Способ управления значением зазора в свечах зажигания двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»(СГТУ)

Способ управления значением зазора в свечах зажигания двигателя внутреннего сгорания

Гребенников А.С., Гребенников С.А., Куверин И.Ю.,

Обельцев А.С., Попков А.Б.

Аннотация

двигатель зажигание коленчатый вал

Предлагается методология получения регулировочной характеристики двигателя по величине межэлектродного зазора в свечах, позволяющая за счет регулировки улучшить технико-экономические и экологические показатели работы двигателя.

Ключевые слова: двигатель, система зажигания, эксплуатация, угловая скорость коленчатого вала, свеча зажигания

Annotation

METHOD OF OPTIMIZATION OF THE GAP IN SPARK PLUGS OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Grebennikov A.S.1, Grebennikov S.A.2, Kuverin I.U.3, Obeltsev A.S.4, Popkov A.B.5

Federal State Educational Institution of Higher Education

«Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» ( SSTU)1

Federal State Educational Institution of Higher Education

«Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» ( SSTU)2

Federal State Educational Institution of Higher Education

«Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» ( SSTU)3

Federal State Educational Institution of Higher Education

«Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» ( SSTU)4

Federal State Educational Institution of Higher Education

«Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A.» ( SSTU)5

The methodology of obtaining the adjusting characteristic of the engine in electrode gap size in candles allowing to improve technical and economic and ecological indicators of operation of the engine due to resetting is offered.

Keywords: engine, system of ignition, operation, angular speed of a cranked shaft, ignition candle.

Система зажигания во многом определяет экономическую и токсическую характеристики бензиновых двигателей. Подбор её конструктивных элементов и настройка их параметрических показателей выполняется непосредственно фирмой изготовителем применительно к среднестатистическому ДВС определенной модели. В процессе эксплуатации, с изменением технического состояния ДВС, система управления работой двигателя (СУД), как правило, корректирует только угол опережения зажигания. Остальные параметры остаются неизменными на протяжении всего периода использования ДВС.

Самостоятельный перевод владельцами значительной части автомобильных ДВС на использование газовых видов топлива, существующие СУД также не меняют параметрические значения рабочих характеристик системы зажигания.

Выполненные работы в СГТУ имени Гагарина Ю.А. показали, что эффективность работы системы зажигания в процессе эксплуатации ДВС снижается по экспоненциальной зависимости, в основном из-за нарастающего несоответствия режимных условий работы свечей зажигания, в частности, от снижения компрессионных свойств цилиндров.

В работах [1, 2] рассмотрена методология и устройство адаптивного управления моментом зажигания (впрыска) ДВС по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала применительно к изменяющему его техническому состоянию.

В данной статье предлагается оперативный метод подбора и оптимизации зазора в свечах зажигания ДВС, суть которого поясняется следующими суждениями.

Известно [3, 4, 5], что геометрическое положение электродов в свечах зажигания и зазор между ними влияет на характеристики искрового разряда. С одной стороны, при уменьшении зазора возрастает длительность искрового разряда, с другой стороны, амплитуда импульса вторичного напряжения при этом снижается. При этом как при повышении пробивного напряжения, так и при увеличении длительности искрового разряда на свече зажигания создаются более благоприятные условия для воспламенения смеси искрой и развития в ней начального очага горения. Это приводит к снижению длительности начальной фазы сгорания, что уменьшает продолжительность всего процесса сгорания. В этом случае топливо сгорает в меньшем объёме, следовательно, повышается максимальное давление цикла. Кроме того, при быстром сгорании уменьшается омываемая горячими газами поверхность, через которую теплота передаётся в охлаждающую жидкость или воздух. Одновременно с этим вследствие более раннего окончания процесса сгорания понижается температура отработавших газов.

Таким образом, при ускорении сгорания топлива повышается мощность двигателя, возрастает его экономичность в результате уменьшения потерь теплоты и улучшаются его экологические показатели вследствие более полного сгорания топлива. Поэтому, изменяя зазор в свечах зажигания, можно установить оптимальное для данного двигателя соотношение амплитуды и длительности импульса вторичного напряжения, которое обеспечивает наименьшую продолжительность начальной фазы сгорания, а, следовательно, и наилучшие показатели работы двигателя в соответствии с его компрессионными свойствами.

Используемые в настоящее время способы контроля величины зазоров в свечах с помощью набора круглых щупов и по осциллограмме вторичного напряжения системы зажигания не обеспечивают их оптимальных значений, так как при этом они нацелены на прописанные нормативные значения зазоров, не учитывающие индивидуальных особенностей двигателей. В связи с этим особый интерес представляет разработка методов оптимизации этого параметра. Суть такого подхода состоит в получении регулировочной характеристики двигателя по величине зазора в свечах, оптимальное значение которого соответствует наилучшим показателям работы двигателя.

Одним из параметров работы двигателя, наиболее полно оценивающим эффективность рабочих процессов в цилиндрах, является индикаторный момент, величина которого может быть использована для оптимизации зазора в свечах.

Определение индикаторного момента путём индицирования связано с наличием дорогостоящего оборудования и внесением изменений в конструкцию двигателя для установки датчика давления, что является неприемлемым в эксплуатационных условиях. В связи с этим для определения индикаторного момента авторами была разработана специальная методика, основанная на использовании изменения угловой скорости коленчатого вала по углу его поворота в пределах цикла работы двигателя. Оценка влияния зазора в свече зажигания на индикаторный момент была выполнена на стенде с двигателем 4Ч 9,2/9,2, техническое состояние которого соответствовало пробегу автомобиля 50 тыс. км.

Методикой предусматривается разложение зависимости квадрата угловой скорости по углу поворота коленчатого вала в ряд Фурье, нахождение амплитуд гармонических составляющих квадрата угловой скорости от сил давления газов путём фазового разделения отдельных гармоник и оценка по этим амплитудам величины индикаторного момента отдельных цилиндров.

По результатам экспериментальных исследований получена зависимость индикаторного момента Mi отдельных цилиндров двигателя 4Ч 9,2/9,2 от величины зазора S в их свечах зажигания при работе двигателя на различных режимах. На рисунке 1 в качестве примера показана

Рисунок 1 Зависимость индикаторного момента Mi третьего цилиндра двигателя ЗМЗ 4Ч 9,2/9,2 от величины зазора S в свече зажигания

зависимость индикаторного момента Mi цилиндра от величины зазора S в свече зажигания при работе двигателя без нагрузки с частотой вращения 100 с-1. Как видно из рисунка, приведённая зависимость имеет ярко выраженный максимум, соответствующий величине зазора в свече S=0,8 мм (при нормативном значении 0,8…0,9 мм).

Аналогичные графики получены при исследовании влияния углового положения бокового электрода свеч зажигания относительно гнёзд впускных и выпускных клапанов ДВС. Для фиксации угла установки свеч зажигания на их корпусах были нанесены метки.

Использование предлагаемого метода подбора и оптимизации положения бокового электрода и межэлектродного зазора в свечах зажигания позволяет улучшить технико-экономические и экологические показатели работы двигателей с различным техническим состоянием и сложившейся в процессе эксплуатации неравномерностью работы цилиндров.

Библиографический список

1. Гребенников А.С. Диагностирование автотракторных двигателей динамическим методом. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2002. - 196 с.

2. Гребенников С.А., Гребенников А.С., Никитин А.В. Адаптивное управление топливоподачей ДВС по показателям неравномерности вращения коленчатого вала //Вестник Саратовского государственного технического университета. 2013, №2 (71), Выпуск 2. С. 86-90.

3. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов / Под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. - М.: Высшая школа, 2007.-479 с.

4. Системы управления бензиновыми двигателями. Перевод с немецкого. М.: ООО «Книжное изд-во «За рулём»», 2005. -432 с.

5. Набоких В.А. Испытание электрооборудования автомобилей и тракторов / В.А. Набоких . - М.: Изд. центр «Академия». 2003. - 256 с

Размещено на Allbest.ru