О детонации и установке AD-3
При резком нажатии на педаль газа или увеличении нагрузки (например, при разгоне, движении в гору) со стороны двигателя могут раздаваться характерные металлические стуки. В таком случае многие говорят: «Стучат пальцы». Однако это не совсем верно, и мы попробуем разобраться в том, что же на самом деле там стучит.
Для начала давайте рассмотрим рабочий процесс в бензиновом двигателе.
Преобразование тепловой энергии в механическую, как известно, у него происходит в камере сгорания за счет воспламенения от искры горючей смеси, состоящей из топлива и воздуха в определенной пропорции. Нормальная работа двигателя и полное сгорание горючей смеси в цилиндре зависят от многих факторов. В первую очередь от конструкции самого двигателя. Например, от формы камеры сгорания, которая, как известно, представляет собой пространство, образуемое между головкой и поршнем во время нахождения его в верхней мертвой точке, от количества и диаметра впускных клапанов, степени и момента их открытия и даже от формы и длины впускного коллектора. Эти конструктивные особенности влияют на заполняемость камеры сгорания горючей смесью и ее распределение. Чем лучше эти параметры, тем полнее сгорание смеси, тем больше произведенного тепла, выше КПД и ниже токсичность. Недаром в современных двигателях стали применять автоматическую регулировку фаз газораспределения в зависимости от нагрузки, распределенный и непосредственный впрыск топлива.
Кроме того, нормальная работа зависит от степени сжатия, то есть отношения объема цилиндра к объему камеры сгорания, правильно подобранного октанового числа бензина и момента опережения зажигания. А для чего нужен момент опережения зажигания? Дело в том, что «правильное» сгорание смеси при оптимальных параметрах, о которых говорилось выше, происходит со скоростью 10-30 м/с. При такой скорости достигается максимальное использование тепловой энергии, заключенной в топливе. Но для того, чтобы весь объем горючей смеси успел сгореть полностью и при этом создать максимальное давление, ее розжиг должен начаться еще до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.
Взгляните на график, приведенный на рисунке 1.
После подачи искры на участке АВ происходит образование очага горения, при этом поршень, продолжая двигаться вверх, увеличивает давление на горючую смесь, и скорость распространения пламени на участке ВС также увеличивается, достигая своего пика в точке С, после чего происходит плавное догорание смеси.
Продолжительность этих фаз в свою очередь зависит от состава смеси, октанового числа бензина, степени сжатия, мощности искры и момента ее подачи. При разном качестве топлива и в зависимости от нагрузки этот момент должен меняться в ту или другую сторону. Например, при подаче большого количества горючей смеси в момент разгона ее нужно поджечь раньше, чтобы весь объем успел выгореть. Вот для чего на карбюраторных двигателях имеются центробежные и вакуумные корректоры зажигания, а моментом зажигания во впрысковых двигателях руководит электроника в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки и многих других факторов. Кроме того, известно, что бензин с большим октановым числом горит медленнее, чем бензин с меньшим октановым числом и для него требуется более раннее зажигание. Но здесь очень важно не ошибиться с выбором оптимального момента. Ведь если более позднее зажигание ведет лишь к неполному сгоранию смеси и потере мощности, что не особо сказывается на «здоровье» двигателя, то слишком раннее зажигание для него куда разрушительнее. При этом момент получения максимальной тепловой энергии наступает раньше, чем поршень достигает верхней мертвой точки. Продолжая двигаться вверх, он увеличивает не только давление, но и температуру. В конце концов она возрастает настолько, что смесь начинает самовоспламеняться — и в этот момент происходит взрыв со скоростью горения 1500-2500 м/с. Чувствуете разницу?
Взгляните на рисунок 2.
Кривая на этом графике наглядно показывает, как взрывная волна успевает несколько раз отразиться от головки и стенок камеры сгорания, пока поршень двигается до нижней мертвой точки, что и вызывает те самые металлические стуки в цилиндрах, перегрев головки, падение мощности и даже разрушения. Это и есть детонация. При ней участок АС сокращается, точка С стремится сместиться влево, и стоит ей перейти за ось ординат, как поршень получает разрушительный удар взрывной волной еще до прихода в ВМТ. Типичными последствиями такого удара могут быть дырка в днище поршня, сломанные перемычки и поршневые кольца, а иногда и погнутый шатун. Причем есть двигатели, изначально склонные к детонационному сгоранию топлива из-за особенностей своей конструкции. К ним можно отнести старые двигатели ЗМЗ-402 и УЗАМ-412.
Как же бороться с детонацией? Прежде всего нужно заливать бензин с рекомендованным октановым числом и на проверенных заправках, где качество его не вызывает сомнений. Применять свечи зажигания, указанные в инструкции по эксплуатации. При установке момента опережения зажигания лучше использовать технические средства, позволяющие сделать это с большой точностью (например, стробоскоп). Не забывайте своевременно производить регулировку тепловых зазоров в клапанах, подтягивать и менять цепь или ремень привода газораспределительного механизма. Однако и эти меры не всегда действенны при заливке в бак некачественного топлива, поэтому для карбюраторных моторов полезно будет дополнить штатную систему зажигания более совершенным устройством (электронным или цифровым), которое позволит изменять момент опережения прямо во время движения. Это значительно продлит жизнь вашему мотору.
(Александр АЛЕШИН, «Биржа плюс авто» № 38 (508) от 2 октября 2003 г., )
Попытаемся решить данную проблему при помощи системы электронного зажигания с автоматическим удержанием Угла Опережения Зажигания (УОЗ). Приобретённое нами изделие «OCTANCORECTOR-AD3» (октан-корректор, AD3 или система) питается от бортовой сети автомобиля и использует для своей работы сигналы от штатной системы зажигания (контактов прерывателя, датчика Холла, либо от ЭБУ), а также от Датчика Детонации (ДД), которым укомплектован октан-корректор.
Октан-корректор при работе в комплексе с элементами штатной системы зажигания (прерывателем, датчиком Холла) служит для защиты двигателя от детонации путем автоматического регулирования УОЗ во время работы двигателя на 4-цилиндровых двигателях легковых автомобилей типа ВАЗ 2101-2109, Москвич, а также ЗАЗ, ГАЗ, AUDI, BMW, FORD, MERCEDES, VW и т.д. В нашем случае это Москвич 2141 с двигателем УЗАМ 2.0 с бесконтактной системой зажигания (БСЗ) и валом ММ 51.
Итак, установка данной системы зажигания на автомобиль с БСЗ (вариант подключения октан-корректора к системе с датчиком Холла описывается в Паспорте изделия, см. Паспорт на МП коммутатор с датчиком детонации) выполняется в несколько этапов.
1. Установка и подключение блока управления.
Для получения максимальной теплоотдачи блока управления AD3.3763 (или AD3H) необходимо выбрать место под установку, обеспечивающее максимальное прилегание его корпуса к кузову автомобиля.
Выбор места под установку блока управления.
Блок управления AD3.3763, установленный на место штатного коммутатора.
2. Подготовка места под датчик детонации (ДД).
На блоке, имеющегося у нас двигателя УЗАМ 248 (2.0 л.) со стороны впускного коллектора на специальной выплавке между 2 и 3 цилиндрами уже установлена шпилька под датчик детонации, которая без труда удаляется шпильковёртом. Если на блоке данная шпилька не будет обнаружена, то рекомендуется сделать отверстие и нарезать резьбу под ДД именно в этом месте.
Шпилька под «навесной» датчик детонации на месте, обеспечивающем наилучшее расположение ДД для двигателя УЗАМ.
Для отворачивания шпильки был применён шпильковёрт.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость снятия впускного коллектора.
Резьба в отверстии под ДД на нашем блоке идентична резьбе на датчике детонации D.3855.
3. Установка и подключение ДД к блоку управления.
Далее в блок вворачивается датчик детонации и подключается клемма идущего в комплекте провода.
Места соединений в данном комплекте перепутать невозможно.
Также на последнем этапе необходимо подключить провод с наконечником в виде трубки к задней части блока управления, а провод, идущий с ним в паре (экран) к массе.
жёлтый провод – сигнальный провод ДД;
зелёный провод – экранирующий провод, подключаемый к массе.
Теперь лишь остаётся выставить зажигание в соответствии с Паспортом данного изделия.
Подведём итоги.
Итак, в результате проделанной работы получаем систему зажигания, с удержанием Угла Опережения Зажигания (УОЗ) на границе детонационного сгорания, что способствует более полному сгоранию топлива (а это, пусть небольшая, но экономия топлива + приближение к заводским мощностным характеристикам двигателя), а также продляет срок службы двигателя (в связи с постоянным предотвращением детонации как во время езды, так и при пуске/остановке двигателя). Также нужно отметить, что ощущается как более лёгкий набор оборотов при езде «в нагрузку» или в режиме «тапок в пол», т.е. реально виден эффект на таких режимах, когда реально необходимо наличие большого крутящего момента, так и более лёгкий набор оборотов выше среднего (3500-6000).