Процесс зажигания электрической искрой: Зажигание рабочей смеси электрической искрой – Зажигание топлива 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.]

Зажигание топлива электрической искрой

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.

Рис. Магнето высокого напряжения:

а — устройство; б — магнитная система;

в — искровая свеча зажигания; 1 — подвижный контакт; 2 — кулачок; 3 — неподвижный контакт; 4 — 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.

Устройство. В корпусе, отлитом из цинкового сплава, залиты две стойки 12 (рис. 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 7 с большим числом витков (11…13 тыс.) из проволоки диаметром 0,07 мм.

В передней части корпуса магнето установлен прерыватель, состоящий из подвижного контакта 1, прижимаемого пружиной 14 к неподвижному контакту 3, и кулачка 2, укрепленного на конце вала магнето.
Вращение магнит получает от вала привода двигателя, на который устанавливается магнето, через жесткую пол у муфту 11.

Действие. При вращении магнита 13, когда полюса его расположатся против стоек 12 (см. рис. б, положение I), 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 II, 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 6 и 7 (см. рис.

а) трансформатора электродвижущие силы (э.д.с.). 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 6 — контакты прерывателя 3 и 1 — пружина 14 — «масса» — первичная обмотка 6.

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 2 набегает на упор подвижного контакта 1, 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 5, 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 8 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 10, через который ток пойдет на «массу». Это предохраняет обмотки магнето от пробоя на «массу». Для выключения магнето из работы предусмотрен выключатель 4, 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 21 (см. рис. в) так, чтобы ее электроды 19 и 20 находились в камере сгорания двигателя.

Устройство. Свеча состоит из корпуса 15, изготовленного из углеродистой стали, на котором укреплен боковой электрод 19. Внутри корпуса находится сердечник, состоящий из керамического изолятора 18, покрытого глазурью, и стержня 17 с центральным электродом 20.

Действие. Импульс тока высокого напряжения, подведенный к свече по проводу 8 (см. рис. а), поступает на центральный электрод 20 (см. рис. в) через наконечник 16, встречая на своем пути искровой промежуток, т. е. пространство между центральным 20 и боковым 19 электродами, преодолевает его в виде искры, зажигая при этом топливо, а затем по головке цилиндра («массе») возвращается к источнику тока (магнето). [Трактор. Семенов В.М., Власенко В.Н. 1989 г.]

8.6. Элементы тепловой теории зажигания электрической искрой

150

Тепловой поток будет значителен только в слое δ, 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 (8.1) используется формула Ньютона для конвективной теплопередачи:

q = α (Tст −Т0 ),

(8.13)

где α — коэффициент теплоотдачи от стенки в подвижную газовую среду. Критическим условиям зажигания соответствует равенство процессов

теплоотвода и тепловыделения в слое δ, которое описывается уравнением теплового баланса. Из него можно вывести выражение, которое позволяет оценить определяющий размер нагретого тела, способного вызвать воспламенение движущегося потока горючей смеси с заданными физикохимическими свойствами.

Электрическая искра — один из наиболее распространенных способов зажигания в технике, и именно она является частой причиной возникновения пожаров и взрывов. И если другие виды источников зажигания образуются, как правило, в результате аварий, их в известной степени можно предвидеть, то явление зажигания электрической искрой меньше всего поддается контролю, возникает неожиданно и в качестве причины пожара не всегда доказуемо. Само явление электрического разряда недостаточно изучено.

Электрический разряд — это сложное физико-химическое явление, в результате которого в диэлектрике в зоне проскока (пробоя) искры образует-

151

ся канал разряда, в котором происходит возбуждение и ионизация молекул газа с выделением большого количества теплоты. Образуется и плазма. Схема искрового разряда представлена на рис.8.8.

пламя (≈3000 К)

канал

Рис.8.8. Схема искрового электрического разряда

В зоне электрического разряда происходит мгновенное развитие химических реакций горения, при этом период индукции практически отсутствует. Выделенная в разрядном канале теплота приводит к сгоранию горючей смеси, но количества ее может не хватить для образования и распространения устойчивого фронта пламени. Поэтому для каждого вида горючего в зависимости от соотношения его с окислителем существует наименьшее, критическое значение мощности электрической искры. Минимальная мощность разряда есть функция состава горючей смеси, давления, температуры и т.д

Екр = f(Сгор/Сок, Р, Т)

(8.14)

Теория теплового механизма зажигания электрической искрой разработана академиком Я.Б.Зельдовичем. Рассмотрим некоторые элементы этой теории. Представим горючую смесь, в центре которой расположен точечный источник зажигания в виде электрической искры (рис.8.9).

152

Qгор

Тг Т

τ4 τ5

Q

ИЗ r

Рис.8.9. Схема тепловых потоков при искровом зажигании

За время τ1 >0 источником зажигания выделяется ∆Q Дж теплоты. К ней будет добавляться теплота химической реакции Qгop. Часть выделяющейся теплоты будет передаваться теплопроводностью в холодную горючую смесь.

Если мощность искры мала, то нагреваемого ею объема недостаточно для поддержания в начальный момент реакции горения. Поэтому смесь охлаждается, и воспламенения не происходит (рис.8.10), сплошные линии τ1 > τ2 > τ3). При увеличении мощности искры нагреваемая ею часть объема смеси будет больше. В этом случае выделяемой теплоты реакции уже достаточно для компенсации теплоотвода в холодную смесь. Возникает устойчивый фронт горения, пламя распространяется по всему объему смеси (пунктирные линии τ4> τ5).

153

 

 

T

 

 

τ1

 

 

T1

 

 

τ2

τ4

τ5

τ3

 

T0

 

 

0

 

r

Рис.8.10. Температурное поле вокруг ИЗ (r – расстояние в разное время τ)

Представленные на рис.8.10 зависимости изменения температуры описываются следующим уравнением:

 

 

Q

 

r2

 

 

T = T

+

e

4aτ ,

(8.15)

 

 

0

 

cp ρ (4π a τ)3/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Т0 — начальная температура горючей смеси. К;

ср — средняя теплоемкость смеси, кДж/кг К;

а- температуропроводность, м2/с;

ρ- плотность свежей смеси, кг/м3;

r — радиус смеси, приведенный к ее начальной плотности, м. Максимальная температура в точке r = 0 нагретой зоны изменяется во

времени по гиперболическому закону (рис.8.11):

Tmax = T0 +

Q

.

(8.16)

cp ρ (4π a τ)3/ 2

 

 

 

154

Т

1

ТГ

Δτохл

Рис.8.11. Изменение температуры в искровом пространстве от времени

Если искра нагревает некоторый объем горючей смеси до температуры горения ТГ (точка 1), и если время охлаждения объема смеси до температуры ТГ — θ (точка 2) больше или равно времени начала реакций τхр в зоне нагрева, то воспламенение возможно:

∆τохл ≥ τхр,

(τхр ≈ 10-4 с)

(8.17)

Согласно теории Я.Б.Зельдовича минимальная температура горючей смеси, при которой может возникнуть горение, должна быть не менее разности температуры горения (ТГ) и характеристического температурного интервала (θ)

ΤГmin = ΤГ −θ

(8.18)

Здесь θ = RT2/E — характеристический интервал температуры, который означает, что при снижении температуры в зоне горения от ТГ до ТГ — θ скорость реакции снижается в е раз, причем при температуре ТГ — θ горение становится невозможным.

155

Любой источник зажигания должен обладать такими энергетическими параметрами, чтобы осуществить прогрев горючей смеси до значения ΤГmin . При этом время прогрева горючей среды всегда связано со временем охлаждения источника зажигания, то есть горючая среда нагревается, а источник зажигания охлаждается. Снижению скорости охлаждения источника зажигания и, как следствие, увеличению времени достижения критической температуры препятствует теплота, выделяемая химической реакцией. Возникновение горения происходит не сразу, а через определенный интервал времени температурного воздействия (τХР ). Значение τХР находится в пределах от 10-3 до 10-4 с и зависит от свойств горючего вещества и внешних условий. Если τХР ≥τОХЛ (τОХЛ — время охлаждения источника зажигания), то теплота, выделяемая при химической реакции, не успевает оказывать свое влияние на снижение температуры источника зажигания, и в этом случае воспламенение не произойдет. ЕслиτХР ≤τОХЛ , то воспламенение произойдет.

Критические условия создаются, когда выполняется равенство

τХР = τОХЛ

 

 

( 8.19)

Время охлаждения источника зажигания

τОХЛ определяется энергией

нагретого тела и зависит от температуры, массы источника зажигания, теплофизических параметров среды и источника зажигания, условий теплообмена, природы источника зажигания и т.д. Например, зажигание не произойдет, если температура нагретого тела будет очень высокой, но при этом охлаждаться оно будет очень быстро, то есть время охлаждения будет мало.

Произведя математические преобразования и подставив далее в него теплофизические параметры газовой смеси, можно получить численные зна-

чения критического радиуса эквивалентной сферы разогретых газов, ко-

торая способна зажечь горючую смесь данного вида и состава:

 

rэкв ≥ 3,7 δф,

(8.20)

156

где δф — толщина фронта пламени.

Для большинства горючих газовых смесей δф ≈ 0,1 мм, т.е.

rэкв = 0,4 — 0,5 мм. В табл.8.1 приведены расчетные критические радиусы эквивалентной сферы для некоторых стехиометрических смесей горючих газов и паров с воздухом.

Таблица 8.1

Расчетные критические радиусы смесей стехиометрического состава газов и паров

Вещество

rкр, мм

Метан

1,03

 

 

Этан

0,90

 

 

Пропан

0,92

 

 

Бутан

0,95

 

 

Вещество

rкр, мм

Бензол

0,85

 

 

Метанол

0,76

 

 

Водород

0,26

 

 

Ацетилен

0,28

 

 

Для создания очага минимального критического размера к горючей смеси необходимо локально подвести некоторое минимальное количество энергии. Приблизительно ее величина определяется следующим выражением:

Qmin =

λ3г T02 (Tг −T0 )

,

(8.21)

 

u3н p02 cp2

 

 

где UH — нормальная скорость распространения пламени, м/с; р0 — начальное давление смеси, Па.

Таким образом, для зажигания электрической искрой также существуют критические условия, определяемые минимальной энергией зажигания, необходимой для создания элемента пламени, способного к распространению.

В настоящее время стандартную зажигающую способность искры оценивают по минимальной энергии конденсатора, разряд которого образует

157

искру достаточную для зажигания горючей смеси. Однако надо учесть, что

зажигающая способность искры определяется не энергией, а мощностью – количеством энергии, выделяющейся в единицу времени. Для конденсатора кажущееся сходство между энергией зажигания и мощностью объясняется тем фактом, что время существования электрической искры пропорционально энергии разряда конденсатора. При этом температура в центре искрового разряда всегда выше температуры зажигания, поэтому зажигающая способность электрической искры всегда очень высокая, и ею леко управлять. Этот факт чрезвычайно важен при экспериментальной оценке пожарной опасности подготовленных горючих смесей.

8.7. Минимальная энергия зажигания, зависимость ее от некоторых параметров, практическое применение

Минимальная энергия зажигания Еmin — это наименьшее значение электрического разряда, способного воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь горючего газа, пара или пыли с воздухом.

Минимальная энергия зажигания — один из показателей пожарной опасности веществ, применяется при разработке мероприятий по пожаровзрывобезопасности и электростатической искробезопасности технологических процессов с обращающимися горючими газами, жидкостями и пылями. Эти мероприятия касаются выбора взрывобезопасного электрооборудования, материалов, условий их безопасной эксплуатации и т.д.

Минимальная энергия зажигания зависит от множества различных параметров. Она определяется экспериментально.

Зависимость энергии зажигания от концентрации горючего имеет параболический характер. Так, например, у алканов каждая кривая имеет минимум, причем Еmin в гомологическом ряду с увеличением молекулярной массы вещества снижается.

Еmin зависит от химической природы вещества. Например, для сме-

Лекция 9. ЗАЖИГАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРОЙ

Количество просмотров публикации Лекция 9. ЗАЖИГАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРОЙ — 435

5 600

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

Нагретой поверхностью

Критическая температура зажигания всœегда 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 выделœение 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 тепловыделœения. По этой причине для достижения критической температуры зажигания необходима компенсация

теплопотерь, которая должна быть достигнута повышением температуры

й

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 инœертного 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 (всœе его параметры постоянны). В реальных условиях процесс нестационарный и гораздо сложнее. Источник зажигания в горючей среде появляется внезапно. В этом случае распределœение 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 значителœен 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-(Тст0),

где а — коэффициент теплоотдачи от стенки в подвижную газовую среду. Критическим условиям зажигания соответствует равенство процессов теплоотвода и тепловыделœения 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.

Зажигание от электрической искры — Энциклопедия по машиностроению XXL

По способу смесеобразования и воспламенения топлива двигатели внутреннего сгорания подразделяют на две группы с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от электрической искры — карбюраторные бензиновые и газовые с внутренним смесеобразованием и воспламенением впрыскиваемого под давлением топлива от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре в результате высокого сжатия,— дизельные.  [c.71]
В двигателях с зажиганием от электрической искры, т. е. в основном в карбюраторных и газовых двигателях, можно выделить три фазы сгорания топлива. Первая фаза — от момента проскакивания электрической искры до момента образования очага сгорания. Этот период физико-химической подготовки топлива к сгоранию представляет собой период задержки воспламенения. В течение этого периода, включая и образование небольших очагов сгорания около свечи зажигания, давление в цилиндре почти не изменяется. Вторая фаза — распределение пламени по основной части камеры сгорания. В этот период сгорает наибольшая масса топлива и давление в цилиндре достигает максимального значения. Третья фаза — догорание несгоревшего топлива в процессе расширения газов. В период догорания выделяется от 5 до 25% тепла, получаемого при сгорании топлива в цилиндре двигателя. Учитывая наличие задержки воспламенения, для получения максимума давления непосредственно после прохождения поршнем в. м. т. зажигание следует производить до прихода поршня в в. м. т. Это опережение зажигания составляет в большинстве случаев 25—35° п. к. в.  [c.234]

По способу воспламенения топлива—двигатели с принудительным зажиганием (от электрической искры) и двигатели с самовоспламенением (с воспламенением от сжатия). К первой группе относятся двигатели карбюраторные, газовые и с непосредственным впрыском топлива. Ко второй группе — дизели и газожидкостные двигатели.  [c.259]

По способу смесеобразования и воспламенения топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания разделяются на две группы а) с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и газовые) и б) с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре путем высокого сжатия (двигатели с воспламенением от сжатия или дизели).  [c.8]

В газовых двигателях достаточно широкое распространение получила система зажигания от электрической искры, получаемой от магнето высокого напряжения или от батарейной системы.  [c.172]

Применяющиеся в настоящее время авиационные поршневые двигатели большей частью работают с впрыском топлива и зажиганием от электрической искры. Карбюраторные двигатели применяются только на небольших самолетах. Основными требованиями, предъявляемыми к авиационным двигателям, являются малая масса, небольшое число оборотов и высокая надежность.  [c.195]


IX. ДВУХТАКТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ЗАЖИГАНИЕМ ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРЫ И ДИЗЕЛИ  [c.413]

При дальнейших попытках повысить среднее эффективное давление и число оборотов,, а также при попытках снизить удельный расход топлива (например, путем введения непосредственного впрыска топлива в цилиндры двигателей с зажиганием от электрической искры, что связано с увеличением теплового напряжения цилиндров и поршней), основными являются требования к конструктивному выполнению системы продувки. В особенности это будет относиться к тому случаю, когда в автомобильных и прочих транспортных двигателях воздушное охлаждение получит широкое распространение.  [c.430]

Двухтактные двигатели с зажиганием от электрической искры с кривошипно-камерной продувкой, устанавливаемые на легковых автомобилях, могут при литраже до 1,5 л (как при наличии карбюратора, так и при наличии системы непосредственного впрыска топлива) успешно конкурировать в отношении экономичности с четырехтактными двигателями.  [c.465]

На фиг. 53 и 54 приведены некоторые параметры быстроходных двухтактных двигателей с зажиганием от электрической искры п — 3000 ч-  [c.466]

Двигатель тем совершеннее, чем выше удельная нагрузка на поршень Ь , максимальная средняя скорость поршня показатель и показатель а и чем ниже показатель и показатель Из фиг. 53 и 54 видно, что в двигателях с зажиганием от электрической искры наилучшие результаты получаются при цилиндре с рабочим объемом 350 см и что дизели в отношении прогрессивности конструкции не уступают карбюраторным двигателям.  [c.466]

Регулируемость двигателей с зажиганием от электрической искры и с кривошипно-камерной продувкой, а также их работа на минимальных числах оборотов холостого хода и в диапазоне низких чисел оборотов еще не является вполне удовлетворительной. При высоких числах оборотов возникает опасность детонации Ч Минимальные обороты холостого хода должны быть относительно высокими. При работе с несимметричной диаграммой распределения (установка золотника на впуске в кривошипную камеру))  [c.466]

НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЯХ С ЗАЖИГАНИЕМ ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРЫ  [c.467]

В подавляющем большинстве серийных двухтактных автомобильных и мотоциклетных двигателей с зажиганием от электрической искры (за исключением двигателей, работающих на сжиженном газе) используются карбюраторы, т. е. в них продувка осуществляется горючей смесью, что приводит к более или менее значительным потерям последней. Между тем двухтактный цикл рассчитан на осуществление продувки воздухом с последующим (после закрытия выпускных органов) введением в цилиндр топлива.  [c.467]

Зажигание от электрической искры  [c.547]

Горение — превращение химической энергии топлива в тепловую. В результате сгорания топлива значительно повышаются давление (до 2,5…2,9 МПа) и температура (до 2000…2200 °С) газов в цилиндре двигателя. В карбюраторном двигателе смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания.  [c.19]

Топливо к двум форсункам подается топливным насосом. На топливопроводах установлены два электромагнитных клапана, служащих для регулирования производительности котла. Зажигание топлива осуществляется от электрической искры запального устройства.  [c.8]

Система зажигания. Рабочая смесь в цилиндрах карбюраторного и газового двигателей поджигается от электрической искры, образуемой между электродами свечи зажигания, ввернутой в отверстие головки блока цилиндров. Для этого к электродам свечи необходимо приложить напряжение 12—14 кВ. Система зажигания преобразует ток низкого напряжения (6—12 В) в ток высокого напряжения и распределяет его по цилиндрам в соответствии с порядком работы двигателя.  [c.241]

В карбюраторных пусковых двигателях ПД-ЮУ и П-23М рабочая смесь в цилиндрах двигателя воспламеняется от электрической искры, возникающей в нужный момент между электродами свечи зажигания, которая ввернута в головку цилиндра. В систему зажигания пускового двигателя входит магнето, провода высокого напряжения с наконечником и свечи зажигания.  [c.67]

Следует отличать явление детонации от преждевременной вспышки, прн которой зажигание происходит не от электрической искры, а преждевременно от раскаленных точек камеры сжатия. Преждевременная вспышка обладает такими же внешними признаками, как и детонация, хотя не имеет ничего общего с явлением детонации. Если у двигателя наблюдается преждевременная вспышка, то при выключенном зажигании он продолжает работать.  [c.158]

В двигателях с внешним смесеобразованием приготовление свежей смеси производится в смесителе. Готовая для горения смесь подается в цилиндр. Зажигание смеси в цилиндре производится принудительно от электрической искры. Двигатели с внешним смесеобразованием работают с низкой степенью сжатия смеси. К ним относятся карбюраторные и газовые двигатели.  [c.217]

Практическое совершенствование процесса смесеобразования и сгорания в двигателях в настоящее время опережает теорию. Многое ли мы знаем о так называемом М-процессе (пленочное смесеобразование и сгорание) в дизелях и о факельном зажигании в карбюраторных двигателях с. воспламенением от электрической искры, открывающих новые страницы в области улучшения двигателей Бесшумное сгорание и мягкая работа дизеля при осуществлении М-процесса связаны с определенным протеканием процесса сгорания во времени, а факельное зажигание резко повышает скорость сгорания бедных смесей. Совершенно ясно, что дальнейшее  [c.7]

Как установлено опытами, фронт пламени, перемещаясь по газу, действует подобно поршню [26, 67, 68]. В двигателях с воспламенением от электрической искры после зажигания скорость сгорания всегда возрастает до некоторого максимального значения и ах. з затем падает [8, 43, 53, 76]. Начальное ускорение сгорания объясняется цепным характером реакции горения электрическая искра рождает начальные активные центры, которые начинают разветвленную цепную реакцию. При увеличении скорости сгорания до и щах от фронта пламени (поверхностной границы зоны нормального сгорания) будут непрерывно испускаться элементарные волны сжатия (слабые ударные волны, звуковые волны), которые, интегрируясь, образуют конечную волну сжатия.  [c.174]

Для воспламенения рабочей смеси в цилиндре от электрической искры необходимо напряжение 10000—15000 В. Ток такого напряжения распределяется по цилиндрам прибора системы зажигания карбюраторных двигателей (батарейной системы зажигания).  [c.92]

По данному циклу работают карбюраторные ДВС, использующие легкое топливо с низкой температурой воспламенения в цилиндре двигателя происходит сжатие смеси парообразного топлива и воздуха. Зажигание горючей смеси осуществляется от электрической искры.  [c.76]

Двигатели внутреннего сгорания различаются и по способу зажигания горючей смеси. Различают по этому признаку двигатели с посторонним зажиганием и с самовоспламенением (воспламенение от сжатия). В описанных двигателях с внешним смесеобразованием, в которых засасывается горючая смесь, температура которой после сжатия невысока, зажигание производится от постороннего источника, обыкновенно от электрической искры, проскакивающей между электродами запальной свечи, устанавливаемой в крыш-ьке цилиндра.  [c.186]

Момент зажигания электрической искрой может быть изменяем в широких пределах во время работы двигателя. Вследствие этого при регулировке проверяется лишь отсутствие ошибок в установке прерывателя и распределителя. При проверке зажигания от электрической искры йеобходимо обеспечить возможность установки позднего зажигания при пуске двигателя. Наладка и регулировка системы электрозажигания см. [18].  [c.162]

В восьмидесятые годы прошлого века был спроектирован и построен на Охтенской судостроительной верфи восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания, работавший на жидком топливе — бензине. Двигатель был достаточно мощный и вместе с тем легкий, а потому был пригоден для использования на транспортных машинах. Он имел карбюраторы и систему зажигания от электрической искры. Этот двигатель (фиг. 4) сохранился и находится в Москве в Центральном доме авиации и ПВО имени М. В. Фрунзе.  [c.9]

Роторно-поршневые двигатели делают бензиновыми с зажиганием от электрической искры, так как создание дизельного варианта затрудняется из-за невыгодной формы камеры сгорания. Распределение топлива по такой камере сгорания с помощью топливовпрыскивающей аппаратуры практически трудно осуществимо. В случае внешнего смесеобразования равномерность заполнения горючей смесью камеры сгорания намного лучше.  [c.360]

Процесс горения смеси при принудительном зажигании от электрической искры протекает фронтально, т. е. распространяется в горючей смеси от источника зажигания в виде фронта пламени, движущегося к удаленным частям камеры сгорания. Вихревые движения заряда нарушают равномерное распространенпе фронта пламени и этим сильно влияют на ход химических реакций процесса сгорания. Активные продукты промежуточных ре-  [c.129]

В двигателях с зажиганием от электрической искры, параллельным расположением цилиндров и общей камерой сгорания, работающих с отдельными поршневыми или коловратными нагнетателями, при достаточно высоком теоретическом коэффициенте зарядки могут быть достигнуты р = = 6 -н- 7 ат. Однако подобные двигатели могут быть выполнены лишь с непосредственным впрыском топлива, так как при использовании на них карбюраторов удельные расходы получаются непомерно большими. В двигателях повышенной мощности с параллельным расположением цилиндров и общей камерой сгорания при наличии смещения фаз впуска и выпуска по схеме фиг. 46 (двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов) удается получать при 5000 об/мин р = 10 ат. В автомобильных двухтактных дизелях с клапанно-щелевой (выпуск через клапаны) (см. фиг. 1, б) или щелевой продувкой (см. фиг. 1, б) Pg составляет соответственно 6—8 и 5—5,5 ат. В двигателе Junkers со встречно-движущимися поршнями (см. фиг. 4) было достигнуто Pg = 8 ат.  [c.465]

При непосредственном впрыске топлива в цилиндр в двигателях с зажиганием от электрической искры могут быть достигнуты удельные расходы топлива 200—220 г э. л. с. ч. Такое улучшение экономичности достигается как вследствие устранения потерь горючей смеси при продувке, так и благодаря возможности повышения степени сжатия, улучшению наполнения (отсутствие дросселирования в карбюраторе, уменьшение подогрева воздуха перед его поступлением в цилиндр) и т. д. Только пссле накопления соответствующего опыта можно будет определить, влечет ли применение непосредственного впрыска несбходимость уменьшения удельной нагрузки на поршень [л. .I m ) еслсдстеис уменьшения интенсивности внутреннего охлаждения.  [c.467]

К д в и г а т е л я м с в н е 1U и и м с м е с е о б р а 3 о в а н и е м относятся карбюраторные и газоше двигатели. Рабочая смесь в них приготавливается в специальном устр011стве — карбюраторе (при работе на бензине или керосине) или смесителе (при работе на газовом топливе). В этом случае в камеру сгорания подается уже готовая рабочая смесь, которая воспламеняется принудительно от электрической искры свечи зажигания). Степень сжатия рабочей смеси у двигателей с внешним смесеобразованием довольно низкая (е = 4- -10) из-за опасности ее самовоспламенения еш,е до прихода поршня в ВМТ.  [c.69]

Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто). Цикл 12 41 на рис. 7.2 является прототипом рабочего процесса в двигателях с принудительным зажиганием, где горючая смесь зажигается от электрической искры. Этот цикл состоит из двух адиабат и двух изохор. Адиабата 1-2 соответствует сжатию горючей смеси, изохора 2-3 — сгоранию смеси (подвод удельной теплоты Р]), из-за чего давление повышается до р . После этого продукты сгорания адиабатно расширяются (процесс 3-4). В изохорном процессе 4-1 от газа отводится удельная теплота  [c.112]

Далее путь технической мысли ведет к созданию газовых вигателей. В 1801 г. француз Ф. Лебон — изобре-татр.ль термолампы патентует поршневой двигатель, работающий, как и ламла, на горючих газах от сухой перегонки древесины с зажиганием их электрической искрой и сгоранием внутри цилиндра.  [c.95]

Рабочая смесь в карбюраторном двигателе воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания. Искровой промежуток в свече зажигания, который равен 0,5—0,8 мм, представляет собой часть электрической цепи со значительным сопротивлением для тока. Это сопротивление повышается с увеличением давления газов в цилиндре, для его преодоления необходимо напряжение 12—20 кВ. При появлении искры сопротивление между электродами снижается и повышается температура искры, которая превращается в дугу в виде искрового разряда. Искра воспламеняет небольшую часть горючей смеси у электродов свечн, затем фронт пламени распространяется по всей камере сгорания. При батарейном зажигании ток высокого напряжения получается в индукционной катушке зажигания трансформацией постоянного тока, поступающего в нее через прерыватель из источника тока. Схема батарейной системы зажигания показана на рис. 163. В эту систему входят источники тока (аккумуляторная батарея 8 и генератор /), катушка зажигания 3, прерыватель 2, распределитель 4, свечи зажи-  [c.233]

На фиг. 22 изображены опытные точки характеристики выгорания легкого топлива в одноцилиндровом двигателе с воспламенением от электрической искры. Опытные данные взяты из статьи А. С. Соколика [48]. При обработке логарифмической анаморфозы получены значения т 2,2 и работы двигателя (угол опережения зажигания 6=25°). Кружочками от.яечены опытные точки, определенные по массе  [c.66]


Анализ осциллограмм высоковольтной части зажигания « Invent-labs

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:

  1. Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
  2. 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.
  3. Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
  4. 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.

Важно!
Во избежание поражения электрическим током и предотвращения несчастных случаев всегда производите замену элементов системы зажигания и подключение датчиков и щупов только при заглушенном двигателе.
Диагностику системы зажигания целесообразно проводить под нагрузкой, обеспечивая максимально возможное напряжение пробоя искрового промежутка между электродами свечи. При малых нагрузках напряжение пробоя обычно не превышает 10 кВ, а при повышенных нагрузках, вследствие увеличения давления в цилиндре, напряжение пробоя значительно возрастает, и достигает нескольких 10 кВ, в результате чего проявляется большинство дефектов изоляции катушки зажигания, проводов, колпачков, свечей.

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

Осциллограмма напряжения вторичной цепи исправной системы зажигания
Осциллограмма напряжения вторичной цепи исправной системы 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.

Осциллограмма; незначительный недозаряд катушки зажигания
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.

Осциллограмма; значительный недозаряд катушки зажигания
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

Примечание!
Неисправность ВВ проводов, свечей и свечных колпачков будет проявляться в тех цилиндрах, к которым эти элементы относятся. Следовательно, неисправность свечи, свечного колпачка, ВВ провода повлияет на работу соответствующих им цилиндров, а неисправность центрального провода или катушки зажигания в классической системе зажигания повлияет на работу всех цилиндров. 
Увеличенный свечной зазор

Осциллограмма; увеличенный свечной зазор
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

Осциллограмма; 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 изоляции
Если 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.

Осциллограмма; режим повышенной нагрузки 
Режим повышенной нагрузки. Неисправность

Наиболее часто встречающимися пробоями высоковольтной изоляции элементов системы зажигания вне камеры сгорания являются пробой:

  1. между высоковольтным выводом катушки зажигания и одним из выводов первичной обмотки катушки или «массой»;
  2. между высоковольтным проводом и корпусом двигателя;
  3. между крышкой распределителя зажигания и корпусом распределителя;
  4. между «бегунком» распределителя зажигания и валом распределителя зажигания;
  5. свечного колпачка, между наконечником высоковольтного провода и корпусом двигателя;
  6. поверхностный пробой керамического изолятора свечи зажигания (стекание заряда по поверхности изолятора) вследствие отложения на изоляторе токопроводящих загрязнений;
  7. поверхностный пробой внутренней поверхности свечного колпачка (стекание заряда по внутренней поверхности изолятора) вследствие отложения на колпачке токопроводящих загрязнений;
  8. внутри керамического изолятора свечи зажигания между центральным проводником и ее корпусом, вследствие образования в изоляторе трещины.

Заниженная компрессия, уменьшение свечного зазора
Существенное снижение компрессии в каком либо цилиндре двигателя приводит к тому, что в момент искрообразования, давление газов в камере сгорания оказывается заниженным. Следовательно, для пробоя искрового промежутка требуется меньшее напряжение. Форма импульса зажигания при этом практически не изменяется, но снижается пробивное напряжение.

Осциллограмма; заниженная компрессия,  уменьшение свечного зазора
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 двигатель
Разница 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.

Осциллограмма; уменьшенный свечной зазор, нагрузка на двигатель
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 сгорания
При 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.

Осциллограмма; загрязнение изолятора свечи
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 электродов
Загрязнение поверхности электродов наблюдается в зашумленном сигнале искры, незначительном увеличении напряжения, а также уменьшении времени горения искры.

Осциллогрмма; загрязнение свечных электродов
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 провода
При 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.

Осциллограмма, высокое сопротивление ВВ провода
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 провода
Напряжение пробоя может достигать максимального напряжения катушки. При этом вся энергия, накопленная в катушке, расходуется за пределами цилиндра, следовательно, не приводит к поджиганию смеси.

Осциллограмма; обрыв ВВ провода
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 колебаний
При 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.

Осциллограмма; неисправность катушки зажигания
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

Оригинал статьи: mlab.org.ua

Процесс зажигания рабочей смеси электрическим разрядом

Категория:

   Электрооборудование трактора

Публикация:

   Процесс зажигания рабочей смеси электрическим разрядом

Читать далее:



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).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

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°.

Рекламные предложения:


Читать далее: Свечи зажигания

Категория: — Электрооборудование трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *