Экология для старичков

Оказалось, шанс все же есть. Сегодня исследуем адаптивную систему управления зажиганием БЗМ-ПТ, выпускаемую российской фирмой ЗАО «НПП Петербургские Технологии». Почему именно ее? Потому что в руководстве по эксплуатации обещана завидная экологическая эффективность по СО, СН и NOх – до 40%! Да и аналогов у нее нет. Вот и оценим, способна ли система ориентировочной стоимостью 6000 руб. хоть как-то улучшить экологию старичков.

ВМЕСТО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ – ДАТЧИК

О предшественниках испытанного устройства мы когда-то рассказывали (ЗР, 2001, № 2; 2002, № 7). Напоминаем: речь идет об электронном зажигании, в котором вместо штатного механического распределителя-прерывателя применен многофункциональный датчик,

воздействующий через блок управления на двухвыводные катушки зажигания. Естественно, никаких грузиков с пружинками: алгоритм работы блока связан только с параметрами вращения коленчатого вала – скоростью, ускорением и т.п.

Подход необычный, но в целом понятный. Ведь равномерность вращения коленчатого вала, особенно при малых оборотах, сильно зависит от характера рабочего процесса в каждом цилиндре. А на рост давления в нем влияет несчетное количество факторов: степень износа и загрязнения цилиндра, исправность и ориентация свечи зажигания, зазоры в клапанах и состояние высоковольтного провода… И чем заметнее разница в работе цилиндров, тем сильнее «трясет» мотор. Блоку управления остается сопоставить эталонную картинку ускорения поршня с реальной и скорректировать для каждого из цилиндров угол опережения – назад или вперед.

А что покажут замеры на живом двигателе?

ЕДИНСТВО ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ

Блок решили помучить на двух моторах ВАЗ-21083 и, более того, даже на разных бензинах – с октановым числом от 88 до 92! Методика очевидна – сначала в привычном темпе погоняли двигатели со штатными системами зажигания, а потом приспособили вместо трамблеров адаптивную систему БЗМ-ПТ. Настройка карбюраторов – штатная.

только сейчас. Что ж, снижение токсичности – внушительное, в том числе по самым токсичным компонентам – окислам азота и остаточным углеводородам. Отметим: мощность двигателя даже подросла, причем в зоне малых оборотов. Следовательно, там можно ожидать улучшения динамических качеств автомобиля. Это важно, поскольку обычно экологические настройки прямо противоположны мощностным. Здесь же их удалось совместить.

Повтор испытаний на другом двигателе дал аналогичную картину.

ПОДТЯГИВАЯСЬ К ЭТАЛОНУ

Мотор должен работать как можно ближе к пределу детонации – так экономичнее, согласно классической теории ДВС.

Адаптивная система – на то и адаптивная, чтобы работать гораздо хитрее «механики». На частичных режимах зажигание становится более поздним, а вот на режимах полного дросселя, наоборот, более ранним, плавно «облизывая» порог детонации. Отсюда и эффект. Углы опережения по отдельным цилиндрам отличаются на 2–3 градуса, реагируя на индивидуальность каждого цилиндра и «подтягивая» процессы к эталону. И это тоже сказалось на выходных показателях мотора. Кстати, такой алгоритм управления облегчит ему жизнь при случайной заправке нехорошим топливом, сыграв роль некой защиты от детонации.

Все, в общем-то, понятно, кроме одного: почему угол опережения вообще влияет на выход токсичных компонентов? Свое мнение мы приводим во врезке «Наш комментарий».

Двигатель – штука упрямая: одно улучшаешь, а другое начинает капризничать. Вот и здесь без компромисса не обойтись: наши испытания показали, что ценой снижения токсичности стал некоторый рост удельного расхода топлива на частичных режимах – на 3–6%. Это не слишком высокая плата за более чистый выхлоп. Еще один минус – небольшой рост температуры отработавших газов, влияющий на ресурс клапанов и поршней. Но и это не очень страшно, поскольку наблюдается только на частичных режимах – при номинальной мощности, напротив, все даже улучшается.

Так считать ли адаптивную систему зажигания полноценной альтернативой современным впрысковым моторам? Мы полагаем, что нет. Но серьезно облегчить жизнь доживающему племени карбюраторных старичков эта система, видимо, действительно может. По крайней мере, наши испытания такую надежду дают.

НАШ КОММЕНТАРИЙ

УГЛОМ – ПО ТОКСИЧНОСТИ!

Из графиков видно, насколько отличается угол опережения зажигания в штатной и адаптивной системах. На мощностных режимах (газ в пол) «адаптивный» угол превышает «штатный» – но здесь экология приносится в жертву динамике. А вот во всем остальном диапазоне нагрузок адаптивная система поддерживает меньшие углы опережения, нежели обычно. Теперь можно обосновать полученные результаты.

Проще всего дело обстоит с окислами азота. Их образование при постоянном составе смеси зависит только от максимальных температур рабочего тела в цилиндре, причем сильно! Так, рост максимальной температуры газа от 2500 до 2700° К дает увеличение выхода окислов азота в 2,6 раза! Сдвигая угол опережения назад, ближе к верхней мертвой точке, мы существенно понижаем максимальную температуру цикла, повышая, правда, при этом температуру отработавших газов. Но она на окислы азота практически не влияет.

Значительно сложнее с остаточными углеводородами – СН. Их суммарный выход определяется несколькими факторами. В так называемой «пристеночной» области – достаточно тонкой зоне, как бы обволакивающей стенки камеры сгорания, топливо горит очень медленно – процесс не всегда успевает завершиться к моменту открытия выпускных клапанов. И тут влияние угла опережения уже достаточно серьезно: ранняя – точнее, оптимальная искра повышает мощность, но неблагоприятна для минимизации выхода остаточных углеводородов. А вот поздняя искра снижает СН в отработавших газах, но увеличивает расход топлива. Это – известный факт, вновь подтвержденный нашими испытаниями.

Отметим, что часть СН образуется за счет топлива, попавшего в зазоры между поршнем и цилиндром на такте сжатия. Примерно в середине такта расширения давление в цилиндре становится ниже давления за первым поршневым кольцом, и смесь топлива, воздуха и паров масла из зазора, куда она попала при сжатии, начинает поступать обратно в камеру сгорания. И если к этому моменту сгорание уже закончено, то все, что вылезло из зазора, летит в трубу в виде СН. Этот факт также давно замечен двигателистами. Поэтому, чем позднее мы начнем сгорание, тем больше шансов сжечь эту, уже в общем-то бесполезную добавку топлива.