Что такое угол опережения зажигания при работе двигателя
Для того чтобы самостоятельно эффективно диагностировать и устранять неисправности в работе двигателя своего автомобиля необходимо знать и понимать несколько базовых моментов его работы. Один из таких «китов» на котором держится весь авторемонт – угол опережения зажигания.
1. Что такое угол опережения зажигания?
Расстояние от момента поджига (момента зажигания) топливной смеси до момента прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ), на такте сжатия, называется углом опережения зажигания.
Он измеряется в градусах. Так как поршень перемещается в цилиндре за счет кругового движения кривошипного механизма коленчатого вала (шатунная шейка с нижней головкой шатуна описывают окружность). Полный круг и ход поршня вниз-вверх (от ВМТ до ВМТ) это 360º. Если топливная смесь воспламенилась за 10º до прихода поршня в ВМТ, то эти 10º и будут углом опережения зажигания.
2. Для чего необходим угол опережения зажигания?
Для получения необходимой мощности двигателя топливную смесь необходимо поджечь до прихода поршня в ВМТ, тем самым обеспечивая ее полное и своевременное сгорание, и последующее оптимальное давление образовавшихся после сжигания газов на поршень, движущийся вниз на рабочем такте.
3. Как и зачем регулировать угол опережения зажигания?
В зависимости от режима работы двигателя автомобиля угол опережения зажигания должен меняться в большую или меньшую сторону. Например, на режиме холостого хода обороты коленчатого вала небольшие, топливная смесь имеет определенную пропорцию воздуха и бензина, а на мощностном режиме (разгон) она более богатая, при этом обороты коленчатого вала возрастают, снижая эффективность вентиляции цилиндров. В такой ситуации необходим более ранний угол опережения зажигания, который позволит поджечь смесь раньше и она успеет сгореть до прихода поршня в ВМТ.
На карбюраторном двигателе регулировкой угла опережения зажигания занимаются вакуумный и центробежный регуляторы опережения зажигания расположенные в распределителе зажигания (трамблере). Они позволяют автоматически увеличить угол опережения зажигания в зависимости от величины оборотов двигателя. На инжекторном двигателе угол опережения зажигания устанавливается блоком управления (ЭБУ) системы управления двигателя.
Он является определенным параметром «зашитым» в его программное обеспечение и рассчитывается исходя из показаний датчиков.
Начальный угол опережения зажигания на карбюраторных двигателях устанавливается по меткам и регулируется вращением трамблера. На инжекторном двигателе установкой угла «заведует» все тот же блок управления ЭСУД.
Подробнее о регулировке угла опережения зажигания: «Регулировка угла опережения зажигания на двигателях автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099», «Регулировка угла опережения зажигания на двигателях автомобилей ВАЗ 2105, 2107».
4. Неисправности в работе двигателя автомобиля вызванные неверным углом опережения зажигания
В основе всех неисправностей, связанных с углом опережения зажигания лежат всего две причины: либо угол опережения зажигания слишком ранний (раннее зажигание), либо слишком поздний (позднее зажигание). Признаки неверного угла опережения зажигания: двигатель не запускается, запускается и глохнет, «троит», «стреляет» в карбюратор или глушитель, дымит, не тянет, возникает детонация и пр.
Подробнее: «Признаки раннего зажигания», «Признаки позднего зажигания».
Примечания и дополнения
— Для управления моментом искрообразования и преобразованием электрического тока низкого напряжения в электрический ток высокого напряжения карбюраторные и инжекторные двигателя оборудованы системами зажигания: контактными, бесконтактными и пр. Подробнее: «Контактная система зажигания автомобилей ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2106», «Бесконтактная система зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099».
Еще статьи по системам зажигания автомобилей
— Фазы газораспределения двигателя внутреннего сгорания
— Система зажигания инжекторного двигателя 2111
— Свечи зажигания для контактной и бесконтактной систем зажигания, отличия
— Холодные и горячие свечи зажигания
— Признаки (симптомы) раннего зажигания при работе двигателя автомобиля
Подписывайтесь на нас!
Автор MechanikОпубликовано Рубрики РазноеМетки автомобиль, двигатель, зажигания, опережения, угол 4 214 viewsЛекция№6 – 1 Угол опережения зажигания
Как работает двигатель внутреннего сгорания
Поршневой двигатель внутреннего сгорания работает за счет химической энергии топлива, которая выделяется при сгорании. Двигатели классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные, по виду топлива – бензиновые, дизельные и газовые.Рабочий цикл в бензиновых четырехтактных двигателях внутреннего сгорания состоит из следующих процессов:
1. Впуск. Поршень перемещается от верхней мертвой точки к нижней. Из-за образующегося разряжения в цилиндре, смесь топлива и воздуха поступает из впускного коллектора в камеру сгорания через впускной клапан (клапана).
2. Сжатие. Поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней. Впускные и выпускные клапана закрыты. Рабочая смесь сжимается, тем самым повышается эффективность процесса сгорания. Чем выше степень сжатия, тем обычно большим кпд обладает двигатель.
3. Такт рабочего хода. Вблизи верхней мертвой точки рабочая смесь поджигается энергией искры высокого напряжения. Давление газов, образующихся при сгорании смеси, давят на поршень вниз, который в свою очередь посредством кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение коленчатый вал двигателя.
4. Выпуск отработавших газов. Вблизи нижней мертвой точки открываются выпускные клапана и выхлопные газы, проходя через них попадают в выпускной коллектор и далее в выхлопную систему.
Опережение зажигания – это воспламенение искрой свечи топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя до достижения поршнем верхней мертвой точки.
Дело в том, что для получения максимальной мощности и крутящего момента от двигателя нужно чтобы давление газов, после сгорания рабочей смеси, достигало максимальной величины в точке 10-12° после верхней мертвой точки.
Тогда сила давления газов на поршень будет максимально эффективно преобразована в механическую энергию вращения коленчатого вала. Вопреки расхожему мнению, топливно-воздушная смесь (далее ТВС) не сгорает мгновенно и уж тем более не взрывается в цилиндрах. Реакция окисления, а именно это происходит при сгорании топлива, имеет некую скорость. Так вот, чтобы получить максимум давления газов в нужной нам точке нужно согласовать скорость движения поршня (читай оборотов двигателя) и скорость сгорания ТВС.Далее позволю себе немного углубится в теорию сгорания ТВС. Фронт распространения пламени начинается с маленького очага, когда искра проскакивает между электродами свечи.
Средняя длительность горения искры 1 – 1,5 миллисекунды (одна тысячная секунды). Температура в шнуре пробоя в этот ничтожно малый промежуток времени достигает отметки 10000° С. Тот маленький объем ТВС, что находится в этом промежутке пробоя, сгорает практически мгновенно. Далее, от тепла, которое выделилось при сгорании, происходит дальнейшее распространение фронта пламени по камере сгорания.
Первоначальная скорость горения совсем не велика – около 1 м/с. Далее по мере распространения фронта скорость горения достигает 50-80 м/с. Последние порции ТВС, находящиеся около относительно холодных стенок камеры сгорания догорают с гораздо меньшей скоростью. Таким образом, весь процесс горения занимает около 30° угла поворота коленчатого вала.Углом опережения зажигания называется угол между положением коленчатого вала, когда в цилиндре подается искра и положением коленчатого вала, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ)
А теперь рассмотрим повнимательней, что происходит в цилиндре двигателя при различных углах опережения зажигания. Ниже приведена индикаторная диаграмма зависимости давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала при нормальном угле опережения зажигания (далее УОЗ).Здесь максимум давления газов приходится почти сразу (10 – 15°), как только поршень пройдет верхнюю мертвую точку. Мощность и крутящий момент такого двигателя на максимуме.
А теперь посмотрим, что произойдет, если сдвинуть УОЗ в более позднюю сторону.
Как видно пик максимального давления газов сместился также в более позднюю сторону и сам по себе он гораздо ниже, чем при нормальном УОЗ. То есть получается, что ТВС сгорая, как бы догоняет уходящий поршень вниз. КПД такого двигателя оставляет желать лучшего.
Иногда смесь может продолжить гореть и после открытия выпускных клапанов, тогда раскаленные выпускные газы могут раньше времени поджечь поступающий свежий заряд ТВС. В таком случае, при позднем зажигании, могут наблюдаться хлопки во впускной коллектор.
И противоположный случай, когда слишком раннее зажигание.
Пик максимального давления газов приходится на верхнюю мертвую точку движения поршня или даже раньше. То есть на начальном этапе сгорания ТВС газы давят на поршень в противоход, что естественно тоже снижает мощность двигателя и может стать причиной такого нежелательного явления как детонация.
От чего зависит угол опережения зажигания.
1.Прежде всего УОЗ зависит от скорости вращения коленчатого вала двигателя. Чем больше количество оборотов в минуту делает коленчатый вал, тем раньше надо воспламенять ТВС, чтобы пик максимального давления был в нужной нам точке.
2. От температуры. Чем ниже температура двигателя и ТВС, тем ниже скорость реакции окисления (сгорания), соответственно УОЗ должен быть более ранним. И соответственно наоборот.
3. От нагрузки на двигатель. Чем больше нагрузка на двигатель, тем больше цикловое наполнение цилиндра ТВС, соответственно тем меньше должен быть УОЗ для того чтобы избежать детонации.
Оптимальная настройка УОЗ.
В эпоху карбюраторных Жигулей настройка начального УОЗ делалось просто на слух. На 4й передаче при скорости 50 км/ч резко надавить педаль газа, должна кратковременно быть слышна детонация. Если детонации нет, крутим трамблер на опережение, пока не будет слышно. Если детонация слышна более 1-2 секунд, то крутим трамблер на более поздний угол.
На СТО для настройки УОЗ использовался стробоскоп. В любом случае в системах зажигания, где используется трамблер, настройке подлежит только начальный УОЗ.
С появлением микропроцессорных систем управления двигателем появилась возможность более точно настраивать УОЗ для различных режимов работы двигателя. Если в трамблерах за изменение УОЗ отвечал вакуумный и центробежный регулятор, то умная электроника на основании данных с датчиков системы управления двигателем сама высчитает необходимый оптимальный угол согласно картам калибровок, заложенных в прошивке контроллера. Вот типичный пример трехмерной карты калибровок УОЗ для одного режима работы двигателя (ВАЗ, блок М73).
Управление углом опережения зажигания производится в два этапа. При начальном управлении используется фиксированный угол опережения зажигания при запуске двигателя. При последующем управлении угол опережения зажигания определяется коррекцией угла опережения зажигания по сигналам датчиков, которая применяется к базовому значению угла опережения зажигания, рассчитанному по сигналу нагрузки двигателя (давление во впускном коллекторе и расход воздуха) и сигналу частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Настройка оптимальных углов опережения зажигания является одной из самых сложных и приоритетных задач , поскольку от этого зависит динамика и мощность двигателя, расход топлива и в целом удобство управления автомобилем.
Вплив моменту запалення на потужність і економічність двигуна
По материалам сайта http://motorhelp.ru/114-ugol-operezheniya-zazhiganiya.html
Знакомство с углом в плане
Торцевое фрезерование со сменными инструментами распространено в мастерских. Не нужно глубоко изучать предложения от поставщиков индексируемых инструментов, чтобы понять, что существует множество конструкций инструментов. Как выбрать правильный для приложения может быть сложной задачей. Однако, если понять влияние основных конструктивных особенностей торцевой фрезы, выбор подходящего корпуса фрезы становится намного проще.
Одной из таких характеристик является угол опережения инструмента. Угол опережения представляет собой угловой размер, измеряемый параллельно режущей кромке инструмента и поверхности изготавливаемой детали (рис.
1). Угол влияет на то, как работает инструмент, как его следует применять и как выглядит готовая деталь. Типичные углы опережения, доступные в стандартных инструментах, составляют 90°, 60°, 45° и 15°.
Рисунок 1: Угол подъема торцевой фрезы может иметь большое влияние на ее работу.
Расчеты
Стоит попытаться понять, как угол в плане влияет на направление сил резания (рис. 2). Генерируемые результирующие силы резания всегда реагируют в направлении, перпендикулярном режущей кромке. Математически, чтобы облегчить понимание этих сил, их можно разбить на два вектора: один в горизонтальном направлении и один в вертикальном направлении.
Рис. 2: Чистую силу резания можно разделить на осевую и радиальную составляющие.
Амплитуда каждого вектора показывает, где действует большая из этих двух сил (рис. 3). Используя формулу базовой тригонометрии, можно рассчитать, как следует разделить эти силы. Умножение чистой силы (F N ) на синус или косинус угла опережения показывает, какая часть сил действует вертикально, а какая — горизонтально.
Горизонтальные силы, действующие перпендикулярно оси инструмента, менее желательны, чем вертикальные силы. Думайте об этом, как о попытке сдвинуть лицевую мельницу с центра. Силы, движущиеся в этом направлении, могут вызвать отклонение, вибрацию и наклон шпинделя, что приводит к снижению срока службы инструмента и снижению качества детали. Вертикальные силы более желательны, потому что они параллельны оси инструмента. Это означает, что они направлены прямо вверх по оси шпинделя, которая имеет всю жесткость станка, противодействующую этим силам. Машина лучше приспособлена для обработки сил в этом направлении, поэтому работа не теряет стабильности.
Осевое истончение стружки
Угол в плане также связан с явлением, называемым осевое истончение стружки, которое является результатом геометрии угла в плане и скорости подачи. Когда угол в плане равен 90°, физическая толщина стружки равна шагу на зуб, запрограммированному в станке. Поскольку толщина стружки измеряется перпендикулярно углу в плане, по мере увеличения угла в плане толщина стружки становится меньше при одинаковом подаче на зуб (рис.
4).
Рис. 4. Чем меньше угол в плане, тем сильнее становится эффект осевого утончения стружки.
Независимо от того, насколько сильно на толщину стружки влияет истончение стружки, толщина стружки должна соответствовать рекомендациям производителя режущего инструмента. Это означает увеличение подачи на зуб (F Z ) по мере увеличения угла в плане, чтобы поддерживать рекомендуемую толщину стружки. Если он станет слишком маленьким, инструмент может тереть, а не резать заготовку.
Второй недостаток неправильного противодействия эффектам осевого утоньшения стружки связан с управлением теплом, выделяемым при торцовом фрезеровании. Если чип становится слишком маленьким, он теряет способность удерживать тепло, которое в идеале должно уходить в чип и уноситься. Когда такой передачи тепла не происходит, тепло уходит в деталь или инструмент. Либо нежелательно, потому что это повредит качеству детали или сроку службы инструмента.
Сравнения
Каждый выбор имеет свои преимущества и недостатки, поэтому рассмотрите компромисс между 9Торцевые фрезы 0°, 45° и 15°.
Самым большим преимуществом использования торцевой фрезы с углом в плане 90° является то, что она может формировать уступ прямоугольной формы. (Эти инструменты иногда называют фрезами для уступов.) Много раз, особенно при чистовой обработке детали, требуется прямоугольное уступ. Это может быть не только на дне кармана, но и, если необходимо создать более высокую стенку, путем опускания фрезы и выполнения нескольких проходов для изготовления стенки. Это приложение потребует истинного угла опережения 90°. Если бы это была не настоящая 90°, такие как торцевая фреза с квадратной пластиной, которая обычно может производить уступ 89,75°, она не будет соответствовать большинству спецификаций готовых деталей. Это небольшое отклонение было бы видно в высоком плече.
Жертва заключается в том, что 100 % нагрузки приходится на осевое направление, что облегчает возникновение вибрации. Это ограничивает скорость подачи и объясняет, почему большинство торцевых фрез 90° имеют положительную геометрию пластины для высвобождения сил резания.
Отсутствие осевого утончения стружки также ограничивает подачу и скорость.
Фреза с высокой подачей является хорошим выбором для больших вылетов, поскольку она направляет большую часть сил резания вверх через шпиндель.
Часто говорят, что в каждом цехе должна быть как минимум одна торцевая фреза с углом поворота 45°, потому что она равномерно распределяет силы резания: 50 % в осевом направлении и 50 % в радиальном направлении. Такой способ управления силами резания обеспечивает стабильную и равномерную резку, позволяя максимизировать скорость и подачу. Угол в плане также обеспечивает хорошее истончение стружки. Поскольку фактическая стружка примерно на 30 % тоньше, скорость подачи необходимо увеличить на 30 %, чтобы сохранить рекомендуемую нагрузку стружки.
Неспособность создать квадратный уступ в готовой детали является основным недостатком этой торцевой фрезы, поэтому ее следует рассматривать как инструмент для черновой обработки. Особенно при подготовке детали операция часто требует черновой обработки материала и не требует уступа.
В этом случае гораздо эффективнее использовать торцевую фрезу с шагом 45°, чтобы получить более высокую производительность съема материала и лучший баланс сил резания, действующих на шпиндель.
Торцевые фрезы с углом в плане 15° обычно считаются фрезами с высокой подачей. Другими словами, приложение немного отличается от стандартных фейсфрез. В этом случае угол опережения настолько велик, что силы резания и осевое истончение стружки становятся односторонними. Что касается сил резания, 93% приходится на осевое направление, которое направлено вверх через шпиндель. Это делает фрезу с шагом 15° достаточно стабильной даже при больших вылетах или при обработке глубоких карманов. Только 7% сил резания приходится на радиальное направление.
Термин фреза с высокой подачей описывает, как должна работать торцевая фреза с углом в плане 15°. Увеличение необходимого смещения на зуб по сравнению с торцовой фрезой 90° составляет около 93%, поэтому обычно рекомендуемые параметры резания находятся в диапазоне от 1,27 до 1,52 мм (от 0,05 до 0,06 дюйма) на зуб.
Это обеспечивает высокую скорость удаления.
Если детали закреплены неправильно или имеют тонкое дно, силы резания в осевом направлении могут иметь негативные последствия. Помните поговорку «На каждое действие есть равное и противоположное противодействие»? Направление большей части сил резания на шпиндель вызывает противоположную реакцию, когда те же самые силы давят на деталь. Поэтому он должен быть достаточно жестким и способным воспринимать большие силы резания в осевом направлении.
Когда пластина имеет крайний угол в плане 15°, обычно требуется очень легкий DOC. Истинный DOC зависит от размера вставки. Хотя это часто рассматривается как ограничивающее, интенсивные скорости подачи могут с лихвой компенсировать легкие DOC, а общие скорости съема по-прежнему могут превышать скорость 9Торцевая фреза 0°, принимающая тяжелые DOC при более медленных подачах и скоростях.
Торцевые фрезы бывают разных конфигураций. Разнообразные конструкции предназначены для конкретных целей.
Понимание причин, лежащих в основе характеристик дизайна, помогает конечному пользователю выбрать правильный инструмент для приложения.
Угол опережения — это характеристика, которая сильно влияет на работу фрезы и на подходящее применение инструмента. Угол влияет на уступ, оставленный в детали, направление приложения сил резания и фактическую толщину стружки. Понимание этих эффектов помогает при выборе корпуса фрезы и максимальном повышении производительности.
Осмотр винтов под тремя разными углами
Даниэль Коллинз 2 комментария
Конструкция резьбы винта передачи мощности — ходового или шарикового — играет решающую роль в функционировании винта. Помимо основной формы резьбы (крестообразная, трапециевидная и т. д.), три основных аспекта геометрии резьбы — угол наклона спирали, угол подъема и угол резьбы — помогают отличить разные типы винтов друг от друга и играют роль в определении их эксплуатационные характеристики.
Угол подъема
На эффективность винта в основном влияют три фактора: трение, ход и угол подъема. Для ходовых винтов высокое трение, создаваемое скользящим контактом между винтом и гайкой, означает, что трение является наиболее важным фактором эффективности. И наоборот, поскольку в шарико-винтовых передачах используются тела качения с очень небольшим трением, их эффективность в первую очередь зависит от угла опережения.
Спиральную природу винтовой резьбы можно сравнить с наклонной плоскостью, обернутой вокруг цилиндра, подобно вращающемуся клину.
Изображение предоставлено: Roton Products Inc.Угол подъема — это угол между спиралью резьбы и линией, перпендикулярной оси вращения.
Угол «B» — это угол опережения, а угол «A» — это угол винтовой линии (обсуждается ниже). На изображении видно, что чем меньше упреждение, тем меньше угол опережения.Изображение предоставлено: tools-n-gizmos.com
Напоминая из класса тригонометрии, тангенс угла равен стороне, противоположной углу, деленной на сторону, примыкающую к углу.
Таким образом, тангенс угла подъема B равен шагу винта, деленному на длину окружности винта. 9
L = шаг винта (мм) мм)
Ниже представлена примерная диаграмма, показывающая взаимосвязь между угол подъема и эффективность винта как для шариковых, так и для ходовых (скользящих) винтов. Как видите, КПД ШВП начинает достигать своего максимума при угле опережения 10 градусов.
Угол опережения в зависимости от эффективности движения вперед для различных коэффициентов трения.Изображение предоставлено: THK
Для шарико-винтовых пар угол подъема также влияет на крутящий момент предварительной нагрузки винтового узла, который используется при расчете крутящего момента привода.
T p = крутящий момент от предварительного натяга (Нм)
F p = предварительный натяг (Н)
L = шаг винта (мм)
Угол винтовой линии
Условия «угол подъема» и «угол спирали» часто используются взаимозаменяемо, но угол спирали — это угол между витком резьбы и линией, параллельной (а не перпендикулярно) оси вращения.