Момент зажигания

Всем мотолюбителям со стажем хорошо известно, насколько важно на мотоцикле правильно установить момент зажигания. И это понятно: искра, проскакивая в нужный момент между электродами свечи, воспламеняет горючую смесь, сжатую в цилиндре. Для ее сгорания необходимо определенное время, которое зависит от состава смеси, способа поджига, энергии и длительности искры, конструктивных особенностей двигателя, степени сжатия, температуры и ряда других факторов. Но если допустить, что время горения в целом постоянно, то для обеспечения нормального режима работы двигателя внутреннего сгорания и получения полной мощности момент поджига должен происходить в определенное время и изменяться в зависимости от числа оборотов коленчатого вала.

При установке более раннего момента зажигания максимум давления в цилиндре при сгорании горючей смеси достигается, когда поршень еще не прошел ВМТ. В результате — повышенные нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма, возникновение детонации и стуков, возможны разрушения деталей двигателя, перегрев, прогары поршня, увеличенный расход топлива, снижение мощности.

Установка позднего момента зажигания также приводит к снижению мощности, горючая смесь сгорает не полностью, а из-за перегрева снижаются тяговые свойства двигателя. Внешне результат езды при позднем зажигании — цвета побежалости на выпускных трубах.

Необходимую зависимость угла опережения зажигания от числа оборотов на автомобильных двигателях осуществляет в большинстве случаев механический центробежный автомат. Однако практическое достижение требуемых (близких к оптимальным) характеристик системы зажигания с таким регулятором сильно затруднено по очевидным техническим причинам: сложность конструкции, невозможность обеспечить высокую точность и повторяемость исполнения в массовом производстве отдельных деталей центробежного механизма, качество настройки. Еще больше проблем появляется при использовании механических центробежных регуляторов на мотоциклах из-за конструктивных особенностей двигателя и условий его эксплуатации.

Поэтому, как правило, на мотоциклетных двигателях малой и средней мощности механических регуляторов опережения зажигания попросту нет. Угол опережения постоянен и выбирается из определенного компромисса — близким к оптимальному для наиболее часто используемого режима эксплуатации, например, по максимуму крутящего момента и оборотам несколько выше средних. В итоге — затрудненный пуск; на малых оборотах — излишние ударные нагрузки, на высоких оборотах — недобор мощности и повышенный нагрев. Цена компромисса — повышенный износ двигателя, увеличение расхода топлива и токсичности отработавших газов.

В настоящее время прослеживаются следующие тенденции в оснащении мотоциклов системами зажигания заводами-изготовителями: на тяжелых мотоциклах устанавливают бесконтактную батарейную систему зажигания, на более легких двухтактных двигателях — тиристорную систему зажигания.

С точки зрения авто- или мотолюбителя главным потребительским качеством системы зажигания является надежность. Поэтому, несмотря на наличие систем зажигания, способствующих повышению топливной экономичности и снижению ток-

сичности отработавших газов (микропроцессорные, бесконтактные с увеличенной мощностью искрового разряда, не говоря о таких «экзотических», как плазменные, фотохимические, лазерные), наиболее простой, надежной, относительно дешевой и, как следствие, наиболее распространенной продолжает оставаться обычная контактная «классическая» система зажигания (КСЗ).

Автомобильные и заводы по выпуску мотоциклов продолжают комплектацию двигателей КСЗ, и не было бы у такой системы альтернатив, особенно при использовании ее в расчете на массового потребителя, если бы не присущие КСЗ следующие основные недостатки: изменение параметров в процессе эксплуатации, связанное с ухудшением качества контактов прерывателя, и, как следствие, необходимость частого обслуживания контактов (чистка, регулировка), снижение энергии искры, особенно при пусковых оборотах из-за возникновения дуги.

Вниманию читателей журнала, а также производителей мототехники предлагается нетрадиционная система зажигания, относящаяся к новому классу электронных систем («За рулем», 1992, № 9, с. 11). Данные системы основаны на параллельном подключении электронного коммутатора к контактам обычной «классической» системы зажигания. При использовании их достигается максимальная надежность системы зажигания в целом и устраняются недостатки, характерные для КСЗ.

При таком способе коммутации, в основе которого лежит накопление энергии в катушке зажигания с помощью тока, протекающего через контакты прерывателя (как в «классике»), «размыкание» осуществляется электронным коммутатором. В этом случае электроника не только повышает надежность контактной группы и исключает электродуговую эрозию контактов, но и увеличивает энергию искрообразования и длительность искры во всем диапазоне оборотов двигателя, Кроме того, за счет прерывания тока в первичной цепи катушки зажигания силовым элементом (специально разработанным для систем зажигания мощным транзистором) создаются условия, необходимые для самоочищаемости контактной группы.

В дополнение, в предлагаемом электронном блоке реализован регулятор угла опережения момента искрообразования, выполняющий функцию, аналогичную центробежному автомату.

Отработанная за десятилетия КСЗ имеет высокую надежность, и даже выход из строя электронного блока приводит лишь к потере тех положительных качеств, которые дает электронная часть системы, при сохранении работоспособности зажигания, а значит, и двигателя мотоцикла в целом.

Какие же дополнительные положительные потребительские качества появляются при реализации «электронной центробежки»?

В первую очередь такие электронные системы регулирования момента зажигания гораздо точнее обеспечивают получение требуемых характеристик, чем обычные механические регуляторы. Кроме того, эти характеристики стабильны при эксплуатации, и устройство не требует обслуживания. Следует также отметить, что с помощью электронного регулятора момента зажигания обеспечивается стабилизация оборотов холостого хода, что чрезвычайно трудно достичь с применением механического центробежного автомата. На рисунке приведен примерный вид І характеристики электронной 1 системы регулирования моменте зажигания. Впадина на характеристике соответствует зоне стабилизации холостых оборотов.

Таким образом, при использовании в двигателе мотоцикла системы зажигания с параллельной коммутацией и автоматическим регулированием момента зажигания достигается стабильность работы системы зажигания в течение длительного периода эксплуатации, что позволяет практически забыть о регулировках момента зажигания, зачистках контактов, проверках состояния свечей. Во-вторых, снижается величина холостых оборотов — двигатель устойчиво работает на малых оборотах с достаточной нагрузкой. В-третьих, повышается максимальная мощность двигателя, максимальная скорость, приемистость, удобство езды по пересеченной местности и в городских условиях. В-четвертых, улучшается топливная экономичность (конечно, точные количественные оценки требуют дополнительных испытаний и зависят от типа мотоциклетного двигателя и настройки карбюратора. Тем не менее возможно снижение эксплуатационного расхода топлива на 19—15 %). Наконец, рассматриваемая система обеспечивает легкий пуск двигателя и исключает неприятные последствия его работы с неоптимально установленным моментом зажигания.

Следует еще раз подчеркнуть, что при параллельной работе контактной группы и электронного коммутатора общая надежность системы зажигания увеличивается многократно, поскольку не только оптимизированы условия работы контактов прерывателя, но и режим работы коммутирующего транзистора.

Появление параллельных систем зажигания не случайно и вытекает из тенденций развития и использования их в автомобильной промышленности, где традиционно много усилий тратится на поиск новых и совершенствование уже принятых решений. На сегодняшний день в нашей стране, да и за рубежом доминируют два направления — КСЗ и бесконтактные, с применением датчика на эффекте Холла, транзисторные системы с повышенной энергетикой искры. Последние обеспечивают устойчивую работу двигателя, рассчитанного на эксплуатацию на обедненной смеси.

Конденсаторные (тиристорные) системы так и не нашли широкого применения в автомобильных системах зажигания. Причиной этому послужили два основных недостатка таких систем. В первую очередь — малая длительности — 0,3—0,5 м/сек.

Что касается конденсаторных систем для мотоциклетных двигателей типа магдино, то они имеют энергетику в искре еще меньше— 1,5—2 мдж при длительности 0,2—0,3 мсек. Малая энергия искрового разряда не всегда обеспечивает нормальное горение смеси, и, как следствие, двигатель становится очень чувствителен к составу смеси. Не вдаваясь в подробности процесса воспламенения горючей смеси, отметим, длительность искры, а во-вторых — сложность электронного блока. Попытки увеличения длительности искрового разряда непременно приводили к существенному усложнению устройств и, как следствие, к увеличению их стоимости и снижению надежности работы. Неоспоримое положительное свойство конденсаторных систем — крутой фронт нарастания напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания, способный обеспечить искровой разряд в условиях загрязнения или увлажнения высоковольтной части системы, сводится на нет малой энергией и длительностью искры. Так, если автомобильная КСЗ обеспечивает энергию искры 12 мдж при длительности разряда порядка 1,5 мсек, то конденсаторная может обеспечить лишь 4— 10 мдж (в зависимости от способа накопления энергии в конденсаторе).

Такая энергетика и длительность искрового разряда близки к критическим величинам, возможны отдельные пропуски зажигания, незаметные для водителя. В результате наблюдается ухудшение экономичности и увеличение вредных выбросов. Параметры же искрового разряда в обычных КСЗ более чем достаточны. Предлагаемая к рассмотрению система зажигания с параллельной коммутацией и регулированием момента зажигания, как уже было отмечено, относится к новому классу систем зажигания и, конечно, требует получения количественных, практических подтверждений эффективности ее работы на мотоциклетных двигателях.

Вместе с тем, установка такой системы на двигатели, оснащенные КСЗ, не влечет каких-либо модернизаций. Электронный блок небольшого объема (порядка 40 см) устанавливается в любом месте и подключается тремя проводами: на массу, «плюс» катушки зажигания, на контакт катушки, соединенный с прерывателем. Момент зажигания при этом должен быть установлен в пределах 33—37 до ВМТ. Отсюда ясно, что переход на новую систему зажигания не требует от заводов-изготовителей мотоциклов переоснащения и освоения производства, а лишь увеличивает один пункт в комплектации. И от мотолюбителя не потребуется особых знаний и больших усилий при установке такого блока как дополнительного устройства. Взамен же мотолюбитель получит те положительные потребительские качества, о которых мы уже упоминали.

В настоящее время на одном из московских предприятий ведется подготовка к серийному выпуску электронного блока под условным названием «Оптимум-М» на основе описанной системы зажигания. Изделие должно поступить в розничную торговлю в конце 1993 г.

Этот электронный блок реализован с учетом патента на параллельный способ коммутации катушки зажигания и обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с аналогичными по функциям системами зажигания, построенными на других принципах..

Несмотря на внешнюю простоту устройство содержит много сложных конструктивных и технологических решений, обеспечивающих изделию стабильность параметров и высокую надежность работы. Жесткие требования по надежности и условиям эксплуатации к такому типу устройств не позволяют добиться положительных результатов при изготовлении в радиолюбительских условиях.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *