Емкостная система зажигания

Емкостная система зажигания

А что, если двигатель должен работать при высокой частоте вращения или вы собираетесь использовать топливо, которое нуждается в искре высокой интенсивности и большой длительности зажигания, чтобы обеспечить качественное горение? В зависимости от правил гоночных соревнований мы можем использовать многокатушечную систему HEI или индуктивно-емкостную систему зажигания с одной или несколькими катушками. В многокатушечной системе времени для насыщения каждой катушки будет больше, так как обычно отдельные катушки будут воспламенять одну или две свечи зажигания, хотя в некоторых двигателях V8 катушки воспламеняют три или четыре свечи.

Если же правилами соревнований запрещено использовать многокатушечные системы зажигания, а также если не хочется все усложнять, мы можем остановить свой выбор на индуктивно-емкостной системе зажигания. В отличие от описанных ранее индуктивных аккумулятивных систем зажигания емкостная система зажигания хранит энергию зажигания не в катушке, а скорее в конденсаторе. Даже лучший усилитель и катушка зажигания в транзисторной системе зажигания начинают создавать пропуски зажигания при частоте вращения двигателя выше 7500 об/мин на двигателях V8. При более высокой частоте вращения электронная контактная система зажигания с одной катушкой не обеспечивает достаточный промежуток времени, для того чтобы усилитель «впитал» всю энергию катушки зажигания, а затем направил ее на воспламенение свечи зажигания, после чего необходимо успеть зарядить катушку для воспламенения следующей свечи зажигания. Следовательно, при частоте вращения выше 7500 об/мин в двигателях V8, где установлена однокатушечная электронная контактная система зажигания, напряжение на второй свече зажигания становится все меньше и меньше, следовательно, искра становится все слабее, что в лучшем случае приведет к снижению мощности, а в худшем – к пропускам зажигания.

Тем не менее некоторые механики считают, что емкостная система зажигания лучше, чем электронная контактная система зажигания, и поэтому они предпочитают использовать первую для гоночных автомобилей, даже если частота вращения двигателя ниже значения, при котором электронная контактная система зажигания будет давать пропуски зажигания. Причиной является большая и более длительная искра, которая будет лучше воспламенять топливовоздушную смесь, следовательно, это будет оказывать положительное влияние на мощностные характеристики. Однако мои исследования показали, что чрезмерно высокая энергия зажигания не означает, что двигатель будет производить больше мощности. Только если система зажигания не подходит для данного двигателя, переход на подходящую систему зажигания позволит увеличить мощность.

Этот автомобиль Subaru оснащен многокатушечной системой зажигания с четырьмя катушками зажигания, объединенными в один блок. Подобные системы обладают большей точностью и обеспечивают отличную искру даже при высокой частоте вращения двигателя. Обратите внимание на промежуточный охладитель, который охлаждается посредством льда перед следующим заездом.

Емкостные системы зажигания с одной катушкой в двигателях V8 не должны создавать пропуски зажигания при частоте вращения более 10000 об/мин, так как, чтобы зарядить и разрядить конденсатор, требуется намного меньше времени, чем в случае с катушкой. В емкостных системах зажигания электрический ток в первичной цепи запитывает мини-генератор, который в свою очередь заряжает конденсатор под напряжением около 400В. Распределитель оснащен магнитной или светодиодной системой впуска. В случае с последним типом конструкции тонкий инфракрасный луч проходит зазор между светодиодом и фототранзистором. Распределительный ротор с пазами прерывает луч света, чтобы создать активирующий сигнал, который проходит к модулю управления для усиления. Этот усиленный сигнал затем прерывает первичную цепь, ив это же время конденсатор практически моментально посылает сохраненную энергию на первичную обмотку катушки зажигания. Катушка зажигания, работающая в качестве преобразователя импульсов, увеличивает напряжение 400В, поступившее от конденсатора, до напряжения около 30000–40000В, которое затем направляется к каждой свече зажигания через контакт ротора, крышку распределителя и выводы свечей зажигания (рис. 17.8).

Рис. 17.8. Емкостная система зажигания.

Время нарастания в стандартной свече зажигания составляет около 75–125 микросекунд, но в емкостных системах зажигания время возрастания составляет всего 20микросекунд. Это позволяет данной системе зажигания воспламенять залитые или мокрые свечи зажигания, что означает, что двигатель, который работал под нагрузкой при пробуксовке или после того, как заглох, сможет быстро возобновить работу. С другими системами время нарастания может быть настолько большим, что мокрая свеча зажигания будет пропускать напряжение по залитому изолятору, и оставшейся энергии зажигания будет недостаточно для воспламенения свечи зажигания и запуска двигателя. Емкостные системы зажигания доставляют энергию в полном объеме к свече зажигания, так как напряжение будет создаваться настолько быстро, что преодолеет зазор свечи зажигания быстрее, чем может возникнуть утечка.

Емкостные системы зажигания с многократным искрообразованием

Одним из недостатков стандартной емкостной системы зажигания является то, что она создает искру незначительной длительности. Энергии для преодоления зазора свечи зажигания вполне достаточно, но, так как длительность искры слишком мала, завихрения в камере сгорания могут погасить свечу, прежде чем она достаточно нагреет топливовоздушную смесь для ее воспламенения. Эта проблема привела к развитию емкостных систем зажигания с многократным искрообразованием, производящих несколько искр до момента, когда коленвал достигнет положения 20°. Всвою очередь использование емкостной системы зажигания с многократным искрообразованием привело к неверному пониманию принципов работы емкостной системы зажигания.

Прежде всего давайте рассмотрим аспект многократного искрообразования. Иногда в рекламе утверждают, что система зажигания обеспечит образование до шести искр в каждой свече зажигания независимо от частоты вращения двигателя. Это, конечно же, не так, кроме тех случаев, когда двигатель работает при низкой частоте вращения, так как система зажигания успеет создать шесть искр до того, как коленвал достигнет положения 20°. Поэтому в емкостных системах зажигания, устанавливаемых на двигатели V9, при частоте вращения 3500 об/мин система будет создавать одну искру большой длительности. Конечно же, в случае с двигателями гоночных автомобилей мы хотим знать, сколько энергии искрового заряда будет приходиться при максимальной частоте вращения на каждую свечу зажигания, а не на все свечи зажигания вместе. Не важно, сколько искр создает свеча зажигания на холостом ходу – три или шесть. Нам важно узнать, какое количество искровой энергии будет поступать при частоте вращения 8500 об/мин. Одна система, которая производит, скажем, шесть искр на холостом ходу, может обеспечивать относительно слабую искровую энергию (по меркам емкостных систем зажигания) в 85мДж при частоте вращения 8000 об/мин. Для сравнения можно привести другую систему, которая будет создавать последовательность из трех искр на холостом ходу, при этом обеспечивая искровую энергию около 140 мДж при частоте вращения 9000 об/мин.

Если вы внимательно посмотрите на распределитель в этом агрегате Mopar, вы заметите надпись «ICE». Эта компания в Мельбурне занимается модификацией распределителей электронных контактных систем зажигания компании Bosch (которые использовались в австралийских моделях автомобилей Ford и General Motors в 1980-х годах), которые подходят ко многим моделям автомобилей. Так как эти системы предназначены для преодоления больших зазоров (до 1,6 мм) в камерах сгорания, заполненных плохо распыленным топливом из карбюраторов, а также смешанным с большим количеством выхлопных газов, чтобы сократить количество вредных выбросов, электронные контактные системы зажигания Bosch должны были производить интенсивную искру большой длительности. По сравнению с емкостными системами зажигания значение силы тока не было впечатляющим (60 мА для электронных контактных систем зажигания, 120–150 мА для емкостных систем зажигания, 5–6 мА от двухконтактного распределителя), но длительность искры – это нечто иное. Длительность искры во многих емкостных системах зажигания не превышала 0,1–0,15 миллисекунды, что было даже меньше, чем в двухконтактной системе (0,2миллисекунды при частоте вращения 7500 об/мин). Но в электронных контактных системах компании Bosch при частоте вращения 8000 об/мин длительность искры составляла 0,4 миллисекунды (угол поворота коленвала – 19,2°). Длительность настолько велика, что модуль управления сокращал ее, чтобы поддерживать длину искры во время цикла горения и дать катушке время на подзарядку энергией, которая будет использоваться для воспламенения следующей свечи зажигания.

Еще больше осложняло ситуацию то, что производители часто не указывали значение искровой энергии, которое приходилось на каждую свечу. Вместо этого энергия на создание последовательности искр складывалась, чтобы создать видимость внушительной энергии. Если же указано значение искровой энергии на каждой свече зажигания, спросите у производителя, при какой частоте вращения проводились испытания, а также сколько цилиндров было в двигателе. Важно, чтобы это значение было получено при высокой частоте вращения.

И даже в таком случае мы можем столкнуться с проблемой потери энергии в различных системах зажигания. Одна емкостная система зажигания может сохранять значение 140 мДж на одну свечу зажигания, но только 50% этой энергии будет доступно для воспламенения свечи зажигания. Другая система может сохранять значение 100 мДж на каждую свечу зажигания, но, обладая высокой эффективностью, будет доставлять 75% этой энергии. Конечно же, не стоит опираться только на «сухие» цифры, так как на практике эти две системы будут иметь примерно одинаковые технические характеристики. Учтите для сравнения, что эти системы зажигания в гоночных автомобилях будут обеспечивать не более 50% первоначальной искровой энергии, то есть 95 и 28 мДж на свечу зажигания соответственно.

Требования к напряжению в системе зажигания

На данном этапе стоит обсудить то, как требования двигателя относительно вторичного напряжения согласуются с уравнением системы зажигания. Некоторые считают, что нам нужна система зажигания с напряжением, скажем, 50000–60000В в двигателе гоночного автомобиля. Однако в действительности это не так, поскольку при напряжении выше 40 кВ независимо от типа системы зажигания искры будут переходить на «массу» с проводов свечей зажигания и колпачков. Каждый раз, когда это будет происходить, свеча зажигания не будет воспламеняться, и, следовательно, мощность снизится.

На самом деле требования к напряжению зависят в основном от ширины зазора свечи зажигания и давления в цилиндре в момент воспламенения свечи зажигания. В нижней части шкалы двигатель с зазором свечи зажигания 0,7 мм и давлением в цилиндре, эквивалентном степени сжатия 11:1, потребует напряжение не более 20 кВ, чтобы провести искру между электродами свечи зажигания. При ширине зазора 1 мм и степени сжатия 12,5:1 потребуется напряжение примерно 27 кВ, а при зазоре свечи зажигания шириной 1,5 мм и степени сжатия 15:1 напряжение можно увеличить до 35 кВ.

Влияние этого вторичного напряжения на потребление сохраняемой энергии будет значительным. В приведенных выше примерах при напряжении 20, 27 и 35кВ сохраненная энергия, предназначенная только для создания искры, будет составлять соответственно 10, 18 и 31 мДж.

Конечно, все эти значения говорят нам, что, если система зажигания способна обеспечивать энергию, скажем, в 20 мДж в зазоре свечи зажигания, нам придется использовать более узкий зазор, так как в противном случае мы не получим искру в двигателе с напряжением 35 кВ. Если напряжение составит 27 кВ, у нас будет достаточно искровой энергии, чтобы получить искру, однако останется только 2 мДж энергии, чтобы поддерживать ионизацию свечи зажигания и начать процесс горения (20 – 18 = 2 мДж). На самом деле в зазоре свечи зажигания будет недостаточно тепла, чтобы начать процесс горения. Однако, если мы сократим требование двигателя относительно напряжения до 20 кВ, у нас будет достаточно искровой энергии, чтобы соединить электроды свечи зажигания прежде всего, а затем у нас останется еще 10мДж, чтобы поддерживать тепло в зазоре и обеспечить горение топливовоздушной смеси (20 – 10 = 10 мДж).

Из всего сказанного выше нужно понять, что чем больше вторичной искровой энергии останется после всех потерь в системе зажигания, тем больше у нас шансов инициировать качественный процесс горения при высокой частоте вращения двигателя. Также стоит отметить, что, если требования относительно напряжения будут возрастать при увеличении зазора свечи зажигания и давления сжатия, мы должны использовать систему зажигания с более высокой искровой энергией, чтобы нам хватило ее для воспламенения свечи зажигания. Имейте в виду, что также потребуется большая искровая энергия при сжигании токсичных видов топлива, например метанола и закиси азота (инициировать процесс горения этих видов топлива намного сложнее).

Стоит также принять в расчет и обратное утверждение, то есть, если правила гонок или бюджет ограничивают нас в использовании систем зажигания с высокой искровой энергией, нам необходимо сделать что-то, чтобы снизить требования двигателя. Начать тут стоит с уменьшения зазора свечи зажигания (об этом мы еще поговорим подробнее). Не так давно много шума было вокруг идеи, что мощность можно значительно увеличить, используя свечи зажигания с широким зазором, но запомните, что в основном это утверждение основано на том, что обнаружили механики, работая с автомобилями Chevrolet V8, а также с другими двигателями V8 американского производства. В большинстве же двигателей гоночных автомобилей не используются поршни с куполообразными камерами сгорания, что блокирует камеру сгорания и замедляет распространение пламени по топливовоздушной смеси, поэтому не столь существенным становится получение интенсивного пламени в начале процесса горения.

Выбор типа системы зажигания

На данном этапе не стоит с ходу принимать решение, что заводская система зажигания не справится с поставленной задачей. Производители на рынке послепродажного обслуживания стараются внушить вам, что заводские системы зажигания малоэффективны и никуда не годятся, но обычно это совсем не так. Современные системы зажигания должны работать стабильно без пропусков зажигания, в противном случае производители автомобилей не смогут пройти государственные проверки по контролю вредных выбросов. Подобные проверки будут осуществляться в намного более строгих условиях, чем те, в которых работают гоночные автомобили, так как система зажигания должна воспламенять чрезмерно обедненную топливовоздушную смесь с высоким содержанием выхлопных газов (обычно их добавляют специально, чтобы снизить выбросы оксидов азота), при этом зазоры в свечах зажигания будут достаточно широкими. Проблемы в заводских системах зажигания могут возникнуть при высокой частоте вращения двигателя. Однако вы можете смело полагать, что ваш двигатель будет работать на более обогащенной топливовоздушной смеси с меньшими зазорами свечей зажигания. Различия в мощности на выходе между заводской системой и системами с высокими техническими характеристиками будут практически незаметны, пока двигатель не достигнет предела частоты вращения, установленного производителем. На самом деле я видел большое количество систем послепродажного обслуживания, которые обеспечивали более низкую мощность при этой частоте вращения. Когда частота вращения превышала установленные производителем ограничения, а также когда приходилось воспламенять смесь, обогащенную метанолом, заводские системы зажигания, конечно же, не демонстрировали оптимальные технические характеристики.

Другим важным фактором, который необходимо учитывать при выборе системы зажигания, является ее надежность. Многие современные заводские системы зажигания будут просто превосходными в этом отношении, однако в некоторых случаях они могут ломаться вследствие конструктивных недоработок. То же касается и систем зажигания на рынке послепродажного обслуживания. Поэтому обязательно расспросите производителя о стандартных процедурах проверки в рабочем режиме, а также об уровне сложности и стоимости обслуживания и ремонта. Усилитель искрообразования (который также называют блоком свечей зажигания) содержит многочисленные электронные компоненты, и, если они склонны к возникновению неисправностей, они будут повреждены в течение первых минут работы. Учитывая это, нам необходимо подобрать систему зажигания, которая проверялась в рабочем состоянии в течение 4–6 часов при среднем уровне нагрузки, прежде чем ее упаковали иотправили на продажу. Конечно же, если усилитель подвергался подобной проверке, он может стоить намного дороже, чем в случае с проверкой отдельных блоков на конвейере каждые несколько недель.

Другой заботой становится прочность усилителя. Некоторые производители после установки всех электронных компонентов заполняют блок эпоксидным составом, чтобы избежать попадания воздуха или влаги. Однако в случае повреждения усилителя этот заполняющий материал делает замену поврежденных компонентов невозможной, поэтому придется заменять весь блок в сборе. Альтернативным методом герметизации может стать погружение установленных компонентов – в этом случае корпус не заполняется эпоксидной смолой. В случае повреждения компонентов вы можете извлечь поврежденный компонент из герметика и заменить его, а затем новый компонент также придется погрузить в герметик.

Сохранение состояния системы зажигания

После всего того, о чем мы с вами говорили, стоит отметить, что в большинстве случаев причиной возникновения проблем с контактными электронными системами зажигания будет потребитель, а не производитель. Вы должны запомнить, что эти системы не выносят слишком высоких температур, вибрации и влаги, а также они быстро выходят из строя при работе под высоким напряжением. Поэтому, прежде чем устанавливать систему зажигания в ваш автомобиль, внимательно прочтите инструкцию производителя. Если у вас появились вопросы, обратитесь к производителю для разъяснения. С другой стороны, если после быстрого прочтения вы совершенно ничего не поняли, перечитайте все инструкции более вдумчиво. Они не всегда будут простыми, и, чтобы избежать недопонимания, придется потратить время.

Обязательно установите усилитель искрообразования и катушку как можно дальше от коллекторов и турбокомпрессора и заизолируйте их, чтобы не допустить проникновение тепла. По возможности направьте небольшой воздуховод на блок свечей зажигания. При замене компонентов, установленных на теплоотводе, будьте предельно осторожны и нанесите подходящую смазку при установке новых компонентов. Чтобы контролировать вибрацию, используйте упругие элементы, которые должен поставлять производитель. Если резиновые накладки крепятся посредством сквозных болтов, не затягивайте их больше, чем это необходимо.

Не подвергайте компоненты системы зажигания мойке под давлением. Если изоляционное покрытие будет находиться не в идеальном состоянии, незначительное количество влаги может стать причиной повреждения всей системы при запуске двигателя (даже после нескольких дней высыхания). Учтите, что растворитель и обезжиривающие средства могут привести к образованию коррозии и проводят электричество.

Чтобы избежать перегрузки в любой из частей системы, ни в коем случае не отсоединяйте провода при запущенном двигателе. Также ни в коем случае не проворачивайте двигатель стартером, если один из высоковольтных проводов свечи зажигания или катушки зажигания отсоединен, предварительно не заизолировав систему зажигания. Во многих системах двигатель можно проворачивать стартером, отсоединив высоковольтные провода, при условии, что провод зажигания низкого напряжения будет отсоединен от катушки, но необходимо проконсультироваться спроизводителем.

Использование зарядных устройств и сварочных аппаратов также вносит свою лепту в повреждение системы зажигания. При использовании зарядного устройства, пока оно еще установлено в автомобиле, отсоедините оба провода аккумуляторной батареи, затем отсоедините основной пучок проводов, идущий к блоку свечей зажигания, а также все ленты «массы». Также подсоедините клемму «массы» сварочного аппарата кучастку, где можно получить отличное соединение на «массу», около места, где вы собираетесь выполнять сварку.

Улучшение точности момента зажигания

Бесконтактные системы зажигания с несколькими катушками устраняют проблемы пробоев и перекрестного зажигания, обеспечивая точность момента зажигания, при этом они расширяют потенциал частоты вращения транзисторных систем зажигания. Однако подобные системы, работающие по принципу незадействованной свечи зажигания, необходимо использовать крайне осторожно. Увеличение подачи топлива на некотором расстоянии от впускного клапана может стать причиной взрыва. Поэтому эти системы несовместимы с «мокрыми» системами впрыска закиси азота.

С переходом на системы электронного управления углом опережения зажигания нам больше не нужен распределитель. Следовательно, избавившись от него, мы можем перейти к бесконтактным системам зажигания. Этот переход сулит нам много преимуществ, но наиболее значимым будет более точная установка момента зажигания. Обычно распределители приводятся в действие от распредвала или промежуточного вала, который приводится в действие от цепи привода ГРМ. В любом случае гармонические колебания клапанного механизма негативно сказываются на движении распределителя, к тому же проблема осложняется по мере увеличения давления на клапанные пружины и частоты вращения двигателя. В редких случаях некоторые двигатели могут быть оснащены распредвалами с приводом кулачка с одной стороны иприводом распределителя – с другой.

При обычных частоте вращения двигателя, высоте подъема клапанов и давлении клапанных пружин с этим проблем не возникает, однако вдвигателях гоночных автомобилей ситуация может измениться к худшему. Частота вращения в двигателях гоночных автомобилей может возрастать быстро и значительно, высота подъема клапанов изменяется, а диаметр распредвала может быть уменьшен, чтобы добиться подобных результатов, при этом давление клапанных пружин может увеличиться в два или три раза. Что же мы увидим теперь? Возьмем турбированный двигатель со штанговыми толкателями в приводе клапанов V8. Распредвал как будто скручивается, при этом край распредвала, на котором установлен привод распределителя, будет запаздывать по сравнению с другим краем, на котором установлена звездочка цепи привода ГРМ. Но край распредвала с приводом распределителя не всегда будет запаздывать; в зависимости от того, какие клапаны открывает распредвал, он может настолько закрутиться, что вместо края с приводом распределителя запаздывать будет край с приводом цепи ГРМ. Это означает, что активирующий сигнал, воспринимаемый электронным блоком управления в качестве верхней мертвой точки и, следовательно, определяющий момент зажигания, будет неточным и ненадежным. На самом деле это означает, что первоначальное значение 32° до верхней мертвой точки при частоте вращения 8000 об/мин может превратиться в 35° для цилиндра №1, 29 ° для цилиндра №2, 33° для цилиндра №3 и 32° для цилиндра №4. Конечно же, в данном случае, так как из-за скручивания распредвала угол опережения зажигания в цилиндре №1 увеличился на 3°, нам необходимо сместить зажигание в сторону отставания во всех цилиндрах, таким образом избежав детонации в цилиндре №1. Это станет причиной снижения мощности, а также вызовет другие негативные последствия. В цилиндрах, где угол опережения зажигания будет чрезмерно смещен всторону отставания, может происходить дожигание. В турбированных двигателях это может значительно сократить срок службы турбокомпрессора и ограничить давление наддува. При использовании других видов наддува температура выпускных клапанов и седел может стать слишком высокой, что сделает эти компоненты менее прочными и надежными.

Распределители, приводимые в действие от распредвала посредством косозубой шестерни, будут испытывать на себе неточности в установке момента зажигания несколько по-иному. Если только на вал распределителя не установлены регулировочные шайбы, чтобы свести к минимуму осевой люфт (рекомендуемое значение – 0,076 мм), шестерня распределителя будет перемещаться вверх и вниз на шестерне распредвала, что приведет к возникновению неточностей. Кроме того, при перемещении распредвала вперед и назад в блоке цилиндров из-за чрезмерного осевого люфта установка момента зажигания также будет неточной. Осевой люфт распредвала должен составлять 0,067 мм, что можно контролировать посредством опорной пластины или крышки с опорной шайбой и соответствующими опорами, чтобы свести осевой люфт распредвала кминимуму. Однако даже при условии соблюдения осевого люфта распредвала и вала распределителя ошибки в определении момента зажигания все равно могут происходить.

Избавившись от распределителя, мы также избавим двигатель от другого потенциально проблемного компонента, а именно крышки распределителя. С небольшими зазорами свечей зажигания и низким вторичным напряжением пробой и перекрестное зажигание в крышке распределителя происходят довольно редко. Однако ситуация изменится при увеличении зазоров в свечах зажигания и напряжения вэлектрической цепи. В четырехцилиндровых и шестицилиндровых двигателях это можно преодолеть при использовании крышки большего диаметра, чтобы обеспечить больше пространства и, следовательно, больший воздушный зазор между выводами. Однако в восьмицилиндровых двигателях будет достаточно сложно найти пространство для установки крышки распределителя больших размеров. Проблема осложняется вслучае с десятицилиндровыми и 12-цилиндровыми двигателями, так как диаметр крышки распределителя должен быть еще больше.

Если электронный блок управления достаточно мощный, точные бесконтактные системы зажигания дают нам возможность индивидуальной настройки момента зажигания в каждом цилиндре, что означает, что мы сможем отрегулировать угол опережения зажигания вкаждом цилиндре. Таким образом, мы можем настроить каждый цилиндр так, как будто это отдельный двигатель. Из-за технических характеристик вентиляции двигателя, меньшего, чем нужно, потока охлаждающей жидкости через головку и блок цилиндров или проблем с распределением топлива и закиси азота температура в одном из цилиндров может быть ниже или выше, чем во всех остальных. При точной настройке зажигания мы можем увеличить мощность на выходе из цилиндров с более низкой рабочей температурой, увеличивая угол опережения зажигания. Также мы можем увеличить мощность или по крайней мере прочность при уменьшении угла опережения зажигания в цилиндрах с более высокой рабочей температурой.

Удалив распределитель, мы должны использовать другие средства, чтобы информировать электронный блок управления о том, когда поршень каждого цилиндра будет находиться в верхней мертвой точке. Вместо импульсного активирующего механизма в распределителе эта функция передается импульсному активирующему механизму, прикрепленному к передней части коленвала. В качестве альтернативного варианта вы можете использовать штифты «зажигания», установленные по окружности маховика. Независимо от их положения, когда каждый штифт будет проходить через магнитный генератор импульсов, на электронный блок управления будет поступать сигнал. Электронный блок управления в свою очередь будет рассчитывать соответствующий угол опережения зажигания и будет замыкать или размыкать первичную электрическую цепь низкого напряжения.

Наверно, главное в случае с этими системами, за чем придется пристально следить, – это точное расположение штифтов «зажигания», выбор штифтов подходящего диаметра, а также соответствующий воздушный зазор между магнитным генератором импульсов и штифтами. Учтите, что штифты «зажигания» должны быть установлены должным образом, чтобы обеспечить точное определение положения коленвала, но необходимость использования штифтов подходящего диаметра не менее важна. Производитель системы должен указывать минимально допустимый диаметр штифтов, но в любом случае лучше использовать штифты диаметром не намного меньше, чем размер генератора импульсов. Поэтому при использовании генератора диаметром 6мм используйте штифты «зажигания» с головками диаметром 6мм. Если вы будете использовать штифты с головками диаметром 3мм, показания генератора могут быть неточными, что приведет к возникновению различных проблем. Воздушный зазор между штифтом и генератором импульсов необходимо отрегулировать в соответствии с рекомендациями производителя (обычно он составляет 0,5–1 мм), иначе у вас возникнут проблемы с запуском двигателя.

Определение оптимального момента зажигания

Независимо от типа системы зажигания, которая используется в автомобиле, необходимо установить момент зажигания для вашего двигателя. Многие любители стараются установить слишком большой угол опережения зажигания, чтобы оптимизировать технические характеристики, но ясоветую использовать наименьший угол опережения зажигания, обеспечивающий максимальные технические характеристики. Раньше я часто слышал совет, что необходимо увеличивать угол опережения зажигания, пока в двигателе не появятся стуки, затем необходимо сместить угол опережения зажигания в сторону отставания на 2°. Этот метод мог оказаться более или менее точным в случае с заводскими двигателями снизкими техническими характеристиками и незначительными модификациями, но в случае с турбированными двигателями, особенно если речь идет о гоночных автомобилях, этот совет неуместен. Вряд ли вы услышите стуки при работе двигателя гоночного автомобиля, и даже если услышите, будет уже поздно.

Определять оптимальный угол опережения зажигания лучше всего путем испытания на динамометрическом стенде. Увеличивайте угол опережения зажигания, наблюдая за показаниями, и, как только при увеличении угла опережения мощность не будет возрастать или, возможно, даже снизится, сместите угол опережения в сторону отставания, так как вы зашли слишком далеко. Если вы будете регулировать угол опережения зажигания, используя проверку в режиме ускорения, а не в режиме установившегося движения, угол опережения зажигания будет слишком большим. Это происходит, потому что нагрузка не поддерживается на необходимом уровне в течение достаточного промежутка времени, чтобы температура камеры сгорания и поршней стала достаточно высокой. Поэтому угол опережения зажигания может быть больше, прежде чем двигатель начнет детонировать. Проверка в режиме ускорения очень полезна в качестве быстрой предварительной проверки, но затем необходимо снизить частоту вращения до 100 об/мин и зафиксировать показания в режиме установившегося движения.

Стоит также иметь в виду, что в турбированных двигателях угол опережения зажигания может влиять на технические характеристики турбокомпрессора. Если угол опережения зажигания слегка смещен в сторону отставания, температура выхлопных газов увеличивается. Если не перестараться, можно уменьшить время, необходимое на раскручивание турбинного колеса, а также увеличить давление наддува. Обратное утверждение также будет верным. Если угол опережения зажигания будет слишком большим, это не только негативно скажется на мощности вследствие процессов, происходящих внутри двигателя, но и снизит эффективность турбокомпрессора.

Если вы используете значение, близкое к максимально допустимому углу опережения зажигания, который может выдержать двигатель до того, как начнется детонация, необходимо внимательно следить за изменением условий атмосферного давления и при необходимости компенсировать их. При увеличении относительной плотности воздуха на 7–10% топливовоздушная смесь станет достаточно обедненной, что может привести красплавлению поршней, если вы не позаботитесь об обогащении смеси. Также снижение относительной влажности может стать причиной детонации двигателя, если вы не сместите угол опережения зажигания или кулачков в сторону отставания.

Аномалии во время процесса горения

Детонация и раннее зажигание могут привести к серьезным повреждениям двигателя. Раннее зажигание и самопроизвольное воспламенение топлива вызваны наличием «горячих» участков в камере сгорания или тем, что топливо становится нестабильным под воздействием высокого давления или температуры. Детонация – это чрезмерно интенсивное горение топлива (практически взрыв), вызванное столкновением двух волн пламени после воспламенения свечи зажигания. Если двигатель был поврежден, обычно причину можно определить при проверке поршней исвечей зажигания.

Опытные механики всегда используют лупу с подсветкой для проверки всех свечей зажигания на наличие признаков детонации.

Повреждения вследствие раннего зажигания обычно вызваны очень высокими температурами горения, которые плавят верхнюю часть поршня, атакже, возможно, перемычки между поршневыми кольцами. Если в днище поршня появилась дыра, будет казаться, что ее прожгли сварочной горелкой, а металл вокруг дыры будет расплавлен. В свечах зажигания, которые в течение длительного времени подвергались воздействию раннего зажигания, центральный электрод может расплавиться, а в крайнем случае изолятор также может быть расплавлен.

Обычно причиной раннего зажигания являются отложения в камере сгорания и на выпускном клапане, которые раскалились добела, но оно также может происходить из-за засорений в рубашке охлаждения, что приводит к возникновению «горячих» участков, а также при использовании слишком горячей свечи зажигания для данного двигателя. Хотя это и менее вероятно, но причиной также может стать перегрев поршня вследствие несоответствующей смазки, неподходящего зазора или повреждения поршневых колец.

Поршень, поврежденный вследствие детонации, в области днища будет покрыт питтингом, в крайнем случае в днище поршня может образоваться дыра. Будет казаться, что дыра была пробита насквозь, будут заметны трещины по окружности и сжатие металла. Свечи зажигания, подверженные детонации, обычно растрескиваются в области центрального электрода изолятора.

Во время детонации часть топливовоздушной смеси будет воспламеняться произвольно вследствие слишком высоких температуры и давления, после того как произойдет воспламенение свечи при помощи свечи зажигания. Два участка пламени непременно столкнутся, и последовавший взрыв подвергнет компоненты двигателя серьезной нагрузке. Детонация обычно возникает вследствие слишком большого угла опережения зажигания, а также несоответствующего состава топливовоздушной смеси (слишком обогащена или обеднена), но в турбированных двигателях или двигателях с нагнетателями слишком высокое давление наддува и высокая температура впускного заряда также могут вызвать детонацию.

Эрозия поршня непосредственно под свечой зажигания или по краям указывает на детонацию или раннее зажигание.