Диагностика системы зажигания: раннее или позднее

На работу современного двигателя влияет множество факторов, но никто не будет отрицать, что системе зажигания отведена в этом одна из ведущих ролей. От того, насколько хорошо она будет справляться со своими задачами, зависит экономичность, стабильность, мощность и другие параметры силового агрегата.

В теории ТВС на четырёхтактных моторах должна поджигаться за мгновение до достижения поршнем верхнего положения. Именно этого небольшого интервала времени должно хватить, чтобы смесь сгорела, выделив необходимую порцию энергии для обеспечения проворачивания коленчатого вала.

Но на практике поджиг топливовоздушной смеси не всегда происходит именно в конце такта сжатия. Причин тому может быть множество, и мы сегодня попробуем разобраться, почему это происходит, как диагностировать и бороться с подобным явлением.

Принцип работы системы зажигания

Многим может показаться, что обеспечить поджиг ТВС – задача тривиальная. В действительности система зажигания состоит из множества взаимосвязанных узлов. Основная проблема заключается в том, что обеспечить воспламенение горючей смеси необходимо при очень высоких скоростях движения поршней, то есть требуется очень высокая точность синхронизации работы всех компонентов, входящих в систему зажигания.

Современные бесконтактные СЗ работают по классической схеме, когда момент поджига сжатой смеси определяется положением коленвала. Хотя скорость распространения огня в камере сгорания достаточно велика – порядка 30 м/сек (для прохождения 3 см достаточно одной тысячной секунды), она конечна, то есть между подачей искры и полным сгоранием очередной порчи топлива происходит некоторая задержка. Вот почему эта искра должна инициироваться в строго определённый момент времени, отслеживаемый датчиком.

Но что будет, если срабатывание свечи зажигания будет происходить чуть раньше или позже?

Рассмотрим сначала первый вариант. Допустим, смесь была воспламенена ранее положенного времени. Тогда максимальное значение давления отработанных газов будет достигнуто до момента поднятия поршня в ВМТ. А значит, часть пути сила давления отработанных газов будет направлена против хода поршня, тормозя его, что становится причиной падения номинальной мощности перегреву силового агрегата.

При позднем возгорании ТВС максимальное давление газов возникает, когда поршень уже миновал верхнюю мёртвую точку, двигаясь вниз к выпускному тракту. Мощность силового агрегата тоже окажется сниженной, поскольку часть энергии будет тратиться впустую, приходясь на такт выпуска отработанных газов, а не на такт расширения.

Другими словами, поджиг смеси должен происходит в строго определённый момент времени, когда поршень не дошёл до ВМТ примерно 10-12º поворота коленвала. Вот эта величина и называется углом опережения зажигания. Отметим, что УОЗ – величина не постоянная, поскольку зависит от скорости горения ТВС и скорости вращения коленвала. За динамическое изменение угла опережения зажигания отвечает центробежный регулятор.

В идеале работа всех узлов системы зажигания должна обеспечивать «правильный» поджиг смеси, но на практике изменение параметров горючего (например, заливка в бензобак топлива плохого качества) оказывает существенное влияние на скорость сгорания смеси, поэтому для корректировки УОЗ требуется применение октан-корректора.

На современных автомобилях всё это выполняется под управлением ЭБУ, которое получает всю необходимую информацию от датчиков.

Что касается ответа на вопрос, какое зажигание лучше для мотора, раннее или позднее, то вы уже, наверное, поняли, что оба варианта плохи. Лучшим будет оптимальное зажигание, хотя его можно назвать ранним, ибо поджиг ТВС осуществляется до достижения поршнем ВМТ, и именно на его установке мы остановимся подробнее, но чуть позже.

Как определить раннее или позднее зажигание

Когда УОЗ смещается в ту или иную сторону, это становится причиной ощутимого падения мощности мотора. Но данное явление может проявлять себя и другими симптомами:

• проблемами при попытке запустить мотор;
• заметным ростом расхода горючего;
• неустойчивой работой на ХХ;
• ухудшением динамики при нажатии на педаль акселератора;
• возникновением детонационных процессов;
• характерными хлопками, отдающими в систему выхлопа;
• перегревом двигателя.

Если не реагировать на эти признаки нестабильной работы силового агрегата, они могут обернуться появлением более серьёзных проблем. Особенно внимательным нужно быть при появлении детонации, носящей устойчивый характер.

Рассмотрим конкретные признаки раннего зажигания:

• повышенная детонация мотора, грозящая разрушением шатунов и возникновением дефектов поршней;
• потеря мощности, которая хорошо заметна на низких оборотах;
• появление стуков в двигателе;
• рост расхода горючего.

Рассмотрим симптомы позднего зажигания, которые частично совпадают:

• падение мощности, особенно на повышенных оборотах;
• проблемный пуск силового агрегата;
• перегрев мотора;
• снижение топливной экономичности.

Как видим, проблемы имеются при любом изменении угла зажигания. И всё же многие автомобилисты на свой страх и риск идут на такой шаг. Одни – устанавливая ранее зажигание, чтобы не испытывать проблем с запуском. Другие предпочитают позднее зажигание, позволяющее улучшить динамику автомобиля при разгоне. Оба случая нежелательны, поскольку негативным образом сказываются на двигателе.

Отметим, что установка ГБО предъявляет к автовладельцам повышенные требования в части оптимизации угла зажигания. В настоящее время переход на сжатый газ позволяет уменьшить расходы на горючее практически вдвое, но нужно учитывать, что это топливо характеризуется более высоким по сравнению с бензином октановым числом, да и расходуется несколько быстрее бензина. Всё это приводит к тому, что догорание горючей смеси может происходить на такте выпуска, оказывая сильное термическое воздействие на систему выпуска. Именно поэтому владельцам авто в ГБО следует намного чаще следить за функционированием силового агрегата.

Симптоматика неправильно выставленного угла зажигания характерна и для дизельных моторов, но причины этого явления принципиально иные. Дело в том, что способ поджига горючего у дизельного двигателя иная: здесь воздух подаётся непосредственно в камеру сгорания, то есть отсутствует этап подготовки ТВС. Солярка подается в цилиндр, где и самовоспламеняется, контактируя с сильно сжатым воздухом, разогретым до температуры, достаточной для возгорания солярки.

Регулировка позднего/раннего УО зажигания заключается в точном выставлении УО впрыска солярки точно в момент прохождения поршнем ВМТ, а главным элементом системы зажигания касательно дизельных силовых агрегатов считается топливонасос высокого давления, отвечающий за оптимальный впрыск горючего.

Чем грозит неправильно выставленный УОЗ

Итак, мы уже выяснили, что если воспламенение ТВС в виде искры, генерируемой свечой зажигания, происходит раньше обычного, расширение сжатой смеси в результате её сгорания начнет происходить ещё до того, как поршень прошёл ВМТ, то есть на стадии его подъёма. А значит, поршню будет тяжелее пройти остаток пути вверх, прежде чем начнётся его движение вниз, во время которого и происходит оптимальная отдача энергии отработанных газов.

При позднем зажигании количество полезной работы, совершаемой поршнем, также уменьшается, поскольку часть пути он будет проходить по инерции, а часть энергии будет растрачена впустую и направлена в систему выпуска, разогревая её вместо повышения КПД силового агрегата.

Последствия неправильно выставленного зажигания могут оказаться очень серьёзными. Если допустить длительную работу мотора на позднем зажигании, будут нарушены все условия оптимального процесса сгорания горючего. В частности, в момент, на который приходится пик давления отработанных газов, поршень уже движется вниз, поэтому вся ТВС сгореть не успевает, что приводит к оседанию несгоревших частиц на стенках цилиндра. Накапливаясь, такой нагар может привести закоксовке двигателя, что чревато его поломкой с необходимостью выполнения капитального ремонта.

Но не следует полагать, что ранее зажигание менее опасно. В этом случае энергия, выделяемая в процессе горения, направлена против движения поршня, тормозя его на пути в ВМТ, а это становится причиной возникновения серьёзных ударных нагрузок, причём не только на ЦПГ – пострадать может и КШМ. Вот эти ударные воздействия и проявляются в виде хорошо различимых металлических стуков. Если не реагировать на такие симптомы, дальнейшая эксплуатация силового агрегата грозит деформацией шатунов, прогоранием поршней, а также ускоренным износом вкладышей коленвала. А эти проблемы более серьёзные, чем последствия позднего зажигания.

Так что правильный УОЗ – гарантия длительной и беспроблемной работы мотора. Однако на современных инжекторных двигателях за правильную установку отвечает бортовой компьютер, так что самостоятельно поправить угол опережения зажигания не удастся. Единственная возможность в случае появление проблем – перепрошивка ЭБУ, или же внесение в блок управления корректирующей информации.

Вы спросите, почему же электроника допускает сбои в зажигании? Тому есть объективные причины. Дело в том, что регулирование момента зажигания осуществляется на основе данных, поступающих от многочисленных датчиков. Ориентируясь на эту информацию, ЭБУ определяет, в каком объёме и в какой момент подавать в камеру сгорания горючее и воздух, а также когда подать искру для воспламенения смеси. В данном случае сбои в работе датчиков и являются основной причиной изменения УОЗ, и далеко не всегда бортовой компьютер правильно реагирует на такие ситуации. Вторичной, менее распространённой причиной изменения УОЗ является нарушение геометрии составных частей силового агрегата.

В таких ситуациях остаётся только проверить исправность работы датчиков. И, конечно, совпадение меток на коленчатом/распредвале. Впрочем, на ранних версиях инжекторных двигателей ЭБУ отвечает только за функционирование системы подачи топлива, поэтому регулировочные работы по выставлению зажигания выполняются примерно так же, как на карбюраторных моторах.

Как правильно выставить зажигание

Существует несколько различных способов, как сделать регулировку зажигания. Классический метод предполагает выполнение этой операции при работающем силовом агрегате, оптимальными считаются обороты в районе 800-900 об/минуту. Проще всего (и с максимальной точностью) установка момента зажигания производится с использованием стробоскопа. Если этот инструмент отсутствует, доступная альтернатива – применение контрольной лампочки, подключаемой к положительной клемме распределителя и к массе.

Алгоритм установки зажигания на отечественной «классике» с помощью стробоскопа:

• прогреваем мотор до рабочей температуры;
• осуществляем подключение стробоскопа к бортовой электросети;
• откручиваем гайку, удерживающую крышку прерывателя-распределителя;
• сигнальный датчик подсоединяем к ВВ проводу 1-го цилиндра;
• если имеется вакуум-корректор, потребуется снять с него шланг и любым удобным способом его заглушить;
• луч стробоскопа направляем в сторону шкива коленвала;
• запускаем мотор;
• проворачиваем корпус трамблёра;
• убеждаемся, что прерыватель-распределитель установлен в положении, когда метка шкива находится напротив метки на ГРМ;
• добившись этого, затягиваем фиксирующую гайку.

Как видим, ничего сложного. Если стробоскоп отсутствует, можно воспользоваться контрольной лампочкой. В этом случае проворачиваем коленвал, пока метка шкива не совпадёт с меткой ГРМ. Когда совпадение произошло, добиваемся, чтобы бегунок на прерывателе-распределителе смотрел в сторону свечного провода, идущего от 1-го цилиндра.

Ослабляем гайку трамблёра. Соединяем лампочку с проводом, идущим от трамблёра к катушке, второй контакт лампочки коммутируем на массу. Включаем зажигание и снова начинаем вращать корпус трамблёра. Ловим момент, когда лампочка погаснет (вращение осуществляем по часовой стрелке). Затем медленно поворачиваем трамблёр в обратную сторону, чтобы точно определить момент загорания лампочки, и именно в этом положении затягиваем гайку фиксатора трамблёра.

Впрочем, существуют способы, как выставить раннее зажигание, не используя лампочку или стробоскоп.

Например, подбором угла вручную, при котором силовой агрегат будет работать наиболее стабильно. Отметим, что он является наиболее простым, но его точность оставляет желать лучшего.

Алгоритм работ следующий:

• заводим мотор;
• ослабляем гайку прерывателя-распределителя;
• медленно поворачиваем корпус трамблёра, одновременно прислушиваясь к работе двигателя;
• если вы нашли положение, при котором мотор работает лучше всего, а обороты ХХ максимальны, остаётся только довернуть трамблёр ещё чуть-чуть по часовой стрелке (буквально на пару градусов) и зафиксировать его гайкой.

Способ установки зажигания, использующий искру, требует совмещения меток, как описано ранее, метка бегунка должна смотреть в сторону ВВ провода первого цилиндра. Ослабляем гайку трамблёра, отсоединяем от его крышки центральный ВВ провод.

Контакт этого провода располагаем вблизи массы (не вплотную, а на расстоянии порядка 4-5 миллиметров) и включаем зажигание. Проворачиваем трамблёр примерно на 20º по часовой стрелке и начинаем медленно, аккуратно вращать в обратную сторону. Ловим момент возникновения искры между контактом ВВ-провода и массой. Фиксируем крышку прерывателя-распределителя.

Проверка правильности выставления УОЗ осуществляется следующим способом:

• заводим двигатель, даём ему прогреться (это обязательное условие);
• разгоняем авто до 45 км/час;
• переходим на 4-ю передачу;
• резко утапливаем педаль акселератора до упора и следим за степенью детонации;
• если она присутствует только в первый момент и длится не дольше трёх секунд, а после разгона машины пропадает – это норма;
• если детонация не исчезает дольше – мы имеем дело с ранним зажиганием;
• когда детонационные явления вообще отсутствуют – дело в позднем зажигании.

В двух последних случаях регулировку осуществляют повторно до получения удовлетворительных результатов.