Optimální generátor úhlu časování zapalování

Problém získání maximálního výkonu ze spalovacího motoru zajímá mnoho automobilových nadšenců. Pro zvýšení výkonu motoru můžete vyvrtat a vyleštit palivová vedení, upravit jejich spoje se spalovací komorou, boostovat atd. Ale kromě toho existuje ještě jeden způsob, jak zvýšit výkon motoru – minimalizace ztrát udržováním optimálního úhlu časování zapalování v celém rozsahu otáček klikového hřídele (CS).

Většina „západních“ společností tento problém již dávno vyřešila – palubní počítač monitoruje a řídí všechny procesy v chodu motoru. V domácím automobilovém průmyslu nebyla této problematice věnována náležitá pozornost a v důsledku toho se charakteristika úhlu předstihu zapalování, tvořená odstředivým regulátorem instalovaným na téměř všech domácích automobilech, shoduje s optimální charakteristikou nejlépe ve 2-3 bodech (obr. 1, v některých oblastech se může lišit od optimální o více než 30% a při dlouhodobém provozu automobilu se tato hodnota zvyšuje).

Jako první na to zareagovali nadšenci do aut a rádií. Díky nim se objevily poměrně jednoduché obvody korektoru časování zapalování. Jejich činnost je založena na principu formování nastavitelného časového intervalu, během kterého se zpožďuje tvorba jisker. Protože úhel předstihu zážehu a zadaný časový interval při různých otáčkách motoru nejsou proporcionální, pak se při takové korekci při vysokých otáčkách motoru úhel předstihu zvětší natolik, že nadělá více škody než užitku. Někteří autoři proto zakazují korekci při rychlostech KB nad 2000 – 2500 ot./min.

Další etapou bylo vytvoření korektorů, jejichž princip činnosti byl založen na vytvoření přímo nastavitelného úhlu předstihu zážehu. Tento způsob je sice progresivnější, ale stejně jako předchozí má jednu nevýhodu – oba vytvářejí zpoždění, která se přidávají k původně nesprávné charakteristice tvořené odstředivým regulátorem. Dalším krokem je proto upustit od použití odstředivého regulátoru a vytvořit generátory optimálního úhlu předstihu na základě ROM obsahující kódy pro optimální rozdělení úhlu předstihu v závislosti na frekvenci otáčení KB. Jedno takové zařízení je popsáno níže.

Zařízení funguje na principu, že optimální charakteristika časování zapalování v celém pracovním rozsahu motoru (od 600 do 6000 ot/min) je rozdělena do 256 sekcí. V každé sekci je zaznamenána hodnota úhlu předstihu zážehu, zakódována v rozsahu od 0 do 256 a zapsána do ROM s kapacitou 256 bytů. Je zajištěno provozní posunutí zadané charakteristiky podél vertikální (hladké) a horizontální (stupňové) osy, což umožňuje přizpůsobení různým typům motorů a různým značkám benzínu.

Schéma generátoru je na obr. 2. Jeho práci lze rozdělit do tří etap:

— fáze měření úhlové frekvence otáčení KB

— fáze vytváření nastavitelného úhlu časování zapalování (vertikální nastavení)

— fáze vytváření optimálního úhlu časování zážehu.

První stupeň začíná, když je z magnetického snímače na vstupu zařízení přijata vysoká logická úroveň. Současně integrační řetězec C4 R6 generuje impuls, na jehož náběžné hraně začne pracovat generátor (G1) sestavený na DD1 3.

Impulzy s frekvencí f1 až D3 3 jsou přiváděny na vstup kaskádově zapojených čítačů DD4, DD5, které zvyšují počet a shromažďují informace o době trvání vstupního impulsu. Po dokončení vstupního impulsu je na adresové vstupy ROM odeslána informace o jeho trvání (tj. hodnota otáček KB) z výstupů DD4 DD5 v binárním kódu. V ROM se podle přijaté adresy vygeneruje kód časového zpoždění, který odpovídá optimálnímu úhlu předstihu zážehu (pro naměřenou hodnotu otáček KB). Tento kód v binární podobě je zapsán paralelně do registrů čítačů DD7, DD8 impulsem generovaným řetězcem C7 R9. Současně se zablokuje generátor G1, generátor G2, namontovaný na DD1 4, začne generovat impulsy s frekvencí f2 a čítače DD4 DD5 začnou pracovat na snížení počtu, tj. začíná druhý stupeň.

Je třeba poznamenat, že v první fázi v režimu spouštění motoru (při otáčkách KB pod 600 ot./min) DD4 DD5 čítače přetečení. V tomto případě je na kolíku 7 čítače DD5 generován krátký záporný impuls, který přepne spoušť DD2 3, DD3 2 (T1), což zase zablokuje činnost čítačů DD4, DD5 s maximální informací zaznamenanou v nich (kód 255). Obvod zůstává v tomto stavu až do konce vstupního impulsu, při jehož poklesu se přes integrační řetězec C7 R9 vytvoří záporný impuls, zaznamenávající kód 255 v DD7 DD8. Současně prostřednictvím řetězce C5 R5 dochází k zpětnému přepínání spouště T1 a je povolena operace odečítání čítačů DD4 DD5.

Když čítače D4, D5 počítají na nulu, je na kolíku 7 čítače DD5 generován krátký záporný impuls, spínací spoušť T1, která zase blokuje činnost čítačů DD4, DD5 a umožňuje činnost DD7, DD8. V tomto okamžiku končí druhá etapa a začíná třetí.

Čítače DD7, DD8 s informacemi zaznamenanými na konci prvního stupně pracují na odečítání. Podle signálu povolení spouštění T1, přicházejícího přes prvek DD2.1, začnou vnímat impulzy generované generátorem GZ, sestaveným na DD1.1, a po dosažení nulové hodnoty generují záporný impulz (na kolíku 7 DD8), přepnou spoušť na DD3.1, DD3.4 (T2), což zase přes DD2.1, DD7, blokuje činnost výstupního signálu VDD a zpoždění 8.

Časová schémata činnosti obvodu jsou na obr. 3. Obr.

Charakteristické body diagramů:

0 — začátek kladného vstupního impulsu, který umožňuje inkrementaci čítačů DD4, DD5 až do konce vstupního impulsu nebo do jejich přetečení;

1 – (pouze pro režim startování motoru) – obsah čítačů DD4, DD5 dosáhl maxima (255); blokování DD4, DD5 až do konce vstupního impulsu;

2 – záznam obsahu DD4, DD6 přes převodník kódu DD6 na DD7, DD8; konec práce G1; resetování zámku DD4, DD5 a zahájení jejich práce od G2 pro odečítání;

3 – obsah DD4, DD5 dosáhl nuly a jejich provoz je zablokován; pracovní povolení DD7, DD8;

4 – obsah DD7, DD8 dosáhl nuly a jejich provoz je zablokován; na kolektoru VT1 je generován signál, podél jehož náběžné hrany dochází k zapálení;

5 — horní úvrať odpovídajícího pístu;

6 — reset zámku DD4, DD5; začátek dalšího cyklu.

Pro seřízení zařízení je nutné znát dva parametry: – délku impulsu generovaného magnetickým snímačem, vyjádřenou v úhlových hodnotách (stupních) vzhledem k periodě otáčení magnetického snímače – optimální charakteristiku úhlu předstihu zážehu (závislost na rychlosti magnetického snímače). Vzhledem k tomu, že tato vlastnost je specifická pro různá auta, existují dva způsoby, jak postupovat.

Pomocí volných adresových bitů použité ROM (A8, A9, A10), přepínaných přepínači S1. S3 (obr. 2), zapíšeme do něj 8 variant charakteristik získaných posunutím podél vodorovné osy každých 50. 100 ot./min původní charakteristiku 2 (obr. 1), která je typická pro mnoho vozů. Poté ovládací spínače S1. S3 a regulátor R2, v průběhu četných testů na základě subjektivních znaků určíme ten nejvhodnější. Nutno podotknout, že při přechodu na benzín s nižším oktanovým číslem je nutné přejít na charakteristiku, která je vlevo od originálu a naopak. Po nalezení nejvhodnější charakteristiky je vhodné přepsat ROM, opět posunout získanou charakteristiku, ale s menším krokem, například po 20 ot./min, přičemž výběr požadované značky benzínu se provádí přepínači S30. S1.

Nevýhody tohoto schématu zahrnují nízkou stabilitu generátorů. Pro její zvýšení je nutné v generátorech použít odpory s minimálním TCR a kondenzátory s nulovým TCR (skupiny MPO). Ze stejného důvodu je lepší umístit zařízení do interiéru vozu, kde jsou teplotní rozdíly menší než pod kapotou.

Pro snížení rušení na výkonových svorkách každého mikroobvodu je vhodné instalovat keramické kondenzátory s kapacitou 0,1 μF a pro dlouhé spínací zapojení na vstup mikroobvodu DD1.2 jednoduchý dolní propust s časovou konstantou asi 0,01 ms (například R = 30 kOhm, C = 300 pF). Navíc u některých čítačů, když se čela počítacího a řídicího signálu shodují, a také když čítání přechází z jedné kaskády do druhé, dochází k poruchám. Pro eliminaci tohoto jevu je nutné mezi vývody 100 DD200, 6 DD2 a společný napájecí vodič instalovat kondenzátory o kapacitě 7-8 pF.

Generátor je instalován v mezeře mezi magnetickým snímačem otáček vačkového hřídele a elektronickým zapalovacím systémem. Při instalaci formovače musí být uzávěr standardního odstředivého regulátoru zajištěn v poloze odpovídající maximální rychlosti otáčení klikové skříně.

Navíc pro organizaci funkce ochrany proti krádeži je vhodné použít rezistor R2 se spínačem, který je zapojen do série s regulátorem. Při rozepnutí spínacích kontaktů v krajní poloze R2 motor nenaskočí. Pro tyto účely lze použít i kombinační zámek, jehož výstup je nutné připojit na svorky 9 čítačů DD4, DD5. Po zadání správného kódu by měla být na specifikované piny odeslána nízká logická úroveň.

Přidal: Pavel (Admin)
Autor: Neznámý

Mohlo by vás zajímat:

1. Schéma zapojení vozu VAZ-2121
2. Časovač vyhřívání zpětného zrcátka
3. Indikátor proudu baterie
4. Stabilizátor napětí pro baterii
5. Tachometr

Otázka šetrnosti automobilů k životnímu prostředí se každým rokem vyostřuje. Kromě výroby automobilů způsobují největší škody na životním prostředí výfukové plyny. Pro snížení emisí výfukových plynů do atmosféry je nutné dosáhnout lepšího a úplného spalování paliva. Ale nejspíš se bude jednat o chudé směsi, které zvyšují teplotu spalování. Úplnost spalování paliva je zase dána dodržením stechiometrického složení směsi a okamžiku jejího vznícení, a to ovlivňuje nejen šetrnost k životnímu prostředí, ale i vyvinutou sílu. Tento bod zážehu lze označit jako úhel časování zážehu (IAP).

SOP je úhel, o který má klikový hřídel čas otočit se od okamžiku, kdy dojde k jiskře, dokud píst nedosáhne horní úvratě (TDC). Při normálním časování zážehu se směs zapálí o 10–12° předtím, než píst dosáhne TDC.

Při správně nastaveném OZ by energie uvolněná při spalování směsi měla silou tlačit píst dolů. K tomu musí dojít k zapálení v okamžiku, než píst dosáhne TDC – při kompresním zdvihu.

Pokud je směs zapálena v předstihu v bodě, který je nejvzdálenější od počátečního bodu vznícení směsi, pak energie ze spálených plynů bude interferovat se stoupajícím pístem a bude se k němu pohybovat. Kvůli tomu začne energie uvolněná při spalování směsi narážet na stěny válce a na dno pístu. V důsledku toho se v motoru objeví nepříjemný zvuk podobný výbuchu.

Vliv UOP na výfukové emise

Předstih zapalování ovlivňuje nejen spotřebu paliva a časování, ale také složení výfukových plynů: s jeho narůstajícím množstvím se zvyšuje obsah uhlovodíků (HC) a oxidů dusíku (NOx) ve výfukových plynech. To je způsobeno zvýšením teploty spalování.

Při provozu na chudé směsi, které se stále více používají, je zapotřebí delší časování zapalování, aby se kompenzovala nižší rychlost spalování. To zajistí sníženou spotřebu paliva a vysoký točivý moment, ale směs musí být řízena velmi přesně, aby bylo dosaženo nejlepšího kompromisu z hlediska emisí.

Účinnost snižování emisí výfukových plynů při řazení OZ u benzínu AI-95-K5 Gazpromněfť: a) změna koeficientu Kge (měrná spotřeba paliva), b) změna koeficientu KCH (uhlovodíky), c) změna koeficientu KNOx (oxidy dusíku).

U moderních spalovacích motorů se SOP mění v závislosti na provozním režimu motoru. Při jejím zvyšování se výrazně zvyšuje teplota spalování, což následně způsobuje nárůst oxidů dusíku NOx. Při snižování se spalovací proces přesouvá do expanzního zdvihu. Na konci expanze se také zvyšuje teplota výfukových plynů. To podporuje úplnější oxidaci CH.

OZ a chod motoru

Negativní důsledky předčasného zapálení:

• přehřívání částí spalovacího motoru,
• pokles výkonu,
• zničení těsnění hlavy válců,
• zničení přepážky pístního kroužku.

Pokud směs zapálíte později, než je optimální okamžik (pozdní zážeh), kdy se píst po dosažení TDC začne pohybovat směrem dolů, energie ze spálených plynů jde do výfuku a snižuje tak účinnost motoru.

Nesprávně zvolené zapalování negativně ovlivňuje účinnost a životnost motoru a vede také ke zvýšené spotřebě paliva.

Možné problémy s nesprávně nastavenými úhly zapalování:

• potíže se startováním motoru,
• zvýšená spotřeba paliva,
• špatná reakce motoru na sešlápnutí plynového pedálu,
• detonace ve spalovacím motoru,
• černý kouř z tlumiče.

Nastavení úhlu zážehu při chiptuningu

V továrnách je OZ nastaven s ohledem na palivo nízké kvality, obvykle s rezervou několika stupňů. To umožňuje zajistit garantovanou životnost motoru i při použití nekvalitního paliva. Ale s takovým palivem se snižuje výkon a točivý moment. Při běžné jízdě si majitel nemusí všimnout, že s autem není něco v pořádku, ale při aktivním šlapání se problém projeví.

Vizualizace základní mapy OZ v programu ChipTuningPRO.

Při chiptuningu kalibrátor upraví OZ pomocí rezerv zanechaných výrobcem. Po naštípání se požadavky na palivo zvýší: budete muset doplnit dobrý AI-95 nebo AI-98. Pozitivní je, že vůz bude dynamičtější a pohotovější.

U našich partnerů můžete upravit časování zapalování a provést chiptuning. Ty nejbližší najdete na mapě níže.