающийся элемент должен приложить значительные усилия, чтобы сжать газы, которые образуются от раннего сгорания смеси. В данном случае значительно растет нагрузка на цилиндропоршневую группу и коленчатый вал.

Ранее зажигание определяется по следующим характерным признакам – можно слышать металлические звенящие звуки в процессе работы двигателя. Также будут плавать обороты на холостом ходу. После нажатия на газ будет наблюдаться провал.

Позднее зажигание тоже вредит двигателю. Смесь горит при пониженном давлении и повышенном объеме в цилиндре. Нарушается время горения, за счет чего смесь догорает в процессе рабочего хода поршня. Двигатель теряет мощность. Чтобы разогнаться, необходимо усиленно надавить на педаль газа. Также отмечается высокий расход топлива. Внутри мотора образуется кокс, нагар и различные отложения. Неверное сгорание приводит к перегревам.

Поэтому необходимо знать, как выставить угол опережения зажигания. Это позволит улучшить работу мотора, снизить расход топлива и защитить его от преждевременного износа.

Как определить УОЗ

Для того, что определить УОЗ, следует знать несколько важных понятий:

• Угол имеет зависимость от частоты вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем более ранним должен быть УОЗ. Также на него влияет температура двигателя и горючей смеси. Чем ниже температура мотора, тем более медленным будет горение. Поэтому в данном случае регулировка угла опережения зажигания делается в более раннюю сторону. На горячем моторе все наоборот.
• Также на УОЗ существенно влияет нагрузка на двигатель. Чем больше обороты, тем более ранний угол нужен. Это делается, чтобы исключить детонацию, так как при высоких нагрузках в цилиндры подаются увеличенные порции топливной смеси.

Почему УОЗ сбивается

Подобные ситуации довольно распространены. Параметры, рекомендованные изготовителем, сбиваются. Ведь они просто не предназначены для конкретных условий, в которых эксплуатируется автомобиль. Тут необходимо знать, какой должен быть угол опережения зажигания для конкретных условий – он выставляется вручную.

Но вначале нужно удостоверится, а точно ли нужно вмешиваться и что-то менять. Проверить УОЗ можно на слух, ориентируясь на свои ощущения. Для этого машину разгоняют на прямом участке до 40 км/ч и затем резко давят на газ. Должна быть включена четвертая передача.

Если кратковременно будут слышны детонационные звуки, но при этом разгон будет вполне уверенный, с углом можно не делать ровным счетом ничего. Детонация должна полностью исчезнуть за пару секунд, после отметки на спидометре в 60 км/ч.

Когда звуки не прекращаются, а автомобиль не ускоряется, то это говорит о том, что зажигание сбито. Если детонация не пропадает, то УОЗ слишком ранний. Во втором случае зажигание позднее.

Настройка УОЗ

Давайте узнаем, как выставить угол опережения зажигания. Для этого понадобится специальный прибор – стробоскоп для зажигания. Но если этого прибора нет, то ничего страшного. Если зажигание контактное, то оно настраивается с помощью обыкновенной лампочки. Если система бесконтактная, то настройка осуществляется на слух, а правильность регулировок проверяется вышеописанным методом на дороге.

Бесконтактное зажигание

Если имеется стробоскоп, то его подключают по инструкции к прибору. Обычно у большинства устройств три провода питающих, которые подключаются к аккумулятору, и сигнальный. Последний подсоединяют к свече на первом цилиндре.

Выставляют угол опережения зажигания на холостом ходу, но на хорошо прогретом моторе. Делается это следующим образом. Подключают стробоскоп, а его лампу направляют на маховик – на нем имеются отметки. Лучше заранее найти эти отметки, покрутив двигатель за колесо при включенной пятой передаче. Нужную метку помечают канцелярским корректором. Стробоскоп будет мигать, а метка будет казаться неподвижной, если на нее светить. Вращением трамблера добиваются, чтобы метка была на одном месте напротив отлива на корпусе маховика. Угол опережения зажигания ВАЗа по паспорту – плюс-минус один градус.

Нередко после такой настройки двигатель работает стабильно и хорошо. Расход топлива падает, улучшается динамика. Но так бывает далеко не всегда. В таком случае необходимо настраивать зажигание по детонации.

УОЗ и инжектор

Здесь все гораздо проще. В данном случае включают зажигание и наблюдают за приборной панелью. Если горит лампа, говорящая о неисправностях, то берут ноутбук и проводят диагностику. Далее осматривают дроссельную заслонку. Затем проверяют напряжение в бортовой сети. Заслонку открывают на один процент. Далее резко нажимают на педаль газа. В результате заслонка откроется на 90 процентов. Напряжение на датчике положения дроссельной заслонки должно упасть до 0,45 В. Если это не так, регулируют УОЗ.

С инжекторным двигателем будет достаточно установки заводского начального угла. Здесь электроника решает, какой угол опережения зажигания будет в процессе работы мотора в разных режимах. Начальный угол выставляют аналогично бесконтактному зажиганию. Регулировка осуществляется вращением гаек, крепящих распределитель маховика.

Вариаторы УОЗ

С появлением ГБО автовладельцы столкнулись с тем, что даже самое раннее зажигание, которое можно выставить на трамблере, недостаточно ранее для газового топлива. Дело в том, что в отличии от бензинов, пропан-бутан горит дольше, а значит появляются проблемы. Так как трамблер не позволяет получить очень раннее зажигание, чтобы смесь могла сгорать в камере сгорания, то появились вариаторы угла опережения зажигания.

Это электронные устройство, задача которого – сместить кривую УОЗ. Данное смещение проводится по определенным алгоритмам на конкретные значения. Если не использовать вариатор, то зажигание будет недостаточно ранним. Горючая смесь будет догорать в выпускном коллекторе, а это чревато различными бедами.

В заключение

Вот таким образом можно настроить и проверить углы опережения зажигания. Когда появляются провалы при движении, когда двигатель троит или просто наблюдается нестабильная работа, многие начинают проверять что-угодно, только не УОЗ. А ведь зря. Данный параметр напрямую влияет на стабильность работы двигателя внутреннего сгорания. Автомобиль с правильно выставленным углом зажигания будет радовать своей надежной и бесперебойной работой.

Как определить раннее или позднее зажигание

Неправильный угол зажигания провоцирует хлопки во впускной/выпускной коллектор, потерю мощности, приемистости и увеличение расхода топлива. Эксплуатация авто в таком режиме может обернуться прогаром поршня, клапанов и разрушением катализатора. Рассмотрим, как определить позднее или раннее зажигание установленном на карбюраторном и инжекторном двигателе.

Почему УОЗ не всегда одинаков?

Угол опережения зажигания (УОЗ) — это фактический угол поворота коленчатого вала от момента искрообразования до поднятия поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ) на такте сжатия. Необходимость опережения зажигания обуславливается задержкой реакции окисления топлива кислородом. Поэтому горение смеси делится на 3 фазы:

1. Начальная фаза. В момент подачи искры (1-1,5 миллисекунды) поджигается небольшая часть топлива в зоне искрового пробоя (примерно 6-8 % от общего объема).
2. Основная фаза. Из-за резкого возрастания температуры в зоне горения первой фазы поджигается основная часть топлива в центральной части камеры сгорания.
3. Завершающая фаза горения. Поджигается смесь на периферийных участках камеры сгорания. Третья фаза длится до момента открытия выпускных клапанов.

Практическим путем установлено, что наиболее эффективное преобразование тепловой энергии от горения топлива во вращательное движения коленчатого вала достигается, если пиковое давление в камере сгорания происходит на 10-12° после ВМТ. Характер горения смеси в камере сгорания зависит от многих параметров: температуры, качества и октанового числа бензина, плотности искрового заряда, фактической нагрузки на двигатель и от оборотов коленчатого вала. Поэтому УОЗ в разных режимах работы двигателя не может быть постоянным.

Чем опасно позднее и раннее опережение?

При раннем зажигании пиковое давление в камере сгорания происходит до 10-12° после преодоления поршнем ВМТ. Чем меньше этот угол, тем меньше плечо приложения силы к кривошипу. Нагрузка не трансформируется во вращательное движение коленчатого вала, а лишь оказывает давление на коленчатый вал и его шейки. Это приводит к повышенному износу пар трения, появлению задиров, а слишком раннее зажигание провоцирует детонационное сгорание.

При позднем угле опережения зажигания пиковое давление не выполняет максимум полезной работы из-за неоптимального плеча кривошипа. При этом большая часть энергии выходит в выхлопную систему. Поскольку температура недогоревшей топливной смеси намного выше расчетной, возникает риск перегрева и прогара выпускных клапанов. Позднее зажигание приводит и к перегреву деталей выхлопной системы, что может стать причиной растрескивания выпускного коллектора, оплавления каталитического нейтрализатора. При слишком позднем УОЗ нередко можно услышать характерные хлопки в выпускном тракте.

Симптомы раннего угла зажигания

• Возникновение детонации при резком нажатии педали акселератора и движении под нагрузкой на низких оборотах двигателя. Проявляется характерным звоном, который часто путают со стуком поршневых пальцев. Признаки раннего зажигания ярко проявляют себя на карбюраторных моторах, не оснащенных датчиком детонации.
• Снижение мощности инжекторного двигателя.

Электронная система управления двигателем (ЭСУД) мониторит детонационное сгорание по сигналу с датчика детонации. Поэтому при первых ее проявлениях принудительно уменьшает УОЗ до безопасных значений.

• Потеря приемистости, автомобиль с запозданием реагирует на резкое нажатие педали газа.
• Увеличение расхода топлива.
• Нестабильная работа карбюраторного двигателя на холостом ходу и низких оборотах.
• Жесткая работа двигателя, повышенный уровень шума.

Как себя проявляет позднее зажигание?

• потеря мощности (особенно на малых и средних оборотах);
• слышны хлопки в выхлопной системе;
• увеличение расхода топлива;
• затрудненный запуск холодного двигателя.

Какие системы нуждаются в регулировке?

Процесс первичной настройки и коррекции на работающем двигателе во многом зависит от конструкции системы зажигания, среди которых различают 3 основные вида:

1. Контактная система зажигания. Механический прерыватель размыкает цепь первичной обмотки катушки зажигания. Высоковольтный импульс, возникающий при этом на вторичной обмотке катушки, протекает к механическому распределителю, который через высоковольтный провод направляет искровой заряд на свечу зажигания. Для поддержания оптимального УОЗ на всех режимах работы двигателя используется вакуумный и центробежный регулятор. Подвидом контактной системы считается контактно-транзисторный вид конструкции;
2. Бесконтактное зажигание. Работа системы зажигания ничем не отличается от контактного вида, за исключением метода выбора момента формирования импульса на первичной обмотке катушки зажигания. Вместо механического прерывателя используется электронный коммутатор, который работает в паре с датчиком импульсов. Привод оси распределителя, как и в случае с контактным зажиганием, реализован от коленчатого вала двигателя. Но вместо контактного метода передачи напряжения на первичную обмотку, на датчике Холла формируются импульсы. Сигнал считывается коммутатором, который управляет низковольтным напряжение катушки;
3. Электронное зажигание. Формирование и распределение высоковольтных импульсов возложено на электронные устройства. Информация о фактической нагрузке, скорости вращения коленчатого вала и положении распределительного вала анализируется блоком управления двигателя. Настройка зажигания производится на этапе проектировки и тестовых испытаний путем внесения соответствующих данных в карту зажигания. Изменение этих параметров возможно только при помощи специального оборудования и своей целью имеет повышение мощности двигателя.

Первоначальная установка УОЗ в системах контактного и бесконтактного типа достигается путем правильного позиционирования бегунка распределителя относительно одного из цилиндров в конце такте сжатия.

Видео:Точная установка зажигания без стробоскопа

Проблемы с УОЗ на инжекторном двигателе

Микропроцессорные системы не предусматривают регулировку зажигания в процессе ремонта и технического обслуживания. Проявление описанных симптомов раннего или позднего зажигания возможны в двух случаях:

1. Перескок ремня/цепи ГРМ. Проблемы с запуском, потерей мощности и большим расходом топлива возникают из-за нарушения фаз газораспределительного механизма. В таком случае необходимо проверить правильность установки меток ГРМ.
2. Неисправность датчика детонации (ДД), обрыв сигнальной цепи от датчика к ECU (Engine Controle Module).

При обнаружении в процессе самодиагностики неисправности датчика детонации блок управления переводит двигатель в аварийный режим, устанавливая позднее зажигание и ограничивая тем самым максимальную мощность.

Методы проверки

Чаще всего раннее или позднее зажигание определяют на слух. Необходимо разогнать авто с прогретым до рабочей температуры двигателем до 40-50 км/час и включить 4-ю передачу. Если после резкого нажатия педали акселератора до упора вы услышите 1-2 характерные щелчка, значит, первоначальный угол зажигания выставлен правильно и настраивать его не нужно. Суть такой проверки в том, чтобы найти порог детонационного сгорания. Если при нажатии педали раздается более 2 щелчков, корректировать угол зажигания нужно в сторону запаздывания. Соответственно, отсутствие детонации говорит о позднем УОЗ.

Описанный тест позволяет оценить правильность установки начального угла опережения. Но настройки следует проверять во всех режимах работы двигателя.

1. Проверка зажигания при срабатывании вакуумного корректора. Условия выполнения: автомобиль неподвижен, мотор прогрет до рабочей температуры. Постоянные обороты двигателя в зоне 1500-1800/мин. Если двигатель начал работать неустойчиво, зажигание слишком раннее.
2. Проверка УОЗ при срабатывании центробежного регулятора. Условия выполнения: автомобиль движется на высшей передаче, двигатель прогрет до рабочей температуры, скорость вращения коленвала 4000 об./мин. Резко нажмите газ в пол. Если вы услышали детонацию, неисправен центробежный регулятор, поэтому УОЗ при разгоне был слишком ранним.

Описанные методы хоть и помогут определить неправильно установленное зажигание, но не гарантируют точной настройки. Чтобы правильно проверить и выставить зажигание, необходимо воспользоваться стробоскопом. Для корректировки нужно найти карту зажигания под ваш двигатель и подробную инструкцию по настройке от производителя.

Основные моменты настройки контактного и бесконтактного зажигания идентичны для всех авто. Но процесс совмещения меток ГРМ и даже направление вращения трамблера для многих автомобилей индивидуальны. Тонкая настройка УОЗ возможна только при исправной работе топливной системы, центробежного и вакуумного регулятора.