66 - Регулювання кута випередження запалювання
2.3.Момент запалювання
Момент запалювання (кут випередження запалювання) істотно впливає на потужність, економічність і токсичність двигуна.
Оскільки, згоряння робочої суміші в циліндрах двигуна відбувається не миттєво, то для повного згоряння робочої суміші і отримання максимальної потужності потрібно запалювати робочу суміш не у верхній ВМТ ходу стиснення, а дещо раніше, тобто з деяким кутом випередження запалювання. Кут випередження запалювання відраховується від положення колінчастого вала в момент подачі іскри до положення, коли поршень приходить в ВМТ.
Кут випередження запалювання вибирають так, щоб на кожному режимі роботи максимум тиску, що розвивається в циліндрі в процесі згоряння суміші, розташовувався через кілька градусів після ВМТ.
При занадто ранньому запалюванні виникає явище детонації, супроводжуване надзвичайно різким підвищенням тиску, внаслідок чого поршень відчуває сильні удари і вібраційні механічні навантаження.
При пізньому запалюванні відбувається перегрів двигуна, зниження його потужності і неповне згоряння суміші, тобто перевитрата палива і підвищення токсичності відпрацьованих газів.
Оптимальний кут випередження запалювання повинен вибиратися з урахуванням частоти обертання колінчастого вала, навантаження двигуна, температури охолоджуючої рідини і всмоктуючого повітря, складу вихідних газів, швидкості зміни положення дросельної заслінки. Очевидно, що чим більше частота обертання колінчастого вала двигуна (швидкість руху поршня), тим більшим має бути кут випередження запалювання.
З іншого боку, чим швидше розвивається процес згоряння робочої суміші, тим більша ймовірність виникнення детонації, тому кут випередження повинен бути менше. Швидкість згоряння робочої суміші залежить від тиску (стиснення), складу суміші і сорти палива. Зі збільшенням відкриття дросельної заслінки (тобто при збільшенні навантаження двигуна) збільшується кількість що надходить в циліндр суміші, прискорюється процес згоряння, отже, необхідний менший кут випередження запалювання.
При переході на паливо, більш схильне до детонації, випередження запалювання необхідно зменшити.
Двигуни з більш високим ступенем стиснення мають більш високі температури і тиску в камері згоряння, в результаті чого про-процес згоряння в них відбувається швидше, і вони вимагають меншого кута випередження запалювання, ніж двигуни з низьким стисненням.
Таким чином, кут випередження запалювання залежно від режиму роботи двигуна повинен автоматично регулюватися так, щоб забезпечувалися його ефективні показники, і було виключено детонационное згоряння палива.
На практиці всі ці вельми суперечливі вимоги реалізувати досить складно. Наприклад, для гарантованого усунення детонації доводиться допускати явне зниження ефективних показників роботи двигуна.
У класичних системах запалювання робота двигуна контролюється за допомогою спільної дії двох механічних регуляторів випередження запалювання: відцентрового і вакуумного. Перший з них реагує на зміну частоти обертання колінчастого вала, а другий -на зміна навантаження двигуна.
Відцентровий регулятор працює таким чином, що зі зростанням частоти обертання колінчастого вала кут випередження запалювання автоматично збільшується, і навпаки.
Вакуумний регулятор автоматично збільшує кут випередження запалювання при зростанні розрядження у впускному трубопроводі двигуна (тобто при зменшенні навантаження), і навпаки.
Механічні регулятори не володіють достатньою гнучкістю настройки, тому вони не можуть забезпечити необхідні параметри регулювання у всьому діапазоні режимів роботи двигуна. В процесі роботи рухливі частини регулятора зношуються, а пружні деталі (пружини діафрагми) з плином часу старіють. Ці регулятори мають значну інерційністю. Механічні автомати випередження запалювання не можуть відтворити більш складні характеристики випередження по швидкості, навантаженні, а також температурі двигуна. Крім того, кутові похибки приводу датчиків-розподільників призводять до підвищеного асінхронізма іскроутворення і «розмитості» кута запалювання. Ці регулятори мають ряд інших недоліків: знос кулачка, резонансні явища та ін.
Застосування мікропроцесорних систем запалювання з електронними автоматами випередження запалювання усуває зазначені недоліки цих систем, пов'язані з використанням механічних регуляторів випередження запалювання зі складним приводом.
Мікропроцесорна система запалювання практично позбавлена рухомих частин, що забезпечує стабільність відтворення вихідного закону регулювання моменту іскроутворення в процесі експлуатації.
Радикальний засіб боротьби з детонаційними згорянням і разом з тим роботи двигуна при оптимальному куті випередження запалювання електронні (мікропроцесорні) системи запалювання з контуром зворотного зв'язку по сигналу датчика детонації (адаптивні системи запалювання), що сприймає механічні коливання блоку або головки блоку двигуна. Зазвичай за допомогою датчика детонації реєструють початок детонаційного згоряння до появи сильної детонації. Застосування таких систем дозволяє отримати значну економію палива, знизити токсичність і забезпечити можливість роботи двигуна на низькооктанових сортах палива.
Що розвивається системою запалювання вторинна напруга при реальних умовах експлуатації повинна перевищувати пробивна напруга свічок з певним запасом (не нижче 1,5) Відносинам вторинної напруги системи запалювання до пробивному напрузі в свічках називають коефіцієнтом запасу по вторинному напрузі К = U2 / Uп. гдеU2 - вторинне напруга, що розвивається системою запалювання; Uп -пробівное напруга свічок.