Современный экономичный автомобиль

Плазменное зажигание

ПоршеньАвтор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
Количество просмотров 11605 Количество комментариев 3

Снизить расход топлива и содержание вредных веществ в отработавших газах можно использованием бедных смесей, однако их искровое зажигание вызывает затруднения. Гарантированное зажигание искровым разрядом имеет место при массовом соотношении воздух/топливо не более 17. При более бедных составах возникают пропуски воспламенения, что ведет к росту содержания вредных веществ в отработавших газах.

При создании расслоенного заряда в цилиндре можно обеспечить сжигание очень бедной смеси при условии, что в зоне свечи зажигания образуется смесь богатого состава. Богатая смесь легко воспламеняется, и факел пламени, выброшенный в объем камеры сгорания, воспламеняет находящуюся там бедную смесь.

В последние годы ведутся исследования по воспламенению бедных смесей плазменным и лазерным способами, при которых в камере сгорания образуется несколько очагов горения, так как воспламенение смеси происходит одновременно в разных зонах камеры. Вследствие этого отпадают проблемы детонации, и степень сжатия можно повысить даже при использовании низкооктанового топлива. При этом возможно воспламенение бедных смесей с соотношением воздух/топливо, достигающим 27.

При плазменном зажигании электрическая дуга образует высокую концентрацию электрической энергии в ионизованном искровом промежутке достаточно большого объема. При этом в дуге развиваются температуры до 40000 °C, т. е. создаются условия, аналогичные дуговой сварке.

Плазменная свеча зажигания

Плазменная свеча ажигания
Рис. 1 Плазменная свеча ажигания:
1 — корпус свечи; 2 — изолятор; 3 — центральный электрод; 4 — камера под электродом; 5 — искровой разряд; 6 — плазменный факел.

Реализовать плазменный способ зажигания в двигателе внутреннего сгорания, однако, не так просто. Плазменная свеча зажигания изображена на рис. 1. Под центральным электродом в изоляторе свечи выполнена небольшая камера. При возникновении электрического разряда большой длины между центральным электродом и корпусом свечи газ в камере нагревается до очень высокой температуры и, расширяясь, выходит через отверстие в корпусе свечи в камеру сгорания. Образуется плазменный факел длиной около 6 мм, благодаря чему возникает несколько очагов пламени, способствующих воспламенению и сгоранию бедной смеси.

Система плазменного зажигания с насосом высокого давления

Другой тип системы плазменного зажигания использует небольшой насос высокого давления, который подает воздух; к электродам в момент образования дугового разряда. Образующийся при разряде между электродами объем ионизованного воздуха поступает в камеру сгорания

Плазменное зажигание с постоянной электрической дугой

Эти способы весьма сложны и не применяются в автомобильных двигателях. Поэтому был разработан другой метод, при котором свеча зажигания образует постоянную электрическую дугу в течение 30° угла поворота коленчатого вала. В этом случае высвобождается до 20 Дж энергии, что гораздо больше, чем при обычном искровом разряде [2]. Известно, что если при искровом зажигании не образуется достаточного количества энергии, то смесь не воспламеняется.

Плазменная дуга в сочетании с вращением заряда в камере сгорания образует большую поверхность воспламенения, так как при этом форма и размер плазменной дуги в значительной мере меняются. Наряду с увеличением длительности периода воспламенения это означает также наличие высокой высвобождаемой для него энергии.

В отличие от стандартной системы во вторичном контуре плазменной системы зажигания действует постоянное напряжение 3000 В. В момент разряда в искровом промежутке свечи возникает обычная искра. При этом сопротивление на электродах свечи уменьшается, и постоянное напряжение 3000 В образует дугу, зажженную в момент разряда. Для поддержания дуги достаточно напряжения около 900 В.

Плазменная система зажигания отличается от стандартной встроенным высокочастотным (12 кГц) прерывателем постоянного тока с напряжением 12 В. Индукционная катушка повышает напряжение до 3000 В, которое далее выпрямляется. Следует указать, что продолжительный дуговой разряд на свече зажигания существенно снижает срок ее эксплуатации.

При плазменном зажигании пламя распространяется по камере сгорания быстрее, поэтому требуется соответствующее изменение угла опережения зажигания. Испытания системы плазменного зажигания на автомобиле «Форд Пинто» (США) с рабочим объемом двигателя 2300 см3 и автоматической коробкой передач дали результаты, приведенные в табл. 1.

Тип системы зажигания Выброс токсичных веществ, г Расход топлива, л/100 км
CHx CO NOx городской испытательный цикл дорожный испытательный цикл
Стандартная 0,172 3,48 1,12 15,35 11,41
Плазменная с оптимальным регулированием угла опережения зажигания 0,160 3,17 1,16 14,26 10,90
Плазменная с оптимальным регулированием угла опережения зажигания и состава смеси 0,301 2,29 1,82 13,39 9,98

При плазменном зажигании можно осуществить качественное регулирование бензинового двигателя, при котором количество подаваемого воздуха остается неизменным, а регулирование мощности двигателя производится только регулированием количества подаваемого топлива. При применении в двигателе системы плазменного зажигания без изменения регулирования угла опережения зажигания и состава смеси расход топлива уменьшился на 0,9 %, при регулировании угла зажигания — на 4,5 %, а при оптимальном регулировании угла зажигания и состава смеси — на 14 % (см. табл. 1). Плазменное зажигание улучшает работу двигателя особенно при частичных нагрузках, и расход топлива может быть таким же, как и у дизеля.

Опубликовано 22.02.2012

Читайте также

  • ПоршеньВодородный аккумулятор

    Водород — отличный аккумулятор энергии с широким диапазоном областей применения, причем плотность энергии в единице массы у водорода в 3 раза больше, чем у бензина.

  • Турбокомпаундный двигательТурбокомпаундный двигатель – принцип работы и устройство

    Турбокомпаундный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором работа газов происходит не только в цилиндро-поршневой группе, но и в силовой турбине, связанной с коленчатым валом.

Сноски

  1. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.//Стр. 197—200 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. В книге была допущена ошибка «высвобождается до 20 МДж энергии», такая энергия скорее характерна для выстрела из танковой пушки чем для свечи зажигания, поэтому исправлено на 20 Дж. – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Ваше имя:
Ваш e-mail: необязательное поле
Кто Вы?
Человек
Человек
Робот
Робот

очень познавательно!!!!уж подумываю,а не поставить себе такое зажигание!!!

олег 21.06.13 21:59:29

В книге ошибка только в том, чтро буква "М" должна быть маленькой - 20мДж - эта энергия характерна для обычной свечи.

Вадим 20.02.14 08:34:14

существует объемное форкамерно-факельное воспламенение (МГИУ2008)и свечи для обь'много воспламенения, работающие от обычной автомобильной системы зажигания и с колоссальним успехом,но кому єто нужно?

юрий 23.07.15 07:07:21

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права. Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.
Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 ©.

Рейтинг@Mail.ru