Электронное опережение зажигания – Способ управления моментом зажигания и система зажигания с электронным регулированием угла опережения зажигания

Опережение зажигания — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 апреля 2016; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 апреля 2016; проверки требуют 5 правок.

Изменение угла опережения зажигания

На верхнем фото лодочный мотор, рукоятка «газа» в положении «холостые обороты». Основание магнето 1 в положении «малый угол опережения зажигания», дроссельная заслонка карбюратора 2 прикрыта (виден привод дроссельной заслонки). При добавлении «газа» происходит поворот основания магнето в сторону «бо́льшего угла опережения зажигания», одновременно начинает открывается дроссельная заслонка карбюратора. На нижнем фото рукоятка «газа» в положении «полные обороты». Сравните взаимное положение деталей 1 и 2. Вращение маховика 3 по часовой стрелке.

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 несколько миллисекунд времени. 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.

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.

Способ управления моментом зажигания и система зажигания с электронным регулированием угла опережения зажигания

 

Использование: изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств, оснащенных двигателем внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит: аналоговые датчики 1, 2 положения коленчатого вала и частоты его вращения, аналоговый датчик 3 давления, аналоговый датчик 4 температуры охлаждающей жидкости, источник 5 питания, свечи 6 зажигания, коммутатор-распределитель 7, сумматор 8, ПИД-регулятор 9, компаратор 10, фазочувствительный выпрямитель 11 и делитель напряжения 12. Приведено описание способа, реализуемого в устройстве. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электрооборудования автомобилей, в частности к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для управления моментом зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Момент зажигания (угол опережения зажигания) оказывает существенное влияние на мощность, экономичность и токсичность двигателя. Для каждого режима работы двигателя имеется оптимальный момент зажигания, обеспечивающий наилучшие его показатели. При слишком раннем зажигании сгорание топливно-воздушной смеси происходит целиком в такте сжатия при возрастании давления. Поршень испытывает сильный встречный удар, тормозящий его движение. Внешними признаками раннего сжатия является снижение мощности, металлический стук (детонация). При позднем зажигании после перехода поршня через верхнюю мертвую точку (ВМТ) сгорание смеси происходит в такте расширения и смесь может догорать даже в выпускном трубопроводе. При этом происходит перегрев двигателя из-за увеличения отдачи тепла в охлаждающую жидкость и снижение мощности двигателя. По современным представлениям угол опережения зажигания должен выбираться с учетом частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, нагрузки двигателя, температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха, атмосферного давления, состава выхлопных газов, скорости изменения положения дроссельной заслонки (разгон, торможение) и пр. При этом для каждого типа двигателя внутреннего сгорания рекомендуются свои оптимальные углы опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузки и прочих указанных режимов его работы. Для управления моментом зажигания в соответствии с режимами работы при различных эксплуатационных условиях, системы зажигания снабжаются специальными регуляторами. В классических системах зажигания углом опережения зажигания управляют тремя независимыми механическими регуляторами: центробежным регулятором в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, вакуумным регулятором в зависимости от нагрузки двигателя (изменения угла открытия дроссельной заслонки) и октан-корректором в зависимости от октанового числа топлива. При этом центробежный регулятор поворачивает кулачок прерывателя, октан-корректор корпус распределителя. Реальный угол опережения зажигания складывается из угла начальной установки и углов, автоматически устанавливаемых центробежным и вакуумным регуляторами. В частности, известный центробежный регулятор содержит закрепленную на ведущем валике пластину с осями для установки на них грузиков, которые могут поворачиваться вокруг указанных осей и связаны между собой пружинами. На каждом грузике имеется штифт, входящий в прорези пластины, укрепленной на втулке кулачка. Привод кулачка осуществляется от валика через грузики (В.Е. Ютт, Электрооборудование автомобилей, М.Транспорт, 1989, стр. 124). С увеличением частоты вращения, начиная с некоторого ее значения, грузики под действием центробежной силы расходятся. При этом штифты, двигаясь в прорезях пластины, поворачивают ее и связанный с ней кулачок в сторону вращения ведущего вала. Вследствие этого размыкание контактов прерывателя в системе зажигания происходит раньше. При уменьшении частоты вращения, грузики с помощью возвратных пружин возвращаются в исходное положение. Пружины имеют различную жесткость, что позволяет получить требуемый закон изменения угла опережения зажигания при изменении частоты вращения двигателя. При достижении определенной частоты вращения грузики полностью расходятся и регулятор перестает работать. Основным недостатком способа регулирования момента зажигания классических систем зажигания является наличие трех отдельных механических регуляторов, что усложняет систему зажигания. Кроме того, механические регуляторы имеют высокую погрешность момента искрообразования вследствие разброса характеристик механических автоматов опережения в процессе эксплуатации. Наиболее полно отвечают всем требованиям, предъявляемым к современным системам зажигания, системы с электронным регулированием угла опережения зажигания. В настоящее время наибольшее внимание уделяется цифровым способам регулирования угла опережения зажигания на базе микропроцессорных контроллеров. При этом системы с электронным регулированием угла опережения зажигания могут применяться как с традиционными механическими распределителями, в функции которых остается лишь высоковольтное распределение энергии по цилиндрам двигателя, так и со статическими распределителями энергии. Наиболее близким к предлагаемому является электронный способ управления моментом зажигания по оптимальным характеристикам на основе информации от датчиков начала отсчета, частоты вращения, нагрузки (разряжения в дроссельном пространстве карбюратора) и температуры охлаждающей жидкости (В.Е.Ютт, Электрооборудование автомобилей, М. Транспорт, 1989, стр. 180). Система зажигания, в которой реализуется указанный способ, содержит датчик частоты вращения, датчик начала отсчета, датчик нагрузки, блок определения угла опережения зажигания в виде контроллера, содержащего интерфейс, узел обработки данных и постоянное запоминающее устройство. Блок определения угла опережения зажигания через коммутатор соединен со свечами зажигания (В. Е.Ютт, Электрооборудование автомобилей, М. Транспорт, 1989, стр. 180). Управление моментом зажигания осуществляется следующим образом. Зубчатый диск, закрепленный на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания, имеет равномерно расположенные по всей окружности зубья. При вращении диска электромагнитный датчик частоты вращения вырабатывает серию импульсов, количество которых определяет угловое положение коленчатого вала относительно ВМТ. Кроме того, на диске устанавливается дополнительный зуб, при совпадении оси которого с электромагнитным датчиком начала отсчета на выходе последнего формируется импульсный сигнал о достижении поршнем цилиндра ВМТ. Определение частоты вращения коленчатого вала двигателя может производиться путем подсчета количества импульсов, поступающих с датчика частоты вращения за эталонный промежуток времени, или путем подсчета количества импульсов от кварцевого генератора за период импульсов датчиков частоты вращения и начала отсчета. Величина нагрузки двигателя определяется при помощи датчика абсолютного давления (разряжения), установленного во впускном коллекторе. Аналоговый сигнал с датчика преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя. Система имеет несколько дополнительных входов для других датчиков, например датчика температуры, детонации, положения дроссельной заслонки и др. Сигнал с датчиков формируется с помощью специальных схем (интерфейсов) перед подачей их в узел обработки данных. Одним из основных устройств узла обработки является постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). На основании сигналов с датчиков частоты вращения и абсолютного давления узел обработки данных формирует адрес, по которому осуществляется обращение к ПЗУ и выборка (считывание) оптимального значения угла опережения зажигания, соответствующего данному режиму работы двигателя. Это значение в дальнейшем может корректироваться в зависимости от показаний других датчиков. При достижении коленчатым валом двигателя положения, соответствующего расчетному (оптимальному) значению угла опережения зажигания, узел обработки данных формирует сигнал управления коммутатором, который формирует сигнал на зажигание. По сравнению с механическими способами управления моментом зажигания цифровые способы и реализующие их системы могут воспроизводить значительно более сложные зависимости углов опережения зажигания. Однако описанный цифровой способ и система, его реализующая, имеют ряд недостатков, заключающихся в следующем. Формирование сигнала управления коммутатором, вырабатывающим сигнал на зажигание, происходит с запаздыванием относительно изменяющихся условий работы ДВС, обусловленным временем, необходимым для вычислений и обработки информации, поступающей с системы датчиков. Дополнительное время затрачивается также на преобразование аналоговых сигналов с датчиков нагрузки, температуры и т.д. в цифровую форму, уменьшение которого требует специальных аппаратурных и программных средств, что увеличивает стоимость такой системы. Кроме того, при изменении оптимальных значений угла опережения зажигания, вызванных, например, использованием другого типа двигателя, либо изменением октанового числа используемого топлива, требуется менять программу, считанную в память контроллера, что также сопряжено с дополнительными материальными и временными затратами по формированию базы данных. При этом цифровые системы достаточно сложно поддается корректировке в зависимости от незначительного изменения октанового числа используемого топлива. В основу настоящего изобретения положена задача создать способ управления моментом зажигания двигателя внутреннего сгорания и систему зажигания, его реализующую, в которых бы исключалось запаздывание при формировании сигнала на коммутатор, а также электронным методом обеспечивалась корректировка угла опережения зажигания в зависимости от изменения октанового числа используемого топлива. Поставленная задача решается тем, что в способе управления моментом зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала согласно изобретению формируют два аналоговых сигнала, один из которых представляет частоту вращения коленчатого вала в виде прямо пропорциональной зависимости величины сигнала от частоты вращения коленчатого вала, а другой положение коленчатого вала в виде синусоидального сигнала, в котором информация о положении коленчатого вала содержится в фазе сигнала, при этом управляющий сигнал на зажигание формируют в момент совпадения величин указанных аналоговых сигналов. Известен общий вид зависимости оптимального угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, представляющей собой монотонную возрастающую кривую. Авторами было обнаружено, что реализация такой зависимости возможна простыми аппаратурными средствами формирования сигнала момента зажигания, путем сравнения аналоговых сигналов один из которых представляет частоту вращения коленчатого вала ДВС в виде прямо пропорциональной зависимости величины сигнала от частоты вращения коленчатого вала, а другой положение коленчатого вала в виде синусоидального сигнала, в котором информация о положении коленчатого вала содержится в фазе сигнала. При этом исключается временная задержка при формировании управляющего сигнала на зажигание. Эксперименты, проведенные авторами, подтвердили возможность достижения заявляемым способом оптимальных значений углов опережения зажигания в широких пределах изменений частоты вращения коленчатого вала различных ДВС. Для более точного определения угла опережения зажигания целесообразно аналоговый сигнал, представляющий частоту вращения коленчатого вала суммировать с по меньшей мере одним аналоговым сигналом, представляющим режим работы двигателя внутреннего сгорания, при этом последний масштабируют с учетом доли его влияния на характеристику зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала. Также экспериментально авторами подтверждено, что углы опережения зажигания, определенные по совпадению аналогового сигнала, представляющего положение коленчатого вала ДВС и суммы аналоговых сигналов, представляющих частоту вращения коленчатого вала, температуру охлаждающей жидкости и давление во впускном коллекторе двигателя, соответствуют известным зависимостям углов опережения зажигания от указанных параметров. Целесообразно в аналоговый сигнал, представляющий положение коленчатого вала ДВС вводить постоянную составляющую, величина которой зависит от октанового числа используемого топлива. Введение постоянной составляющей в аналоговый сигнал положения коленчатого вала позволяет изменять характер зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения в соответствии с октановым числом используемого топлива. Поставленная задача решается также тем, что в системе зажигания с электронным регулированием угла опережения зажигания, содержащей датчик положения коленчатого вала ДВС, датчик частоты вращения коленчатого вала, по меньшей мере один из аналоговых датчиков, измеряющих параметры режимов работы двигателя внутреннего сгорания, например датчик давления, датчик температуры охлаждающей жидкости и блок определения угла опережения зажигания, соединенный со свечами зажигания через коммутатор-распределитель, согласно изобретению датчик частоты вращения коленчатого вала выполнен с возможностью формирования аналогового сигнала прямо пропорционального частоте вращения коленчатого вала, а датчики положения с возможностью формирования синусоидального аналогового сигнала, в котором информация о положении коленчатого вала содержится в фазе сигнала, при этом блок определения угла опережения зажигания содержит аналоговый сумматор, один из входов которого соединен через пропорциональный интегральный дифференцирующий регулятор с датчиком частоты вращения коленчатого вала, а другие входы соединены с аналоговыми датчиками, измеряющими параметры режимов работы двигателя внутреннего сгорания соответственно, и компаратор, один из входов которого соединен через фазочувствительный выпрямитель с датчиком положения коленчатого вала, а другой с выходом сумматора. В предлагаемой системе зажигания определение угла опережения зажигания происходит непосредственно по измеренным параметрам, без дополнительных вычислений, которые осуществлялись в микропроцессорных системах зажигания, что полностью исключает задержку по времени на формирование сигнала зажигания. Настройка системы на разные типы двигателей осуществляется простыми аппаратурными методами, что упрощает и удешевляет эксплуатацию этой системы зажигания. Целесообразно, чтобы блок определения угла опережения зажигания содержал делитель напряжения, выход которого соединен с фазочувствительным выпрямителем. С помощью делителя напряжения в аналоговый сигнал, представляющий положение коленчатого вала, вводят постоянную составляющую, а также путем изменения коэффициента усиления фазочувствительного выпрямителя меняют амплитуду указанного сигнала, и тем самым изменяют характер зависимости угла опережения зажигания в соответствии с октановым числом используемого топлива. Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения приведенного ниже подробного описания лучшего варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 изображает структурную схему системы зажигания ДВС, выполненную согласно изобретению; на фиг. 2 временные диаграммы, иллюстрирующие формирование управляющего сигнала зажигания; на фиг. 3 — семейство кривых зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Поскольку заявляемый способ реализуется при работе системы зажигания, описание способа приведено при описании работы системы. Предлагаемая система зажигания с электронным регулированием угла опережения зажигания, структурная схема которой изображена на фиг. 1, предназначена для управления моментом зажигания с учетом частоты вращения коленчатого вала ДВС, давления во впускном коллекторе двигателя, температуры охлаждающей жидкости и октанового числа используемого топлива. При этом возможности предлагаемой системы зажигания не ограничены учетом только этих параметров режимов работы двигателя. Возможно дополнение системы зажигания любыми другими датчиками состояния: детонации, максимального давления в цилиндрах и т. д. Согласно изобретению система зажигания содержит аналоговый датчик 1 положения коленчатого вала двигателя, аналоговый датчик 2 частоты вращения указанного вала, аналоговый датчик 3 давления, установленный во впускном коллекторе (не показан), аналоговый датчик 4 температуры охлаждающей жидкости. В качестве аналоговых датчиков 1 и 2 положения коленчатого вала и частоты вращения указанного вала соответственно использовались датчики, описанные в а. с. N 1690111 (БИ N 41, 07.11.91), согласно которому указанные датчики выполнены в виде бесконтактной электрической машины с многополюсным ротором в виде постоянного магнита и с зубчатым статором, в пазах которого размещены обмотка возбуждения, выходная обмотка датчика положения коленчатого вала и обмотка датчика частоты вращения указанного вала (тахогенератор). Возможно иное выполнение аналоговых датчиков положения коленчатого вала и датчика частоты вращения указанного вала. Например, в качестве датчика 1 положения коленчатого вала может быть использован датчик ЭДС Холла. У датчиков ЭДС Холла на поперечных пластинах кристалла при внесении последнего в магнитное поле появляется ЭДС, пропорциональная величине магнитной индукции. Если создать магнитную систему, в воздушном зазоре которой при перемещении ротора по расточке возникает знакопеременное магнитное поле, и в указанный зазор поместить датчик ЭДС Холла, то на поперечных пластинах кристалла появится знакопеременное напряжение, амплитуда которого определяется коэффициентом усиления датчика ЭДС Холла и не зависит от величины частоты вращения ротора. Если в качестве ротора использовать постоянные магниты с определенными геометрическими размерами, то можно получить на выходе датчика ЭДМ Холла напряжение синусоидальной формы при перемещении ротора. Если в качестве аналогового датчика 2 частоты вращения коленчатого вала взять синхронный тахогенератор с постоянными магнитами на роторе, а в его воздушном зазоре разместить датчик ЭДС Холла, то получим совмещенный датчик положения коленчатого вала и частоты вращения указанного вала. Оба датчика устанавливают на одном валу (либо коленчатом, либо распределительном). Вход датчика 1 положения коленчатого вала соединен с источником питания 5. В случае использования электрической машины по а.с. N 1690111 в качестве источника питания 5 использован генератор импульсов прямоугольной или синусоидальной формы. Система зажигания содержит также блок определения угла опережения зажигания, соединенный со свечами 6 зажигания через коммутатор-распределитель 7. Блок определения угла опережения зажигания содержит аналоговый сумматор 8, один из входов которого через пропорциональный интегро-дифференцирующий регулятор (ПИД-регулятор) 9 соединен с датчиком 2 частоты вращения коленчатого вала, а другие входы соответственно с аналоговым датчиком 3 давления и аналоговым датчиком 4 температуры охлаждающей жидкости, в качестве которых использовались обычно применяемые в системах зажигания аналоговые датчики, измеряющие соответствующие параметры режимов работы двигателя внутреннего сгорания. В качестве ПИД-регулятора 9 может быть использован любой известный ПИД-регулятор, например, описанный в книге Титца и Шенка «Полупроводниковая схемо-техника», М. Мир, 1982, с.484. В качестве сумматора 8 может быть использован также известный сумматор, имеющий регулируемые коэффициенты усиления по своим входам, например, описанный в книге А.Г.Алексеенко, Е.А.Коломбета и др. «Применение прецизионных аналоговых интегральных схем», М. Радио и связь, 1981, с.75. Блок определения угла опережения зажигания содержит также компаратор 10, один из входов которого через фазочувствительный выпрямитель 11 соединен с выходом датчика 1 положения коленчатого вала, а другой с выходом сумматора 8. В качестве фазочувствительного выпрямителя 11 может быть использован любой известный указанный выпрямитель, например, описанный в книге В.С.Гутникова «Интегральная электроника в измерительных устройствах», Л. Энергия, 1980, с.156. В качестве компаратора 10 также использовался известный компаратор (см. вышеуказанную книгу А.Г.Алексеенко и др. стр. 167). В предлагаемой системе зажигания могут использоваться как транзисторные коммутаторы (с накоплением энергии на индуктивности), так и тиристорные коммутаторы (с накоплением энергии на емкости). Кроме того, в предлагаемой системе зажигания могут использоваться, как и в прототипе, и традиционные механические распределители, в функции которых остается высоковольтное распределение энергии по цилиндрам двигателя, и статические распределители. В последнем случае электрическая машина, используемая в качестве аналоговых датчиков 1 и 2 положения коленчатого вала и его частоты вращения, содержит дополнительную обмотку, пространственно ориентированную относительно выходной обмотки датчика 1 положения коленчатого вала, с тем, чтобы обеспечить синхронизацию работы поршневых групп. Кроме того, блок определения угла опережения зажигания содержит делитель напряжения 12, выход которого соединен со входом фазочувствительного выпрямителя 11. Предлагаемая система зажигания работает следующим образом. Следует отметить, что приведенное ниже описание работы системы зажигания относится к четырехтактному четырехцилиндровому двигателю внутреннего сгорания, у которого рабочий цикл занимает два оборота коленчатого вала. Одновременно с подачей напряжения на стартер (не показан), вращающий коленчатый вал, подается напряжение питания на генератор 5, который начинает вырабатывать последовательность сигналов с частотой 20 150 кГц, которая подается на датчик 1 положения коленчатого вала. При этом на выходе датчика 1 положения коленчатого вала (как показано в а.с. N 1690111) появляется напряжение U

д (фиг. 2а) с частотой, определяемой генератором 5 импульсов. Амплитуда напряжения U_д изменяется в функции угла поворота коленчатого вала по синусоидальному закону. Число периодов выходного сигнала датчика 1, представляющего положение коленчатого вала, за один оборот вала определяется конструкцией электрической машины и может быть равно любому четному числу. На фиг. 2 приведены временные диаграммы для случая, когда датчик 1 положения коленчатого вала и датчик 2 частоты его вращения установлены на распределительном валу двигателя, частота вращения которого в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала. При этом за один оборот коленчатого вала укладывается четыре периода огибающей синусоиды. В случае расположения указанных датчиков на коленчатом валу, за один оборот коленчатого вала будет укладываться два периода огибающей синусоиды. Напряжение с выхода датчика 1 (фиг. 1) положения коленчатого вала подается на блок определения угла опережения зажигания, на который также подается напряжение с выхода датчика 2 частоты вращения коленчатого вала — тахогенератора. На выходе датчика 2 формируется напряжение, величина которого прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала. Авторами было обнаружено, что известные зависимости оптимального угла опережения зажигания, представляющие собой монотонные кривые, достаточно легко реализуются путем сравнения двух аналоговых сигналов один из которых представляет частоту вращения коленчатого вала в виде прямо пропорциональной зависимости величины сигнала от частоты вращения, а другой положение коленчатого вала в виде синусоидального сигнала, в котором информация о положении коленчатого вала содержится в фазе сигнала. Формирование синусоидального сигнала положения коленчатого вала осуществляется на выходе ФЧВ 11, который выделяет огибающую входного сигнала с датчика 1 (фиг. 1) положения коленчатого вала. Таким образом, на выходе ФЧВ 11 формируется напряжение U₁ (фиг. 2б), амплитуда которого не зависит от частоты вращения коленчатого вала (распределительного вала), а его частота определяется частотой вращения указанного вала. При этом синусоидальный сигнал, представляющий положение коленчатого вала, формируют таким образом, чтобы момент изменения знака указанного синусоидального сигнала при отрицательном значении производной соответствовал положению ВМТ одного из поршня цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Напряжение с датчика 2 (фиг. 1) частоты вращения коленчатого вала через ПИД-регулятор 9 подается на один из входов аналогового сумматора 8. На другие входы сумматора 8 соответственно поступают напряжения с выходов датчика 3 давления (разряжения во впускном коллекторе) и датчика 4 температур охлаждающей жидкости. В сумматоре 8 напряжения с указанных датчиков масштабируются и складываются. Выбор коэффициентов усиления по входам сумматора 8, осуществляющих масштабирование указанных напряжений, осуществляется экспериментальным образом на стенде, исходя из известной доли влияния данных параметров режимов работы двигателя внутреннего сгорания на зависимость угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала, а также исходя из соизмеримости указанных напряжений с амплитудой сигнала с ФЧВ 11 и с датчика 2 частоты вращения коленчатого вала. В результате, на выходе сумматора 8 формируется напряжение 2 (фиг. 2б) пропорциональное частоте вращения коленчатого вала с учетом давления во впускном коллекторе ДВС и температуры охлаждающей жидкости. Указанное напряжение U₂ поступает на один из входов компаратора 10, на другой вход которого поступает напряжение U₁ с ФЧВ 11. В компараторе 10 происходит сравнение двух аналоговых сигналов, один из которых представляет частоту вращения коленчатого вала с учетом влияния температуры охлаждающей жидкости и давления во впускном коллекторе ДВС, а другой положение коленчатого вала. Для определения угла опережения зажигания, путем сравнения двух напряжений U₁ и U₂ используют участок синусоидального сигнала датчика 1 положения коленчатого вала с отрицательным значением производной (участок «ав» на фиг. 2б), предшествующий ВМТ (точка «в» на фиг. 2б). При этом выбор используемого участка указанного синусоидального сигнала датчика 1 положения коленчатого вала (отрицательное или положительное значение производной), а также точки на указанной синусоидальной кривой, соответствующей положению коленчатого вала ВМТ, зависит от полярности сигнала U₂ относительно напряжения U₁. При совпадении величины напряжения U₂ и напряжения U₁ на участке синусоидального сигнала датчика 1 положения коленчатого вала с отрицательным значением производной, предшествующем ВМТ (участок «ав» на фиг. 2б), на выходе компаратора 10 формируется короткий импульс (а¹ на фиг. 2в), который подается на коммутатор-распределитель 7 и является управляющим сигналом на зажигание. При этом фазовый сдвиг _з, показанный на фиг. 2, соответствует углу опережения зажигания. Благодаря тому, что напряжение с датчика 2 частоты вращения коленчатого вала подается на сумматор 8 и далее на компаратор 10 через ПИД-регулятор 9, обеспечивается достаточно плавное изменение угла опережения зажигания с изменением частоты вращения коленчатого вала, что стабилизирует работу системы зажигания. Для получения оптимальных значений угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала с учетом давления во впускном коллекторе, температуры охлаждающей жидкости и октанового числа используемого топлива осуществляют настройку предлагаемой системы на стенде. Для этого в интересующих пределах частот вращения коленчатого вала снимают произвольную характеристику опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала, например, при одном из крайних положений делителя напряжений 12, который вводит постоянную составляющую (U_см на фиг. 2г) в синусоидальный сигнал U₁ датчика 1 положения коленчатого вала. Сравнивают полученную характеристику с известной для используемого типа ДВС характеристикой оптимальных значений угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала с учетом давления и температуры охлаждающей жидкости. Регулировкой коэффициента усиления ФЧВ 11 изменяют амплитуду синусоидального сигнала, с тем, чтобы изменить крутизну получаемой зависимости. При этом добиваются максимального совпадения приращений углов опережения зажигания на всем участке при изменении частоты вращения коленчатого вала от минимальной до максимальной. Введением постоянной составляющей в синусоидальный сигнал от делителя напряжений 12 добиваются наилучшего среднеквадратичного приближения известной зависимости и получаемой от предлагаемой системы. Возможно повторное проведение процедуры настройки системы. После этого предлагаемая система зажигания готова к работе. При изменении октанового числа используемого топлива вводят корректировку в получаемую зависимость угла опережения зажигания с помощью делителя напряжения 12. При этом указанная корректировка может осуществляться на «ходу», если регулятор делителя напряжения 12 будет выведен в салон автомобиля. На фиг. 5 приведено семейство кривых зависимостей угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, рекомендуемых для известного распределителя 30.3706 (кривая 1) и полученных предлагаемой системой с учетом максимальной и минимальной коррекции от делителя напряжения 12 (кривые 3 и 2 соответственно). Кривая 1 представлена с зоной допустимых коррекций (заштрихованная область) (В.Н. Тапинский, В.Д.Митрофанов. Автомобили «Москвич» АЗЛК 21411, 21412 «Патриот». М. 1990, с. 296, табл. 9). Из фиг. 5 видно, что, во-первых, кривые 2 и 3 не имеют зоны нечувствительности (коррекция начинается со скорости, близкой к нулевой) и, во-вторых, охватывают весь допустимый диапазон разбросов распределителя 30.3706. Благодаря тому, что в предлагаемой системе зажигания определение угла опережения зажигания осуществляется непосредственно по измеренным параметрам, без дополнительных вычислений, которые имели место в микропроцессорной системе, полностью исключается задержка по времени на формирование сигнала зажигания. Кроме того, как видно из вышеприведенного описания работы системы, настройка системы осуществляется простыми аппаратурными средствами, что упрощает и удешевляет эксплуатацию предлагаемой системы.

Формула изобретения

1. Способ управления моментом зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, отличающийся тем, что формируют два аналоговых сигнала, один из которых представляет частоту вращения коленчатого вала в виде прямопропорциональной зависимости величины сигнала от частоты вращения, а другой положение коленчатого вала в виде синусоидального сигнала, в котором информация о положении коленчатого вала содержится в фазе сигнала, при этом управляющий сигнал на зажигание формируют в момент совпадения величин указанных аналоговых сигналов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что аналоговый сигнал, представляющий частоту вращения коленчатого вала, суммируют с по меньшей мере одним аналоговым сигналом, представляющим режим работы двигателя внутреннего сгорания, при этом последний масштабируют с учетом доли его влияния на характеристику зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в аналоговый сигнал, представляющий положение коленчатого вала, вводят постоянную составляющую, величина которой зависит от октанового числа используемого топлива. 4. Система зажигания с электронным регулированием угла опережения зажигания, содержащая датчик положения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, датчик частоты вращения коленчатого вала, по меньшей мере один из аналоговых датчиков, измеряющих параметры режимов работы двигателя внутреннего сгорания, и блок определения угла опережения зажигания, соединенный со свечами зажигания через коммутатор-распределитель, отличающаяся тем, что датчик частоты вращения коленчатого вала выполнен с возможностью формирования аналогового сигнала, прямо пропорционального частоте вращения коленчатого вала, а датчик положения с возможностью формирования синусоидального аналогового сигнала, в котором информация о положении коленчатого вала содержится в фазе сигнала, при этом блок определения угла опережения зажигания содержит аналоговый сумматор, один из входов которого соединен через пропорциональный интегро-дифференцирующий регулятор с датчиком частоты вращения коленчатого вала, а другие входы соединены с аналоговыми датчиками, измеряющими параметры режимов работы двигателя внутреннего сгорания соответственно, и компаратор, один из входов которого соединен через фазочувствительный выпрямитель с датчиком положения коленчатого вала, а другой с выходом сумматора. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что блок определения угла опережения зажигания содержит делитель напряжения, выход которого соединен с фазочувствительным выпрямителем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.02.2011

Дата публикации: 10.12.2011

---

Простая схема корректора угла опережения зажигания

 

   В. Петик, В. Чемерис, г.Энергодар, Запорожская обл.

 

 

   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% экономить топливо и адаптировать двигатель к топливу различного качества, повышают максимальную мощность и снижают токсичность выхлопа. Существующие схемные решения имеют некоторые недостатки:

   – задержка УОЗ производится на фиксированный период времени, что при разных оборотах вала двигателя соответствует разному УОЗ [1, 2];

   – при построении схем задержки фиксированного УОЗ значительно возрастает их сложность [3, 4, 5].

   С учетом вышесказанного авторы разработали простой и эффективный ОК, в котором при любых оборотах вала двигателя УОЗ остается постоянным. Структурная схема ОК показана на рис.1. Принцип его роботы основан на пропорциональности задержки УОЗ от периода вращения вала. Последовательность импульсов, в

   которой в некоторых пределах необходимо задержать положительный фронт, формируется прерывателем и поступает на вход схемы. При этом длительность паузы используется как опорная величина, которая фиксируется генератором опорной частоты G1 и реверсивным счетчиком СТ, работающим в режиме стека, т.е. при низком уровне на входе ±1 он работает на увеличение счета (накапливание информации), а при наличии на том же входе высокого уровня он работает на уменьшение (считывание накопленной информации). В первом случае работает генератор G1, а во втором – генератор G2, а G1 блокируется,

   частоту которого можно изменять. При равенстве частот G1 и G2 задержка УОЗ составит 90 град., поэтому для обеспечения задержки до 30 град. необходимо, чтобы частота G2 было в 3 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 OK и диаграммы ее работы показаны на рис.2 и рис.3 соответственно. На входе схемы установлен фильтр низкой частоты R3-C3, 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. Переменным резистором R4 можно изменять его частоту от 3 до 90 кГц, что обеспечивает регулировку У03 от 30 до 1 град. соответственно. Счетчики DD2, DD3 включены каскодно, что позволяет увеличить их общую емкость до 256 бит. Счетчики сначала накапливают информацию о длительности замкнутого состояния контактов прерывателя, а после их размыкания считывают ее. При полном считывании накопленной информации на выводе 7 счетчика DD3 появляется кратковременный отрицательный импульс, который через ячейку D04.3 переключает RS-триггер, собранный на ячейках DD4.2 н DD4.4, с инверсного выхода которого формируется сигнал блокировки счетчика DD2 и через DD4.1, R6, VT -выходной задержанный сигнал.

   Детали. Микросхему К561ТЛ1 можно заменить на К561ЛА7, но при этом после фильтра НЧ необходимо установить триггер Шмитта, собранный по любой известной схеме. Стабилитрон VD любой на напряжение 5-9 В. Транзистор КТ972 можно заменить парой КТ3102, КТ815 (КТ817). Конденсаторы С1 и С2 необходимо выбрать однотипными или с одинаковым ТКЕ, как можно

 

 

 

 

   ближе к нулевому значению. То же касается и резисторов R5, R7. Параллельно каждой микросхеме, по шинам питания желательно установить керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ, а параллельно VD – танталовый электролитический конденсатор.

   Настройка. Для настройки генераторов необходимо установить щуп частотомера на вывод 4 микросхемы DD1.2, после этого на вход схемы подать низкий логический уровень и подобрать резистор R7 так, чтобы частота генератора составила 1 кГц. Далее установить ползунок резистора R4 в нижнее по схеме положение, подать на вход высокий логический уровень и подобрать резистор R5 ток, чтобы показания частотомера равнялись 90 кГц, что будет соответствовать задержке У03 в 1 град.

   В верхнем положении ползунка R5 частота  генератора должна быть около 3 кГц, что соответствует задержке У03 в 30 град. При желании эту величину можно изменять в большую или меньшую сторону, меняя номинал R4, который устанавливается на панели управления. Провода желательно экранировать. Литература

   1. Ковальский А., Фропол А. Приставка октан-корректор //Радио.-1989.-№6.-С.31.

   2. Сидорчук В. Электронный октан-корректор // Радио. -1991.-№11.-C.25.

   3. Беспалое В. Корректор угла ОЗ // Радио.- 1988.-№5.-с.17.

   4. Архипов Ю. Цифровой регулятор угла опережения зажигания // Радиоежегодник.-1991.-С.129.

   5. Романчук А. Октан-корректор на КМОП микросхемах // Радиоежегодник.-1994. -И5.-С.25.

 

Как выставить угол опережения зажигания

Опережение зажигания топливно-воздушной смеси на бензиновом и дизельном двигателе является воспламенением рабочей смеси в цилиндре в строго заданный момент. Под таким моментом следует понимать нахождение поршня в ВМТ.

Правильно выставленный момент зажигания сильно влияет на исправную работу мотора. Отклонения приводят к потере мощности и неустойчивой работе ДВС. В четырехтактном двигателе смесь воспламеняется в конце такта сжатия, а также перед тем моментом, когда поршень окажется в верхней мертвой точке.

Читайте в этой статье

Что такое угол опережения зажигания

В бензиновых агрегатах смесь поджигается от искры, которую создает свеча зажигания. Перед началом рабочего хода поршня происходит расширение газов и воспламенение. Стоит отметить, что смесь в цилиндре сгорает не моментально. После образования искры процесс сгорания и максимальное расширение газов в рабочей камере занимает определенный промежуток времени. Указанный временной отрезок небольшой, но с учетом высокой частоты вращения коленвала поршень успевает дополнительно пройти определенное расстояние от той точки своего нахождения в тот момент, когда топливно-воздушная смесь только загорелась.

Перед началом рассмотрения УОЗ (угол опережения зажигания) давайте подробнее рассмотрим схему работы системы зажигания. Как уже было сказано выше, момент зажигания оказывает огромное влияние на исправность работы ДВС. Поджиг смеси реализуется в тот момент, когда поршень на такте сжатия подходит к ВМТ. Далее происходит сгорание смеси воздуха и бензина, результатом чего становится расширение газов. Эти газы толкают поршень вниз (рабочий ход), благодаря чему энергия сгорания преобразуется в механическую полезную работу на коленвале.

Вполне очевидно, что если воспламенение произойдет в момент нахождения поршня в ВМТ, тогда топливо еще будет догорать уже в начале его рабочего хода (позднее зажигание). Это приведет к тому, что давление газов частично будет приходиться на двигающийся вниз поршень. Закономерно наблюдается потеря мощности двигателя.

Если подать искру и поджечь рабочую смесь заметно раньше достижения поршнем ВМТ (раннее зажигание), тогда максимум давления расширившихся газов не толкнет его вниз, а будет препятствовать его поднятию в ВМТ.  Получается, энергия газов в такой ситуации не выполняет полезной работы. Более того, сопротивление газов по отношению к движущемуся поршню оказывает запредельные нагрузки на сам поршень и КШМ. Такое неправильно выставленное зажигание буквально разрушает двигатель. Чтобы избежать подобных отклонений зажигание необходимо регулировать.

Самостоятельная регулировка УОЗ

Правильно выставленный угол опережения зажигания предполагает воспламенение топливно-воздушной смеси и ее сгорание до момента, когда поршень окажется в верхней мертвой точке. Такой момент определяется по положению коленчатого вала двигателя и обозначается в градусах. Получается, моментом зажигания является угол между ВМТ и коленвалом. Если сдвигать угол к ВМТ, тогда получается позднее зажигание, а если сдвинуть угол в противоположном направлении, тогда такой угол станет ранним.

Давайте рассмотрим на примере «классики» ВАЗ, как выставить УОЗ на карбюраторном двигателе. Настройку необходимо осуществлять при помощи следующего минимального набора инструментов:

• гаечный ключ;
• ключ маховика для проворачивания коленвала;
• свеча зажигания;

Порядок действий следующий:

1. Двигатель необходимо заглушить, а сам автомобиль нельзя ставить на передачу (используется стояночный тормоз) Ключ также необходимо вынуть из замка зажигания.
2. Далее потребуется обнаружить метки, которые находятся рядом с шестерней ГРМ (длинная 0 градусов, средней длины метка 5 градусов, короткая 10 градусов). После этого также понадобиться выявить метку на маховике.
3. Затем нужно отсоединить высоковольтный провод со свечи зажигания 1-го цилиндра (ближний к радиатору). В этот провод вставляется заготовленная ранее свеча, после чего она крепится на массу (для удобства можно воспользоваться держателем топливного шланга на клапанной крышке).
4. После этого необходимо снять крышку трамблера, подойти с левой стороны машины и надеть ключ коленвала на гайку маховика. Далее коленвал нужно крутить строго на себя, так как попытка вращения в противоположную сторону приведет к откручиванию маховика.
5. В процессе вращения коленвала нужно следить за бегунком трамблера и подгонять положение так, чтобы бегунок находился в области контакта 1-го цилиндра.
6. Что касается меток на шестерне ГРМ и клапанной крышке, для моторов ВАЗ 2103-2106, выставляется 0 или 1 градус, для мотора ВАЗ 2101 ставится 1-3 градуса.
7. После выставления меток ГРМ и проверив нахождение бегунка трамблера в области контакта 1 цилиндра, ключ с маховика коленвала убирается, крышка трамблера возвращается на место.
8. Далее зажигание можно включить, но двигатель не запускается. Затем гайку крепления трамблера можно отпустить, после чего трамблер проворачивается против часовой стрелки.
9. Следующим шагом становится проворачивание трамблера по часовой стрелке до того момента, пока не появится искра. Данную процедуру лучше повторить несколько раз.
10. После этого трамблер необходимо зафиксировать в том положении, когда проскакивает искра. Затем провод можно вернуть на вкрученную свечу 1-го цилиндра.

Завершающим этапом становится проверка правильности выставленного угла опережения зажигания. Проверить это значение можно при езде. Перед началом пробного заезда двигатель необходимо прогреть до рабочей температуры.

Далее автомобиль потребуется разогнать на ровной дороге до 40-50 км/час, после чего включается 4-я скорость и осуществляется резкое нажатие на педаль газа. Появление «звона пальцев» (детонация) и быстрое его исчезновение (около 2 секунд) при разгоне до 60-65 км/час укажет на то, что угол опережения зажигания выставлен правильно.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое датчик распредвала ДПРВ. Из этой статьи вы узнаете о назначении данного устройства и неисправностях, которые возникают в результате его выхода из строя.

Постоянный детонационный стук будет означать, что зажигание раннее. В этом случае процедуру настройки необходимо повторить, проворачивая трамблер в «минус» на одно деление. Отсутствие детонации позволяет осуществлять проворот в «плюс». Другими словами, трамблер сдвигают на несколько миллиметров по часовой стрелке или против часовой стрелки, что будет зависеть от того, какое зажигание нужно выставить в конкретной ситуации.

Стоит добавить, что подстройку угла опережения зажигания на карбюраторных моторах также можно автоматизировать при помощи вакуумного регулятора. Указанное решение служит для коррекции угла опережения зажигания с учетом нагрузок на ДВС в том или ином режиме.

Угол опережения зажигания на моторах с электронным впрыском

Работа современного бензинового и дизельного двигателя с электронным впрыском контролируется при помощи прошивок, которые зашиты в ЭБУ. Вся система основана на взаимодействии контроллера, электронных датчиков и исполнительных устройств. По этой причине зажигание на таких автомобилях не выставляют.

Для нормальной работы систем топливоподачи и зажигания ЭБУ получает сигнал от датчиков, после чего полученная информация проходит обработку и сопоставляется со специальными топливными картами, которые находятся в прошивке блока управления. Основные сигналы поступают от датчиков коленвала и распредвала. С учетом положения коленвала и распредвала ЭБУ рассчитывает момент топливного впрыска инжекторной форсункой, а также момент поджига топливно-воздушной смеси (только для бензиновых ДВС) в цилиндре с поправкой на обороты и нагрузку на двигатель.

Электронное управление зажиганием означает то, что изменить угол зажигания (угол опережения топливного впрыска для дизеля) и топливные карты на таких системах можно только при помощи компьютера, к которому осуществляется подключение ЭБУ. Делается это в случае необходимости программного чип-тюнинга  ДВС, а также после внесения различных изменений в устройство двигателя.

На штатных автомобилях сбои в работе электронного зажигания могут возникнуть по причине неисправностей электроники, которые диагностируют в реальном времени путем анализа сигналов от датчиков. После выявления неисправного датчика или проблем с проводкой осуществляется устранение причины или замена электронного устройства на заведомо исправное.

Дополнительно следует обратить внимание на то, чтобы все метки на маховике и шкивах ГРМ точно совпадали. В дизеле также необходимо отдельно проверить состояние привода ТНВД. Неправильно выставленные метки приведут к тому, что на ЭБУ будут подаваться ошибочные сигналы, в результате чего появятся сбои зажигания и нарушится синхронность работы устройств и механизмов.

Угол опережения зажигания на двигателях с ГБО

Установка газобаллонного оборудования означает, что ряд характеристик будет отличаться при работе мотора на газу. Хотя в современных автомобилях регулировка параметров осуществляется посредством ЭБУ, в случае с газом систему необходимо дорабатывать.

Дело в том, что на инжекторных двигателях угол опережения зажигания блок управления выставляет с учетом детонации бензина. Что касается газа, то детонация данному виду топлива не свойственна. По этой причине для правильного выставления угла опережения зажигания на двигателях, которые работают на газе, дополнительно устанавливается вариатор угла опережения зажигания для ГБО. Устройство способно изменять УОЗ автоматически зависимо от режима работы двигателя.

Читайте также

Аппараты регулирования угла опережения зажигания

Для регулирования угла опережения зажигания в соответствии с режимами работы автомобильного двигателя при различных эксплуатационных условиях системы зажигания снабжаются автоматическими и ручными регуляторами. Автоматическое регулирование угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала обеспечивается центробежным регулятором, а в зависимости от нагрузки  вакуумным регулятором.

1. Центробежный регулятор опережения зажигания

Центробежный регулятор опережения зажигания представлен на рис. 4.24. На ведущем валике 4 закреплена пластина с осями 7 для установки грузиков 3. Грузики могут проворачиваться вокруг осей 7 и связаны между собой пружинами 6. На каждом грузике имеется штифт 5, входящий в прорези пластины 2, укрепленной на втулке кулачка 1. Привод кулачка осуществляется от валика через грузики.

Рис. 4.24. Центробежный регулятор опережения зажигания: а – положение грузиков на холостом ходу двигателя; б – положение грузиков при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, начиная с некоторого ее значения, грузики под действием центробежной силы расходятся. При этом штифты, двигаясь в прорезях пластины, поворачивают ее и связанный с ней кулачок в сторону вращения ведущего валика. Вследствие этого контакты размыкаются раньше. При уменьшении частоты вращения грузики с помощью возвратных пружин возвращаются в исходное положение. Пружины имеют различную жесткость, что позволяет получить требуемый закон изменения угла опережения зажигания при изменении частоты вращения двигателя. На рис. 4.25 приведены типовые характеристики центробежных регуляторов, представляющие собой зависимость угла опережения зажигания по валику распределителя _р от частоты его вращения n. При достижении определенной частоты вращения грузики полностью расходятся и автомат перестает работать. Характеристика становится горизонтальной.

Рис. 4.25. Типовые характеристики центробежных регуляторов:

1 – пружины с одинаковыми характеристиками жесткости;

2 – пружины с разными характеристиками жесткости;

2. Вакуумный автомат опережения зажигания

Вакуумный автомат опережения зажигания регулирует момент зажигания при изменении угла открытия дроссельной заслонки, т. е. при изменении нагрузки двигателя. При малых нагрузках двигателя уменьшается наполнение цилиндров топливо–воздушной смесью и, следовательно, давление в момент воспламенения. В то же время увеличивается загрязнение смеси остаточными выхлопными газами, что приводит к уменьшению скорости сгорания, а это требует увеличения угла опережения зажигания. С увеличением нагрузки процент остаточных выхлопных газов, наоборот, уменьшается. Коэффициент избытка воздуха находится в пределах  = 0,8…0,9. Такая топливо–воздушная смесь имеет наибольшую скорость сгорания, поэтому угол опережения зажигания должен быть минимальным.

Устройство вакуумного автомата опережения зажигания показано на рис. 4.26. Полость вакуумного регулятора, в которой размещена пружина 6, соединяется трубкой 5 со смесительной камерой карбюратора над дроссельной заслонкой. Полость регулятора с левой стороны диафрагмы сообщается с атмосферой. К диафрагме 7 прикреплена тяга 9. Она связана шарниром с подвижной пластиной 11, на которой установлен прерыватель.

Рис. 4.26. Вакуумный регулятор:

1 –крышка корпуса; 2 и 3 – соответственно регулировочная и уплотнительная прокладки; 4 – штуцер трубки, 5 –трубка; 6 – пружина; 7 – диафрагма, 8 – корпус регулятора, 9 – тяга; 10 – ось тяги; 11 – подвижная пластина прерывателя; I – положения диафрагмы вакуумного регулятора при большей (а) и меньшей (б) нагрузках на двигатель

При уменьшении нагрузки двигателя дроссельная заслонка прикрывается и разрежение в месте подсоединения вакуумного регулятора, а следовательно, и в полости правой стороны диафрагмы увеличивается. Под действием разности давлений диафрагма 7, преодолевая усилия пружины 6, перемещается и тягой 9 поворачивает подвижную пластину 11 вместе с прерывателем навстречу направлению вращения кулачка. Таким образом, угол опережения зажигания увеличивается.

С увеличением нагрузки двигателя дроссельная заслонка открывается, разрежение в полости регулятора уменьшается, и пружина 6 перемещает влево диафрагму 7 и связанную с ней тягу 9. Тяга поворачивает подвижную пластину 11 и прерыватель в направлении вращения кулачка, уменьшая, таким образом, угол опережения зажигания.

Отверстие для подсоединения трубки вакуумного автомата опережения зажигания расположено таким образом, что при холостом ходе двигателя заслонка карбюратора перекрывает отверстие, и оно оказывается на стороне диффузора карбюратора. Разрежение в полости вакуумного регулятора опережения зажигания небольшое и он не работает.