Искровое зажигание. Зажигание искровое
Искровое зажигание | Система зажигания
Газы и их смеси являются идеальными изоляторами. Но при приложении к электродам свечи достаточно высокого напряжения происходит пробой газа, и в искровом зазоре образуется ионизированный канал, проводящий электрический ток.
Явление пробоя газа высоким напряжением обусловлено тем, что случайные электроны, появление которых вызвано проникающим ионизирующим космическим излучением, под воздействием электромагнитного поля получают ускорение в сторону положительного электрода. При столкновении с молекулами газа происходит цепная реакция ионизации, газ становится проводником, и образуется проводящий канал. Это явление называется пробоем, первой фазой существования искры. После пробоя электрическое сопротивление канала стремится к нулю, сила тока увеличивается до сотен ампер, а напряжение уменьшается. Первоначально процесс протекает в очень узкой зоне, но вследствие быстрого нарастания температуры канал расширяется со сверхзвуковой скоростью. При этом образуется ударная волна, воспринимаемая на слух как характерный треск, создаваемый искрой.
Протекание сильного тока приводит к появлению электрической дуги, при этом температура в канале разряда при определенных условиях может достигнуть величины до 6000 К. Скорость расширения проводящего канала стабилизируется. а затем уменьшается до нормальной скорости распространения пламени. При силе тока ниже 100 мА возникает тлеющий разряд, и температура уменьшается до 3000 К. По мере убывания энергии, запасенной во вторичной цепи системы зажигания, искровой разряд угасает.
Тлеющий разряд более продолжителен, чем дуговой, и плазма разряда может перемещаться относительно электродов свечи с потоком смеси газов в цилиндре, возникающим вследствие движения поршня. Эффективная длина искры возрастает, а напряжение разряда увеличивается. Если напряжение оказывается недостаточным для поддержания искры, появляется вероятность ее угасания и повторного возникновения. Из-за остаточной ионизации в искровом зазоре повторная искра возникает при значительно меньшем напряжении, она по целому ряду причин менее эффективна для воспламенения.
В горючей смеси невозможно разделить процессы образования искрового разряда и воспламенения. Уже на этапе пробоя можно обнаружить продукты химических реакций горения. Эффективность первичного очага воспламенения определяется энергией искрового разряда и дополнительной энергией химических реакций горения.
Если скорость расширения плазмы разряда превышает скорость распространения пламени, большее значение имеет энергия искры. Когда скорость расширения канала уменьшается, большее значение приобретает энергия химических реакций.
ustroistvo-avtomobilya.ru
ИСКРОВОЕ ЗАЖИГАНИЕ | Газогенераторы МСД
Запуск ЖРД можно обеспечить путем воспламенения топливной смеси электрической искрой. Система искрового зажигания создает искру путем накопления электрической энергии в конденсаторе и последующего ее разряда через разрядный промежуток
Ф и г. 2.8. Блок искрового зажигания. |
С образованием мощной электрической дуги. Энергия искры служит источником зажигания компонентов топлив, подводимых в окрестность разрядного промежутка. На фиг. 2.8 представлен
Типичный блок искрового зажигания, состоящий из искровой свечи, кабеля и конденсатора системы возбуждения.
Искру можно также получить индукционным способом, используя катушки, магнето и другое электрическое оборудование, как в обычных двигателях внутреннего сгорания. Однако с помощью емкостных искровых устройств обеспечивается более концентрированный источник энергии зажигания.
Самым важным параметром при искровом методе зажигания является минимальная энергия разряда, т. е. полная энергия, выделяемая минимальным разрядом, который обеспечивает воспламенение данной горючей смеси. Минимальная энергия разряда зависит от следующих факторов: расстояния между электродами; онгимальной продолжительности искрового разряда; частоты разряда; положения разрядного промежутка; скорости подачи компонентов топлива; температуры; давления.
Расстояние между электродами оказывает сильное влияние на минимальную энергию разряда. Для каждой конфигурации электродов существует критическое расстояние. Если расстояние больше критического, то минимальная энергия разряда остается приблизительно постоянной. При критическом или меньшем расстоянии между электродами возникает эффект гашения, что вызывает рост минимальной энергии разряда. Замена материала электрода не оказывает существенного влияния на энергию разряда емкостной искровой системы.
Оптимальная продолжительность искрового разряда. Как правило, чем меньше продолжительность искрового разряда, тем эффективнее зажигательное устройство. Если энергия, выделяемая системой зажигания, расходуется за более короткое время, то она действует как более концентрированный точечный источник зажигания. Соотношение между энергией и мощностью искрового разряда имеет вид IV = IЛ, где IV— мощность, вт,
I — время разряда, сек, и / — энергия, дж. Ясно, что чем меньше время действия искры при заданной энергии разряда, тем выше ее температура.
Частота разряда. Частота разряда (количество искровых разрядов в сек) является важным фактором обеспечения оптимального зажигания. Теоретически чем больше частота разряда, тем легче осуществить зажигание. На практике, однако, установлено, что с увеличением частоты разряда значительно увеличивается вес системы возбуждения. Выбранная частота ценообразования должна быть достаточно высока, чтобы исключить нежелательное или опасное накопление компонентов топлива в промежуток времени между двумя разрядами. Потребность выбора более высокой частоты определяется предельным отклонением параметров системы. Установлено, что частота 50 гц обеспечивает надежное воспроизводимое зажигание в двигательной установке при допустимом весе системы возбуждения. Если для надежности применяется более чем одна искровая свеча, то они обычно электрически не связаны друг с другом. Это означает, что в наихудших условиях (все свечи срабатывают одновременно) максимальный промежуток времени между разрядами будет равен 20 мсек. Если свечи будут работать со сдвигом по фазе, то промежутки времени между разрядами, естественно, будут более короткими. Если система спроектирована правильно, то воспламенение топлива должно произойти при первом или втором разряде. При частоте разряда 50 гц это соответствует максимальному периоду задержки воспламенения порядка 40 мсек. Если не удастся обеспечить надежное и устойчивое воспламенение топлива до третьего разряда, то это означает, что система находится на границе надежного режима или вообще не пригодна к эксплуатации.
Положение разрядного промежутка. Положение разрядного промежутка в зоне смешения камеры сгорания играет существенную роль. При соотношении компонентов топлива, близком стехиометрическому, топливная смесь обычно проще воспламеняется, требуя пониженной минимальной энергии разряда. Поэтому желательно возбуждение искры в зоне стехиометрического соотношения компонентов. В общем случае рабочее соотношение компонентов значительно ниже стехиометрического. Оптимальное положение разрядного промежутка обычно зависит от характеристик камеры сгорания и форсуночной головки. Характеристики на фазе воспламенения часто бывают нестационарными. Соотношение компонентов в непосредственной близости от электрода искровой свечи, вероятно, будет отличаться от общего соотношения компонентов. Отбор проб газа в различных зонах для отыскания наиболее эффективного положения разрядного промежутка связан со значительными трудностями. Отбор должен производиться во время переходных процессов с помощью коллекторов, которые сами влияют на соотношение компонентов в отобранной пробе. Более практичным методом является эмпирическое подтверждение аналитически выбранного положения путем измерения периода задержки воспламенения, характеристик камеры сгорания и срока службы искровой свечи.
Срок службы заслуживает специального упоминания ввиду того, что температура в оптимальной зоне воспламенения может оказаться слишком высокой, так что длительное пребывание в ней искровой свечи становится недопустимым. В выбранной зоне должно не только осуществляться зажигание при минимальной энергии разряда, но и поддерживаться относительно низкая температура, чтобы увеличить срок службы искровой свечи. Иногда необходимо предусмотреть охлаждение горючим электро
Дов искровой свечи. При использовании такого охлаждения не должно быть чрезмерных задержек зажигания или изменения характеристик работы камеры сгорания.
Скорость подачи компонентов топлива. С увеличением скорости подачи компонентов топлива увеличивается необходимая для его воспламенения энергия разряда. Теоретически показано, что поток топлива искривляет искру, увеличивая ее длину и соответственно уменьшая ее эффективное сечение. Если нельзя уменьшить скорость подачи компонентов топлива, то необходимо повысить энергию разряда для приведения ее в соответствие с высокой скоростью потока топлива.
Температура. Чем выше температура находящегося в газообразном состоянии топлива, тем ниже минимальная энергия разряда. При выборе вероятной температуры газа, однако, необходимо принять во внимание возможность длительных за71,ержок запуска и утечек из клапанов, которые могут существенно понизить температуру поступающего топлива и окружающих конструктивных элементов.
Давление. Высокое давление может погасить искру. При данном давлении для пробоя разрядного промежутка требуется определенная энергия. С ростом давления окружающей среды воз растает и энергия, необходимая для пробоя разрядного промежутка. Поскольку с увеличением энергии разряда увеличиваются размеры системы возбуждения и кабелей, существует верхний предел давления в камере сгорания ЖРД, при котором могут работать системы зажигания с искровой свечой. Во многих системах давление до воспламенения равно давлению окружающей среды. В таких случаях не требуется большого расхода энергии. Гашение искры, которое может произойти при повышении давления после воспламенения топлива, представляет только академический интерес, поскольку при надежном воспламенении дополнительной энергии не требуется.
В некоторых двигательных установках для раскрутки турбонасос ных агрегатов, продувки магистралей и выполнения других операций запуска в камеру сгорания подаются газы высокого давления. В этих случаях давление может быть достаточно высоким, чтобы вызвать гашение искры, и должно учитываться при проектировании искровой системы зажигания.
Типы искровых свечей. В ЖРД используются два основных типа искровых свечей: низковольтные полупроводникового типа и высоковольтные с воздушным зазором. В свечах первого типа между концами электродов находится полупроводниковый элемент, благодаря которому электрический разряд образуется при сравнительно низких разностях потенциалов (меньше 1000 в). Система возбуждения, создающая напряжение приблизительно 2000 в, обеспечивает необходимую разность потенциалов для зажигания разряда. (Энергия разряда конденсатора определяется энергией, накопленной в системе возбуждения, и выражается уравнением Е = 1/2 СУ2, где Е — накопленная энергия, дж; С — емкость конденсатора, ф; V — напряжение на клеммах конденсатора, в. Приблизительно 20% накопленной энергии высвобождается на электродах в виде энергии разряда.) Свечи с полупроводниковым элементом имеют одно важнейшее достоинство, заключающееся в том, что зажигание разряда можно контролировать путем регистрации изменения силы тока. Отсутствие искры в некоторых случаях (образование внутренней дуги и т. п.) обязательно отразится на этом изменении.
Свечи с полупроводниковым элементом подвержены воздействию тепловых ударов, возникающих при использовании криогенных топлив. Тепловые удары приводят к образованию зазора между полупроводником и электродом, что влияет на проводимость. Этот недостаток ограничивает область использования свечей с полупроводниковым элементом лишь топливными системами некриогенного типа.
Свечи с зазором обычно имеют воздушный зазор или элемент из керамики. Конденсаторы системы возбуждения обеспечивают разрядное напряжение около 25 ООО в и энергию разряда (0,5 дж), достаточную для воспламенения криогенных топлив. Свечи с зазором не так чувствительны к тепловым ударам. Однако при использовании таких свечей нельзя контролировать зажигание разряда.
Разработка и производство искровых свечей, особенно для ЖРД, выполняется специализированными фирмами. Искровые свечи должны отвечать спецификации, которая наряду с обычными условиями на изделия гарантированного качества требует соблюдения следующих дополнительных условий.
1. Получения удовлетворительных рабочих характеристик в цепи с выбранным конденсатором системы возбуждения, обеспечивающей минимальное и максимальное выходное напряжение, заданные накопленную энергию разряда и частоту искровых разрядов в требуемом интервале температур и давления; характеристики проверяются путем измерения энергии между концами электродов свечи.
2. Отсутствия загрязнений.
3. Обеспечения удовлетворительного рабочего цикла и длительного срока службы в заданных окружающих условиях, включая воздействие максимальных вибрационных нагрузок’.
4. Проверки электрических характеристик для обеспечения необходимого диэлектрического уровня, минимальных утечек и приемлемых величин радиошумов.
Комментирование на данный момент запрещено, но Вы можете оставить
на Ваш сайт.
gazogenerator.com
Зажигание искровое - Справочник химика 21
При атмосферном давлении, при конфигурации разрядного промежутка, не допускающей возникновения коронного разряда, и при мощности источника тока, недостаточной для возникновения и поддержания стационарного дугового разряда, искрово разряд является конечной стадией развития ири переходе из несамостоятельного разряда в самостоятельный. В этом случае напряжение зажигания искрового разряда, или искровой потенциал, равно напряжению зажигания самостоятельного разряда и при прочих равных условиях однозначно зависит от расстояния между электродами. Поэтому измерение того расстояния между двумя шаровыми электродами, при котором между ними проскакивает искра в атмосферном воздухе, служит для измерения высокого напряжения в высоковольтной технике. [c.350] Искровой разряд как конечная стадия развития возникает при мощности источника тока, недостаточной для поддержания стационарного дугового или тлеющего разряда. Напряжение зажигания искрового разряда достаточно велико, однако после пробоя разрядного промежутка, когда его сопротивление становится очень малым, в цепи возникает импульс тока большой силы, напряжение на разрядном промежутке падает до значения, меньщего напряжения погасания искрового разряда, и разряд прекращается. После этого напряжение на разрядном промежутке вновь повышается до прежней величины, и процесс повторяется. Максимальная сила тока в импульсе при искровом разряде изменяется в широких пределах в зависимости от [c.505]При вынужденном воспламенении, или, иначе говоря, зажигании (искровом или накаленной поверхностью), играет роль скорость движения источника зажигания и газовой смеси относительно друг друга а именно, трудность или легкость зажигания зависит от того, покоится или движется газовая смесь, а когда движется, то от ее скорости, наличия турбулентности и величины ее интенсивности. Гидродинамическое состояние газовой смеси является также важным фактором при различных типах самовоспламенения. [c.20]
Некоторые компоненты природных и промышленных газовых смесей, такие, как водород и насыщенные углеводороды, для которых нет удобных абсорбционных методов, можно определить при смешивании с кислородом и сгорании в специальной пипетке (рис. XIV. 4). Сначала в пипетку вводят точно измеренный объем кислорода и при помощи электрического тока нагревают платиновую проволочку. Затем через капилляр медленно пропускают струю анализируемого газа, горючие компоненты которого сгорают при контакте с раскаленной проволочкой. В других типах пипеток, предназначенных для этой цели, сгорание может осущест вляться методом взрыва благодаря зажиганию искрового разряда Б смеси анализируемого газа и кислорода или пропусканию этой смеси над нагретым кварцевым капилляром с платинированным асбестом или платиновыми нитями. [c.434]
Минимальную энергию зажигания искрового разряда, необходимую для нагрева от начальной температуры до температуры горения Гг шарообразного объема, радиус которого пропорционален ширине зоны пламени бпл, можно представить в виде [c.99]
Для каждого горючего аэрозоля характерно определенное время контакта с каналом искрового разряда, за которое в нем формируется начальное ядро пламени [67. Чем меньше это время, тем больше должна быть энергия разряда для зажигания аэрозоля. Поэтому энергия зажигания искровым разрядом с увеличением скорости движения аэрозоля должна возрастать. [c.77]
Рлс. 96. Осциллограмма зажигания искрового разряда в воздухе при атмосферном давле-цип. Расстояние между электродами 1 с.п. [c.245]
При искровом зажигании с помощью электрической искры в газовой смеси возникает нестационарное самораспространяющееся пламя. При успешном зажигании искровой разряд инициирует узкий очаг пламени, возникающий почти мгновенно, развивающийся при некоторых условиях в самораспространяющееся пламя. Однако при зажигании может наблюдаться и кратковременное локальное распространение пламени, которое затем охлаждается и гаснет. Это случай неудачного искрового зажигания, называемого отказом зажигания. Условия, определяющие характер искрового зажигания, зависят от характеристик газовой смеси и электрической искры. Для газовой смеси основными характеристиками являются ее состав, температура, давление, динамическое состояние смеси — покой или течение, причем в случае течения смеси определяющими для зажига-ь ия искрой являются параметры этого течения. Электрическая искра характеризуется энергией, параметрами разряда, полярностью, длиной искрового промежутка. [c.16]
Согласно теории лавинных разрядов природа катода должна играть существенную роль в процессе пробоя. Между тем оказалось, что при атмосферном давлении напряжение зажигания искрового разряда не зависит от материала катода в пределах ошибок измерения. [c.350]
НАПРЯЖЕНИЕ ЗАЖИГАНИЯ ИСКРОВОГО РАЗРЯДА [c.547]
Для подсчёта потенциала зажигания искрового разряда и Лёб предлагает следующий путь, предполагая, что 8 и р даны, [c.570]
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]
Необходимо отметить, что нижний концентрационный предел воспламенения аэрозоля обычно лежит ниже той концентрации, при которой возможно зажигание искровым разрядом. Минимальная энергия зажигания определяется при концентрациях примерно в 5— 0 раз больше предельной. Установлено также, что при постоянной поверхности твердой фазы в единице объема смеси независимо от диснерсности веществ, т. е. при постоянном значении произведения концентрации частиц пыли на их удельную поверхность, достигается минимум зажигающей энергии (рис. 28) [65]. [c.78]
Элементарные процессы в искровом разряде и теория стримеров. Напряжение зажигания искрового разряда между плоскими электродами при значениях / с >200 мм рт. ст.-см Отличается от значений, подсчитанных по теории лавинных разрядов. Многочисленный ряд наблюдений над искровым разрядом и твёрдо установленные экспериментальные факты приводят к ряду других не только количественных, но и качественных расхождений с ЭТ011 теорией [c.350]
Искровой разряд возникает при большой разнице потенциалов между электродами как прерывистая и своеобразная форма разряда, сменяющая слабые токи несамостоятельного разряда. При не слишком больших расстояниях между электродами и не слишком больших давлениях газа напряжение зажигания искрового разряда (искровой потенциал) Уз может быть правильно рассчитано по теории Тауисеггда. Поэтому к искровому разряду подходили с точки зрения теории Таунсенда-Роговского и принимали развитие канала искры за развитие электронных лавин. Роговский предпринял дополнение теории Таунсенда с учётом пространственных зарядов для того, чтобы устранить противоречие между установленным им экспериментально чрезвычайно коротким временем формирования искрового разряда (расстоянии между электродами в 1 сж и нормальном атмосферном давлении) и временем в 10 —10 сек, необходимым по теории Таунсенда для развития разряда. [c.396]
Напряжение зажигания искрового разряда. При атмосферном давлении, при конфигурации разрядного промежутка, не допускающей возникновения коронного разряда, и при мощности источника тока, недостаточной для возникновения и поддержания стационарного дугового разряда, искровой разряд является конечной стадией развития ори переходе из несамостоятельного разряда в самостоятельный. В этом случае напряжение зажигания искрового разряда, или искровой потенциал, равно напряжению зажигания самостоятельного разряда и при прочих рашых условиях однозначно зависит от расстояния между электродами Поэтому издавна измерение того расстояния между двумя шаровыми электродами, при котором между ними при какой-либо разности потенциалов проскакивает искра в атмосферном воздухе, служит для определения этой разности потенциалов. Этот способ является общепринятым в высоковольтной технике методом измерения высоких напряжений. Вопрос об искровом потенциале в атмосферном воздухе для шаровых электродов подвергался очень детальному теоретическому и экспериментальному исследованию [1884, 1885, 1877, 1945, 1947, 1954]. Построен ряд формул и таблиц для определения искрового потенциала из расстояния между шарами и для поправок на [c.547]
Недостаточность теории Таунсенда-Роговского для объяснения явлений искрового разряда. Стримеры. В случаях, когда пробой завершается сразу и коронвого разряда не возникает, напряжение зажигания искрового разряда при значениях произведения рй > 200 см мм Hg отличается от значений, подсчитанных по теории Таунсенда-Роговского. Более того, многочисленный ряд наблюдений различных физиков над искровым разрядом и твёрдо установленные ими экспериментальные факты приводят к ряду не только количественных, но и качественных расхождений с теорией разряда Таунсенда-Роговского [1870, 1917, 1913]. Эти расхождения между теорией и экспериментом можно распределить по следующим основным группам. [c.548]
Расстояние между шарами согласно табл. 3 (стр. 918). Скоросгь задувания искрового промежутка 3 м/сек. Промежуточные соединения возможно короткие. Зажигание искрового промежутка либо путем временного сближении шаров, либо шунтированием воздушного зазора. [c.937]
chem21.info
Искровое зажигание
В ряде вариантов открытие форсунки и подача искры производятся возможно ближе к ВМТ, благодаря чему минимизируется время предварительного перемешивания топливной смеси. В этом двигателе может использоваться любое легкое или содержащее легкие фракции топливо [204].
2. «Форд PROCO» (имеется вариант этого двигателя, предназначенный для работы на керосине и дизельном топливе). В камере сгорания тоже создается интенсивное вихревое движение, но топливо подается в центр вихря, где оно испаряется и воспламеняется расположенной в центре свечой зажигания. Пламя остается в центре, поскольку его плотность меньше плотности воздуха.
3. «MAH-FM». В этом двигателе тоже создается вихревой поток, но топливо распыливается на стенку камеры сгорания, где оно воспламеняется от искры свечи зажигания, электрод которой удлинен и расположен рядом со стенкой камеры. Топливо испаряется, воспламеняется и сгорает, участвуя в вихревом движении. Все три двигателя являются двигателями с высокой степенью сжатия, работающими без дросселирования, движение продуктов сгорания в них регулируется центростремительными силами, и детонационного сгорания не наблюдается, поскольку отсутствует последняя часть заряда, которая могла бы самовоспламеняться. Детонационному сгоранию препятствует также позднее воспламенение топлива, не оставляющее времени для реакций самовоспламенения.
Сравнительный анализ этих и других камер сгорания с послойным распределением заряда приведен в отчете ЕРА [208].
Стремление создать двигатели, работающие на бедных смесях, которые удовлетворяли бы требованиям по выделениям всех трех токсичных составляющих, побудило многих исследователей обратиться к идее разделенной камеры сгорания Рикардо, причем основное внимание в этих разработках уделялось снижению токсичности отработавших газов, а не улучшению экономичности. Обычно свеча зажигания располагается в предкамере, которая заполняется обогащенной смесью либо через дополнительный впускной клапан от карбюратора, в котором готовится богатая смесь, как в двигателе «Хонда CVCC» [206], либо впрыскиванием топлива в предкамеру, как в двигателях «Фольксваген» и «Порше» [207, 208]. Основная камера заполняется очень бедной смесью от основного карбюратора, таким образом последней частью заряда является бедная смесь, которая воспламеняется от горящей в предкамере смеси. Интересный новый способ послойного разделения заряда в предкамере описан в работах [209, 210] (см. рис. 6.17). Смесь образуется в результате впрыскивания распыленного топлива на стержень в сферической предкамере. Вихрь сжатия расслаивает смесь, которая воспламеняется от искры между электродом и заземленным стержнем. Быстрое сгорание происходит в окрестности ВМТ почти полностью в предкамере, поскольку зазор между поршнем и головкой цилиндра очень мал. Этот двигатель может работать на любом топливе, детонационного сгорания практически не бывает, он хорошо работает с турбонаддувом. Этот двигатель получил название «Маркер».
При разработке упомянутых двигателей уделялось внимание проблеме токсичности отработавших газов, поэтому следует упомянуть, что для работающих на бедных смесях двигателей с высокой степенью сжатия серьезной проблемой является неполное сгорание углеводородов из-за низкой температуры отработавших газов и сопротивляемости окислению высокооктанового бензина. Даже применения платинового катализатора окисления может оказаться недостаточно для выполнения требований по токсичности .
Дизель. Хотя в дизеле воспламенение происходит не от искры, он является системой, для которой проблемы детонации практически не существует. Большое количество очагов воспламенения и очень поздний впрыск топлива препятствуют его предварительному перемешиванию и формированию последней части заряда. Пики давления при малых частотах вращения вала двигателя возбуждают низкочастотные колебания конструкции двигателя.
С учетом ожидаемой нехватки дизельного топлива в будущем в настоящее время ведутся интенсивные разработки двигателя, у которого воспламеняется впрыскиваемое через дополнительный клапан дизельное топливо, а через основной клапан впрыскивается топливо с малым цетановым числом или даже высокооктановое топливо, как, например, метанол, который работает без детонации [211].
6.6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Для сохранения в будущем личного транспорта в условиях увеличения трудностей с топливом необходимы новые малолитражные с высокой степенью сжатия мощные двигатели с искровым зажиганием. Они должны быть созданы на новом техническом уровне по новейшей технологии. Эти двигатели должны обладать большим ресурсом, что может компенсировать их высокую стоимость.
2. Двигателям с искровым зажиганием всегда будет отдаваться предпочтение перед дизелями в автомобилях индивидуального пользования, особенно малолитражных. Качество топлива для двигателей с искровым зажиганием по мере истощения запасов нефти будет меняться; тенденция применения антидетонационных добавок сохранится, особенно в районах с малой плотностью населения.
3. Эти двигатели должны работать в близких к предельным условиях, при которых возникает детонационное сгорание; водитель должен научиться допускать работу двигателя в зоне легкой детонации, однако предотвращение высокооборотной детонации требует большого внимания к качеству топлива и к конструкции и регулировке двигателя.
4. Для снижения требований к очистке топлива и подготовки к возможному уменьшению доли высокооктановых и высоко-цетановых топлив следует интенсифицировать исследования в области создания двигателей с расслоением топливовоздушного заряда, особенно для двигателей малого объема. Перспективным с этой точки зрения является двигатель «Тексако», однако не следует забывать и двигатели с вихревыми камерами сгорания.
5. Необходимы новые методы оценки стойкости топлив к аномальным процессам сгорания в двигателях и пересмотр эталонных топлив.
6. Еще сохраняется много неясностей, связанных с последней частью заряда. Каков ее состав, каковы физические условия в тонком слое, примыкающем к относительно холодной стенке камеры сгорания?
7. Серьезного внимания заслуживает природа чувствительности топлив, особенно взаимосвязь процессов самовоспламенения парафинов, олефинов и ароматических соединений в топливных смесях.
8. Исследования возможности улучшения топливной экономичности во многом сдерживаются жесткими требованиями по токсичности отработавших газов — для выявления наиболее перспективных направлений повышения топливной экономичности при проведении поисковых исследований следует отказаться от ограничений токсичности. Только при таком подходе можно достичь сбалансированных показателей экономичности и токсичности автомобильного парка.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ricardo, H., and Hempson, J. G. G., The High-Speed Internal Combustion Engine, 5th ed., Blackie, London (1968).
2. Lichty, L. C, Combustion Engine Processes, McGraw-Hill, New York (1967).
3. Taylor, С F., The Internal Combustion Engine in Theory and Practice, 2nd ed., MIT Press, Cambridge, Massachusetts (1966).
4. Caris, D. F., and Nelson, E. E., "A New Look at High-Compression Engines," SAE Preprint
61A (1958).
5. Kuznicki, L., and Thompson, W. В., "High-Compression-Lean-Burning Engines: Signpost for the Future," Inst. Mech. Eng. Conference, London, 12-14 June (1979).
6. Dugald, C, Trans. Faraday Soc, 22, 338 (1926).
7. Ricardo, H. R., "The Progress of the Internal Combustion Engine and its Fuel," Melchett Lecture, Inst. of Fuel (1935).
8. Hempson, J. F. G., "The Automobile Engine 1920-1950," SAE Paper 760605 (1976).
9. Boyd, T. A., "Pathfinding in Fuel and Engines," SAE Trans. 4, 182 (1950).
10. Campbell, J. M., Lovell, W. G., and Boyd, T. A., "Detonation Characteristics of Some of the Fuels Suggested as Standards of Anti-Knock Quality," SAE Trans. 25 (1930).
11. Report of the Empire Motor Fuels Committee. The Institution of Automobile Engineers, Vol. 18, part 1, (1924).
12. Ricardo, H. R., Engineering, 110, 325 and 361 (1920). ,
13. Agnew, W. G., "Fifty Yean of Combustion Research at General Motors," Proc. Energy Combust Sci, 4, 115-155 (1978).
14. Tizard, H. Т., and Pye, D. R., Phil. Mag., 11, 1094 (1926).
15. Callendar, H. L., Engineering, 123, 147, 182, 210 (1927).
16. Egerton, A. Smith, A. C, and Ubbelohde, A. R., Phil. Trans. Roy. Soc. A, 234, 433 (1935).
17. Ricardo, H. R., and Glyde, H. S., "The High-Speed Internal Combustion Engine," Blackie, London (1941).
18. Glyde, H. S., "Experiments to Determine Velocities of Flame Propagation in a Side-Valve Petrol Engine," J. Inst. Pet. Tech., 16(85), 756-776, November (1930).
19. Alcock, J. F., "The Effect of Swirl on Petrol Engine Combustion," The Aircraft Engineer No. 100 (Vol. 9, No. 5), May 9 (1934).
20. Alcock, J. F., and MacLellan, G. D. S., "Thermo-centrifugal Convection," Proc. Eighth Int. Congress on Theoretical and Applied Mechanics, 1952 Istanbul, p. 385 (1953).
21. Withrow, L. L,, and Bowditch, F. W., "Flame Photographs of Auto-Ignition Induced by Combustion Chamber Deposits," SAE Trans. 6, 724 (1952).
22. Stebar, R. F., Wiese, W. M., and Everett, R. L., "Engine Rumble—A Barrier to High Compression Ratios? SAE Trans. 68, 206 (1960).
23. Cometti, G. M., De Cristoforo, F., and Gozzelino, R., "Engine Failure and High-Speed Knock," SAE paper No. 770147 (1977).
24. Henault, C, and Riviere, J. P., "Experimental Study of Pinking at High Speed," Ingenieur de VAutomobile. 3, 178-198, March (1974).
25. Judge, A. W.. "Testing High-Speed 1С. Engines," 3rd ed.. Chapman and Hall, London. (1943), pp. 67-68; and Ref. 11, p. 77.
26. Downs, D., and Robinson, V. H., "Small Variable-Compression Research Engine," Engineering, December 30 (1949).
27. Rado, W. G., "Characteristics of a Plasma Generated by Combustion in a Spark Ignition Engine," J. Appl. Phys., 46(6), June (1975).
28. Guibet, I. C, andDuval, A., "New Aspects of Рте-ignition in European Automotive Engines," SAE paper no. 720114(1972).
1По последним данным в Великобритании с 1986 г. использование тетраэтилового свинца ограничено 0,15 г/л. —Прим. ред. пер.
studfiles.net
Интерес к более глубокому пониманию процессов воспламенения и самоподдерживающегося распространения пламени возник вместе с появлением самого двигателя внутреннего сгорания. Для выяснения сути этих процессов основное внимание уделялось экспериментам в самих двигателях, целью которых было достижение быстрого успеха. Однако это было и главным недостатком проводившихся исследований. Сложность взаимозависимого влияния большого числа разнообразных эксплуатационных параметров реальных двигателей не позволяла в прошлом глубоко проникнуть в существо явления. Из-за недостатка информации слишком много было возможностей для различных предположений и толкований. Экспериментальные и теоретические исследования, проводившиеся вне непосредственной связи с двигателем, а с другой стороны, в течение длительного времени, осуществлялись на некачественном оборудовании и при неудовлетворительном моделировании работы двигателя. Вследствие этого продвижение по пути понимания процесса искрового зажигания было медленным, и исследования по большей части проводились в наиболее простой и доступной области создания требуемого импульса высокого напряжения. Общие аспекты процессов воспламенения, горения, а также другие связанные с ними вопросы достаточно подробно рассмотрены в книгах Пеннера и Маллинза [1 ] и Льюиса и Эльбе [2], содержащих обзоры опубликованных к тому времени работ. Хороший указатель опубликованной до 1965 г. литературы по связанным с работой двигателя проблемам дан Мюллером, Роде и Клинком [3]. Попытка собрать воедино различные сведения об искровом зажигании по литературным данным, опубликованным до 1969 г., была осуществлена Конзельманном в его обширном обзоре [4 ], при этом сам автор ощутил, что многие важные вопросы, связанные с искровым зажиганием, к тому времени были еще далеки от окончательного разрешения. Указанные обстоятельства послужили причиной тому, что Институтом физической электроники Штутгартского университета была начата широкомасштабная программа исследований, нацеленная на изучение самых основ искрового зажигания и распространения пламени. С целью упорядочения данных все процессы были исследованы заново с помощью современных средств измерений. Newer news items: Older news items: |
azbukadvs.ru
Система зажигания
Теория
Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в точно установленный момент времени. В двигателях с искровым зажиганием это достигается за счет электрической искры, т.е. электроискрового разряда, создаваемого между электродами свечи зажигания. Пропуски зажигания приводят к догоранию смеси в каталитическом нейтрализаторе, происходит уменьшение мощности и топливной экономичности, увеличивается степень износа элементов двигателя и содержание вредных компонентов в выбросе.Основными требованиями к системе зажигания являются:
- Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
- Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.
- Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
- Общим условием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования). Неисправность системы зажигания вызывает неполадки как при запуске, так и при работе двигателя:- трудность или невозможность запуска двигателя;- неравномерность работы двигателя - "троение" или прекращение работы двигателя - при пропусках искрообразования в одном или нескольких цилиндрах;- детонация, связанная с неверным моментом зажигания и вызывающая очень быстрый износ двигателя;- нарушение работы других электронных систем за счет высокого уровня электромагнитных помех и пр.
Режимами повышенной нагрузки являются пуск двигателя, резкое открытие дроссельной заслонки и работа двигателя на низких оборотах под максимальной нагрузкой. В этих режимах наполнение цилиндра топливовоздушной смесью близко к максимальному, искрообразование происходит тогда, когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки. Следовательно, в этот момент давление газов внутри цилиндра приближается к максимально возможному.
Импульс зажигания |
На осциллограмме можно выделить 4 основных фазы: накопление энергии, момент пробоя, горение искры, затухающие колебания.
Время накопление энергии (заряда катушки) – интервал времени от замыкания катушки на землю и начала протекания через нее тока до искрового разряда обусловленного ЭДС самоиндукции катушки после разрыва цепи. Переходной процесс указывает на окончание эффективного заряда катушки (момент насыщения, ограничение тока заряда), после которого происходит бесполезный нагрев катушки током заряда – катушка больше не запасает энергии.
В некоторых случаях момент пробоя наступает немного раньше переходного процесса, это не считается неисправностью.
Незначительный недозаряд катушки зажигания. Норма
Если время заряда катушки заметно уменьшено, то это свидетельствует о неисправности, приводящей к уменьшению энергии, запасенной в катушке, а следовательно, к сокращению времени горения искры. Недостаток энергии может привести к пропускам зажигания при больших нагрузках, так как напряжение на вторичной обмотке катушки не будет достигать напряжения пробоя воздушного зазора свечи.
Значительный недозаряд катушки зажигания. Неисправность
Пробой возникает при размыкании первичной цепи катушки зажигания. При этом в ней возникает напряжение самоиндукции, которое приводит к быстрому нарастанию напряжения во вторичной обмотке. Напряжение увеличивается до тех пор, пока не превысит напряжение пробоя свечного зазора. Длительность пробоя составляет порядка 10-20 мкс. Напряжение пробоя зависит от промежутка между электродами свечи и от диэлектрических свойств среды, которая этот промежуток заполняет. При атмосферном давлении сухой воздух «пробивается» при напряжении около 30 кВ/см. При повышении давления и уменьшении содержания топлива в смеси напряжение пробоя растет.
Следующий участок – горение искры, свидетельствует о протекании постоянного тока в зазоре свечи. Напряжение горения составляет порядка 1-2 кВ. Время горения для всех цилиндров должно быть одинаковым и составляет от 1-1,5 мс до 2-2,5 мс, в зависимости от типа системы.
Энергия, запасенная в катушке расходуется на пробивание искрового зазора свечи и на поддержание горения искры. Чем выше пробивное напряжение, тем меньше длительность горения искры, а следовательно, ниже вероятность поджигания топлива. И наоборот: при низком напряжении пробоя время горения увеличивается, но это свидетельствует об уменьшенном зазоре в свече и снижении взаимодействия искры с топливной смесью, что также приводит к снижению вероятности поджигания топлива.
Типичные неисправности системы зажигания |
Увеличенный свечной зазор. Неисправность
На холостом ходу данная осциллограмма свидетельствует об увеличенном зазоре в свече. Требуемое напряжение пробоя увеличивается. Большая часть энергии будет тратиться на генерацию завышенного пробивного напряжения. Это приводит к значительному уменьшению продолжительности горения искрового разряда, уменьшению надежности воспламенения топливовоздушной смеси.
При работе двигателя под высокой нагрузкой, увеличенный искровой промежуток между электродами свечи зажигания может стать причиной пробоя недостаточно прочной или поврежденной высоковольтной изоляции элементов системы зажигания. В таком случае, искрообразование будет происходить вне камеры сгорания, что исключает вероятность надежного искрообразования.
Режим повышенной нагрузки
Режим повышенной нагрузки. Норма
Если данная осциллограмма наблюдается при работе двигателя под высокой нагрузкой, то это свидетельствует о нормальной работе системы зажигания. На участке горения искры можно наблюдать множественные "срывы" напряжения горения искры в виде "пилы", возникающие вследствие "сдувания" искры вихревыми и турбулентными потоками газов внутри камеры сгорания. Объясняется это тем, что при открытии дроссельной заслонки в цилиндр поступает больше воздуха, а из-за увеличения скорости поршня и давления в результате процесса горения, необходимо все большее напряжение для поддержания протекания тока.
Вследствие увеличения значения напряжения пробоя и среднего значения напряжения горения искры при работе двигателя под высокой нагрузкой, продолжительность горения искрового разряда уменьшается.
Режим повышенной нагрузки, пробой изоляцииЕсли при нагрузке на двигатель форма напряжения горения такая же как и на холостом ходе, то это свидетельствует о пробое изоляции за пределами камеры сгорания. Но при этом, в сравнении с работой двигателя на холостом ходу, несколько увеличиваются напряжение пробоя, напряжение горения искры и незначительно уменьшается время горения искры.
Режим повышенной нагрузки. Неисправность
Наиболее часто встречающимися пробоями высоковольтной изоляции элементов системы зажигания вне камеры сгорания являются пробой:
- между высоковольтным выводом катушки зажигания и одним из выводов первичной обмотки катушки или "массой";
- между высоковольтным проводом и корпусом двигателя;
- между крышкой распределителя зажигания и корпусом распределителя;
- между "бегунком" распределителя зажигания и валом распределителя зажигания;
- свечного колпачка, между наконечником высоковольтного провода и корпусом двигателя;
- поверхностный пробой керамического изолятора свечи зажигания (стекание заряда по поверхности изолятора) вследствие отложения на изоляторе токопроводящих загрязнений;
- поверхностный пробой внутренней поверхности свечного колпачка (стекание заряда по внутренней поверхности изолятора) вследствие отложения на колпачке токопроводящих загрязнений;
- внутри керамического изолятора свечи зажигания между центральным проводником и ее корпусом, вследствие образования в изоляторе трещины.
Заниженная компрессия или уменьшение свечного зазора. Неисправность
Похожая осциллограмма также может свидетельствовать об уменьшении зазора между электродами свечи зажигания, что затрудняет взаимодействие искрового разряда с топливовоздушной смесью, и, соответственно, снижает вероятность ее воспламенения.
Уменьшен свечной зазор, нагрузка на двигательРазница между пробивными напряжениями, подводимыми к исправным свечам зажигания и к свече с уменьшенным искровым промежутком становится более существенной при работе двигателя под высокой нагрузкой. При такой неисправности, при переходе с режима холостого хода на режим повышенной мощности увеличение напряжения пробоя не наблюдается либо наблюдается незначительно.
Уменьшенный свечной зазор, нагрузка на двигатель. Неисправность
Форма участка горения искрового разряда при этом отличается не существенно, может наблюдаться лишь незначительное увеличение продолжительности горения искрового разряда.
Загрязнение изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгоранияПри отсутствии резкого падения напряжения в конце горения можно сделать вывод, что изолятор свечи покрылся слоем проводника, что приводит к утечке тока и потере энергии горения искры. Напряжение пробоя при этом может несколько снизиться. Значение напряжения горения искры в первоначальный момент практически достигает значения напряжения пробоя, а к концу горения искры может снизиться до очень малой величины.
Загрязнение изолятора свечи. Неисправность
Количество затухающих колебаний может заметно уменьшиться, либо затухающие колебания могут вовсе отсутствовать. Зачастую, неисправность проявляется непостоянно, то есть, поверхностные токи могут чередоваться с нормальным искрообразованием между электродами свечи зажигания.
Загрязнение свечных электродовЗагрязнение поверхности электродов наблюдается в зашумленном сигнале искры, незначительном увеличении напряжения, а также уменьшении времени горения искры.
Загрязнение свечных электродов. Неисправность
Поверхность электродов и керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания может загрязняться вследствие отложения сажи, масла, остатков присадок к топливу и от присадок к маслу (отложения соединений свинца, соединений железа и пр.). В таких случаях цвет керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания определенным образом изменяется.
Высокое сопротивление ВВ проводаПри такой неисправности создается дополнительное падение напряжения на сопротивлении ВВ провода при протекании по нему тока. Падение напряжения на сопротивлении высоковольтного провода максимально в начале горения искры, и постепенно уменьшается. Это приводит к уменьшению времени горения и энергии искры. Напряжение пробоя от величины сопротивления высоковольтного провода не зависит, так как величина искрового промежутка практически не изменяется.
Высокое сопротивление ВВ провода
Сопротивление высоковольтного провода может быть увеличенным вследствие окисления его контактов, старения или выгорания проводящего слоя высоковольтного провода либо вследствие применения слишком длинного высоковольтного провода.
Обрыв высоковольтного проводаНапряжение пробоя может достигать максимального напряжения катушки. При этом вся энергия, накопленная в катушке, расходуется за пределами цилиндра, следовательно, не приводит к поджиганию смеси.
Обрыв ВВ провода
В критических случаях обрыв высоковольтного провода может привести к полному прекращению искрообразования между электродами свечи зажигания. Продолжительная работа двигателя с неисправными ВВ проводами может привести к пробою высоковольтной изоляции элементов системы зажигания, выходу из строя катушки зажигания.
Отсутствие затухающих колебанийПри слабом проявлении либо отсутствии затухающих колебаний в конце фазы горения искры можно сделать вывод о неисправности конденсатора (для классической системы зажигания) или катушки зажигания. Индуктивность катушки и емкость конденсатора образуют колебательный контур. Скорость затухания колебаний зависит от добротности колебательного контура. Если есть пробой изоляции конденсатора, короткозамкнутые витки либо межвитковой пробой в катушке, то добротность контура значительно падает, что и приводит к отсутствию колебаний.
Неисправность катушки зажигания
Конденсатор присутствует только в классической системе зажигания. В системах, управляемых электроникой, конденсатор не применяется. В этих системах в качестве емкости колебательного контура выступает межвитковая емкость катушки.
Паразитный искровой разряд между витками катушки зажигания отбирает часть энергии у полезного разряда в искровом зазоре свечи зажигания. С увеличением нагрузки на двигатель, доля отбираемой энергии искрового разряда увеличивается. Кроме того, существенно снижается и максимально возможное выходное напряжение, развиваемое катушкой зажигания.
Наличие пробоя межвитковой изоляции обмоток катушки зажигания, не сказывается на работе двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках, но приводит к неработоспособности катушки зажигания при работе двигателя под высокой нагрузкой и создает трудности при пуске двигателя.
Примечание!Катушка зажигания с межвитковым пробоем генерирует ВВ импульсы, напоминающие по форме импульсы при загрязнении поверхности керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания или импульсы при пробое высоковольтной изоляции элемента системы зажигания вне камеры сгорания. Поэтому, в данном случае необходимо провести дополнительные проверки.Автор: Евгений Куришко
www.adis-spb.ru
искровое зажигание - это... Что такое искровое зажигание?
искровое зажигание1) Military: jump-spark ignition
2) Engineering: electric ignition
3) Automobile industry: spark-plug ignition
Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.
- искровое возбуждение
- искровое зажигание током низкого напряжения
Смотреть что такое "искровое зажигание" в других словарях:
искровое зажигание — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN spark ignition … Справочник технического переводчика
электрическое зажигание — искровое зажигание — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы искровое зажигание EN electric… … Справочник технического переводчика
Горение и взрыв газа — Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Проставить для статьи более точные категории. В … Википедия
Изобретение — (Invention) Содержание Содержание 1. Патентоспособность изобретения 2. Патентные права изобретения 3. Распоряжение патентными правами изобретения 4. Великие изобретения Колесо Самолёт Порох Бумага Туалет Часы Электрическое освещение Холодильник… … Энциклопедия инвестора
ФОРСУНКИ И ГОРЕЛКИ — устройства, используемые для подготовки жидкого топлива к горению, которая заключается в доведении топлива до такого состояния, в котором оно легко перемешивается с воздухом (окислителем). Для подготовки к горению топливо измельчается путем… … Энциклопедия Кольера
universal_ru_en.academic.ru