Какво е изпреварване на запалването?

Бензиновите двигатели запалват гориво-въздушната смес чрез искрата от запалителната свещ. Теоретичният цикъл показва, че моментът за генериране на тази искра е, когато буталото е на върха. Това означава, че сместа е напълно компресирана. На практика обаче това не е така, защото горивото не се запалва напълно моментално. Ето защо има това, което е известно като аванс на запалване.

Проблемът на теоретичен цикъл което обяснява работата на двигателя е, че той не взема предвид някои съображения, които физиката ни дава. Времето, което отнема време, за да изгори сместа е около 2 милисекунди. Време, което може да изглежда пренебрежимо малко, но е много, ако вземем предвид голямата скорост, с която се случват нещата в горивни камери.

Комо произведения

За да ви даде ясна представа колко бързо се движи един двигател, когато се върти с 2.000 оборота в минута, буталото се движи нагоре и надолу около 33 пъти в секунда. Това ще рече, че вашият колянов вал обикаля 30 хилядни от секундата за завършване на завой. Следователно буталото отнема около 15 хилядни, за да се качи или слезе.

Ако това ви звучи бързо, представете си колко времена се намаляват, ако двигателят се върти до 4.000 об/мин, 6.000 об/мин или дори повече. В следващото видео можете да видите Разпределителни валове на двигател, който се върти от празен ход до 14.000 1 оборота в минута (типичен режим за Формула XNUMX):

Знаейки това, 2 хилядни, необходими на горивото да изгори, не изглеждат толкова кратко време. Особено ако искате да се възползвате от импулса, който дава всяка експлозия. Поради тази причина предварителното запалване е много важна техника, която не е нищо повече от стартиране на изгарянето на смесете, когато бутало все още върви нагоре.

Напредването на запалването в градуси

Начинът, по който се измерва напредването на запалването на двигателя, не е в милисекунди. Всъщност, за да го калибрирате добре Измерва се в градуси на въртене, направени от коляновия вал.. Припомняме ви, че когато буталото се спусне поради експлозията, коляновият вал се завърта на 180º.

El идеален момент за горивно-въздушната смес да завърши изгарянето е между 17º и 23º на въртене. Така че, за да се постигне това навреме, трябва ускорете запалването с няколко градуса преди буталото да е в горна мъртва точка (TDC). С други думи, преди коляновият вал да е на 0º на въртене.

Но… ние също не можем да отидем твърде далеч, защото ако го направим твърде рано, експлозията ще избута буталото преди да достигне TDC и следователно то ще се опита да накара двигателя да се завърти в обратната посока, към която се е движил. Тази ситуация, при която изпреварването на запалването е твърде голямо (в градуси), е известно като кайма от свързващи пръти, което се вижда от тези характерни метални звуци. Много вреден ефект, който причинява дисбаланси и вибрации, които са много вредни за вътрешните части. В екстремни случаи буталото може да отскочи надолу. Нещо малко вероятно при многоцилиндровите двигатели, поради инерцията, която носят, но при един или два цилиндъра може да причини много сериозни щети.

системи за предварително запалване

Тъй като двигателят не винаги се върти с еднаква скорост, той изисква малко система, която променя изпреварването на запалването, ако е необходимо. В миналото са използвани повече или по-малко сложни елементи, за да се постигне това механично, въпреки че днес всичко се контролира от компютъра на автомобила. Има основно три вида механизми, отговорни за това:

Електронно авансово запалване

Започваме с него, защото настоящи двигатели те работят благодарение на електрониката и са оставили след себе си много механични устройства, които вече не са необходими. Този, който отговаря за избора на момента на запалване, е компютърът на автомобила, който получава множество данни за точно отгатване: температурата, количеството въздух, оборотите на двигателя благодарение на сензора на коляновия вал и т.н.

Свързана статия:

Основна работа на блока за управление на двигателя (ECU)

Предварително вакуумно запалване

В един стара система използва се за регулиране на напредъка на запалването въз основа на количеството въздух, получено от двигателя. Колкото по-малко въздух получавате, толкова повече време отнема на сместа да се запали, така че трябва да запалите искра малко по-рано, за да извлечете максимума от експлозията.

Действа с помощта на вакуума, или по-точно депресията, която се генерира в всмукателен колектор. Тази депресия засяга увиснала мембрана с разликата в налягането от двете страни. Това движи пружина, която променя калибрирането на искрата. Освен това обикновено има две камери, едната отговаря за изпреварването на запалването, а другата за забавянето, ако е необходимо.

Свързана статия:

Самозапалване, детонация и удар на биела

Предварително центробежно запалване

Само тази система регулира изпреварването на запалването според оборотите които имат двигател по всяко време. Колкото повече са оборотите, толкова повече трябва да очаквате запалването на запалителните свещи, така че горивото да изгори в точното време.

Работи благодарение на две центробежни тежести или платини. Колкото по-бързо се върти елементът, в който се намират, толкова повече се изнасят. Неговата позиция определя колко напредва запалването в разпределителя.

Последици от забавено запалване

Ако гориво-въздушната смес се запали късно, ще се използва по-малко кинетична енергия на газове възпаление. За да разберем това, може да се направи сравнение с велосипед: ако прилагаме сила само когато педалът е вече много надолу, едва ли ще получим инерция. Ако обаче натиснем педала, когато е по-високо, ще получим много по-голяма скорост.

Това обаче не е единствената последица на забавено запалване. Тъй като експлозията остава същата, въпреки че не се възползваме добре от нея, генерираната топлина се предава в по-голяма степен на стените на цилиндъра. С други думи, получаването на по-малко кинетична енергия от експлозията означава прехвърляне на повече топлинна енергия. Това, което в инженерството се нарича a Menor термична производителност.

Освен това, ако забавянето на запалването е силно изразено, все още може да има пламъци, когато се отворят клапани ауспух, който изпраща допълнителна топлина там, където не трябва да бъде. Нещо, което може сериозно да повреди двигателя.

грешки и проблеми

• В настоящите двигатели, където електрониката преобладава, грешките в изпреварването на запалването обикновено се причиняват от a неизправност на сензора които докладват на компютъра. Независимо дали е този, който брои оборотите на коляновия вал, или други, които измерват стойности, свързани с въздух, температура и т.н. Може да се дължи и на a лошо програмиране де ла разпределително табло в случай че това стойностите са променени от плат.
• Когато говорим за това по-стари двигатели, проблемите може да се дължат на повреда или лоша настройка на механичните елементи дел Запалителна система, Например, неправилна настройка на фиксирания аванс които дилърът има. Тоест, преди да задейства каквато и да е система за вакуумно или центробежно запалване. Фиксираният аванс е този, който поддържа двигателя да работи на празен ход, за да бъде модифициран по-късно според нуждите. При авансите на електронното запалване би било лошо програмиране на фиксирания аванс.
• Проблеми с прекъсвача. Това е камерата, която прави контакт, за да изпрати тока към щепсели е повреден, лошо регулиран или има неправилна форма. Квадрат за четирицилиндрови двигатели, шестоъгълен за шест, осмоъгълен за осем, дванадесетоъгълен за 12 и т.н. Както можете да си представите, в последния случай дисбалансът на двигателя ще надхвърли проблем с изпреварването на запалването. Също така, дори ако камерата е правилна и добре калибрирана, може да има a промяна в разстоянието, което разделя контактите на прекъсвача.
• La верига o колан, който поддържа системата за запалване координирана с останалата част от двигателя е разтегнато. Следователно авансът не е хармонизиран и двигателят работи необичайно.
• В системите на аванс на вакуумно запалване че неприспособяване пневматичният аванс елемент на мембрана. Този елемент е изработен от гума, така че може да се повреди с течение на времето.
• В системите на центробежно изпреварване на запалването, че двете маси които описахме по-горе не се движат свободно и следователно не реагират добре на скоростта на въртене. Така че трябва да преминете към платинена корекция.

аванс на запалване и гориво

Друга особеност е, че използваното гориво влияе колко далеч може да бъде напреднало запалването (и вземете повече мощност). 98 горива октан те имат по-малка склонност към изгаряне, следователно, докато сместа се компресира, когато буталото се издига, те са по-малко склонни да се самодетонират. Следователно може да се приложи по-голямо изпреварване на запалването, без горивото да избухне преди горната мъртва точка (TDC).

Между другото и анекдотично, E85 има октаново число от 105, което ще позволи да се увеличи съотношението на компресия в бъдещите двигатели, но ще обясня това друг ден. Въпреки че това ще трябва да премине през широкото приемане на това гориво на пазара. Освен това горивата със 97 y 100 октаново число, вместо традиционните 95 и 98 октаново число. С какво може да се постигне по-голямо изпреварване на запалването или други предимства, като напр по-високо съотношение на компресия.

Изображения – Кевин Рийз, Робърт Каус-Бейкър, Емилио Кюфер, Едуардо Отубо