Příčiny, důsledky a optimální hodnoty časování zážehu pro spalovací motory

Pojem „časování zapalování“ majitelé moderních automobilů a dokonce i mechanici příliš často neslyší. A navzdory tomu časování zapalování stále existuje a hraje důležitou roli v provozu motoru. Který přesně zjistíme níže s pomocí Motordata OBD a znalostí o konstrukci spalovacích motorů.

Fyzický význam

Nejprve si promluvme o procesu provozu motoru. Během kompresního zdvihu, když se píst blíží horní úvrati (TDC), zapalovací svíčka vytvoří jiskru, která zapálí směs vzduchu a paliva. Směs ale nehoří okamžitě, ale poměrně pomalu, takže pokud ji zapálíte přímo na TDC, hlavního tlaku plynu dosáhnete, když už píst šel dost dolů. V tomto případě bude spalováním náplně směsi získáno velmi málo užitečné práce.

Pokud ale směs zapálíte trochu předem, můžete to udělat tak, že při TDC plyny vytvoří maximální tlak a nasměrují píst dolů s maximálním úsilím. V tomto případě bude užitečná práce maximální.

Je možná i opačná situace, kdy dojde k zapálení příliš brzy. V tomto případě se tlak plynu během spalování směsi vyvine ještě předtím, než se píst přiblíží TDC. Pak také nebude možné dostat z motoru plný výkon.

Časový interval mezi dosažením TDC a zapálením se nazývá časování zapalování. Neměří se však v jednotkách času, ale ve stupních úhlu natočení klikového hřídele, proto se samotný parametr nazývá „časování zapalování“ (neboli časování zapalování).

Moderní technologie nám umožnily „nahlédnout“ do spalovací komory za chodu motoru a časování zážehu nyní může vidět každý na vlastní oči. Pokud se to pokusíte zachytit obrázkem, bude to vypadat nějak takto:

Poloha pístu v okamžiku zážehu je zvýrazněna červeně a poloha TDC je zvýrazněna modře. To můžete vidět v akci ve videu níže.

U každého benzínového motoru musí být správně nastaveno časování zapalování. U úplně prvních vozů nastavoval časování zapalování řidič za jízdy – k tomu byla na volantu samostatná páka spolu s pákou plynu. V dokumentaci oněch let byl zvláště zdůrazněn tento aspekt řidičského umění – volba správného provozního režimu motoru. Některé dokumenty (například vozy Buick z období 1910-1920) používaly termín „koňský smysl“.

Čas ukázal, že řidič už má starostí dost, a tak z něj postupem času byla tato zátěž sejmuta. Přeneseme-li se do sovětského automobilového průmyslu sedmdesátých let, uvidíme, že časování zapalování již reguloval mechanik natočením rozdělovače (přerušovače rozdělovače) do určitého úhlu. V té době již možnost výběru OZ nebyla pro řidiče povinná, ale považovalo se to za dobrou formu, když majitel vozu sám věděl, jak tento úhel správně nastavit, stejně jako demontovat, vyčistit, sestavit, nainstalovat a nastavit karburátor. Již tehdy však zapalovací systém obsahoval mechanický a/nebo vakuový korektor, který posouval OZ v závislosti na zatížení motoru (ve skutečnosti na podtlaku v prostoru škrticí klapky nebo na otáčkách motoru).

Udělejme další skok v čase. Řízení OZ je v dnešní době zcela svěřeno elektronické řídicí jednotce (ECU) motoru. Řidič ani mechanik to nemohou ovlivnit – automobilky neposkytují standardní prostředky k ovládání tohoto parametru. To však nečiní tento parametr o nic méně důležitým pro chod motoru. To znamená, že při diagnostice musíte pochopit, co tento parametr znamená a jak jej ECU řídí.

Zásady řízení

SOP je jedním z parametrů, který ovlivňuje ekologičnost výfuku, proto je nezbytně přítomen v souboru parametrů vydávaných podle standardního protokolu OBD/EOBD. Jeho výstup často vypadá velmi zjednodušeně, protože ECU jej často počítá samostatně pro každý válec, ale existující parametr často stačí k vyhodnocení výkonu motoru. Navíc stačí vyhodnotit závislosti.

Pojďme se připojit k vozu Opel Astra H (byl vybrán, protože je po ruce, a ne z nějakých hlubokých důvodů) a podívejme se, jak vypadá závislost SOP na otáčkách motoru:

Je vidět, že na volnoběh je SOP někde v rozmezí 18-20 stupňů. To je v našich podmínkách. V chladnějším počasí se například bude pohybovat, protože teplota vzduchu v sání bude jiná. Na nezahřátém motoru bude OZ také jiné, např. ihned po startu bude zážeh co nejpozději. Motor totiž nevyžaduje hned po nastartování speciální výkonové charakteristiky, ale je nutné co nejdříve zahřát katalyzátor a lambda sondu. Pozdní zážeh vede k tomu, že do výfuku unikají nejžhavější výfukové plyny, což přispívá k nejrychlejšímu zahřívání lambda sondy a katalyzátoru.

Se zvyšující se rychlostí se zvyšuje OZ. Existuje zde velmi jednoduchý fyzikální význam: při vyšších rychlostech se píst pohybuje rychleji, ale rychlost spalování směsi se nemění. To znamená, že směs musí být zapálena dříve. Tato závislost přetrvává jak na volnoběh, tak za jízdy.

U vozů s rozdělovačem a korektorem zapalování závisela SOP pouze na jednom parametru. Se zpřísněním požadavků na ochranu životního prostředí se však objevily přísnější požadavky – bylo nutné vzít v úvahu mnohem více faktorů. To byl jeden z hlavních důvodů přechodu na elektronické řízení zapalování.

Pokud tedy potřebujete vyjádřit závislost SOP na vnějších podmínkách, bude to vypadat jako sada složitých trojrozměrných grafů, jako jsou tyto:

Mimochodem, při ladění čipu jsou tyto závislosti zpravidla také ovlivněny. V závislosti na cílech chiptuningu může firmware tuto závislost posunout buď do ekonomičtějšího režimu, nebo do dynamičtějšího.

Abnormální režimy

V normálním režimu hoří směs pomalu, ale při detonaci hoří o řád, nebo dokonce o dva řády rychleji. Jedná se vlastně o výbuch směsi. Problémem tohoto režimu je, že tlak také roste mnohem rychleji než při běžném spalování. To vede k rázovému zatížení částí motoru, především pístu. Takové zatížení může vést ke zničení motoru, takže je třeba se vyhnout detonaci.

Pravidelně fungující systém s distributorem na stejných vozech Zhiguli a Volha obecně umožňoval detonaci v určitých režimech, navíc jeho přítomnost v těchto režimech byla známkou správně nakonfigurovaného OZ. Opravárenské manuály obsahovaly doporučení zrychlit na rychlost 50 km/h a na přímý převod a prudce sešlápnout plynový pedál k podlaze. Při správně nastaveném OZ mělo dojít ke krátkodobé detonaci.

V moderních systémech ECU také monitoruje detonaci, a to nejčastěji stejným „staromódním“ způsobem, doslova podle sluchu. Součástí systému je snímač klepání, což je prakticky mikrofon. Tento snímač je namontován na bloku válců.

Snímač klepání a jeho charakteristické umístění na bloku válců

Pokud se v motoru objeví charakteristické zvuky klepání, ECU je „slyší“ a zasáhne. Některé systémy nemají samostatný snímač klepání a klepání není monitorováno „uchem“, ale sledováním proudu protékajícího zapalovacími svíčkami. Touto technikou se nebudeme blíže zabývat, pouze zmíníme, že to bylo provedeno například pomocí systému Trionic na vozech Saab 9000.

Tak či onak, po detekci detonace se ECU musí ujistit, že již k detonaci nedochází. ECU zpravidla posune zapalování později, tj. sníží SOP, dokud si neuvědomí, že detonace ustala. Příliš pozdní zapalování povede k poklesu výkonu, jak jsme již probrali na začátku článku, ale mnohem lepší je pokles výkonu než mechanické poškození motoru. Právě tak je moderní motor v zásadě schopen provozu i s osmdesátistupňovým benzínem. Nastartuje a bude fungovat a s největší pravděpodobností se hned nerozpadne. Nebude však schopen vyvinout normální výkon a při pokusu o aktivní jízdu „ztichne“.

Proto všechna tvrzení, že moderní motor se dokáže „přizpůsobit“ jakémukoli benzínu a že AI-92 lze údajně nalít do jakéhokoli motoru, jsou nepodložená. Neexistuje žádná adaptace. Stane se něco takového: ECU „slyší“ detonaci a posouvá OZ, dokud nezmizí, pak postupně vrací OZ zpět, znovu „slyší“ detonaci a tak dále v začarovaném kruhu, dokud se benzín se správným oktanovým číslem nedostane do motor. Hlavním problémem tohoto režimu je, že k detonaci stále dochází, jen ne neustále, ale přerušovaně. To samozřejmě zabraňuje okamžitému rozpadu motoru, ale žádný užitek z toho není. Pozdní zážeh navíc vede k tomu, že se k výstupu dostanou teplejší výfukové plyny, nebo dokonce ještě hořící směs, což může vést k vyhoření ventilů a přehřátí katalyzátoru a přehřátí katalyzátoru jej téměř zaručeně zničí.

U některých přeplňovaných motorů má ECU také schopnost řídit plnicí tlak. Samozřejmě ne přímo, ale přes ovládání solenoidového ventilu v pneumatickém vedení až k pohonu odpadního ventilu turbíny. Zpravidla se to děje v těch motorech, kde plnicí tlak dosahuje hodnot, které v určitých situacích mohou vyvolat detonaci. V těchto systémech, když dojde k detonaci za přítomnosti vysokého plnicího tlaku, dojde kromě posunu plnicího tlaku k otevření zmíněného elektromagnetického ventilu, což vede k otevření wastegate a poklesu plnicího tlaku. Dělá se to na již zmíněných vozech Saab a tento ventil se nazývá APC.

Proto se důrazně doporučuje používat palivo s oktanovým číslem, pro které je motor konstruován. V provozuschopném motoru se správným palivem k detonacím nedochází.

Žhavící zapalování

Existují situace, kdy se směs vzduchu a paliva vznítí nikoli z jiskry, ale proto, že ve spalovací komoře je místo, které je zahřáté nad přípustnou teplotu. Mohou to být například usazeniny karbonu ve spalovací komoře nebo svíčka s nesprávným tepelným hodnocením – zpravidla se jedná o důsledek chyby ve výběru svíček.

Tato situace se nazývá „žhavé zapálení“ a je špatná především proto, že zapálení nastane dříve, než bylo plánováno. To je špatné stejně jako příliš raný OZ – ve skutečnosti bude část práce plynů nasměrována „proti“ užitečné práci. Navíc takové vznícení směsi může způsobit detonaci a o problémech s tím spojených jsme už mluvili docela dost.

Problém s doutnavým zapalováním je ale čistě „mechanický“ – řídící jednotka nemá možnost tento proces nějak ovlivnit, takže zde diagnostický skener moc nepomůže.

Ukazuje se, že je příliš brzy na to, aby automechanici a majitelé aut hodili znalosti o UOP do kouta své mysli. Například pochopení tohoto parametru snadno pomůže, byť pouze se standardním protokolem, „chytit“ fakt detonace a podle továrního protokolu na mnoha autech jsou k dispozici i parametry, jako je detonační posun OZ pro každý válec. A pochopení procesů probíhajících v motoru a řídicím systému je hlavní podmínkou pro rychlé pochopení příčin poruchy a její odstranění. O dalších procesech budeme nadále mluvit v dalších článcích.

Bochkanov Jevgenij Alexandrovič
© Legion-Avtodata
Moskva, Zelenograd
[email protected]

V procesu kalibrace (vstřikovač leden 5.1) SOP mého motoru BMW M10 jsem zjistil, že zvýšení SOP ve všech režimech o 10 stupňů oproti VAZ 2111 stále nevedlo k detonaci.

Maximální dosažitelný SOP u verze s rozdělovačem je 45 stupňů

Omezil jsem kalibraci na 46 stupňů.

Zajímalo mě maximální přípustné pouze proto, že jsem chtěl při nastavování zjistit jeho „nebezpečí“ (které je na prvním místě, uzamčení nebo detonace).
______________________________________________________

Nedochází k detonaci v žádném režimu (rychlost 10 km/h ot./min. od 800 do 4500 tis. na všechny převody), ani v oblíbeném – od podlahy ke stropu na přímý převod při 60 km/h
Benzín 92. Kompresní poměr nejméně 8,6. Složení směsi je sporné.

1) Je kritériem maximální SOP detonace nebo „zablokování pístu v TDC“?

2) Je na základě zkušeností optimální OZ na hranici detonace z hlediska získání maximální PRŮMĚRNÉ hodnoty práce, nebo má pád do 10% „koridoru“ úplně stejný efekt?

3) Jak najít optimální SOP? ______________________________________________________________
Moje myšlenky na toto téma

ICE má takovou nádhernou vlastnost – pokud postavíte zmíněný
zde je graf tlaku ve válci z polohy pístu (při konci komprese a silovém zdvihu), pak plocha pod touto křivkou je úměrná práci daného válce v pracovním zdvihu. A tato oblast bude maximální v jednom jediném případě – když je bod maximálního tlaku
se nachází na přesně vymezeném místě. Liší se pro různé motory, ale obecně tento bod leží někde v oblasti 12-15 stupňů po TDC. Při jakékoli rychlosti a provozním režimu motoru. Tito. je invariantní.

Polohu tohoto bodu upravuje OZ. Protože fyzikální podstata procesu nezahrnuje stupně, ale koneckonců čas, aby se tento bod udržoval na optimálním místě, SOP se bude lišit při různých rychlostech. Závislost SOP, při které bude bod maximálního tlaku v optimu, na otáčkách bude křivkou optimální SOP.

To je však teoreticky. V praxi dochází i k detonaci. Na grafu UOZ-obratů je tzv hranice detonační zóny (tj. čára maximální SOP při dané rychlosti, při které ještě nedochází k detonaci). Při nízkých rychlostech jde tato hranice výrazně nad hranici optimálního SOP a při vysokých rychlostech také. A v průměru – nižší.
Pro získání maximálního výsledku by tedy skutečná SOP měla být kombinací čáry optimální SOP a hranice detonační zóny – při nízkých rychlostech jde po linii optimální SOP, poté po hranici detonačního pásma. detonační zóně, poté opět podél linie optimální SOP.

Teoreticky je tedy možné zahnat motor do detonační zóny i na volnoběh. Ale reálně to asi nevyjde, protože. v tomto případě se bod maximálního tlaku nejen posune daleko od optima, může se posunout před TDC a pak se motor prostě zastaví, dojde k tzv. „obrácený úder“

____________________________________________________________
Navrhované možnosti pro nalezení optimálního SOP od účastníků

Vítr
Pokud se nejedná o kompresi s přesně vypočítaným kompresním poměrem, pak pro dosažení detonační zóny budete muset spustit firmware na benzín 76. a poté zvyšte stupně o 4 na 92

protože při takové kompresi 92 nemusí dojít k žádné detonaci a optimální zóna může jednoduše proklouznout bez povšimnutí

a počáteční úhly pro rovnoměrné a stabilní XX budou 15-18 stupňů

Fedorych
2) Stojan motoru, např. metoda pátého bodu, podle pružnosti. Samozřejmě, že je (hlavně ten druhý je velmi hrubý). Mimochodem objevila se informace, že přes kopec vyvinuli těsnění hlavy válců s integrovanými tlakovými čidly, myslím, že není třeba vysvětlovat k čemu (k čemu) to je

3) V zásadě bude výchozím bodem rozpis OZ nativního distributora
— spodní mez je omezena odstředivým regulátorem,
a horní je vakuový. V důsledku toho máme chodbu o šířce nepřesahující 12 stupňů (podle vakuometru).

Existují přibližné vzorce nebo grafy pro vztah mezi vypouštěním (možná DBP) a cyklickým plněním. Chápu samozřejmě, že vakuový výboj je ovlivněn mnoha konstrukčními faktory atd. , ale přesto.