Напряжение
Воспламенение топливо - воздушной смеси в высоконапорном двигателе с турбонагнетателем затруднено. Причина в том, что воздух является диэлектриком. Чем плотней воздух в камере сгорания, тем большее напряжение требуется подвести к электродам свечи для образования искры. Мало того, что требуются высокие напряжения, но и все элементы, которые передают высокое напряжение, должны быть изолированы материалами высокой диэлектрической прочности. Это даст уверенность, ч то напряжение действительно будет подано на электроды свечи зажигания, а не на клапанную крышку двигателя. Требования к качеству этих узлов достаточно жесткие из-за высоких напряжений в системе зажигания.
Большинство современных серийных систем зажигания имеют достаточное напряжение, чтобы воспламенить смесь при небольшом наддуве, при давлении около 0,5 - 0,6 бара. Большие давления наддува, скорее всего, потребуют установки более мощной системы зажигания, чтобы обеспечить правильное искрообразование. В любом случае если ресурс свечи зажигания значительно уменьшается, будет необходима более мощная система зажигания.
Свечи зажигания
Выбор свечи зажигания для двигателя с турбонаддувом достаточно прост. Диапазон рабочей температуры свечи - главный критерий дтя правильного выбора. Классификация свечей по их диапазону рабочей температуры не имеет никакого отношения, когда или как они обеспечивают зажигание смеси. "Диапазон рабочей температуры" означает только то, как особенности конструкции свечи позволяют ей отводить теплоту от электрода. Представьте, что желательно иметь одну и ту же температуру для элементов свечи независимо от величины нагрузки на двигатель. Тогда свеча зажигания для низкооборотистого, с низкой нагрузкой, с низкой степенью сжатия двигателя должна медленно отводить теплоту от электрода, иначе свеча будет работать при слишком низкой температуре.
Разница между «холодной» и «горячей » свечой состоит в том, как быстро теплота отводится от центрального электрода.
Наш двигатель с турбонаддувом, само собой, должен иметь свечи, которые отводят большое количество теплоты от электрода. Такая свеча, называется «холодной». Желательно, чтобы свеча была достаточно горячей для непрерывно сжигания сажи и отложений, но в то же время достаточно холодной, чтобы предотвратить быстрое разрушение элементов свечи. Свеча, которая работает при слишком высокой температуре, может сама служить источником зажигания, которое фактически начнет воспламенение до возникновения искры зажигания. Это - преждевременное зажигание, и оно может привести к детонации.
При практическом выборе свечей для высоконапорного двигателя с турбонаддувом, нужно начать со свечей приблизительно на два пункта более холодных, чем штатные. Если свеча быстро приходит в негодность, попробуйте на три пункта более холодную. Если свеча быстро загрязняется и воспламенение ухудшается, придется взять на один пункт более горячую свечу.
Правильная установки свечей также вносит свой вклад в качество их работы и долговечность. Вся резьба и шайбы должны быть полностью очищены. Необходимо нанести небольшое количество непригорающей или молибденсульфидной смазки на резьбу и между шайбой и свечей. Затягивайте свечи с моментом, указанным изготовителем, и Вы сделаете все, что можете для долгой работы свечей зажигания.
Установка угла опережение зажигания
Воспламенение смеси в нужное время - еще одна задача. Двигатель с турбонаддувом накладывает дополнительные требования к моменту зажигания. Турбулентные смеси горят быстрее, чем обычные, но смеси с более высокой плотностью горят медленнее. Являясь противоположными и запутывающими, эти свойства создают ситуацию, в которой нет необходимости воспламенять смесь раньше. Поэтому кривая зажигания может обеспечить небольшое уменьшение угла опережения зажигания при повышении наддува, когда смесь становится и более плотной и более турбулентной. Правильная установка угла опережение зажигания в любом случае возможна, только если кривая опережения зажигания может быть построена в соответствии с топливной кривой. При сегодняшних технологиях это может быть выполнено только с aftermarket системами управления двигателем. В настоящее время многие системы управления двигателем могут управлять и кривыми зажигания и топливными кривыми.
Электронное управление опережением зажигания
Управление опережением зажигания, в зависимости от давления наддува обеспечивает ограниченную степень приспосабливаемости к системе зажигания, работающей на двигателе с наддувом. Это устройство может также оказаться полезным в обеспечении большего угла опережения зажигания на низкой скорости и в условиях простой поездки, в то же время, уменьшая опережение на максимальных оборотах при высоком давлении наддува. Опережение зажигания может легко быть оценено только как защитная мера, но это не совсем так. Оно также позволяет выполнить приблизительную настройку зажигания на участке высоких оборотов соответственно октановому числу топлива. При управлении углом опережения по давлению наддува существует одно неудобство: система пропорционально уменьшит угол опережения зажигания при увеличении наддува, даже при отсутствии детонации. Поэтому, опережение зажигания будет меньше оптимального в точках средней нагрузки, в то время как при максимальном наддуве опережение оптимально. Это переводит к заметной потере крутящего момента на средних оборотах. Меньшее количество момента + меньшее количество мощности = меньшее количество веселья.
Программируемая система зажигания от АЕМ.
Датчик детонации
Система управления углом опережения зажигания, работающая по давлению наддува, может быть названа пассивным устройством, которая не обнаруживает явление, которое она должна предотвратить. Она управляет углом опережения зажигания, основываясь на давлении наддува и настройках опережения. Система управления углом опережения зажигания сдатчиком детонации, может быть названа активным устройством, потому что она обнаруживает это явление и затем работает для его устранения. Датчик детонации делает превосходную работу по изменению опережения зажигания, когда обнаружена детонация. Это означает, что развивается максимальная безопасная мощность при заданных в этот момент условиях.
Регулируемая, с управлением от давления наддува, система управления углом опережения зажигания от MSD.
Например, увеличьте октановое число топлива, и установки угла опережения зажигания увеличатся, в то время как мощность возрастет. Датчик детонации - защитное устройство от перерегулирования, которое меньше всех заинтересовано в достижении максимальной мощности. Если бы он использовался при абсолютно правильных условиях, датчик детонации остался бы спокойно на заднем плане и никогда не был бы необходим. Никогда, то есть пока кое-что не пошло не так как надо... неправильно... неправильно. Установки зажигания, контролируемые датчиком детонации, не дают характеристик, позволяющих достигать максимальной мощности. Проверка системы на работоспособность, как часто заявлено в инструкциях по эксплуатации, заключается в постукивании по блоку цилиндров молотком. Если датчик обнаруживает детонацию и уменьшает опережение, явно заме тное по оборотам двигателя, он работает как было задумано. Понятно, что стук по блоку двигателя это не детонация. Почему, тогда, угол опережения зажигания должен быть уменьшен? Возможно, что камень, ударивший по блоку мог также уменьшить угол опережения зажигания? А что будет при неисправном гидрокомпенсаторе, подшипнике водяного насоса или сломанном креплении генератора? Необходимо иметь в виду, что уменьшение опережения зажигания приводит к росту температуры отработанных газов. Это недопустимо, если детонации фактически нет. Будет, вероятно, небольшим преувеличением, если сказать, что быстрое движение по длинному гравийному участку могло бы вы- звать уменьшение угла опережения зажигания, вызвавшее разрушение двигателя.
Механические шумы двигателя, работающего на высоких оборотах, могут вызвать активацию некоторых датчиков детонации, в то время когда никакой детонации на самом деле нет. Тогда они становятся системой управления углом опережения зажигания, зависящей от оборотов, которая нам не нужна.
Развитие датчика детонации в полнофункциональный компьютер, который делает то, что сообщает ему делать его программное обеспечение - наиболее оптимистичный прогноз. Такие разработки постоянно появляются и работают все лучше и лучше. Разработка программного обеспечения является ключевым моментом. Перечисленные недостатки датчика детонации не всегда имеют место. Однако, необходимо рассмотреть эти возможности после приобретения системы регулирования и использования датчика детонации.
Много можно сказать и о положительных сторонах датчика детонации. Вклад, который он может сделать, нельзя недооценивать. Большинство построенных турбодвигателей не являются системами с максимальными характеристиками; поэтому, небольшой компромиссе мощностью не будет критичен. В целом, датчик детонации, вероятно лучшее решение для управления установками угла опережения зажигания.
Система обнаружения детонации Safeguard от J&S Electronics.
Топливо
Качество топлива, используемого в процессе сгорания - кпюч к хорошему функционированию мощных двигателей с турбонаддувом. Высокое октановое число, качественный состав, и высокая скорость горения - характеристики, отличающие хорошее топливо дня турбодвигателя. Октановое число топлива является критерием сопротивления детонации и проверяется в ходе лабораторных испытаний. Качественный состав означает производство бензина без нежелательных примесей, часто упоминаемых как " бак плохого бензина". Скорость горения это только относительный коэффициент, характеризующий сгорание топлива. Скорость горения оказывает существенное влияние на детонационную стойкость топлива и камеры сгорания. Если скорость горения может быть значительно увеличена, небольшие количества смеси, скрытые в дальних участках камеры сгорания не будут иметь времени, чтобы перегреться и взорваться.
При упоминании углеводорода, называемого толуол, турбонадув предстает перед нами в новом интригующем свете. Толуол - дистиллят нефти, обычно называемый метил-бензолом. Он - двоюродный брат бензина. Один интересный факт - это один из компонентов тринитротолуола. Это не подразумевает его высокую мощность, это просто интересный факт. Он имеет настолько высокую скорость горения, что могут использоваться давления надцува, бросающие вызов воображению. Толуол был легендарным автомобильным "ракетным топливом" Формулы 1 середины восьмидесятых. Четырнадцать сотен лошадинных сил с полутора литров объема при давление наддува 5 бар действительно требовали чего-то действительно необыкновенного. Подумайте об этом на мгновение с небольшим юмором. Mazda Miata с двигателем мощностью 1400 л.с. движется действительно быстро, чтобы возразить это. Или гоночный автомобиль NASCAR серии stock саг на кубке Уинстона с 5800 л.с. Действительно интересный способ получения удовольствия. Михаэль Шумахер мог бы только мечтать о таком. В практическом использовании коммерческого топлива, октановое число становится наиболее важным вопросом.
В общем случае три пункта в увеличении октанового числа обеспечат приблизительно 0,15 бара увеличения наддува, конечно, при неизменных других условиях. Повторно смешанные бензины, содержащие алкоголь, вообще не очень подходят для использования с турбинами. Присадки к топливу для увеличения октанового числа широко распространены и должны рассматриваться как жизнеспособный способ для достижения больших уровней давления наддува. Добавляемое количество зависит от марки, так что будет разумным следовать рекомендациям изготовителя. Единственным недостатком присадок, увеличивающих октановое число, кроме их стоимости и сложного обращения с ними, является невозможность длинтельного хранения после смешивания с бензином. Эту проблем решить несложно.
Хорошие измерительные приборы показывают, как функционирует система. Приборы Deft стали одним из эталонов точности и функциональности.
Итоги главы
Какой вид топлива я должен использовать?
Вы можете использовать самое низко-октановое топливо, которое обеспечит отсутствие детонации на самом высоком уровне наддува, установленном на вестгейте. В действительности, это означает самое высоко-октановое топливо, располагаемое в настоящее время. В двигателях, оборудованных системой управления опережением угла зажигания с использованием датчика детонации, мощность сильно зависит от октанового числа. Чем выше октановое число, тем меньше вероятность возникновения детонации, следовательно, больше угол опережения зажигания.
Действительно ли необходима специальная система зажигания для двигателя с турбонагнетателем?
Штатные системы зажигания практически всегда подходят для применения с турбонагнетателем. Однако у специальной системы зажигания есть следующие положительные стороны:
- увеличенный ресурс свечи зажигания.
- ровная работа двигателя при высокой нагрузке, из-за уменьшения пропусков зажигания (незначительно, чтобы почувствовать это).
- управляемое по уровню наддува опережение зажигания для большей защиты от детонации и/или более высокого уровня давления наддува.
