Улучшение показателей газовых ДВС за счет рационального выбора параметров искрового разряда системы зажигания

• Автор: Францев, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Использование природного газа в качестве моторного топлива двигателей внутреннего сгорания и проблемы его

воспламенения

1.2 Способы интенсификации процесса сгорания в газовых двигателях

1.3 Влияние величины межэлектродного зазора свечей зажигания на эффективность процесса воспламенения топливовоздушных
смесей
1.4 Влияние токовременных параметров искрового разряда на эффективность процесса воспламенения тошшвовоздушных
смесей
1.5 Цель и задачи исследования 27 Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ИСКРОВОГО РАЗРЯДА СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ОЧАГА ГОРЕНИЯ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
2.1 Теоретические предпосылки формирования начального очага горения газовоздушных смесей с целью ускорения его развития
2.2 Влияние параметров искрового разряда на процесс формирования начального очага горения
2.3 Выводы по главе 42 Глава 3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Задачи и методики исследований
3.2 Измерительное устройство определения амплитудно-временных параметров индуктивных фаз искрового разряда, формируемого в межэлектродном зазоре свечи зажигания
3.3 Экспериментальные конденсаторные системы зажигания
3.4 Стандартизированные методы испытаний и оборудование
3.5 Оценка погрешностей при определении основных показателей двигателя
3.6 Выводы по главе 60 Глава 4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК
ИСКРОВЫХ РАЗРЯДОВ ШТАТНОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
4.1 Вольтамперные характеристики искрового разряда экспериментальных конденсаторных систем зажигания двигателя
4.2 Характеристики плазменного столба искрового разряда
4.3 Определение критической величины межэлектродного зазора свечей зажигания для газового двигателя с высокой степенью сжатия и турбонаддувом
4.4 Выводы по главе 80 Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИСКРОВОГО РАЗРЯДА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ КАМАЗ 820
5.1 Влияние величины межэлектродного зазора свечей зажигания на топливную экономичность и токсичность отработавших газов двигателя
5.2 Нагрузочная характеристика двигателя
5.3 Характеристика холостого хода двигателя
5.4 Регулировочная характеристика двигателя по составу смеси
5.5 Влияние режима работы двигателя на амплитудно-временные параметры искрового разряда
5.6 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ДВС - двигатель внутреннего сгорания; а - коэффициент избытка воздуха;
МСУД- микропроцессорная система управления двигателя;
©оз - угол опережения зажигания до ВМТ, град п.к.в.;
КСЗ - конденсаторная система зажигания с накоплением энергии в электрическом поле накопительного конденсатора;
ТрСЗ - транзисторная система зажигания с накоплением энергии в магнитном поле катушки зажигания;
/иР - ток индуктивной фазы искрового разряда системы зажигания, мА;
Д — амплитудная величина тока первой индуктивной фазы искрового разряда системы зажигания, мА;
/2 — амплитудная величина тока второй индуктивной фазы искрового разряда системы зажигания, мА;
Сир - длительность индуктивной фазы искрового разряда системы зажигания, мс;
/1 - длительность первой индуктивной фазы искрового разряда системы зажигания, мс;
С2 - длительность второй индуктивной фазы искрового разряда системы зажигания, мс;
8Св - межэлектродный зазор свечи зажигания, мм;
С/ир - напряжение индуктивной фазы искрового разряда, В; п — частота вращения коленчатого вала двигателя, мин"1;
СН - несгоревшие углеводороды;
СО - оксиды углерода;
Ж)х - оксиды азота;
Сгт - часовой расход топлива двигателя, кг/ч; ga - удельный расход топлива двигателя, г/(кВт-ч);
ГВг - температура выхлопных газов двигателя, °С;
XX - холостой ход двигателя; млн'1 - частиц на миллион.

Qe — 0ГОР + 0ИР 0ЭЛ (2-9)
Выделение теплоты в зоне химической реакции при горении рассчитывается как [65]:
2ГОр = Ясм Кзр , (2.10)
где НСм — теплотворная способность топливовоздушной смеси, Дж/м3;
Кзр — объем зоны химической реакции, м3.
Теплотворная способность газообразных топливовоздушных смесей определяется следующим образом [29]:

Ясм = 7Т—Г’ (2-11)
1 + а Ь0 у '
где Ни - низшая теплотворная способность топлива, Дж/м3;
а - коэффициент избытка воздуха;
Ь0 - теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 м3 газового топлива, м3/м3.
Объем зоны химической реакции сферического начального очага равен:
Гзр=|яЛ3. (2.12)
Количество теплоты, выделяющейся в зоне химической реакции,, зависит от величины радиуса начального очага горения, увеличивающегося во времени за счет перемещения фронта пламени в направлении от искрового канала:
гор =7Т ' (2.13)
1 + а Ь0 3 4 '
Потеря теплоты (Вт) в электроды свечи зажигания происходит в
результате передачи к ним теплоты конвективным теплообменом и
вычисляется по уравнению Ньютона-Рихмана [49]:
фл = акэл (Т - Гэл) Иэл, (2.14)
где йкэл — коэффициент теплоотдачи от сгоревших газов в электроды свечи, Вт/(м2-К);
Г - текущая температура смеси в начальном очаге, К;
7’эл - температура электродов свечи зажигания, К;