ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЯ МОМЕНТА ЗАЖИГАНИЯ ПО АНАЛИЗУ УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЕЙ

Жеглов Валерий Николаевич, Уласевич Олег Евгеньевич, Кудрявцев Анатолий Михайлович

Дата публикации: 06.09.2015

Опубликовано пользователем: Жеглов Валерий Николаевич

Библиографическая ссылка:
Жеглов В.Н., Уласевич О.Е., Кудрявцев А.М. Определение отклонения момента зажигания по анализу углового ускорения коленчатого вала двигателей // Портал научно-практических публикаций [Электронный ресурс]. URL: http://portalnp.ru/2015/09/8950 (дата обращения: 27.10.2017)

1) ЖЕГЛОВ В. Н., к.т.н., преподаватель РВВДКУ (ВИ);

2) УЛАСЕВИЧ О. Е., доцент, начальник кафедры РВВДКУ (ВИ);

3) КУДРЯВЦЕВ А. М., старший преподаватель РВВДКУ (ВИ).

 

Значительное влияние на показатели работы двигателя оказывают неисправности и регулировочные параметры системы зажигания. Многочисленные исследования и практика эксплуатации показывают, что установка регулировочных параметров в процессе технического обслуживания и ремонта в соответствии с рекомендациями заводов-изготовителей не обеспечивает их оптимальных значений, так как используемые при этом нормативы являются усреднёнными и не учитывают индивидуальных особенностей двигателей.

Большое практическое значение имеет величина установочного момента зажигания в (φумз), так как она является базовой, относительно которой производится коррекция момента зажигания (φмз) вакуумным и центробежным регуляторами, а в ДВС с КСУД установка и коррекция выполняется с помощью программного обеспечения электронного блока управления. В настоящее время разработано большое количество методов и средств контроля (φумз). Однако большинство из них не позволяет в условиях эксплуатации произвести индивидуальную оптимальную регулировку.

В основу оптимизации (φумз) может быть положена регулировочная характеристика двигателя по (φмз), широко используемая при доводочных испытаниях ДВС, в соответствии с которой на одном и том же режиме работы величины индикаторного КПД (ηi) и индикаторного момента (Мi) одновременно достигают максимума при оптимальной величине (φмз). Но в отличие от индикаторного момента − эффективная мощность (Nе) учитывает изменения внутренних потерь в двигателе [1]. Поэтому при оптимизации (φумз) для построения этой характеристики изменяют установочный момент зажигания (φумз) и при каждом его значении по спектральным характеристикам изменения угловой скорости коленчатого вала находят величину эффективной мощности (Nе).. Затем по полученным результатам строят зависимость . Максимум этой зависимости соответствует оптимальной величине (φумз).

Полученная в соответствии с рисунком 1, зависимость эффективной мощности (Nе) от момента зажигания имеет явно выраженный максимум при моменте зажигания, соответствующем оптимальному значению.

При отклонении φмз от оптимального значения на 10° угла поворота коленчатого вала (п. к. в.) как в большую, так и в меньшую стороны эффективная мощность ДВС ЗМЗ-4062.10 изменяется с 10,6 до 15 (кВт). При этом чувствительность эффективной мощности к изменению момента зажигания составляет 5%. Такой характер изменения Nе от φмз подтверждает вышеприведённое теоретическое обоснование возможности оптимизации φмз по величине Nе.

Согласно проведённому анализу, одной из часто встречающихся эксплуатационных неисправностей является пропуск воспламенения топлива в ДВС, причиной чему в основном являются отклонения заданных параметров систем питания и зажигания. Отражением этих неисправностей будет являться искажение динамики процесса сгорания топлива, появление неравномерности вращения коленчатого вала и снижение мощности, что в военное время влечёт за собой подрыв выполнения боевой задачи.

где Nе – эффективная мощность; φумз опт- оптимальное значение момента зажигания

Рисунок 1 − Регулировочная характеристика оптимизации эффективной мощности двигателя по моменту зажигания

Для выявления истинной причины пропусков воспламенения топлива необходимо осуществить разложение периодической функции углового ускорения по углу поворота коленчатого вала в ряды Фурье.

Оптимизация зазора в свечах зажигания.

Кроме установочного момента зажигания одним из основных регулировочных параметров системы зажигания является зазор между электродами свечей. Его величина оказывает значительное влияние на протекание рабочих процессов в цилиндрах двигателя и во многом определяет экономическую и токсическую характеристики двигателя.

Влияние зазора в свечах зажигания на характеристики искрового разряда неоднозначно. С одной стороны, при уменьшении зазора, амплитуда импульса вторичного напряжения при этом снижается, что влечет за собой уменьшение энергии и мощности ёмкостной составляющей разряда Рер (2,3) [2]. С другой стороны, при том, что на емкостной разряд расходуется лишь небольшая часть магнитной энергии, накопленной в сердечнике катушки зажигания, то за счет оставшейся части магнитной энергии возрастает длительность индуктивной составляющей электрического разряда tир, и выделяемая энергия индуктивного разряда Wир (4) [2].

,    (1)

где С2 − емкость вторичной цепи; Uпр − пробивное напряжение, которое в свою очередь по закону Пашена зависит от температуры Т и давления р в камере сгорания, и от размеров искрового промежутка d, т.е.: .

,    (2)

где tер − длительность емкостной составляющей электрической составляющей

,    (3)

где Uир − напряжение индуктивного разряда (в соответствие с рисунком 2); I2 − ток вторичной цепи.

На практике для расчета энергии индуктивного разряда широко используется приближенная формула:

    (4)

Известно, что увеличение энергии и продолжительности индуктивной составляющей искрового разряда обеспечивают большую надежность воспламенения смеси и снижение расхода топлива на этих режимах. Однако так же установлено, что чем выше пробивное напряжение, тем меньше первая фаза сгорания топлива, и в этом случае уменьшается продолжительность всего процесса сгорания. В связи с этим поршень за меньшее время проходит меньшее расстояние.

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, что увеличивает эффективный КПД двигателя. Одновременно с этим вследствие более раннего окончания процесса сгорания понижается температура отработавших газов [3], что уменьшает образование оксидов азота NOx.

Таким образом, при ускорении сгорания топлива повышается мощность эффективный КПД 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.

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 устанавливают нормативные значения зазоров, не учитывающие индивидуальные особенности двигателей. В связи с этим особый интерес представляет возможность оптимизации этого параметра в условиях эксплуатации.

а − емкостная фаза разряда; б − индуктивная фаза разряда

Рисунок 2 − Изменение напряжения и тока электрического разряда [2]

В основу оптимизации может быть положено построение регулировочной характеристики двигателя по величине зазора в свечах. При этом оптимальному значению зазора соответствуют наилучшие показатели работы двигателя. Поскольку одним из параметров работы двигателя, наиболее полно оценивающим эффективность рабочих процессов в цилиндрах, является эффективная мощность, её величина может быть использована для оптимизации зазора в свечах. Определение эффективной мощности, как и в случае оптимизации установочного момента зажигания, производится по параметрам спектрального анализа изменения угловой скорости коленчатого вала в соответствии с ранее приведённой методикой определения неравномерности работы цилиндров и их технического состояния.

Список использованных источников

  1. Holt G. Resent developments of electronic governors // Diesel and Gas Turbine Eng. – 1986. -№ 431. -P. 1-21.
  2. Ютт, В. Е. Методы и средства диагностики электрооборудования автомобилей [Текст] : Учеб. пособие / В. Е. Ютт; – М.: Высшая школа, 1974. – 129 с.
  3. Бельских, В. И. Справочник по техническому обслуживанию и диагностированию тракторов [Текст] / В. И. Бельских ; – М.: Россельхозиздат, 1986. – 399 с.


Количество просмотров публикации: -

© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором публикации (комментарии/рецензии к публикации)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.