автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Критерии выбора системы зажигания газового двигателя и разработка элементов ее диагностирования

Р Б О Я На ПРаШ РУКОПИСИ

.15 ДЕК да

Буез Хаян Абдо - .

КРИТЕРИИ ВЫБОРА СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ТАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ И РАЗРАБОТКА ЭрШГГОВ ЕЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

(05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы.

включая их управление и регулирование)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Московском государственном автомобильно-дорсашом институте (техническом университете). на кафедре электротехники и электрооборудования

Научный руководитель -Засл. деятель науки и техники ГО, доктор технических наук, - профессор В.Е.Югт, Официальные оппоненты-доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие-. Научно-исследовательский институт автомобильной электроники и электрооборудования.

на заседании специализированного совета в 053.30.08 ВАК РФ при Московском государственном автомобкльно-дорожном институте (техническом университете) по адрес}': 125929, Москва, ГГО-47, Ленинградский проспект, д.64, ауд.42 . -

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЩДИ (ГУ).

Отзывы .в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в специализированный совет института.

И.М. Опарин ,

-кандидат технических наук,.доцент В.И. Веневцев. " '

Защита состоится

Телефон для справок: 155-03-28

Автореферат разослан " 199Вг.

Ученьгй секретарь специализированного совей "канд. техн. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рациональный выбор, элементов системы зажигания и параметров искровых разрядов в двигателе, работающим на сжатом природном газе при высоких степенях сватая, позволяет получить следующие положительные эффекты: -расширение предела эффективного обеднения смеси; -сокращение числа пропусков боспламенения и уменьшение цикловой нестабильности рабочего процесса; -сокращение времени сгорания:■ • -улучшение токсичных показателей ;--повышение мощности двигателя; -улучшение топливной, экономичности двигателей. Таким образом, рациональный выбор элементов системы зажигания и параметров искрового разряда является актуальной задачей современной науки при конвертации дизельного двигателя КамАЗ в чисто газовый двигатель . Несмотря на это', до настоящего времени отсутствует вполне удовлетворительная трактовка искрового зажигания. Существует расхождение во мнениях относительно того, чему следует приписывать воспламенявшую способность искры: ее ли емкостной или индуктивной фазе , так как они обладают смешанным характером, и трудно проследить за влиянием каждой составляющей на процесс воспламенения топлива. Отсутствует методика выбора эффективного межэлектродного зазора, позволяющая исключить пробой искрового разряда на массу через изолятор свечи. зажигания в тяжелых условиях работы газового двигателя с высокой степенью сжатия.

Цель к задачи исследований. Целью исследований является выбор параметров искрового разряда для улучшения мощностных, экономических и токсичных показателей газового двигателя и разработка нормативов технической эксплуатации элементов системы зажигания и методов диагностирования пропусков воспламенения в цилиндрах двигателя. Для достижения поставленной цели требовалось решить сле-дуюпще задачи.

Первой задачей исследования являлась оптимизация межэлектродного зазора 'свечей зажигания и разработка специальных втулок из второпласта дополнительно к изолирующим . колпачкам, так . как дальнейшая работа двигателя зависела от надежности работы свечей зажигания .

■ ' - 2 -

Второй задачей являлось создание многоканальной многоискровой системы зажигания с режимом нагрева и регистрацией пропусков' зажигания дополнительно к регулируемой системе зажигания, и 'исследование с их помощью влияния различных параметров искровых разрядов на показатели "газового двигателя.

Третья задача заключалась в проведении экспериментов на газовом двигателе для различных составов смесей ¿""различных нагрузок < применением современной регистрирующей аппаратуры при варьировали в широких пределах характеристик искровых разрядов.

Четвертой задачей являлось создание математической модели длз пробивных напряжений в зависимости от плотности состава смеси, коэффициента избытка воздуха, а таете создание .модели для пробивню напряжений контролирующих импульсов.

Пятой задачей являлось 'анализ экспериментальных и расчетнш результатов исследований и выбор системы зажигания для газовогс двигателя КамАЗ .

Научная навизна работы заключается в следующем:

1. Получена аналитическая зависимость критического значения межэлектродного зазора. свечи зажигания, фи котором прекращается . разряд между электродами свечи, от плотности воздуха в камере сгорания и скорости нарастания вторичного напряжения.

2. Получена аналитическая зависимость пробивного напряжения газового двигателя от состава смеси, плотности заряда, давления и температуры в цилиндре двигателя.

3. Предложен новый способ регистрации пропусков воспламенения в цилиндрах ЛВС. -

. 4.Получена аналитическая зависимость пробивного напряжения контролирующего импульса от состава смеси, температуры и- плотности • заряда в цилиндре двигателя в конце такта расширения в момент (6озж+180°) гов. \

Практическая ценность . К наиболее значимым практическим результатам работы следует отнести : . : . , ■ .

1.Создание методики определения эффективного зазора-в свечи зажигания газового двигателя в зависимости от плотности заряда и скорости нарастания вторичного напряжения.

2. Разработка методики регистрации пропусков воспламенения в ЛВС.

' - з -

3.Разработка ыногоискравой многоканальной системы зажигания, беспечивашцей: многоискровой режим на всех частотах работы ДВС; ысокую скорость нарастания вторичного напртаешет и возможность птимизации параметров искрового разряда; регистрацию пропусков оспламенения в цилиндрах две.

4. Выработка рекомендации го подбору параметров системы зажигания да газового двигателя.

Реализация результатов исследовании. Результаты работы реа-изовавы в реальном виде на газовом' двигателе' КамАЗ 7040 и в виде [етодических рекомендации и технических*требований на устройство [ажигания газового двигателя.

Апробация работы. Основные результаты работы долскеньг на 53-й ¡4-й научно-исследовательских конференциях МАДИ (75') к научно-технической -конференции с международным участием в Суздале 1995 г.

Пубикации. Основные положения и результаты исследований ¡публикованы в 4 печатных работах.

Структура и ' объем диссертации.Диссертация состоит из' введе-шя, пяти глав, выводов, списка литературы из 107 наименований и фшшжений. Содержит 173 страницы, в том числе 126 страницы ыадш-юписного текста , 48 страниц рисунков и таблиц, а такяе 5 прило-шшш.

СОДЕРИАНКЕ РАБОТЫ _

В первой главе приведен обзор экспериментальных и теоретических работ в области воспламенения топливной смеси электрическим зазрядом . Сложность данного вопроса заключается в том, что даже в гастояцее время отсутствует вполне удовлетворительная трактовка гскрового зажигания. Существуют две теории воспламенения -тепловая а электрическая. Э?о приводит в значительным расхождениям во ше-пнре относительно того, . чему; следует .приписывать воспламеняющую зпособность искры, : ее еикостной или индуктивной фазе, так так зни обладают смешанным характером и трудно проследить за влияние и каждой составляющей на процесс воспламенения топливо-воздушных змесей. '

На основании экспериментальных данных ряд исследователей:

Д.Морган,M. Гольденберг, Мик Дж.. Крэгс Дж. Sweet С.С., Jr NAl RM, H. H.Знегер. Paterson Donald., Ziegler G., Maly R. . Vogt M..Акимов В.H. и др. делают заключение о том, что воспламеняют; способность разряда увеличивается с возрастанием скорости выдел* ния энергии в нем. Отсюда следует/ что емкостная искра- обладаЕ большей воспламеняющей способностью, чем сравниваемая с ней инда тивная, в которой выделяется то же самое количество энергии.

С другой сторона, Беллес Светт., Налов В.В.4, Семенов E.C.-, Соколик А.С. Скобликов А.С.,Варшавский К.Л., Maly R., г'.

Vogel M., Gareilt Marko-и др. показывают, что, хотя мощность емкостных разрядов, в отличие от индуктивных, достигает значительнс больших величин, в ряде случаев (когда.необходимое время контакта горючей смеси с источником зажигания достаточно велико) полезен длительный индуктивный разряд. Кроме того, отмечают также, что увеличение длительности искрового разряда приводит к расширению предела обеднения смеси и предела устойчивости работы двигателя и при этом выброс СН в ОГ снижается . Это связано с тем, что при более длительном выделении энергии искры увеличивается время контакта искрового канала с новыми порциями движущейся в камере нес-горевшей смеси.

Во многих источниках литературы делается вывод о том, что в будущем на ДВС необходимо использовать многоискровые системы зажигания. Ряд исследователей, такие как Н.М. Никулина, А.с. Князев, А.С.Скобликов. А.И.Ванеев, Загрязкин H.Н.. Мещеряков'Г.М. Башев В.В.и др.. приводят доказательства того, что одним из эффективных способов поджигания бедной смеси в двигателях и улучшения экономичности ДВС является увеличение межэлектродных зазоров свечей зажигания. Это объясняется, в частности,тем, что при увеличении d увеличивается площадь контакта канала искры с зажигаемой смесью и уменьшается теплоотвод в электроды. Это значит;' что . очаг горения начинает развиваться от больших начальных размеров, ', что указывает на ускорение процесса сгорания . Увеличивается вероятность попадания в межэлектродное пространство смеси благоприятного для воспламенения состава. Д.Хартлея указывает, что минимальная энергия, необходимая для•воспламенения смеси; резко убывает с ростом искрового промежутка. Галстер Г.М. и многие другие экспериментально доказывают что циклы с пропусками воспламенения приводят к резкому росту СН в отработавших газах ОГ. По их данным только ?'« пропусков воспламенения увеличивает содержание СН в ОГ

приблизительно в 3 раза, поэтому актуальной задачей является регистрация пропусков воспламенения рабочей смеси в циллиндрах двигателя.

Обзор позволил сформулировать следующие задачи данной работы: 1. Оптимизация межэлектродного зазора свечей зажигания. 2. Создание экспериментальной системы зажигания, обеспечивающей регулировку параметров индуктивного разряда, работу в многоискровом рениме во всем диапазоне частот вращения ЛВС и проведение с ее помощью экспериментов на газовом двигателе для различных составов смесей и различных нагрузок. 3.Разработка многоканальной многоискровой системы зажигания. 4.Разработка методики регистрации пропусков воспламенения'в ДВС. " -

Во второй главе представлены: а) краткое описание экспериментальной системы зажигания, состоящей из двух параллельно подключенных устройств затшгания: 1-пятиканапьная. регулируемая . система зажигания (ПКРС) 'для регулировки параметров индуктивного разряда, 2-многоканальная многоискровая система зажигания. (ММСЗ) для обеспечения многоискрового разряда (пакет емкостных разрядов) на всем диапазоне частот ДВС. Функционально ПКРС состоит из пяти независимых каналов, которые можно переключать переключателями параллельно без установки двигателя. Прибор работает как от магнитоэлектрического датчика типа 63.3706. так и от датчика Холла с высоко вольтным распределителем. Схема первого канала аналогична схеме коммутатора 58.3734 с катушкой Б116. Каналы перестроенные таким образом, чтобы время накопления энергии в катушках зажигания каналов было достаточно для достикения требуемых значений энергии искрового разряда. Функционально ММСЗ состоит из восьми независимых каналов. Она генерирует серии высоковольтных емкостных импульсов, количество которых зависит от частоты вращения коленвала ДВС.

б) Описание экспериментальной установки газового двигателя, разработанного на базе дизеля КамАЗ и аппаратуры для определения мощностных. экономических, экологических (токсичнных) и индикаторных параметров исследуемого двигателя, а также вспомогательных устройств стенда. .

в) Описание^лабораторного эксперимента по определению давления и плотности заряда в камере прибора рис.1, при которых нарушается искрообразование мевду'^злектродами свечи зажигания, а также по определению зависимостей составляющих тока индуктивной части

Давление от компрессора

тгп

РноЛ камера для создания повышенных. .плотностей воздуха

1ир - МА

20 0

1ир г МА

40 20 0

с/=0.7

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Р,Кгс/см

¿=0.8

? 8 ' 9 10 11. 12 13 14 15 16 Р,Кгс/сМ

- 6 =0.9

8 9 10 11 12 13 14

РДгс/см2

Рис.2 влияние плотности .воздуха и величины зазора овечя на индуктивный ток проходящий в зазор свечи зажигания.

-:----полный индуктивный ток вторичной цепи катушки пажигаши;

—х— индуктивный ток, проходящий через изолятор свечи на масау; —•— ток, проходящий в зазор овечи зажигания.

ic.3. Средний критический зазор свечи зажигания от плотности заряда и скорости нарастания вторичного напряжения du2/dt

dUZ =0.6, кВ/ико; скорость нарастания напряжения'втори-dt чной цепи катушки зажигания,

dU2 » 1.2, кВ/мкс; dt.

dU2 = 2, кВ/мкс;

о--' ' ,

dt

dK = aD+ al. dU2 + a2.p + аЗ. | dU2|2 + a4 . pz + a5. dU2 . p

dK4 ' | dt | ' " • J • . dt

dK- критический зазор свечи зажигания, при котором искра

. уже проходит на массу через изолятор; р- плотность воздуха н меяадектродном зазоре авечи зажигания

искрового разряда от величины давления в камере сгорания.

Исследования были проведены для современых отечественных и зарубежных свечей зажигания . "

г) Методика определения максимального значения межэдектродного зазора свечи зажигания для газовых двигателей сг высокой степенью сжатия. Известно, что пробивное напряжение зависит от величины' межэлектродного зазора свечи зажигания, от плотности заряда, от скорости нарастания вторичного напряжения йи2/й1, поэтому для определения максимального межэлектродного зазора свечей зажигания, при котором обеспечивается их бесперебойная работа, были проведены исследования с тремя различными системами зажигания, обеспечивающими различные скорости нарастания с!и2Л11::(0.6, 1.2, 2) к8/шс.

С помощью аппарата (рис.1) была исследована зависимость 'индуктивного тока искрового разряда от величины межэдектродного зазора и давления в камере прибора . Характеристики святы до экстремального давления, при котором искра уже не пробивает пространство между электродами, а происходит пробой на массу (рис.2) .

Проведенные эксперименты показали, что средний критический зазор свечи задигаяия зависит от плотности заряда и скорости нарастания »вторичного напряжения йи2/И (рис.3). •• -

Полученная зависимость хорошо аппроксимируется выражением с!к-3.4393 - Б,632.ёи2/сИ - 20,22.р + 2,17012. (йи2/&)2 + 14,01.р2+ +4,5031-<±д2/сН:.р, ТммЗ (1), где ск-критический зазор свечи зажигания; р- плотность воздуха Скг/м3]'

Для обеспечения надежной работы свечи зажигания в течение ее срока службы аффективный зазор (йа) новой свечи должен быть не больше, чем (сЗк-Д<1); с1э<-(с!к-Дс1), (2), где ДсЗ-увеличение зазора . свечи за ее срок службы, что соответствует времени ее..работы в . течение 50 тыс.км пробега автомобиля, а увеличение зазора Д<1 за атале время составляет почти 0.4 мм/

Для данного газового двигателя со степенью сжатия 12.93, снабженного многоискровой системой зажигания с Л£/сН>2кВ/мкс, по формулам (1) и (2) определен эффективный зазор' с!э - 0.7 мм.

• В третьей главе предлагается новая многоканальная мкогоискро-вая система з&тагания 0МВ) "Универсал. МАДй" , патент России N(96103693) с приоритетом от 27-2-1995. Функциональная схема ШС3 (рис.4) состоит из датчика частоты вращения 1;-датчика начала ОТСЧсТа 2) ОГраНИчИТ9ЛЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОсрКК КЬшу'.аоСиВ ДБ'улПиЗИ" ционного четырахполвсного перекличагеля 4 с полюсами сштвето-

гвенно 4а, 4Ь, 4с и 4(1 ; счетчика импульсов 5; генератора импульсов 6 , который вырабатывает два типа сигналов с разной длите ль- . ностью: поджигавшие импульсы о' длительностью Т1-23-25 мкс и поступающие с вывода НА и контролирующие импульсы длительностью Тк-4-5 мкс; генератора нагревавших импульсов 7, вырабатывающего импульсы длиной 1 мс; резистора Э; резистора 10, шунтирующего сопротивления 9 в рабочем режиме ; распределителя контролирующих сигналов 11; коммутатора 12; катушек зажигания 13а -13Ь; источника питания 14,преобразователя напряжения 12/240 В 8; транзисторных ключей 15а - 15Ь, свечей зажигания 16а -16Ь; индуктивных, датчиков 17а - 17Ь, логических 'элементов' "И" 18а - 18Ь и сигнальных ламп 19а - 19Ь. Кроме того, по крайней мере,одна из свечей 17 снабжена датчиком температуры 20, контакт которого находится в цепи катушки переключателя 4.стабилизированного источника напряжения 21 для питания микросхем.

На рис.Б представлены-формы импульсов в контролирующих точках в режиме нагрева свечей зажигания, а на рис.Б показаны поджигающие и контролирующие импульсы в рабочем режиме.

ММСЗ с катушками зажигания 3122.3705 замкнутого магнито-прово-да обеспечивает многоискровой разряд на всех режимах работы ДВС с индуктивной анергией Зир-№*амДж, где №-число импульсов в каждом разряде; длительность искрового разряда ¿р-ЗООО/п СтсЗ, а при п<1000 [ыиа-13, Ьр-З [гпсЗ; где п-частога вращения двигателя, максимальное вторичное напряжение Ь'2мах-27кВ при шунтирующем сопротивлении йв-1 МОм и Сш-50 дф со скорость» нарастания с1и2/с!Ь-2 СкВ/МКИ; вид разряда представлен на рис.7 (г). При использовании .. только одного канала ШСЗ с датчиком распределителем необходимо обеспечивать 112иах-29кВ.

Методика регистрации пропусков воспламенения смеси в шшшд-рах ДВС, основанная на подаче дополнительного контрсшруищего импульса в конце такта расширения, способного пробивать зазор свечи зажигания в случае высокой температуры в цилиндре к не пробивать зазор свечи при низкой температуре (в случае пропуска воспламенения). Разработано аналитическое выражение для расчета пробивного напряжения дсонтралирусщего импульса в момент (8оатс+180°) при зажигании смеси. Предложенный способ регистрация пропусков воспламенения снеси в цилиндре двигателя'можно кспсльзоЕать за ¿ибои ДВС без вмешательства в его конструкцию. Он не требует больших затрат и позволяет диагностировать пропуски не только искрового раз-

Рис.4 функциональная схема система занигания ''универсал МДЦИ".

и в

6.25 О

6.25 О

6.25 О

6.25 О

6.25 О

2

1 ir~u и и о и if

Т~1ПГ~1Г

ТТ _ГТ

-П

JH_п

к к

к

11

13 15

мс

Рис.5. Вид импульсов з контрольных точках системы за^кигзння

ММСЗ в рабочем режиме нагреВЗ свечей

JL

В

6.25 О

6.25 О

6.25

О 5

6.25 О

Г~1_пт

ш.

JJ_

1LLL

JLUL

UL

_LL

J_LL

22

23

24

25

26 27

J~l_ 28

Mil 29

30

31

32

33

3 6 11 /8 ,5.4 5(7 _ МС .

Рис.5. Вид импульсов в контрольных точках системы зажигания ММСЗ в рабочем реяиме -

22- форма импульсов, постунапгцж от генератора подогрева 7;

23.29- импульсы, на выходе 4А генератора 6;,

24.30- сигналы на выходе первого канала распределителя 12, (24 -нагревающие 30- подзшг&пщие импульсы);

25.32- импульсы, нагреващие-25 и контролирушще 32;

26.33- импульсы на входе транзисторного клоча;

27- вид импульсов вторичной цепи катушек гэкигания ;

28- импульсы на выходе ограничителя длителности импульсов; 31- импульсы на выходе НА генератора Б.

2 ар МА 200

100

иир

К

-Экр=П2 ?дДя

12 3 МС

1000

V с

0 \

12 3

МС

Тер ЦА

40 0

Ц яр

В 1000

О

-б-Энр=40 «Дх

12 МС

1 2 . МС

1кр

?/1А" Зкр=80 ыДк

200 100 О

Л яр В

1000 о

Цир,

В 1000

• о

12 3 ЫС 1ир,

МА

80 40 О,

12 3 МП

1 I1 I 1

п Г\1 п

■! ч 1{ 1

ч 1 ||

1 I 1 * и л

1 . 11 и

/\ 1 л 11 А

1 IV / и '1

\ | 1

0 40 80 120.....0- 40 80 ;"£ир,МКС,

Тр- длктельносгь одного разряда.

Рис.7 вдц ислользуемых импульсов при мегэлзктродном зазореЛ2мм.

Рио.8. Кривые пробивного напряжения.

г

1а,16- «=1.8; 2а,26- а=1.12; За,30- «=1.03; Др=100Х.

а- ЙУ2 Г. 2 кВ/мко; 0_ № - 0.6 кВ/мкс; П_ пуск и холоотой ХОД. ¿11 ■

- М -

ряда, но и воспламенения в цилиндрах двигателя. В четвертой глазе представлены результаты обработки и анализа экспериментального исследования пробивных напряжений в различных режимах работа газового двигателя КамАЗ, при изменении типа и параметров искрового разряда ( увеличении'энергии и длительности импульсов системы ПКРС и МСЗ). 40 ыДж,, 80 мДж и 112 мДж с индуктивным характером обеспечиваются с помощью ПРСЗ и N»8 мДх где N- число импульсов в серии (с емкостным характером); который обеспечивает МСЗ. Их вид показан на рис. 7 . Нагрузочные режимы работы были выбраны 25«.40%, 75% и ЮОХКе. Скоростные режимы были выбраны следующие: п= 1000,1400, 1600, 2200 мин-1. характеристики снимались для-различных составов смеси а=1 - 1,65 . ■

Кривые 16-36 на рис.8, полученные по результатам измерения на двигателе при полной нагрузке, довольно точно могут быть описаны эмпирической зависимостью: 13пр= аО +al*p +a2*a+a3*t +а4*р+ а5*рг+ +a6*az+a7*t2 +а8*р2 +а9*р*а .+alO*p*t +all*p*p +al2*a*t+ +а13*а*р +ai4*t*p ,(3); где р. t,p,а-плотность .температура .давление в момент новообразования и состав смеси; а1-а!4- экспериментальные коэффициенты, полученные с помощью программы Pol. Полученный коэффициент корреляции равен 0,999. ' Также получено аналитическое выражение для определения пробивных напряжений в момент (9+180°) в случае зажигания"- ипр.з и в случае пропуска Unp'.п: "

математическая формула пробивного напряжения в момент (6+180) в случае зажигания смеси имеет следугаций вид :_Unp.3=f(p , t, р ). Unp. з=а0 + al*a+ а2*1;з(8+180)+ аЗ*рз(6+180)+ а4*а*а+

+а5 * t3(0+180)*t3(8+180)+ аб*рз(6+180)*рз(6+180)+ +а7*аПз(в+180)+а8*а*рз(В+180)+а9Пз(.8+180)*рз(е+180).

Полученный коэффициент корреляции равен 0,96.

В пятой глазе представлены результаты исследования влияния параметров искрового разряда на мощностные экономические экологические показатели газового двигателя, а также на нестабильность последовательных циклов газового двигателя.

На рис.Э - 10 представлены экономические мощностные и экологические характеристики двух режимов газового двигателя в функции индуктивной энергии искррвого разряда Эйр .Из рис.10 видно, что с-увеличением Эйр с 40 до 80 мДж эффективный момент на валу двигателя Ме при a=l.l, др=100% увеличивается на .1,48 % и на 0.7% при увеличении Эйр с 80 до1112 мДж. При этом МСЗ занимает место 80 мДж и на рис.10 отмечается большим черным' кругом. При a-l.1 и др=40% с

СЯ и КОх в ограйотавшрх газа газового двигателя КамАЗ --»-- а= 1.1, «=1.6, О-КСЗ, п=1000 мин-1

. Рис.10. Влияние параметров искрового разряда нз крутящий мо-. мент и на эффективный кпд тазового двигателя КамАЗ —*- а= 1.1, —а=1.6, о-МЕЗ. п=1000 мин-1

увеличением Эйр с 40 до 80 мДж Ме увеличивается на 4.8% и с увеличением Эйр с 80 до 112мЛк Ме увеличивается на 0.68 55. При этом МСЗ занимает место Эир=90 мДж;' а при а=1.б МСЗ занимает место 75 мДж при полной нагрузке и 70 мДж на 4055 Не. Из рис. 10 видно, что с увеличением Зир с 40'до 80 мДк концентрация СН в ОГ 'уменьшается при а= 1.6 на 21.1% при полной нагрузке и на 20.8% при 40% Не. а при ££=1.1 на .33.3% при полной нагрузке и на 27.3% при 40% Ие; а с увеличением Эйр с 80 до 112мДк концентрация СН в ОГ 'также уменьшается. но в меньшей степени, при а=1.6 уменьшается на 14.9 при полной нагрузке и на 11.8 % на частичной нагрузке ; и при а=1.1 уменьшается на 23.6% при полной нагрузке и на 11.2% при частичной нагрузке (40,% Не); при а=1.6 МСЗ занимает место 91.5мДн при полной нагрузке и место 87 мДж на 40 % Не; и при а=1.1 МСЗ занимает место 95 мДя при полной нагрузке и место 85.5 мДа на 40% Ие .

' В таблице приведены оптимальные значения: : крутящего момента Ме [Н.М] ; часового расхода газа Сг [Кг/час] .-оптимального угла опережения зажигания 8оп грд, ПКВ до ВМТ ; ■ эффективного кпд це; концентрации несгореввдх углеводородов СНЛРРМ1; окислов азота Шх, [РРМЗ в отработавших газах газового двигателя для следующих рекимов работы-двигателя : (100%, 75%, 50% .25%)Ие .

Из данных таблицы видно, что а) концентрация несгоревщих углеводородов СН в отработавших газах (ОГ) газового двигателя при применении МСЗ меньше чем при применении индуктивного' разряда с энергией Эир=80[мДж]; б) оптимальный угол оперенения зажигания при применении МСЗ и индуктивного разряда с эир=80[мДж] одинаков почти на всех ревимах, следовательно, концентрация окислов азота ТОх в ОГ, Ме также одинакова; в) с увеличением энергий индуктивного разряда СН, воп,, МОх уменьшаются, не, ме, увеличиваются .

таблица

Влияние параметров искрового разряда на показатели газового двигателя КамАЗ.

Сист. п, 8оп, Ме, Сг. а це КОх. СН,

зашг ' мшГ1 ПКВ Н.М КГ/Ч РРМ ' РРМ

40 1000 17 360 9.78' 1.1 .281 1800 1020

80 1000 12 365 9.78 1.1 .2815 1700 800

112 1000 10 367 9.78 1.1 .2825 1700 700

Продолаение таблицы

Сист. л. 80П. Me, Gr, а це КОХ, .''CH.

заяиг мин1 ПКВ H. M КГ/Ч PPM PPM

МСЗ 1000 14 365 9.78 1.1 .282 1700 790

40 1000 20 265 7.02 1.6 .293 350 975

80 1000 -19 268 ' 7.02 1.6 .295 300' 775

112 1000 „ 17.5 276 7.02 1.6 .3 250 660

МСЗ 1000 19 270 7.02 1.6 .296 300 740

40 " 1000 16.5 685 15.2 1.1 .34 2800 изо"

80 1000 14.5 693 15.2 1.1 .344 2700 750 .

11-2 1000 12.5 700 15.2 1-1 .348 2650 570

МСЗ 1000 15 694 15.2 1.1 .345 2700 ' 670

40 1000 22.5 517 11.2 1.6 .357 675 1245

80 1000 20 526 11.2 1.6 .36 450 960 ■

112 1000 18 . 533 11.2 1.6 .362 400 850

МСЗ 1000 19.5 526 11.2 1.6 .36 450 915

40 1400 19 654- 19.92 1.14' .351 3000 420

80 1400 18 655 19.92 1.14 .354 2950 410

МС'З 1400 18.5 657 19.92 1.14 .359 2965 410

40 1400 26 350 11.8 1.54 .3123 160 900

80 1400 25 354 11.8 1.54 .3152 155 890

МСЗ 1400 25 ' 353 11.8 1.54 ..3151 155 855

40 1400 20 58 5Л8 ' 1.41 .133 160 1200

80 1400 16 60 5.18 1.41 . 135 150 700 >

МСЗ 1400 15 62 5.18 1.41 .1362 140 600

40 1400 26 25 4.32 .1.63 .0601 40 1360

80 1400 22 27 4.32 ' 1.63 .0621 35 1320

МСЗ 1400 23 .' 26 4.32 1.63 .0S36 30 1250

Продолжение таблицы

Сист. п. 8оп. Ме. СГ, а Т1е ЛОХ, СН.

зажиг мш!1 ПКВ Н.М кг/Ч РРМ ' РРМ

40 2200 20 595 30.35 ■ 1.27 .3343 2600 410

80 2200 18 600 30.35 1.27 .3439 2590 385 .

МСЗ 2200 19 598 30.35 1.27 .3431 2590 380

40 2200 25 460 24.4 1.56 .3053 850 810

80 2200 23 464 24.4 1.56 .3213 730 800

МСЗ 2200 22.5 466 24.4.. Г. 56 .3253 725 ■ 79.0-

40 2200 30 325 18.34 1.52 .2805 300 950

80 2200 27 330 18.34 1.52 .2888 260 820

МСЗ 2200 27 4 - 328 18.34 1.52 .2876 265 805

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получена аналитическая зависимость критического значения межэлектродного зазора свечи зажигания, при.котором прекращается разряд между электродами свечи, от плотности воздуха .в камере сгорания и скорости нарастания вторичного напряжения.

2. Получена аналитическая зависимость пробивного напряжения газового двигателя от состава смеси, плотности заряда, давления и температуры в цилиндре двигателя.

3. Определено максимальное вторичное напряжение катушки зажигания и2м для различных систем зажигания .

4. Разработан новый способ регистрации пропусков воспламенения в цилиндрах ЛВС, основанный на" подаче дополнительного контролирующего импульса в конце такта расширения, способного пробивать зазор свечи зажигания в случае высокой температуры в цилиндре и не пробивать зазор свечи. при низкой температуре (в случае пропуска воспламенения смеси).

■ 5. Получена аналитическая зависимость пробивного напряжения , контролирующих, импульсов от состава смеси, температуры и плотности' заряда в цилиндре двигателя в момент (6озж+180°) пкв.

6. Разработана многоканальная многоискровая система зажигания.. обеспечивающая: а) многоискровый разряд на всех частотах вращения-

коленвала; б) Регулирование 1Ешах в широких пределах для обеспечения любых коэффициентов аапасз по вторичному напряжении, что позволяет использовать данную систему на любых видах ДВС (при этом Ц2т ве изменяется с изменением частоты вращения); в) регулирование длительности серии импульсов и ограничение ее на низ|шх частотах вращения коленвала;, г) регистрацию пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС; д) осушение от влаги и нагрев овечей зажигания в случае затруднения пуска ДВС; е) высокую скорость "нарастания вторичного напряжения сШ2/&-2 [кВ/ыкс].

7. Определено влияние параметров искрового разряда на нестабильность последовательных циклов ДВС; экономичность ; токсичность отработавших газов и мощноствые показатели ДВС.

8. Определено оптимальное^ значение энергии индуктивного разряда в случае применения бесконтактной транзисторной системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности.

9. Установлено, что применение многоискровой системы зажигания уменьшает концентрацию СН в отработавших газах на всех режимах газового двигателя увеличивает стабильность последовательных циклов двигателя, а также увеличивает экономические и мощностные показатели двигателя; облегчает пуск двигателя при отрицательной температуре окружающей среды .

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1.Выбор характеристик элементов системы зажигания газового двигателя . Ютт В.Е.,Бузз Х.А. РЯ ВИНИТИ N1603-1095.

2.Выбор регулировок системы зажигания автомобильного газового двигателя КамАЗ. Багдаоарав И.Г., Буэз Х.А. РЯ ВИНИТИ К1611-ТС95.

3. Влияние параметров искрового разряда системы зажигания на работу газового двигателя КамАЗ. Луканин В.Н., Ютт В.Е., Гогиберидзе 0.3., Бузз Х.А. РЯ ВИНИТИ ШБЗО-тсЭБ.

А.Влияние параметров искрового разряда системы зажигания на нестабильность последовательных циклов газового двигателя КамАЗ. Луканин В.Н.,Ютт.В.Е. ¿Гогиберидзе 0.3. Ш ВИНИТИ И1Б31-тс96: ;