Требования к системам зажигания. Основные параметры

К системам зажигания ДВС предъяв­ляют следующие основные требования:

- система зажигания должна развивать напряжения, достаточ­ные для пробоя искрового промежутка свечи, обеспечивая при этом бесперебойное искрообразование на всех режимах работы двига­теля;

- искра, образующаяся между электродами свечи, должна обла­дать достаточными энергией и продолжительностью для воспламе­нения рабочей смеси при всех возможных режимах работы двига­теля;

- момент зажигания должен быть строго определенным и соот­ветствовать условиям работы двигателя;

- работа всех элементов системы зажигания должна быть на­дежной при высоких температурах и механических нагрузках, кото­рые возникают на двигателе;

- эрозия электродов свечи должна находиться в пределах допуска.

Система зажигания характе­ризуется следующими параметрами:

- развиваемым вторичным напряжением в пусковом и рабочем режимах работы U_2m,

- коэффициентом запаса по вторичному напряжению К_з;

- скоростью нарастания вторичного напряжения dU_2m/dt;

- энергией W_p и длитель­ностью индуктивной состав­ляющей искрового разряда τ_р;

- зазором между элек­тродами свечей δ;

- углом опережения зажигания θ.

 

Рис. 3.3.

Коэффициентом запаса по вторичному напряжению К_з назы­вается отношение вторичного напряжения U_2m, развиваемого сис­темой зажигания, к пробивному напряжению U _np между электрода­ми свечи, установленной на двигателе: К_з = U_2m / U _np.

Пробивным напряжением называется напряжение, при котором происходит пробой искрового промежутка свечи. При этом свеча, ввернутая в камеру сгорания двигателя, является своеобразным разрядником. Пробивное напряжение для однородных полей со­гласно экспериментальному закону Пашена прямо пропорциональ­но давлению смеси р и зазору между электродами δ и обратно про­порционально температуре смеси Т, т. е. U_пр = f(p_δ/T). Кроме того, на напряжение U _np оказывают влияние состав смеси, длительность и форма приложенного напряжения, полярность пробивного напря­жения, материал электродов и условия работы двигателя. Так, на­пример, при пуске холодного двигателя стенки цилиндра и электро­ды свечи холодные, всасываемая топливно-воздушная смесь име­ет низкую температуру и плохо перемешана. При сжатии смесь слабо нагревается и капли топлива не испаряются. Попадая в ме­жэлектродное пространство свечи, такая смесь увеличивает про­бивное напряжение на 15...20%. На рис. 3.3 приведены зависимо­сти U _пр от давления при различных температурах.

Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя пер­воначально вызывает некоторое увеличение пробивного напряже­ния ввиду роста давления сжатия, однако далее происходит уменьшение U _np, так как ухудшается наполнение цилиндров свежей смесью и возрастает температура центрального электрода свечи.

 

 

Рис. 3.4.

 

Максимального значения пробивное напряжение достигает при пуске и разгоне двигателя, минимального - при работе на устано­вившемся режиме на максимуме мощности. На рис. 3.4 показаны зависимости пробивного напряжения U _np от частоты вращения ко­ленчатого вала двигателя при различных нагрузках. Здесь: 1 - при полной нагрузке; 2- при половинной нагрузке; 3 -при малой нагрузке; 4 - при пуске и холостом ходе.

В течение первых 2 тыс. км пробега нового автомобиля пробивное напряжение повышается на 20...25% за счет округления кромок электродов свечи. В дальнейшем напряжение растет за счет износа электродов и увеличения зазора, что требует проверки и регулиров­ки зазора в свечах через каждые 10...15 тыс. км пробега. Если двигатель работает на неустановившихся режимах в результате неоднородности рабочей смеси, поступающей в цилиндры, пробивное напряжение в отдельных цилиндрах может значительно отличать­ся, а в некоторых случаях могут наблюдаться даже перебои искрообразования.

Для современных систем зажигания коэффициент запаса по вторичному напряжению принимают не менее 1,5, а в экранирован­ных -1,3.

Параметры искрового разряда - энергия, длительность - влия­ют на развитие начала процесса сгорания в цилиндрах двигателя (в режимах пуска, холостого хода, неустановившихся режимах и при частичных нагрузках). Установлено, что увеличение энергии и продолжительности индуктивной составляющей искрового разряда обеспечивают большую надежность воспламенения смеси и сни­жение расхода топлива на этих режимах.

Момент зажигания - появление искрового разряда в свече -оказывает существенное влияние на мощность, экономичность и токсичность двигателя. Для каждого режима работы двигателя имеется оптимальный момент зажигания, обеспечивающий наи­лучшие его показатели. При слишком раннем зажигании сгорание смеси происходит целиком в такте сжатия при возрастании давле­ния. Поршень испытывает сильный встречный удар, тормозящий его движение. Внешними признаками раннего зажигания являются снижение мощности, металлический стук (детонация). При позднем зажигании после перехода поршня через ВМТ смесь сгорает в так­те расширения и может догорать даже в выпускном трубопроводе. При этом двигатель перегревается из-за увеличения отдачи тепло­ты в охлаждающую жидкость и мощность его снижается.

 

 

Рис.3.5. Изменение давления

 

 

Угол опережения зажигания влияет на изменение давления в цилиндре двигателя. На рис. 3.5 приведен графики изменения давления в цилиндре двигателя в зависимости от момента зажигания, где: а — момент зажигания; б - детонация, 1, 2 и 3 - соответственно раннее, нормальное и позднее зажигание; p_z — максимум давления ци­линдре. Процесс сгорания оптимально протекает в том случае, когда угол опережения зажигания наивыгод­нейший (кривая 2). Максимум мощности двигатель развивает, если наибольшее давление в цилиндре создается после ВМТ через 10...15° угла поворота коленчатого вала двигателя, т. е. когда про­цесс сгорания заканчивается несколько позднее ВМТ Наивыгод­нейший угол опережения зажигания определяется временем, кото­рое отводится на сгорание смеси, и скоростью сгорания смеси. В свою очередь время, отводимое на сгорание, зависит от частоты вращения коленчатого вала, а скорость сгорания определяется со­ставом рабочей смеси и степенью сжатия.

По современным представлениям угол опережения зажигания должен выбираться с учетом частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя (рис. 3.6), температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха, атмосферного давления, состава отрабо­тавших газов, скорости изменения положения дроссельной заслон­ки (разгон, торможение).

Кроме обеспечения наивыгоднейшего угла опережения, система зажигания должна обеспечивать очередность подачи высокого на­пряжения на свечи соответствующих цилиндров двигателя в соответствии с порядком работы. Одним из важных требований экс­плуатации к системам зажигания является сохранение их исходных характеристик без изменений в течение всего срока службы двига­теля при минимуме ухода.

Рис. 3.6. Зависимости наилучшего угла опережения зажигания:

а - от частоты вращения коленчатого вала двигателя; б -от нагрузки при различной частоте вращения

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: