Система зажигания двигателей. Процесс зажигания электрической искрой

Зажигание рабочей смеси электрической искрой

Рабочая смесь в цилиндрах карбюраторного двигателя воспламеняется искрой, возникающей при электрическом разряде между электродами свечи зажигания. В карбюраторных двигателях ток высокого напряжения, необходимый для создания искрового разряда, получают от приборов батарейного зажигания или магнето.

Батарейное зажигание нашло применение на автомобильных двигателях, а зажигание от магнето в основном на пусковых двигателях тракторных дизелей.

Для получения искрового разряда требуется напряжение не менее (7÷8) 10³В. На интенсивность разряда оказывают влияние искровой промежуток между электродами свечи, форма электродов, давление и температура в цилиндре двигателя, состав рабочей смеси и другие факторы. Увеличение искрового промежутка требует более высокого пробивного напряжения. Повышение температуры в цилиндре благоприятствует ионизации газов, поэтому напряжение искрового разряда может быть снижено. С увеличением давления газов необходимо большее пробивное напряжение.

С целью обеспечения высокой надежности воспламенения рабочей смеси приборы зажигания двигателей могут создавать напряжение (20÷24) 10³В. Искровой промежуток свечи устанавливают с учетом степени сжатия двигателя, применяемого топлива в пределах 0,6—0,9 мм в обычных системах зажигания и 1—1,2 мм в транзисторных.

Рабочая смесь в цилиндре двигателя сгорает в течение нескольких тысячных долей секунды. Поэтому она должна быть воспламенена до прихода поршня в в. м. т., то есть с некоторым опережением. При оптимальном угле опережения зажигания сгорание рабочей смеси и повышение давления в цилиндре происходят в процессе приближения поршня к в. м. т. и заканчиваются при повороте коленчатого вала двигателя примерно на 10—12° после в. м. т.

Если зажигание смеси преждевременное, то нарастание давления противодействует движению поршня к в. м. т., и энергия газов расходуется на отрицательную работу. Это ведет к падению мощности и экономичности двигателя. Внешними признаками раннего зажигания служат стуки, перегрев и неустойчивая работа двигателя на малых частотах вращения холостого хода. Если же рабочая смесь воспламенена в в. м. т. или несколько позже, то сгорание происходит при увеличивающемся объеме. Вследствие этого двигатель перегревается, его мощность и экономичность падают.

Оптимальный угол опережения зажигания для различных двигателей на основной частоте вращения и полной нагрузке колеблется в пределах 20—45° по углу поворота коленчатого вала. Значение оптимального угла опережения зажигания зависит от степени сжатия, формы камеры сгорания, расположения свечи зажигания, частоты вращения состава рабочей смеси, сорта топлива, нагрузки и других факторов.

Повышение частоты вращения двигателя сопровождается сокращением времени его рабочего цикла, следовательно угол опережения зажигания должен быть также увеличен. Изменение угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала осуществляется центробежным регулятором опережения зажигания.

Изменение нагрузки двигателя сказывается на скорости сгорания рабочей смеси, что также требует изменения угла опережения зажигания. При снижении нагрузки (или прикрытии дроссельной заслонки) карбюраторного двигателя относительное наполнение его цилиндра уменьшается, и свежий заряд рабочей смеси разбавляется большим количеством остаточных газов, в результате чего снижается скорость сгорания (и наоборот). Значит, угол опережения зажигания нужно увеличить при снижении нагрузки и уменьшать при ее возрастании.Изменение угла опережения зажигания в соответствии с нагрузкой осуществляется автоматически действующими устройствами — вакуумными регуляторами опережения зажигания.

На угол опережения зажигания влияют и свойства топлива (прежде всего октановое число). Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от октанового числа топлива служат октан-корректоры. [Тракторы и автомобили. Гуревич А.М., Сорокин Е.М. 1978 г.]

texnika.megapetroleum.ru

Процесс зажигания рабочей смеси электрическим разрядом

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

Электрооборудование трактора

Процесс зажигания рабочей смеси электрическим разрядом

Рабочая смесь, состоящая из топлива, воздуха и отработавших газов, воспламеняется от теплоты предварительно сжимаемого воздуха в цилиндрах (дизели) или от специального источника теплоты (карбюраторные двигатели). Требуемая мощность источника теплоты, предназначенного для зажигания рабочей смеси, зависит как от состава смеси и качества ее подготовки к воспламенению, так и от времени, отводимого для сгорания.

В электрических системах зажигания используется принцип преобразования электрической энергии в тепловую через искровой разряд между электродами. Этот принцип позволяет начинать зажигание рабочей смеси в строго определенные моменты и в короткий отрезок времени выделять достаточное для воспламенения рабочей смеси количество тепловой энергии.

Как известно, горючий газ и воздух всегда содержат хотя бы небольшое количество беспорядочно движущихся положительных и отрицательных ионов и электронов. При подводе к электродам даже небольшого напряжения ионы и электроны начинают двигаться в определенном направлении в соответствии со своей полярностью (ток так называемого тлеющего разряда).

С повышением напряжения до 4500 В скорость потока ионов под действием электрического поля возрастает настолько, что из зазора между электродами вытесняются, включаясь в направленный поток, нейтральные молекулы, ионы и электроны. При этом происходит процесс дальнейшей интенсивной ионизации газовоздушной смеси (ударная ионизация). Дальнейшее увеличение напряжения до 8000… 9000 В приводит к пробою газового промежутка между электродами (искровой разряд). Визуально наблюдаемое при искровом разряде свечение (искра) — это разогретая газовая оболочка, внутри которой движется поток электронов и ионов. Звуковая волна, воспринимаемая как треск, образуется вследствие резкого расширения нагреваемой газовой оболочки.

Для надежного возникновения разрядов требуется напряжение не менее 10 000… 12 000 В.

Чем больше искровой промежуток между электродами, тем выше должно быть пробивное напряжение. Нагрузка на приборы зажигания с увеличением зазора между электродами возрастает, а энергия искрового разряда повышается. Однако пропуски в искрообразовании в этом случае становятся более вероятными.

Для нормальной работы двигателя большое значение имеет момент зажигания рабочей смеси. Наивыгоднейшим считается такой момент зажигания рабочей смеси, при котором давление газов на днище поршня достигает максимума после прохода поршнем в. м. т. на 10… 15° по углу поворота коленчатого вала. При этом мощность двигателя будет максимальной, а его работа — мягкой. Оптимальное значение момента зажигания рабочей смеси зависит как от скорости горения рабочей смеси, так и от скоростного режима работы двигателя.

Скорость горения рабочей смеси определяется ее составом и однородностью, давлением сжатия и рядом других факторов, влияющих на качество смесеобразования.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает и скорость движения поршня и, следовательно, уменьшается время, отводимое на процесс сгорания. А чтобы рабочая смесь при увеличении частоты вращения коленчатого вала успевала сгорать, ее нужно раньше воспламенять.

Таким образом, чем однороднее и богаче рабочая смесь, тем позже необходимо ее воспламенять, и чем выше скоростной режим работы двигателя, тем более ранним должно быть воспламенение рабочей смеси.

Угол поворота коленчатого вала за промежуток времени от момента начала искрообразования до момента прихода поршня в в. м. т. называется углом опережения зажигания. При полной нагрузке двигателя на номинальном скоростном режиме его работы угол опережения зажигания находится в пределах 25…40°.

Читать далее: Свечи зажигания

Категория: - Электрооборудование трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Процесс зажигания - Справочник химика 21

Зажигание представляет собой интенсивное местное нагревание от постороннего источника небольшой части горючей смеси до высокой температуры. Чаще всего процесс зажигания осуществляется электрической искрой, при этом смесь в зоне разряда нагревается практически мгновенно до температуры, намного превышающей температуру ее горения. Скорости химических реакций в зоне искрового разряда достигают огромных величин. После прекращения разряда скорость реакций уменьшается до значений, отвечающих условиям горения данной смеси во фронте пламени. [c.55]

В основе теоретического рассмотрения процесса зажигания лежат представления об элементарном очаге пламени, как источнике, обеспечивающем достаточно интенсивный подвод тепла или активных частиц к поджигаемой газовой смеси. При этом процесс воспламенения смеси от внешнего источника рассматривается по аналогии с тепловым, цепочно-тепловым или цепочным взрывом. [c.125]

Электрические запальные устройства очень часто работают без пилотного пламени, поэтому надежность их функционирования зависит от эффективности системы контроля наличия пламени. Если пламя не стабилизировалось в течение заданного времени, подача газа должна быть прекращена, а процесс зажигания повторен вновь. В полностью автоматизированных системах вторичный розжиг может быть осуществлен только после полной продувки рабочего пространства печи. [c.124]

Временной контроль и контроль выдержки времени процесса осуществляют в тех случаях, когда технологический процесс имеет прерывистый, периодический характер, т.е. когда материал или продукты должны подвергаться тепловой обработке в течение определенного времени. Регуляторы выдержки времени могут быть использованы для контроля за последовательностью проведения операций по зажиганию горелки, в том числе для предупреждения повторного процесса зажигания без полной продувки. [c.126]

С целью накопления данных, необходимых при конструировании и эксплуатации камер сгорания реактивных двигателей, в лаборатории Льюиса NA A изучается влияние основных факторов на зажигание и горение топливо-воздушных смесей. Одной из частей этой программы являются исследования параметров, влияющих на энергию искрового разряда, необходимую для зажигания однородной топливо-воздушной смеси. Исследования были начаты с целью разрещения проблем, связанных с запуском авиационных реактивных двигателей наземного запуска двигателей в холодных климатических условиях, запуска вспомогательных двигателей в условиях высотного полета и повторного запуска двигателей в случае срыва пламени также в условиях высотного полета. Уже в начале осуществления этой программы исследований задачи, связанные с зажиганием, в значительной степени облегчились благодаря удачным конструкциям и расположению различных частей зажигающего устройства и разработке высокоэнергетических зажигающих устройств. Тем не менее продолжается всестороннее исследование процесса зажигания, так как необходимо сконструировать более легкие, эффективные и надежные системы зажигания. [c.32]

Наиболее распространенной в настоящее время является схема пылеприготовления с сушкой топлива горячим воздухом, сбрасываемым затем в топочную камеру и используемым для горения пыли. Этот отработавший сушильный агент ( мельничный воздух) зачастую используется в качестве первичного. В состав первичной смеси с мельничным воздухом входит испаренная влага топлива, которую в процессе зажигания также прихо- [c.36]

Как отмечалось в разд. 1.6, в результате искрового зажигания (от электрической искры) в газовой смеси образуется пламя, способное к самостоятельному распространению. Процесс зажигания длится с момента начала искрового разряда до установления режима устойчивого распространения пламени. Здесь существуют по крайней мере две проблемы. Одна из них — формирование очага пламени при искровом разряде, а другая — неустойчивое распространение пламени этого очага. На рис. 3.1—3.3 показаны различные примеры развития очага пламени, или начального пламени, в процессе зажигания. Причем на рис. 3.1 и 3.2 приведены примеры успешного зажигания, а на рис. 3,3—пример неудачного зажигания из-за недостаточной энергии искры [1]. На рис. 3.4 показана зависимость (от времени) изменения произведения скорости горения 5 на температуру пламени Т в трех упомянутых случаях. Величина этого произведения измерена косвенным образом по измерениям скорости роста объема очага пламени и площади поверхности фронта пламени [1]. В случае устойчивого распространения пламени в использовавшихся в этих экспериментах водородсодержащей и пропановой газовых смесях значения произведения скорости горения (см/с) на температуру пламени (К) составили соответственно 1-10 и 9,8-10 (штриховая горизонтальная линия на рис. 3,4). О времени задержки переходного процесса при зажигании можно сделать следующие выводы. В на- [c.29]

Емкостная искра используется в реальных устройствах зажигания. Емкостной искровой разряд прост по характеру наложение его на процесс зажигания незначительно из-за краткости времени разряда. Поэтому емкостную искру часто используют при фундаментальных исследованиях искрового зажигания. Емкостная искра представляет собой высокочастотный колебательный разряд. Зависимость эффективности зажигания от частоты разряда весьма интересна и исследована в основополагающих экспериментах Финча и др. [4]. В этих экспериментах в качестве газовой смесн применяли модельную газовую смесь оксида углерода с воздухом. Камера сгорания имела форму шара объемом 80 см . Электроды зажигания были выполнены из алюминиевых стержней [c.41]

Механизм зажигания потока газовой смеси шаровыми или цилиндрическими накаленными телами, по-видимому, следующий. Газовая смесь нагревается до высокой температуры в узком слое, примыкающем к накаленной поверхности. Этот нагретый слой стабилизируется у нагретой поверхности за линией отрыва потока в застойной зоне. К нему подходят низкотемпературные внешние части основного потока. При накоплении достаточного количества нагретого до высокой температуры газа может произойти зажигание. Это хорошо видно на фотографии процесса зажигания, полученной методом высокоскоростной фотосъемки [7] (рис. 4.8). С увеличением скорости потока газовой смеси, развитием турбулентности и уменьшением диаметра накаленного тела температура зажигания повышается. Все эти факторы и обусловливают тот или иной исход зажигания. [c.69]

Описанная в настоящей статье теория и ее экспериментальная проверка представляют собой первую попытку проанализировать процесс зажигания движущихся газов. Эта теория является весьма упрощенной. В теории приняты следующие аппроксимации и предположения [c.48]

Следует еще раз подчеркнуть, что описанные в этой работе эксперименты не могут воспроизвести всех особенностей процесса зажигания рудничного газа. Они выявляют только ту роль, которую играет струя горячих газов при взрыве. Используемые здесь скорости и диаметры струй сравнительно малы, но они находятся на пределе, позволяющем безопасно пользоваться ими в лаборатории, не прибегая к опытам в реальных рудничных галереях. Более серьезный недостаток опытов заключается в том, что зажигание производилось непрерывной струей, а не при коротких прорывах горячих газов. Следовательно, полученные в настоящей работе рекомендации необходимо рассматривать только как указание на то, что может случиться в процессе зажигания рудничного газа и где может оказаться полезным более детальное исследование зажигания реального рудничного газа. [c.68]

Разумно заранее предположить, что для процесса зажигания весьма существенное значение имеют общая картина распределения состава и абсолютные размеры вспомогательной струи (или время контакта горячих и холодных газов). Однако если предположить, что зажигание определяется только распределением состава, то соотношение топливо/окислитель, необходимое для зажигания, будет зависеть от общей картины распределения состава. Результаты проверки этой зависимости, а также предположений, принятых при выводе уравнения (9), показаны на фиг. 3 (здесь опущено несколько точек при больших значениях Пр/и ). Вполне очевидно, что при данном диаметре трубки источника зажигания отношением Ир/и., процесс полностью не описывается. Также видно, что изменения предела зажигания в области бедных смесей в зависимости от скорости потока при определенном отношении р/ ., уменьшаются с увеличением диаметра трубки источника зажигания, что свидетельствует о существенной роли молекулярной диффузии. Предполагается, что для данного диаметра трубки функциональную зависимость, выраженную уравнением (8), можно представить в виде [c.81]

В опубликованной литературе имеются, по-видимому, некоторые расхождения в отнощении использования результатов, полученных в исследованиях процессов зажигания, к решению задач стабилизации пламени горячей поверхностью. Например, некоторые исследователи наблюдали, что расстояние точки, где начинает разветвляться изотерма, соответствующая температуре стенки, как это показано на фиг. 6, от передней кромки плоской пластины равно длине конечной плоской пластины, имеющей температуру, достаточную для стабилизации пламени в примыкающем к ней пограничном слое. Однако автор данной статьи считает, что это расстояние связано только с длиной горячей поверхности, необходимой для зажигания, и что устойчивость пламени над горячей гладкой поверхностью не обусловливается процессом непрерывного зажигания, если отсутствует зона рециркуляции у хвостового конца поверхности. Пламя, инициированное горячей поверхностью, будет распространяться по горючей смеси, пока не стабилизируется где-либо выше хвостового конца поверхности. Этот вывод частично подтверждается в связи с опытами Тунга и др. [19]. Более того, если бы непрерывное зажигание могло стабилизировать пламя на гладкой поверхности, то потребовался бы очень длинный стержень для стабилизации пламени в опытах Хоттеля и др. [13], так как длина, как она определяется выше, при низких значениях температуры поверхности, используемых в этих опытах, оказалась бы очень большой. Мы надеемся, что проводимые в настоящее время в Массачусетском технологическом институте исследования помогут решить эти вопросы. [c.103]

С точки зрения механизма стабилизации пламени имеющиеся сведения чрезвычайно интересны, но в этой области необходимо провести большую дополнительную работу. Механизм стабилизации, несомненно, сложнее, чем процесс зажигания параллельными струями или стабилизация телами плохообтекаемой формы, для которых уже сейчас можно рассчитывать некоторые аэродинамические и химические эффекты [2, 3]. Чтобы установить, по крайней мере при одном рабочем условии, характеристики потока в этой сложной системе, необходимы результаты точных измерений состава и распределения скоростей потока. Трассирующие газы (например, гелий) могут оказаться полезными для выяснения общего характера течения. К сожалению, измерения турбулентности затрудняются тем, что температура и скорость в интересующих нас зонах изменяются в широких пределах, поэтому очень трудно количественно определить локальную интенсивность турбулентности. [c.334]

В монографии, написанной на основе отечественных и зарубежных исследований, изложена теория образования и накопления электрических зарядов, показано влияние гидродинамических параметров материальных потоков на процесс электризации, рассмотрены процессы зажигания горючих сред от электрических разрядов и методы оценки опасности. Подробно описаны и проиллюстрированы примерами методы защиты от опасных проявлений статического электричества. [c.2]

Перемещают зажигатель вправо до упора и, плавно поднимая горелку, подводят фитиль к раскаленной нити до появления пламени, после чего горелку несколько опускают во избежание появления копоти, а зажигатель возвращают в исходное положение. Процесс зажигания контролируют визуально. [c.328]

Выше уже отмечалось, что механизмы химических реакций при самовоспламенении смеси и нормальном распространенин пламени существенно различаются [21]. В то же время это обстоятельство не учитывается при построении теорий, описывающих процесс зажигания горючей смеси от элементарного [c.125]

Тепловыми источниками зажигания могут быть открытое пламя, электрическая искра или дуга, искры, образующиеся при треиии или ударе, несгоревщие частицы топлива, повышение температуры горючей смеси, образовавшееся при химических процессах, соприкосновение с нагретыми поверхностями и др. Источником горения могут также явиться химические и микробиологические процессы, происходящие в веществе при обычных температурах с выделепием тепла. Химический импульс, вызывающий нагревание вещества, оказывает действие только тогда, когда это вещество находится в контакте с горючим (например, воспламенение древесных опилок при действии на них крепкой азотной кислоты, загорание глицерина, этилеигликоля при взаимодействии с марганцевокислым калием и др.). Ири микробиологических процессах зажигание происходит только в том случае, если горючее вещество служит питательной средой для жизнедеятельности микроорганизмов (иаиример, самовозгорание фрезерного торфа), [c.146]

Растягивание зажигания пыли в ограниченном объеме топочного устройства одновременно сокращает время (путь) горения воспламененной пыли и снижает температуру проьесса вследствие замедления тепловыделения. Соответственно снижается и общая устойчивость процесса зажигания пыли. [c.32]

СВС-специфич. форма гетерог. горения, требующая высокой уд. пов-сти контакта реагентов. Порошки и газы-наиб. распространенные типы реагентов. Организация СВС заключается в создании пороииовой смеси (шихты) и газовой среды и локальном инициировании процесса (зажигание). Затем происходит самопроизвольное распространение волны горения и остывание синтезир. продукта. На условия, характер и скорость распространения фронта горения, зонную структуру волны горения, механизм хим. и структурных превращений в волне, макс. т-ру и др. влияют хим. природа реагентов, состав и структура шихты, параметры окружающей среды, внеш. воздействия (мех. и энергетические). Типичные значения параметров, харатстеризую-щих СВС размер частиц реагентов 0,1-100 мкм, плотность шихты-от насьпшой до 60% от плотности реагентов, давление окружающего газа 10 -10 Па, т-ра инициирования 900-1500 К, длительность инициирования 0,5-3 с, скорость распространения волны 0,1-10 см/с, т-ра горения 1500-3500 К, скорость нагрева в-ва в волне 10 -10 К/с. [c.292]

Несмотря на подкупающую простоту расчета необходимой минимальной энергии для зажигания в неподвижных горючих смесях, основанного на теории избыточной энтальпии во фронте пламени, доказательства физической модели процесса, принятой авторами, до сих пор фактически отсутствуют. Более того, можно показать, что избыточная энтальния во фронте пламени не является единственно необходимым условием для распространения пламени. Эти обстоятельства вызвали широкую дискуссию вокруг теории избыточной энтальпии [3]. Несомненно, однако, что в подавляющем большинстве случаев с позиций чисто тепловой теории зажигания все же можно интерпретировать основные типичные характеристики процесса зажигания критические условия зажигания, критические расстояния и размеры, а также границы распространения пламени [4,5]. [c.6]

Во втором разделе в большинстве статей рассматриваются процессы зажигания на твердых поверхностях и стабилизация пламени на осиовании теории пограничного слоя. Строгое аналитическое решение подобных задач встречает серьезные трудности, поэтому авторы анализируют упрощенные физические модели процесса или прибегают к качественному анализу полученных уравнений (см. статьи Тау-и Тунга, Ченга и Ковитца). Следует, однако, отметить, что в настоящее время все же достигнуты известные успехи в анализе и расчетах таких сложных процессов, как, например, стабилизация плак1ени телами илохообтекаемой формы. [c.6]

Последний постулат согласуется с выдвинутой авторами данной статьи концепцией. Однако на основании упомянутого выше анализа нельзя решить, имеет ли в общем случае, когда перенос химической энергии не пренебрежимо мал, изменение энтальпии теплопроводностью большее значение для процесса зажигания, чем изменение полной энтальпии. Это связано с тем, что для смесей озона и кислорода минимальная энергия зажигания до настоящего времени еще не измерена. Возможно, когда это будет сделано, экспериментальные значения скорее будут согласовываться со значениями, вычисленными на основании изменения полной энтальпии, чем со значениями, вычисленными по уравнению Льюиса и Эльбе. Приводимые ниже данные, взятые из работы [8], показывают, что во многих случаях экспериментальные значения минимальной энергии зажигания намного меньше значений, вычисленных по уравнению Льюиса и Эльбе. Таким образом, можно ожидать, что для многих смесей совпадение будет значительно лучше, если расчеты производить на основании изменения полной энтальпии. Согласно приведенным данным, это особенно справедливо для смесей с большим содержанием разбавителей и, таким образом, вполне применимо к смеси Оз + ЗО2, которую Уильямс и Пеннер выбрали для своего исследования. [c.11]

Чтобы установить соотношение между энергией, необходимой для зажигания, и характеристиками потока, следует определить энергию, которую выделяет этот линейный источник. Светт [2] показал, что полную энергию разряда можно разделить на две основные части. Одна часть рассеивается в небольшой зоне, называемой зоной катодного падения и расположенной вплотную к отрицательному электроду. В используемых здесь условиях эта часть составляет от 7з ДО /2 полной энергии. Вторая часть рассеивается на оставшейся длине, или в зоне положительного столба. Линейный источник энергии состоит из части этого положительного столба. Предполагается, что энергия, рассеивающаяся в катодной зоне, не играет существенной роли в процессе зажигания. Это предположение вполне допустимо, так как, согласно Кобину [7], почти вся катодная энергия теряется на катоде. [c.41]

В ранее опубликованной работе [1] изучался процесс зажигания горючих смесей струями горячих газов. Азот или воздух нагревался в печи и в виде струи диаметром 4 мм вводился в холодную горючую смесь. Внутри струи при этом наблюдалось свечение, и прп благоприятных условиях в конце светящейся струи на расстоянии до 300 мм от подогревательной печи происходило зажигание основной горючей смеси. Экспериментальные условия в этих исследованиях были стандартными, а расход в горячей струе устанавливался равным 35 см сек. В тех случаях, когда происходило зажигание, в качестве температуры зажигания принимали температуру, с которой газовая струя покидала подогревательную печь. Температура при этом измерялась для следующих двух случаев а) при зажигании диффузионного пламени, когда струя горячего воздуха подавалась в поток чистого холодного топлива образующееся при этом пламя висит над вершиной струи или проскакивает вниз, образуя обычное диффузионное пламя, располагающееся над выходным отверстием из подогревательной печн б) при зажигании горючей смеси струей нагретого азота топливо и воздух диффундируют при этом в горячую струю, которая нагревается за счет теплоты медленных реакций, пока не произойдет зажигание. Температура зажигания оказывается более низкой в случае (а), поскольку физические условия здесь более благоприятны в горячую струю должно диффундировать только топливо, тогда как в случае (б) для инициирования реакции в горячую зону должны диффундировать топливо и воздух. Ранее отмечалось [1], что эти температуры зажигания горячим газом не согласуются с другими известными характеристиками пламени. Различия становятся особенно заметными при сравнении полученных таким образом значений температур с температурами самовоспламенения , измеряемыми в камерах сгорания. Так, например, водород и окись углерода обладают высокими температурами самовос- [c.53]

В данной статье преследуется цель расширить ранее полученные результаты и достичь условий, которые, по всей вероятности, преобладают при зажигании рудничного газа в результате воздействия горячих детонационных газов. Детонация взрывчатого вещества сопровождается возникновением ударной волны, которая может зажечь рудничный газ, находяшийся на ее пути. Этот источник зажигания в данной работе мы не будем исследовать. Зажигание раскаленными частицами также не будет рассматриваться. В этой работе будет рассмотрен процесс со струен горячих газов, обычно движущихся за ударной волной. Это именно та струя, которая обычно зажигает атмосферу рудничного газа, хотя детали самого процесса зажигания до настоящего времени еще не вполне выяснены. В данном исследовании сделана попытка воспроизвести условия этого процесса зажигания в малом масштабе и, таким образом, получить возможность подробно его изучить, изменяя параметры горячей струи и атмосферы рудничного газа в пределах, соответствующих реальным условиям. Были изучены следующие факторы состав атмосферы рудничного газа и его влияние на процесс зажигания содержание кислорода в окружающей атмосфере, поскольку было предложено использовать его в качестве меры зажигательной способности взрывчатого вещества влияние на процесс зажигания турбулентности горячей струи изменения в процессе зажигания, которые происходят, если вводимые горячие газы содержат либо кислород, либо несгоревшее топливо, воспроизводящие условия в детонационных газах, образующихся при детонации взрывчатых веществ в атмосфере ири недостатке или избытке кислорода (например, известно, что детонационные газы от некоторых технических взрывчатых веществ содержат до 20% окиси углерода и до 30% водорода). Необходимо было исследовать многие процессы зажигания углеводородов, отличных от метана, который обладает более высокой температурой зажигания, чем какие-либо другие топлива, в связи с чем возникали дополнительные экспериментальные трудности. [c.54]

Изучался также процесс зажигания смешанных топливовоздушных смесей струей (60 см 1сек) горячего азота. В этих опытах горячий азот поступал в атмосферу СОа, а два топлива подавались при необходимом соотношении. Затем двуокись углерода заменяли воздухом, и происходило воспламенение. После впуска воздуха состав полученной смеси во всех опытах поддерживали стехиометрическим. К сожалению, в этих опытах нельзя было использовать метан из-за его очень высокой температуры зажигания (около 1400°) [1]. [c.59]

Первые интересные сведения касаются самого характера зажигания. В идеальных условиях и при ламинарных горячих струях процесс зажигания воспроизводится исключительно точно, тогда как результаты для исследуемых нами взрывчатых веществ всегда необходимо было обрабатывать статистически. Хотя и следовало ожидать, что на использовавшейся экспери-ысшальной установке при взрыве нельзя было получить воспро [c.68]

Между действием изолированного вспомогательного пламени и действием плохообтекаемого стабилизатора имеется некоторое сходство. Исследователи, изучающие стабилизацию пламени плохообтекаемыми телами, считают, что зона рециркуляции, образующаяся непосредственно за стабилизатором, служит в качестве вспомогательного пламени и что тепло- и массооб-мен между продуктами сгорания этой зоны и основным потоком свежей горючей смеси через свободный вихревой слой, разделяющий их, играет весьма существенную роль в процессе зажигания основного потока и в формировании распространяющегося пламени. [c.72]

Процесс зажигания движущихся потоков изучался в работах Хитрина и Гольденберга [6], которые представили тепловую теорию зажигания Кумагаи и Кимура [7], которые изучали зажигание нагретыми проволоками Светта [8], изучавшего зажигание искровыми разрядами большой длительности. [c.73]

При проведении экспериментов прежде всего нужно было установить такую скорость вспомогательного потока, чтобы расчетная средняя скорость продуктов сгорания вспомогательного пламени была кратной 15 м/сек (с точностью до 5%). Таким же образом устанавливали расход воздуха в холодном основном потоке и наконец в систему вводили пропан, пока зажигание не оказывалось достаточным, чтобы пламя распространилось за пределы хвостового патрубка длиной 380 мм. Определение предела зажигания являлось до некоторой степени субъективным. При постепенном увеличении расхода топлива в основном потомке его присутствие вначале устанавливали по синей кромке вдоль потока продуктов вспомогательного пламени. На весь поток пла.мя распространялось значительно позже, В большинстве случаев развитие процесса зажигания происходило при совсем незначительном увеличении соотношения топливо/воздух. Обычно, если распространяющееся пламя было достаточно сильным, чтобы достичь конца хвостового патрубка длиной 380 мм, оно простиралось также на несколько диаметров горелки в свободную атмосферу, прежде чем затухало в результате подсоса окружающего воздуха. Во всех случаях в качестве критерия зажигания принималось условие, при котором пламя простиралось в свободную область за край горелки. Такое суждение все же является субъективным, так как характер пламени несколько изменялся в зависимости от размеров вспо-Л гогателыюй трубки, отношения скоростей вспомогательного и основного потоков и абсолютных скоростей потоков. Характер пламени изменялся от спокойно горящего ламинарного [c.80]

Зажиганию горючих смесей нагретыми поверхностями уделяется большое внимание [1—3]. В настояитей статье описано зажигание движущихся газов нагретыми проволоками в связи с процессами зажигания и горения в двигателях. [c.122]

Механизм процесса зажигания не имеет принципиальных отличий от процесса самовоспламенения. В процессе зажигания так же, как- и при самовоспламенении, большое значение имеют условия самоускорения реакций. Однако саморазгон реакций здесь происходит горючей смеси, а ограничен лишь небольшой частью объ ника зажигания. [c.85]

chem21.info

Лекция 9. ЗАЖИГАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРОЙ

Количество просмотров публикации Лекция 9. ЗАЖИГАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРОЙ - 225

5 600

Рис.4. Зависимость критической температуры зажигания от площади поверхности металлического шарика

Нагретой поверхностью

Критическая температура зажигания всегда выше температуры самовоспламенения смеси. Причиной этому является теплоотвод из приповерхностного слоя, в котором начинаются реакции окисления: теплоотвод в стенку и в газовую смесь. Чтобы смесь воспламенилась, крайне важно выделение большого количества теплоты реакции. Это возможно только при достаточных размерах поверхности металлического шарика, массы и площади поверхности источника зажигания для прогрева крайне важно го объёма горючей смеси. Чем больше запасено источником теплоты, тем ниже температура зажигания (рис.4).

Данное обстоятельство однозначно подтверждается экспериментами. Так, критическая температура зажигания от металлического шарика снижается с увеличением его диаметра: Диаметр шарика d, мм Тзаж, °С

2 1000 3 800

В реальных условиях при нагревании газопаровоздушной смеси каким-либо "горячим телом" часть горючего в пристенном слое окисляется и концентрация его быстро снижается. При этом, естественно, снижается и скорость реакции, а значит и скорость тепловыделения. По этой причине для достижения критической температуры зажигания необходима компенсация

теплопотерь, которая должна быть достигнута повышением температуры

нагретого тела.1 Но здесь существенную роль может играть каталитическая активность поверхности источника зажигания. В случае если на его стенке происходит ингибирование реакции окисления (дезактивация активных центров), то Тзаж повышается. В случае если же процесс катализируется, то происходит ускорение реакции окисления, и в связи с этим следовало бы ожидать снижения температуры зажигания. Но наблюдается неожиданное, на первый

взгляд, явление. К примеру, для зажигания платиной, которая каталитически активна, необходима более высокая температура, чем в случае инертного материала. Причем максимум ее приходится на стехиометрический состав горючей смеси. Причиной этого парадокса является интенсивный расход реагирующих компонентов вблизи каталитической поверхности (рис.5).

Рис.5. Влияние природы металла на температуру зажигания метано-воздушной смеси

Приведенные на рисунке данные для метана показывают, что наибольшей каталитической активностью среди этих металлов обладает платина, наименьшей - сталь. При этом температура самовоспламенения, измеренная в платиновом сосуде, будет ниже, чем в таком же стеклянном. Именно этим принципиально отличается физико-химия явлений зажигания и самовоспламенения газов и паров. До сих пор теорию процесса зажигания мы рассматривали в стационарных условиях, ᴛ.ᴇ. при установившемся, стационарном процессе теплопередачи (все его параметры постоянны). В реальных условиях процесс нестационарный и гораздо сложнее. Источник зажигания в горючей среде появляется внезапно. В этом случае распределение температуры или ее градиент будет иметь графический вид, приведенный на рис. Зв. За короткий промежуток времени в газе прогреется только слой 8. Остальной объём газовой смеси останется практически холодным. Уравнение теплового потока в данном случае будет иметь следующий вид:

(12)

Тепловой поток будет значителен только в слое 8, а в остальной части горючей смеси - невелик.

На практике очень часто приходится иметь дело с подвижными горючими смесями. В этом случае у границы поверхности источника зажигания возникает неподвижный слой. Для расчета критических условий зажигания толщины неподвижного и тепловыделяющего пограничных слоев принимаются равными друг другу, а вместо выражения (1) используется формула Ньютона для конвективной теплопередачи:

q = а-(Тст -Т0),

где а - коэффициент теплоотдачи от стенки в подвижную газовую среду. Критическим условиям зажигания соответствует равенство процессов теплоотвода и тепловыделения в слое 8, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ описывается уравнением теплового баланса.

Из него можно вывести выражение, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ позволяет оценить определяющий размер нагретого тела, способного вызвать воспламенение движущегося потока горючей смеси с заданными физико-химическими свойствами.

referatwork.ru

Система зажигания двигателей

Система зажигания автомобильных двигателей

Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в точно установленный момент времени. В двигателях с искровым зажиганием это достигается за счета электрической искры, т.е. электроискрового разряда, создаваемого между электродами свечи зажигания. Надежное зажигание в широком диапазоне режимов работы двигателя является существенным фактором для эффективной работы каталитического нейтрализатора.

Пропуски зажигания приводят к догоранию смеси в каталитическом нейтрализаторе, перегреву и выходу его из строя.

Зажигание рабочей смеси

Система зажигания подает на электроды свечи зажигания высокое напряжение, создающее искру, воспламеняющую рабочую смесь. Энергия искры примерно равна 0,2 мДж, что соответствует уровню зажигания стехиометрической смеси. Более богатым или бедным смесям требуется для воспламенения существенно большая энергия искры. Если достаточная энергия зажигания не может быть получена, то смесь не воспламеняется, т.е. произойдет пропуск зажигания. Избыток энергии, например, получаемый в транзисторной или электронной системе зажигания, стабилизирует процесс распространения пламени. Это ведет к более равномерной работе двигателя и снижению выбросов CH. Увеличение продолжительности искрового разряда, повышенные зазоры между электродами свечи и использование тонких электродов также положительно влияют на равномерность работы двигателя и снижение выбросов CH.

Воспламенение искрой небольшого облака мелкодисперсной смеси может быть достаточным для инициирования всего процесса воспламенения.

После воспламенения этого небольшого объема смеси пламя распространяется по оставшемуся объему рабочей смеси в цилиндре, обеспечивая начало горения топлива. Способность к воспламенению топлива повышается за счет его эффективного распыления и хорошего доступа смеси к электродам свечи, а также за счет увеличения продолжительности искрового разряда и длины самой искры (увеличенный зазор между электродами свечи).

Свеча зажигания определяет длину искры; продолжительность искрового разряда зависит от типа и конструкции системы зажигания, а также от условий, при которых происходит зажигание.

Получение искры

Для возникновения искры напряжение между электродами свечи должно резко возрасти от нуля до напряжения, необходимого для образования дуги. После возникновения искрового разряда напряжение падает до уровня, необходимого для распространения искры; топливо воздушная смесь может воспламениться в любой момент этой фазы. Затем искра исчезает и напряжение падает до нуля.

Хотя интенсивное завихрение рабочей смеси является желательным явлением с точки зрения ее сгорания, оно может погасить искру, приводя к неполному сгоранию смеси. Поэтому энергия, запасенная в катушке зажигания, должна быть достаточной для получения одного или нескольких последовательных искровых разрядов.

Получение высокого напряжения и накопление энергии зажигания

В батарейных системах зажигания используется катушка зажигания, работающая подобно автотрансформатору и аккумулирующая энергию зажигания. При замыкании контактов прерывателя ток поступает на первичную обмотку катушки. Энергия тока переходит затем в энергию магнитного поля до момента размыкания контактов прерывателя. Магнитное поле при этом исчезает, наводя во вторичной обмотке ток высокого напряжения, поступающий на одну из свечей зажигания. Уровень энергии в 60…120 мДж внутри катушки зажигания соответствует регистрируемым значениям напряжения в 25…30 кВ.

Характеристика свечи зажигания

Характеристика свечи зажигания по напряжению

1 – напряжение зажигания; 2 – напряжение искрового разряда; t – продолжительность искрового разряда

Резервы высокого напряжения и энергии зажигания должны быть достаточны для того, чтобы компенсировать все электрические потери. Неправильное обслуживание системы зажигания уменьшает эти резервы и ведет к нарушениям в процессах воспламенения и сгорания. При этом возрастают потери мощности в двигателе и увеличивается расход топлива. Кроме того, может произойти нарушение в работе или повреждение каталитического нейтрализатора, значительно затрудниться пуск двигателя (особенно в холодном состоянии).

Системы зажигания, используемые на высокофорсированных двигателях, снабжаются емкостными аккумуляторами энергии (CDI). Эти системы накапливают энергию в электрическом поле конденсатора перед тем, как в специальном трансформаторе она будет преобразована в импульс высокого напряжения и поступит на свечу зажигания.

carspec.info

Зажигание топлива электрической искрои

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

Тракторы

Зажигание топлива электрической искрои

Топливо в карбюраторных двигателях воспламеняется от электрического разряда (искры), возникающего между электродами, расположенными в камере сгорания. Чтобы образовалась такая искра, к электродам нужно подвести импульс высокого напряжения не менее 10 кВ. Для надежности работы системы зажигания используют напряжение 18…20 кВ.

Для образования в камере сгорания электрической искры применяют устройство, называемое искровой зажигательной свечой.

Для получения импульсов высокого напряжения и подачи их к свече в нужные моменты служит магнето.

Магнето представляет собой комбинацию магнитоэлектрического генератора, трансформатора (индукционной катушки) и прерывателя.

Устройство. В корпусе, отлитом из цинкового сплава, залиты две стойки 12 (рис. 47,а), набранные из пластин электротехнической стали. Между стойками на шариковых подшипниках вращается двухполюсный магнит 13. На верхних плоскостях стоек укреплен сердечник 9 трансформатора с двумя обмотками — первичной 6 с небольшим числом витков (150…200) из изолированной медной проволоки диаметром около 1,0 мм и вторичной с большим числом витков (11…13 тыс.) из проволоки диаметром 0,07 мм.

В передней части корпуса магнето установлен прерыватель, состоящий из подвижного контакта, прижимаемого пружиной к неподвижному контакту, и кулачка, укрепленного на конце вала магнето.

Рис. 47. Магнето высокого напряжения: а — устройство; б — магнитная система; в — искровая свеча зажигания; 1 — подвижный контакт; 2 — кулачок; 3 — неподвижный контакт; 4т— выключатель; 5—конденсатор; 6—первичная обмотка; 7—вторичная обмотка; 8 — провод; 9 — сердечник; 10 – разрядник; 11 жесткая полумуфта; 12 — стойка; 13 — магнит; 14 — пружина; 15 — корпус; 16 — наконечник; 17 — стержень; 18 — изолятор; 19 — боковой электрод; 20 — центральный электрод; 21 — головка цилиндра.

Вращение магнит получает от вала привода двигателя, на который устанавливается магнето, через жесткую полумуфту.

Действие. При вращении магнита, когда полюса его расположатся против стоек (см. рис. 47, б, положение), магнитный поток пойдет от северного полюса магнита по левой стойке, затем по сердечнику 9 и, наконец, через правую стойку к южному полюсу магнита.

При последующем повороте магнита, когда полюса займут положение, магнитный поток изменит свой путь и вместо сердечника пойдет по стойкам.

При дальнейшем вращении, когда полюса встанут в положение III, магнитный поток опять пойдет по сердечнику, но уже в обратном направлении.

Переменный магнитный поток наводит в обмотках (см. рис. 47, а) трансформатора электродвижущие силы (э. д. е.). Эти силы в первичной обмотке достигают нескольких десятков вольт, а во вторичной — около 1000 В.

В том случае, когда контакты прерывателя замкнуты, наведенная э. д. с. вызывает протекание тока низкого напряжения по следующей цепи: первичная обмотка — контакты прерывателя — пружина — «масса» — первичная обмотка.

Ток, протекая по первичной обмотке трансформатора, создает вокруг нее магнитное поле, достигающее наибольшего значения при повороте магнита от вертикального положения на 8… 10°. В этот момент кулачок набегает на упор подвижного контакта, отводит его от неподвижного контакта, соединенного с «массой», и течение тока в первичной обмотке резко прекращается. Это вызывает исчезновение магнитного поля катушки и наведение в ее обмотках э.д.с. В витках первичной обмотки наводится э.д.с. самоиндукции, достигающая 300…400 В, а во вторичной обмотке— 18…20 кВ.

Конденсатор, включенный параллельно контактам прерывателя, при их размыкании воспринимает на себя э. д. с. самоиндукции первичной обмотки и тем самым уменьшает искрение между контактами прерывателя и увеличивает резкость исчезновения первичного тока и магнитного поля катушки. В связи с этим повышается э.д.с., наводимая во вторичной обмотке.

Таким образом, в момент разрыва цепи низкого напряжения возникает импульс высокого напряжения, который по проводу направляется к центральному электроду свечи и, пройдя искровой промежуток, по «массе» возвращается через первичную во вторичную обмотку.

Если сопротивление в свече окажется больше допустимого или провод 8 отъединится от свечи, вступит в действие искровой разрядник, через который ток пойдет на «массу». Это предохраняет обмотки магнето от пробоя на «массу». Для выключения магнето из работы предусмотрен выключатель, при нажатии на кнопку которого ток минует прерыватель, т. е. не происходит резкого исчезновения магнитного поля и ток высокого напряжения не возникает.

Искровую свечу зажигания устанавливают в резьбовом отверстии головки цилиндра (см. рис. 47, в) так, чтобы ее электроды находились в камере сгорания двигателя.

Устройство. Свеча состоит из корпуса, изготовленного из углеродистой стали, на котором укреплен боковой электрод. Внутри корпуса находится сердечник, состоящий из керамического изолятора, покрытого глазурью, и стержня с центральным электродом.

Действие. Импульс тока высокого напряжения, подведенный к свече по проводу, поступает на центральный электрод через наконечник, встречая на своем пути искровой промежуток, т. е. пространство между центральным и боковым электродами, преодолевает его в виде искры, зажигая при этом топливо, а затем по головке цилиндра («массе») возвращается к источнику тока (магнето) .

Читать далее: Аккумуляторная батарея для тракторов

Категория: - Тракторы

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Способ искрового зажигания горючей смеси

Изобретение относится к тепловым двигателям с искровым зажиганием горючей смеси, в частности к способам искрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Способ искрового зажигания горючей смеси электрическим разрядом в свече зажигания заключается в зажигании горючей смеси искрой с выбранными необходимыми значениями силы тока, длины и длительности искрового разряда. Необходимые значения силы тока, длины и длительности искрового разряда предварительно выбирают из условий выполнения требуемых снижения содержания вредных веществ в составе выхлопных газов, снижения расхода топлива и повышения мощности ДВС. Технический результат заключается в обеспечении полного сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, снижении содержания вредных веществ в выхлопных газах, снижении потребления топлива и повышении мощности двигателя. 3 ил.

Изобретение может быть использовано в искровых системах зажигания двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Известны способы зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания автомобилей путем создания в искровом промежутке свечи зажигания искры, продолжительной искры с повышенной энергией, последовательности искр, высокочастотной искры и др.

В патенте РФ №2171909 Тарасов П.А. предлагает увеличить длительность искры до нескольких миллисекунд путем введения последовательного "LC" контура, включенного параллельно свече зажигания. Автор считает, что при этом увеличится объем плазмы. В авторском свидетельстве СССР №1746048 Шпади А.Л. и др. предлагают формировать плазму путем подачи на свечу зажигания двух импульсов.

Основным недостатком всех известных способов и систем зажигания является то, что все они создавали в свече зажигания искру с очень маленьким током. В современных системах зажигания ([1] рис.15) ток искры не превышает 0,2 А. В [1] стр.38 написано: "Искра нагревает некоторое небольшое по объему количество смеси до температуры воспламенения". Такая искра не обеспечивает эффективного зажигания горючей смеси, и смесь в двигателе сгорает не полностью.

Наиболее близким к предлагаемому способу зажигания является патент РФ №2339839 «Способ искрового зажигания горючей смесив (прототип способа).

В прототипе горючую смесь зажигают искрой с выбранным необходимым значением силы тока искры, причем необходимое значение силы тока искры предварительно выбирают путем последовательного выбора величины искрового промежутка разрядника и величины сопротивления высоковольтных проводов, из условия снижения содержания вредных веществ в составе выхлопных газов, снижения расхода топлива и повышения мощности двигателя внутреннего сгорания.

Недостатком прототипа является то, что для выполнения поставленной задачи выбирают только ток искры.

Дело в том, что эффективность зажигания горючей смеси зависит, кроме тока искры, еще от длины искры и его длительности.

Поэтому необходимо выбирать силу тока, длину и длительность искры.

Целью изобретения является обеспечение полного сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, значительное снижение содержания вредных веществ в выхлопных газах, снижение потребления топлива и повышение мощности двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что горючую смесь зажигают искрой с выбранными необходимыми значениями силы тока, длины и длительности искрового разряда, причем необходимые значения силы тока, длины и длительности искры предварительно выбирают из условия выполнения требуемых снижения содержания вредных веществ в составе выхлопных газов, снижения расхода топлива и повышения мощности двигателя внутреннего сгорания.

Длина искры равна величине зазора между электродами свечи зажигания.

Таким способом выбирают, по сути, энергию искры. Однако ток, длина и длительность искры по-разному влияют на эффективность зажигания горючей смеси. Поэтому эти параметры искры нужно выбирать по отдельности.

Выбранное для реализации предлагаемого способа устройство зажигания построено на основе патентов РФ №2107184 и №2151321.

Чертежи устройства для реализации предлагаемого способа приведены на Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3. На чертежах приняты следующие обозначения элементов устройства:

1. Блок электронного зажигания

2. Первичная обмотка

3. Катушка зажигания

4. Вторичная обмотка

5. Первый электрод

6. Разрядник

7. Второй электрод

8. Распределитель зажигания

9. Резистор

10. Центральный электрод

11. Свеча зажигания

12. Боковой электрод

13. Конденсатор

14. Высоковольтный провод

15. Высоковольтный провод

16. Высоковольтный провод

17. Паразитная емкость

18. Диод

19. Высоковольтный конденсатор

Блок электронного зажигания 1 (Фиг.1) соединен с первичной обмоткой 2 катушки зажигания 3, которая содержит также вторичную обмотку 4. Высоковольтный выход вторичной обмотки 4 соединен с первым электродом 5 разрядника 6. Второй электрод 7 разрядника 6 соединен с распределителем зажигания 8 с резистором 9. Распределитель зажигания 8 соединен с центральным электродом 10 свечи зажигания 11. Боковой электрод 12 свечи зажигания 11 соединен через конденсатор 13 с низковольтным выходом вторичной обмотки 4 катушки зажигания 3. Высоковольтные провода 14, 15 и 16 соединяют, соответственно, высоковольтный выход вторичной обмотки 4 с первым электродом 5 разрядника 6, второй электрод 7 с распределителем зажигания 8 и распределитель зажигания 8 с центральным электродом 10 свечи зажигания 11. Паразитная емкость 17 вторичной обмотки 4 соединена параллельно вторичной обмотке 4.

На Фиг.2 боковой электрод 12 соединен с низковольтным выходом вторичной обмотки 4 катушки зажигания 3 непосредственно.

На Фиг.3 введены диод 18 и высоковольтный конденсатор 19. Высоковольтный выход вторичной обмотки 4 соединен с диодом 18, конденсатор 19 включен между выходом диода 18 и низковольтным выходом вторичной обмотки 4. Выход диода 18 соединен с первым электродом 5 разрядника 6.

Предлагаемый способ может быть реализован с применением описанного выше устройства следующим образом.

Перепад напряжения с выхода блока электронного зажигания 1 (Фиг.1) подают на первичную обмотку 2 катушки зажигания 3, который индуктирует на вторичной обмотке 4 высоковольтный импульс напряжения. С высоковольтного выхода вторичной обмотки 4 высоковольтный импульс напряжения подают на первый электрод 5 разрядника 6. Между первым 5 и вторым 7 электродами разрядника 6 возникает электрический разряд. Ток разряда с высоким напряжением со второго электрода 7 подают через распределитель зажигания 8, с резистором 9, на центральный электрод 10 свечи зажигания 11. В искровом промежутке свечи зажигания 11, образованном между центральным 10 и боковым 12 электродами, также возникает электрический разряд. Импульсный ток разряда с бокового электрода 12 возвращают на вторичную обмотку 4 через конденсатор 13.

Цепь, по которой проходит ток искры, состоит из высоковольтных проводов 14, 15, 16, разрядника 6, распределителя зажигания 8, свечи зажигания 11, конденсатора 13 и паразитной емкости 17 вторичной обмотки 4 катушки зажигания 3.

Дело в том, что по проводам вторичной обмотки 4, которая имеет значительное электрическое сопротивление и большую индуктивность, ток искры не может проходить, так как длительность импульса искры не превышает микросекунды. Ток искры проходит только через «паразитную» емкость 17 выхода вторичной обмотки 4.

В некоторых случаях, в зависимости от электрической схемы блока зажигания 1, ток искрового разряда от бокового электрода 12 возвращают на вторичную обмотку 4 по проводу (Фиг.2).

На Фиг.3 импульс напряжения с выхода вторичной обмотки 4 через диод 18 заряжает конденсатор 19 до высокого напряжения. Накопленный заряд конденсатора 19 позволяет увеличить энергию искры.

Последовательно включенный разрядник 6, позволяет увеличивать напряжение и ток искры. Путем увеличения величины искрового промежутка разрядника 6 можно увеличивать напряжение искры и до 25 кВ, и до 100 кВ и более. Происходит это потому, что напряжение на выходе вторичной обмотки 4 должно одновременно «пробить» и зазор между электродами свечи зажигания 11, и большой искровой промежуток разрядника 6.

В существующих системах зажигания, не имеющих разрядника, напряжение искры мало, т.к. маленький зазор свечи зажигания пробивается напряжением 6-10 кВ.

Средства, необходимые для осуществления выбора силы тока, длины и длительности искры следующие:

1. Для изменения напряжения искры и выбора необходимой величины тока искры должны быть изготовлены разрядники с различными параметрами. Параметры разрядника - это величина искрового промежутка, диаметры электродов, их форма и материал. Изготовить разрядники можно в соответствии с патентами РФ №2107184 и №2151321.

2. Для выбора необходимого сопротивления цепи разряда должны иметься высоковольтные провода с различными сопротивлениями (Фиг.1, 2, 3). В настоящее время имеется много видов высоковольтных проводов с различными величинами электрического сопротивления. В [1] стр.32 написано:

«Наши красные высоковольтные провода имеют распределенное сопротивление 2 кОм на метр длины… Для систем зажигания высокой энергии … применяют провода синего цвета… с распределенным сопротивлением 2,55 кОм… Зарубежные высоковольтные провода… величина распределенного сопротивления может быть в пределах 9-25 кОм… ». В действительности в продаже имеется значительно больше проводов с различными сопротивлениями. Имеются провода и с близкими к нулю сопротивлениями. Таким образом, для выбора величины тока искры имеется набор высоковольтных проводов с различными сопротивлениями.

3. Для выбора необходимого сопротивления цепи разряда в бегунок распределителя зажигания нужно устанавливать резисторы с различными величинами сопротивлений. В продаже имеются резисторы с любыми значениями сопротивлений. При необходимости можно замыкать резистор проводом.

4. Свечи зажигания должны быть без встроенных резисторов, с близкими к нулю сопротивлениями.

5. Для выбора необходимых параметров искры нужно использовать мощный промышленный источник высокого напряжения, обеспечивающий регулируемое выходное напряжение и энергию искры не менее 100 кВ и 1 кДж, соответственно.

6. Высоковольтный выход источника высокого напряжения соединяют с резистором, а другой провод (выход) резистора через конденсатор соединен с выходом источника с нулевым потенциалом. Выходом источника с изменяемой энергией искры является общая точка соединения резистора с конденсатором. Энергию искрового разряда изменяют путем соответствующего выбора параметров резистора и конденсатора.

7. Длину искры изменяют путем изменения зазора между электродами свечи.

Метод, процедура, алгоритм выбора необходимого тока, длины и длительности искры в свече зажигания следующий:

1. Начальная длительность искры должна соответствовать энергии искры 50 мДж. Для этого на выходе источника высокого напряжения величины резистора и конденсатора выбирают из условия, чтобы начальная энергия искры составляла 50 мДж.

2. Начальная длина искры должна быть равна 0,5 мм.

3. Начальное напряжение на выходе источника высокого напряжения с изменяемой энергией искры устанавливают 25 кВ.

4. Начальный ток искры, измеренный по приборам или рассчитанный по напряжению искры и сопротивлению цепи разряда, должен быть около 1 А.

5. Проверяют полученные характеристики двигателя, а именно уровень вредных выбросов двигателя, его мощность и экономичность.

6. Если характеристики двигателя не удовлетворительны, выбором высокого напряжения источника, параметров разрядника и цепи разряда последовательно увеличивают ток искры, проверяя характеристики двигателя для каждого значения тока искры, пока не будут получены требуемые характеристики двигателя. Для увеличения тока искры повышают напряжение источника, увеличивают искровой промежуток разрядника, уменьшают сопротивление цепи разряда, уменьшают сопротивление разрядника соответствующим выбором диаметра, формы и материала электродов.

7. Если требуемые характеристики двигателя получить не удается, то последовательно увеличивают длину искры, повторяя всю процедуру выбора по пп.5-6 для каждого значения длины искры, пока не будут получены требуемые характеристики двигателя.

8. Если требуемые характеристики двигателя все еще получить не удается, то выбором параметров резистора и конденсатора, на выходе источника высокого напряжения с изменяемой энергией искры, последовательно увеличивают длительность искры, повторяя всю процедуру выбора по пп.5-7 для каждого значения длительности искры, пока не будут получены требуемые характеристики двигателя.

Описанную выше процедуру выбора производят на специализированном стенде, предназначенном для измерений уровня вредных выбросов, расхода топлива и мощности двигателя автомобиля. Например, в НАМИ или МАДИ.

На этом же стенде измеряют полученные необходимые значения тока, длины и длительности искры.

Кардинальное улучшение характеристик двигателя наступает, когда выбранные значения тока искры достигают значений, сравнимых или даже больших тока молнии. Это примерно в 10000000 раз больше тока искры в современных автомобилях. При таких больших токах искра испускает мощнейшие световые и другие излучения, которые поджигают горючую смесь во всем объеме камеры сгорания.

Изобретение позволяет существенно экономить горючее, повысить мощность двигателя автомобиля, практически полностью устранить почти все вредные выбросы.

Выбранные значения тока, длины и длительности искры могут быть использованы для создания и массового промышленного производства эффективных систем зажигания.

Использование изобретения в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием позволит существенно уменьшить ядовитые выбросы, значительно экономить топливо и увеличить мощность двигателя.

Источники информации

1. Росс Твег. Системы зажигания легковых автомобилей. М., «За рулем» 1997 г.

Способ искрового зажигания горючей смеси электрическим разрядом в свече зажигания, при котором горючую смесь зажигают искрой с выбранным необходимым значением силы тока искрового разряда, отличающийся тем, что горючую смесь зажигают искрой с выбранными необходимыми значениями силы тока, длины и длительности искрового разряда, причем необходимые значения силы тока, длины и длительности искры предварительно выбирают из условия выполнения требуемых снижения содержания вредных веществ в составе выхлопных газов, снижения расхода топлива и повышения мощности двигателя внутреннего сгорания.