WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

ФРАНЦЕВ Сергей Михайлович

УЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГАЗОВЫХ ДВС

ЗА СЧЕТ РАЦИОНАЛЬНОГО ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ

ИСКРОВОГО РАЗРЯДА СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

05.04.02 – Тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград – 2009

Работа выполнена в Автомобильно-дорожном институте государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства».

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Шаронов Геннадий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Федянов Евгений Алексеевич;

кандидат технических наук, доцент Овчаров Сергей Александрович

Ведущая организация Научно-технический центр ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны)

Защита состоится 18 декабря 2009 г. в 12 ч 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.028.03 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005 г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В.А. Ожогин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. *В настоящее время в качестве моторного топлива двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием все шире используется природный газ (метан). Преимуществами данного газа перед топливами нефтяного происхождения являются развитая добыча и низкая стоимость. К другим преимуществам относятся его высокие антидетонационные свойства и широкие пределы воспламенения метановоздушных смесей.

Наряду с отмеченными положительными свойствами имеются и серьезные проблемы, связанные с использованием природного газа в качестве моторного топлива газовых двигателей с высокой степенью сжатия и турбонаддувом. Одной из этих проблем является низкая скорость сгорания метановоздушных смесей, которая представляет собой причину повышенной длительности формирования начального очага горения и соответственно общей длительности процесса сгорания в цилиндре ДВС, что увеличивает расход топлива и повышает уровень выбросов несгоревших углеводородов с отработавшими газами. Данные недостатки особенно резко проявляются при применении штатной системы зажигания из-за недостаточной эффективности искрового разряда в условиях камеры сгорания газовых ДВС.

Обостряющаяся проблема топливных ресурсов и постоянно ужесточающиеся экологические требования заставляют искать пути повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов, одним из которых является повышение воспламеняющей способности искрового разряда системы зажигания газовых ДВС.

На основании анализа известных работ установлено, что вопросы влияния параметров искрового разряда системы зажигания газовых ДВС на показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов, в том числе и при работе на бедных смесях, изучены недостаточно.

В этой связи представляется необходимым проведение всесторонних исследований, направленных на определение параметров искрового разряда (амплитуды тока, длительности и характеристики выделения энергии в индуктивной фазе), позволяющих улучшить показатели газовых ДВС.

Все сказанное выше определяет актуальность исследований.

Цель диссертационной работы – улучшение показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов двигателей, работающих на природном газе за счет рационального выбора параметров искрового разряда системы зажигания.

Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи:

– провести теоретические исследования процесса формирования начального очага горения при искровом зажигании газовоздушной смеси (для условий камеры сгорания ДВС) с учетом параметров искрового разряда системы зажигания;

Автор выражает глубокую признательность д.т.н., профессору С.В. Тимохину за оказанную помощь при анализе и обсуждении полученных результатов.

– исследовать влияние плотности газа (воздуха) и параметров вторичного напряжения в системе зажигания на критическую величину межэлектродного зазора в свече зажигания;

– провести сравнительные стендовые испытания ДВС, оснащенного штатной и экспериментальными системами зажигания на различных режимах его работы.

Научная новизна работы 1. Определены характеристики выделения энергии искрового разряда, обеспечивающие увеличение скорости роста начального очага горения для условий камеры сгорания газового ДВС. Предложена уточненная зависимость радиуса начального очага горения от параметров искрового разряда и физико-химических свойств газовоздушной смеси, учитывающая радиус искрового разряда.

2. Установлено характерное для газовых ДВС с высокой степенью сжатия влияние полярности вторичного напряжения в системе зажигания на критическую величину межэлектродного зазора свечи зажигания.

3. Установлена возможность повышения предела обеднения газовоздушной смеси в газовых ДВС за счет изменения характеристики выделения энергии в индуктивной фазе искрового разряда.

Практическая ценность 1. Выполнение установленных требований к характеристике выделения энергии искрового разряда системы зажигания газовых ДВС обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов.

2. Использование в системе зажигания газовых ДВС обоснованных значений скорости нарастания вторичного напряжения и его полярности позволяет достичь бесперебойного искрообразования при увеличенном межэлектродном зазоре в свечах зажигания.

3. Применение экспериментальных систем зажигания для газовых двигателей позволяет при работе на режиме холостого хода снизить выброс несгоревших углеводородов на 69 % и оксида углерода на 12 %.

Методы исследования. Расчетно-теоретическое обоснование проводилось с использованием основных физических законов и теории рабочих процессов ДВС. Применялись экспериментальные исследования, включающие лабораторные испытания и стендовые испытания ДВС, метод сравнения исследуемых показателей двигателя, оснащенного штатной и экспериментальными системами зажигания, метод эмпирического анализа и статистической обработки опытных данных с использованием прикладных программ Microsoft Excel, Statistica.

Объект исследования. Объектами исследования являлись поршневые транспортные газовые двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием КАМАЗ мод. 820.52-260.

Достоверность результатов исследования. Достоверность результатов исследования обеспечивалась проведением опытов с требуемой повторяемостью и соответствующей статистической обработкой их результатов, сопоставимостью полученных данных и зависимостей фундаментальным теоретическим представлениям о влиянии параметров искрового разряда на рабочий процесс ДВС, а также проведением стендовых испытаний по методикам и в соответствии с действующими стандартами и нормативно-технической документацией.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследования приняты к внедрению Научно-техническим центром ОАО «КАМАЗ» и используются при разработке систем зажигания и выборе значений параметров искровых разрядов существующих и перспективных стационарных и транспортных газовых двигателей КАМАЗ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены и одобрены на международных научно-технических конференциях ПГУАС, Пенза 2006–2008 гг.; Международной научно-технической конференции Сибирского федерального университета, Красноярск 2007 г.; Всероссийской научно-технической конференции Сибирского государственного университета путей сообщения, Новосибирск 2009 г.; Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем», Волгоград 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них одна работа – в издании, входящем в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, приложений и списка использованной литературы. Общий объем работы – 128 страниц машинописного текста, в том числе 41 рисунок и 6 таблиц. Список использованной литературы составляет 161 наименование, в том числе 42 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено обоснованию темы диссертации. В реферативной форме приведена общая характеристика работы.

В первой главе проведен анализ особенностей воспламенения и сгорания метановоздушных смесей в цилиндре ДВС. Проанализированы известные способы ускорения процесса воспламенения. Рассмотрено влияние значений параметров искрового разряда системы зажигания двигателей на процесс воспламенения данных смесей.

Исследованиями влияния параметров искрового разряда системы зажигания на процесс воспламенения топливовоздушных смесей занимались как отечественные, так и зарубежные ученые: Г.Н. Злотин, В.П. Карпов, В.В. Малов, В.В. Башев, С.Н. Шумский, В.А. Набоких, А.В. Дмитриевский, В.Ф. Кутенев, В.Д. Иливанов, В.Е. Ютт, R. Maly, W. Herden, В. Saggau и др. Проведенные ими исследования показывают, что увеличение межэлектродного зазора свечей зажигания и оптимизация характеристики выделения энергии в индуктивной фазе искрового разряда позволяют ускорить процесс формирования начального очага горения и тем самым повысить топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов.

Установлено, что критическое значение межэлектродного зазора свечей зажигания штатной транзисторной системы зажигания (ТрСЗ) с накоплением энергии в магнитном поле катушки зажигания ограничено высоким давлением в цилиндре газового ДВС с высокой степенью сжатия и турбонаддувом.

Ограниченная величина зазора связана с низкой скоростью нарастания вторичного напряжения при недостаточном коэффициенте его запаса.

Применение штатной ТрСЗ газовых ДВС не позволяет повысить предел обеднения газовоздушных смесей вследствие резкого увеличения выбросов несгоревших углеводородов по причине недостаточной эффективности параметров искрового разряда.

На основе анализа состояния вопроса определены цель и задачи данной работы.

Во второй главе на основании теоретических исследований процесса искрового воспламенения газовоздушной смеси обоснованы характеристики выделения энергии искрового разряда, обеспечивающие увеличение скорости роста начального очага горения (для условий камеры сгорания ДВС).

Закономерности формирования начального очага горения газовоздушной смеси сформулированы Я.Б. Зельдовичем. Предложенное им аналитическое выражение учитывает физико-химические свойства газовоздушной смеси, а также КПД и энергию искрового разряда. При этом энергия расходуется на нагрев начального очага горения сферической формы, радиус R которого пропорционален величине данной энергии, КПД искрового разряда и обратно пропорционален физико-химическим свойствам газовоздушной смеси.

Данное выражение не отражает влияния на радиус начального очага горения величины радиуса поверхности воспламенения, представляющей собой плазменный столб искрового разряда, вокруг которого сферический объем газовоздушной смеси нагревается до температуры воспламенения. Радиус данного плазменного столба искрового разряда определяется известной зависимостью:

где I – ток индуктивной фазы искрового разряда, – постоянная Стефана-Больцмана, T – температура в искровом разряде, ИР – проводимость межэлектродного зазора.

С учетом данной зависимости начальный очаг горения с радиусом R, сформированный к моменту завершения искрового разряда, может быть определен из следующего уравнения:

где R0 – радиус ядра воспламенения, образованного к моменту завершения емкостной фазы искрового разряда; – КПД индуктивной фазы искрового разряда; QИР – энергия, выделяемая в индуктивной фазе искрового разряда;

QГОР – теплота, выделяемая в зоне химической реакции при горении; QЭЛ – теплота, отводимая в электроды свечи зажигания; b – плотность смеси при заданном давлении и температуре горения; Cp – теплоемкость при заданном давлении; Tb – температура горения; T0 – начальная температура смеси; rИР – приращение радиуса искрового разряда.

Полученное в ходе теоретических исследований аналитическое выражение (2) использовалось при исследовании влияния характеристики выделения энергии искрового разряда системы зажигания на развитие начального очага горения (рис. 1) путем задания QИР в виде функции времени. Токовременные параметры и соответствующая им характеристика выделения энергии в индуктивной фазе искрового разряда системы зажигания приведены на рис. 1, б, в. Выбор форм тока (1, 2, 3) обусловлен реализуемостью их системами зажигания ДВС транспортных средств. Значения токов и длительностей индуктивных фаз задавались исходя из характеристик серийных элементов системы зажигания.

Рис. 1. Развитие начального очага горения (а) от влияния характеристик выделения энергии WИР (б) и реализующие их индуктивные фазы искровых разрядов (в) Из рис. 1 следует, что сильноточная кратковременная индуктивная фаза искрового разряда (1, 3) положительной полярности с амплитудой тока (IИР) 250…320 мА при длительности данной фазы (tИР) 0,2 мс обеспечивает формирование начального очага горения с радиусом в 2 раза большим, чем разряд экспоненциальной формы (2) с амплитудой тока 60 мА за тот же промежуток времени.

Временной интервал формирования начального очага с радиусом, например 1,5 мм, за время разряда (1) более чем в 3 раза меньше аналогичного временного интервала за время разряда (2).

Форсирующее влияние сильноточной кратковременной индуктивной фазы искрового разряда на развитие начального очага горения объясняется увеличенной скоростью выделения энергии в данной фазе.

Комбинированный искровой разряд (3) способствует формированию начального очага горения с большим радиусом, по сравнению с разрядом (1), за счет большей его длительности. При обеднении газовоздушной смеси, когда скорость отдаления фронта пламени от искрового разряда снижается, большая длительность комбинированного разряда обеспечивает увеличенную скорость роста начального очага горения.

Проведенные в работе расчеты показали, что увеличение скорости нарастания тока индуктивной фазы искрового разряда и соответственно скорости выделения энергии приводит к увеличению скорости роста начального очага горения.

Таким образом, по результатам расчетно-теоретических исследований установлена целесообразность повышения скорости выделения энергии в кратковременный период длительного искрового разряда, что позволяет существенно увеличить скорость роста начального очага горения метановоздушных смесей и тем самым улучшить показатели газовых ДВС.

В третьей главе приводится описание моторного стенда, лабораторного оборудования, макетных образцов экспериментальных систем зажигания, контрольно-измерительной аппаратуры, методик и погрешностей при экспериментальных исследованиях, приводится схема измерительного устройства определения амплитудно-временных параметров искрового разряда.

Объект испытаний – транспортный газовый двигатель с искровым зажиганием КАМАЗ мод. 820.52-260 с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха (степень сжатия = 12).

Система зажигания с низковольтным распределением под управлением микропроцессорной системы управления газового двигателя.

Экспериментальные исследования проводились в соответствии с ГОСТ 14846–87 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний».

Измерение токсичности отработавших газов двигателя производилось газоанализатором «Pierburg» модели АМА 2000.

С участием автора разработаны и изготовлены для газовых ДВС макетные образцы двух экспериментальных конденсаторных систем зажигания (КСЗ) с накоплением энергии в электрическом поле накопительного конденсатора, формирующих искровой разряд с характеристиками выделения энергии, рекомендуемыми на основе теоретических исследований.

Экспериментальные КСЗ-1 и КСЗ-2 формируют искровой разряд, состоящий из двух разнополярных искровых разрядов, следующих друг за другом.

Первый искровой разряд включает в себя пробой межэлектродного зазора свечи зажигания, емкостную и индуктивную фазы. Второй искровой разряд противоположной полярности включает повторный пробой, емкостную и индуктивную фазы. Параметры искровых разрядов КСЗ-1 и КСЗ-2 следующие: сильноточная кратковременная индуктивная фаза первого искрового разряда с параметрами: IИР = 280 мА, tИР = 0,25 мс (КСЗ-1) и 380 мА, 0,18 мс (КСЗ-2); сильноточная кратковременная индуктивная фаза второго искрового разряда с IИР = 150 мА, tИР = 0,45 мс (КСЗ-1) и индуктивная фаза второго искрового разряда экспоненциальной формы с IИР = 110 мА, tИР = 1,82 мс (КСЗ-2).

В качестве базовой в исследованиях была принята штатная ТрСЗ, формирующая искровой разряд с амплитудой тока индуктивной фазы экспоненциальной формы IИР = 60 мА, при длительности индуктивной фазы tИР не более 2,6 мс.

Характерной особенностью экспериментальных КСЗ является повышенная, по сравнению с ТрСЗ, скорость нарастания вторичного напряжения.

Скорость нарастания вторичного напряжения в ТрСЗ и КСЗ составляла 0,5 и 0,8 кВ/мкс соответственно. Развиваемое вторичное напряжение в ТрСЗ – 26 кВ, КСЗ – 40 кВ.

Значения тока и напряжения индуктивных фаз искрового разряда в межэлектродном зазоре свечей зажигания определялись с помощью созданного измерительного устройства.

Для определения тока искрового разряда одновыводная катушка зажигания марки 27.3705 была доработана. Устранена автотрансформаторная связь между первичной и вторичной обмотками катушки зажигания. Вывод вторичной обмотки, подсоединенный к низковольтной клемме катушки, выведен из корпуса через отдельный вывод, заземленный через измерительный резистор, падение напряжения на котором пропорционально току искрового разряда.

В четвертой главе приведены результаты лабораторных исследований штатной и экспериментальных систем зажигания. Исследованы вольтамперные характеристики, форма плазменного столба между электродами свечи зажигания, влияние плотности газа (воздуха) и параметров вторичного напряжения (скорости нарастания и полярности) на критическую величину межэлектродного зазора в свече зажигания.

При снятии вольтамперных характеристик выявлено, что в диапазоне IИР = 250…360 мА, напряжение индуктивных фаз искрового разряда составляет 110–135 В (при давлении 1,0 МПа). Такие значения напряжения индуктивных фаз характерны для дугового разряда.

При анализе фотографий искрового разряда в межэлектродном зазоре свечи зажигания выявлено, что с увеличением IИР увеличивается объем плазменного столба. Плазменный столб представляет собой форму эллипсоида вращения. Это позволяет принимать сферическую модель формирования начального очага горения, которая была рассмотрена в теоретических исследованиях.

Высокая степень сжатия и турбонаддув газового ДВС обусловливают повышенное значение давления чистого сжатия в цилиндре в момент искрообразования (свыше 3 МПа). Вследствие этого и увеличенной плотности газовоздушной смеси в соответствии с законом Пашена увеличивается пробивное напряжение между электродами свечи.

Для определения критического межэлектродного зазора свечей зажигания, свыше которого не обеспечивается их бесперебойная работа, были проведены лабораторные исследования при различной плотности воздуха с использованием прибора для проверки свечей зажигания марки Э203П.

Исследования показали, что увеличение до определенного значения плотности воздуха в межэлектродном зазоре свечи зажигания и соответственно пробивного напряжения зазора вызывает поверхностный пробой высокого напряжения по изолятору между корпусом и высоковольтным выводом свечи. При поверхностном пробое искровой разряд формируется вне межэлектродного зазора свечи, т.е. возникают пропуски воспламенения газовоздушной смеси.

За счет изменения полярности питающего напряжения первичной обмотки катушки зажигания менялась полярность вторичного напряжения. Поверхностный пробой при вторичном напряжении с обратной полярностью (боковой электрод – анод, центральный электрод – катод свечи зажигания) происходит при напряжении на 3 кВ большем, чем при прямой полярности. Различие в значениях пробивного напряжения объясняется различием форм поверхностей, между которыми происходит пробой.

На рис. 2 показаны пределы бесперебойной работы (без возникновения поверхностного пробоя) свечи зажигания BRISK SILVER LR15YS (штатная комплектация ДВС) от плотности газа (воздуха), величины межэлектродного зазора свечи, скорости нарастания вторичного напряжения с прямой и обратной его полярностью.

Рис. 2. Пределы бесперебойной работы свечи зажигания BRISK SILVER LR15YS от плотности газа, скорости нарастания вторичного напряжения dU2/dt с прямой В результате обработки экспериментальных данных получены регрессионные зависимости критического межэлектродного зазора свечи зажигания как при прямой полярности вторичного напряжения (3), так и при обратной (4).

где СВ.КР – критический межэлектродный зазор свечи зажигания, мм;

dU2/dt – скорость нарастания вторичного напряжения, кВ/мкс; – плотность газа в межэлектродном зазоре свечи, кг/м3.

Для исследуемого газового двигателя, оснащенного КСЗ-1 и КСЗ-2 с dU2/dt = 0,8 кВ/мкс, критический межэлектродный зазор свечей зажигания составляет 1,0 мм при обратной полярности вторичного напряжения. Установочная величина межэлектродного зазора свечей зажигания при стендовых испытаниях ДВС составляла 0,7 мм для компенсации величины электроэрозионного износа электродов в процессе работы двигателя. При прямой полярности вторичного напряжения критический межэлектродный зазор свечей зажигания составляет 0,8 мм.

Для газовых ДВС с высокой степенью сжатия выбор межэлектродного зазора свечей зажигания должен осуществляться не только в соответствии с плотностью газовоздушной смеси в цилиндре и скоростью нарастания вторичного напряжения, но также и в соответствии с полярностью вторичного напряжения в системе зажигания.

В пятой главе приведены результаты сравнительных стендовых испытаний газового двигателя КАМАЗ 820.52-260, оснащенного штатной и экспериментальными системами зажигания на нагрузочных режимах и холостом ходу.

Результаты испытаний на режиме холостого хода (ХХ) ДВС при минимальРис. 3. Регулировочная ной частоте вращения коленчатого вала (n = 800 мин ) с штатной ТрСЗ и экспери- на режиме холостого хода:

ментальными КСЗ приведены на рис. 3 и 4.

Энергия, выделяемая в межэлектродном зазоре свечи зажигания на режиме ХХ, составляет 75 мДж для КСЗ-1, 102 мДж для КСЗ-2 и 62 мДж для ТрСЗ.

Установочный межэлектродный зазор свечей зажигания газового ДВС, оснащенного штатной ТрСЗ, составлял значение 0,4 мм.

Анализ зависимостей величин вредных веществ в отработавших газах от коэффициента избытка воздуха (см. рис. 3) показывает, что применение КСЗ-1 и КСЗ-2 позволяет существенно снизить концентрацию несгоревших углеводородов (CH), оксидов углерода (CO) при повышении оксидов азота (NOX) в отработавших газах ДВС ( = 1,4, штатные регулировки двигателя для ТрСЗ).

Снижение количества выбросов CH и увеличение NOX объясняются сокращением общей длительности процесса сгорания. Процесс сгорания при этом происходит в меньшем объеме камеры сгорания двигателя, что повышает максимальную температуру в цилиндре и уменьшает объем зоны гашения пламени. Данные обстоятельства приводят к увеличению выбросов NOX и снижению выбросов CH соответственно. Снижение выбросов CO можно объяснить уменьшением зоны пристеночного гашения пламени.

Применение КСЗ-1 и КСЗ-2 позволяет повысить предел обеднения метановоздушных смесей до = 1,8.

При значительном обеднении смеси ( = 1,8) применение КСЗ-2, формирующей комбинированный искровой разряд, обеспечивает меньшее количество в отработавших газах CH и CO, по сравнению с применением первого варианта КСЗ и ТрСЗ (см. рис. 3). Это объясняется увеличением скорости роста начального очага горения, что, как показано при теоретическом анализе, сокращает временной промежуток формирования начального очага горения и соответственно общую длительность процесса сгорания.

Сравнительные испытания газового ДВС, оснащенного ТрСЗ и КСЗ-2, показали снижение количества CH на 69 %, CO на 12 % и увеличение количества NOX на 42 % при испытаниях с экспериментальной системой зажигания с СВ = 1,0 мм (см. рис. 4).

Рис. 4. Диаграммы выбросов с отработавшими При работе газового ДВС на нагрузочных режимах применение КСЗ- обеспечивает наименьшие выбросы CH с отработавшими газами при больших выбросах NOX, по сравнению с применением КСЗ-2 (при = 1,4 и СВ = 0,7 мм в обоих случаях). Так, например, при n = 1500 мин–1 и нагрузке 25–80 % количество CH снижается до 5 %, количество NOX увеличивается до 43 %. Несмотря на большую энергию комбинированного искрового разряда второго варианта КСЗ, характеристика выделения им энергии обеспечивает более длительный процесс воспламенения метановоздушных смесей.

Сравнительные испытания газового ДВС, оснащенного КСЗ-1 и КСЗ- показали на нагрузочных режимах снижение на 7–9 % удельного расхода топлива, по сравнению с испытаниями двигателя, оснащенного ТрСЗ.

Полученные экспериментальные данные показывают, что за счет применения экспериментальных конденсаторных систем зажигания с рекомендуемыми на основе теоретических исследований характеристиками выделения энергии искрового разряда обеспечиваются повышение топливной экономичности газовых ДВС и снижение токсичности отработавших газов на различных режимах его работы, по сравнению со штатной ТрСЗ. Улучшение данных показателей связано с повышением скорости роста начального очага горения за время искрового разряда, формируемого экспериментальными конденсаторными системами зажигания, что сокращает время формирования начального очага горения и соответственно общую длительность процесса сгорания метановоздушных смесей в цилиндре ДВС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании теоретических исследований процесса формирования начального очага горения при искровом зажигании газовоздушной смеси установлено, что для системы зажигания газовых ДВС целесообразно повысить скорость выделения энергии в кратковременный период длительного искрового разряда, что позволяет существенно повысить скорость роста начального очага горения.

2. Получена аналитическая зависимость критического значения межэлектродного зазора свечей зажигания газовых ДВС от плотности газовоздушной смеси, скорости нарастания, а также полярности вторичного напряжения в системе зажигания. Так, обратная полярность вторичного напряжения при скорости нарастания 0,8 кВ/мкс позволяет использовать увеличенный установочный межэлектродный зазор свечей зажигания газового ДВС КАМАЗ 820.52-260 значением 0,7 мм (входящий в ряд межэлектродных зазоров свечей зажигания, выпускаемых серийно).

3. Стендовые испытания газового двигателя КАМАЗ 820.52-260 с экспериментальными конденсаторными системами зажигания подтвердили результаты теоретических исследований и позволили определить количественные характеристики и закономерности изменения показателей двигателя:

3.1. На режиме холостого хода применение конденсаторной системы зажигания, формирующей комбинированный искровой разряд (первая сильноточная кратковременная индуктивная фаза с амплитудой тока 380 мА и длительностью 0,18 мс; вторая индуктивная фаза экспоненциальной формы с амплитудой тока 110 мА и длительностью 1,82 мс), позволило:

3.1.1. Снизить выбросы несгоревших углеводородов на 69 %, оксидов углерода на 12 % при увеличении выбросов оксидов азота на 42 %, по сравнению со штатной системой зажигания (при = 1,4).

3.1.2. Обеспечить возможность повышения предела обеднения метановоздушной смеси до = 1,8.

3.1.3. При значительном обеднении смеси ( = 1,8) обеспечить наименьшее количество в отработавших газах выбросов CH и CO.

3.2. При работе газового ДВС с частичными нагрузками первая конденсаторная система зажигания, формирующая искровой разряд с параметрами:

амплитуда тока первой и второй сильноточных фаз соответственно 280 и 150 мА, длительность данных фаз 0,25 и 0,45 мс, обеспечивает наименьшее содержание несгоревших углеводородов в отработавших газах.

4. Основные результаты исследования приняты к внедрению Научно-техническим центром ОАО «КАМАЗ» и используются при разработке систем зажигания и выборе значений параметров искровых разрядов существующих и перспективных стационарных и транспортных газовых двигателей КАМАЗ.

Основные положения диссертации опубликованы 1. Шаронов, Г.И. Интенсификация токовременных параметров искрового инициирующего разряда газового двигателя [Текст] / Г.И. Шаронов, С.М. Францев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион.

Технические науки. – 2008. – №2. – С. 128–135.

2. Влияние режима работы двигателя на параметры искрового инициирующего разряда [Текст] / С.М. Францев, Г.И. Шаронов, В.В. Фурзиков, И.В. Нефедов // Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России: материалы V междунар. науч.-техн. конф. 21–23 мая 2008 г.; под. ред. Э.Р. Домке. – Пенза, 2008. – Ч.1. – С. 86–91.

3. Результаты стендовых испытаний газового двигателя КАМАЗ с конденсаторно-тиристорной системой зажигания [Текст] / С.М. Францев, Г.И. Шаронов, Р.Х. Хафизов, И.В. Нефедов // Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России: материалы V междунар. науч.-техн. конф. 21–23 мая 2008 г.;

под. ред. Э.Р. Домке. – Пенза, 2008. – Ч.1. – С. 91–99.

4. Францев, С.М. Влияние величины межэлектродного промежутка свечи зажигания на токсические показатели газового двигателя с конденсаторной системой зажигания [Текст] / С.М. Францев // Перспективные направления развития автотранспортного комплекса: сб. статей междунар. науч.-практ.

конф. – Пенза, 2007. – С. 126–129.

5. Францев, С.М. Влияние токовременных параметров искрового разряда на процесс формирования начального очага горения топливовоздушной смеси [Текст] / С.М. Францев // Политранспортные системы: материалы VI Всерос. НТК. 21–23 апреля 2009 г. – Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2009. – Ч. 2. – С. 325–332.

6. Францев, С.М. Исследование влияния направления тока через искровой промежуток свечи зажигания на параметры инициирующего разряда в конденсаторно-тиристорных модулях зажигания [Текст] / С.М. Францев, В.И. Викулов, Г.И. Шаронов // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: материалы IV междунар. науч.-техн. конференции. – Пенза, 2006. – Ч.1. – С. 149–154.

7. Францев, С.М. Особенности формирования инициирующего разряда на базе конденсаторно-тиристорного модуля зажигания [Текст] / С.М. Францев, Г.И. Шаронов // Политранспортные системы: материалы V Всерос. НТК, Красноярск, 21–23 ноября 2007 г. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т; Политехн.

ин-т, 2007. – Ч. 1. – С. 307–316.

8. Шаронов, Г.И. Свойства искрового инициирующего разряда различных видов систем зажигания [Текст] / Г.И. Шаронов, С.М. Францев, В.И. Викулов // Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России: материалы V междунар. науч.-техн. конф. 21–23 мая 2008 г.; отв. ред. Э.Р. Домке. – Пенза, 2008. – Ч.2. – С. 87–94.

Личный вклад автора. Во всех опубликованных работах [1–8] автор принимал непосредственное участие в постановке задач, разработке программы и методики экспериментальных исследований, проведении лабораторных и моторных исследований, обработке и анализе их результатов. Автором проведены теоретические исследования процесса формирования начального очага горения газовоздушной смеси с учетом влияния на него параметров искрового разряда. Им проведен анализ энергетических, электрических и кинетических характеристик искрового разряда систем зажигания. Автором исследовано влияние плотности газа и параметров вторичного напряжения в системе зажигания на выбор величины межэлектродного зазора свечей зажигания газовых ДВС. С участием автора разработаны и изготовлены макетные образцы экспериментальных конденсаторных систем зажигания.

УЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГАЗОВЫХ ДВС

ЗА СЧЕТ РАЦИОНАЛЬНОГО ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ

ИСКРОВОГО РАЗРЯДА СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 12.11.2009. Формат 6084/16.

Бумага офсетная. Печать на ризографе.

Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз.

Заказ № 541.



 


Похожие работы:

«ДИАНОВ Александр Андреевич ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ С ИЗНОСОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ ЗА СЧЁТ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ТОЧНОСТИ ОСНОВЫ И ПОКРЫТИЯ Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Барнаул – 2010 Работа выполнена на кафедре Общая технология машиностроения ГОУВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. Научный руководитель : доктор...»

«ЧИСТЯКОВ Анатолий Юрьевич РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ С МЕХАНИЗМАМИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ПОДВЕСНЫХ ПЛАТФОРМ Специальность 05.02.05 – Роботы, мехатроника и робототехнические системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2006 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения Научный руководитель : кандидат...»

«КОРОСТЫЛЁВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ РЕСУРСА ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧЕЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО Московский государственный университет инженерной экологии (МГУИЭ) Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Луганцев Леонид Дмитриевич Официальные оппоненты : доктор...»

«Сергеева Ирина Владиславовна Моделирование зацепления при проектировании приводов машин на основе спироидных передач Специальность 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин (технические наук и) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2012 Работа выполнена на кафедре Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машин Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...»

«Токликишвили Антонина Григорьевна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕЕК КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ФОРМИРОВАНИЕМ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ 05.08.04 – Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Владивосток – 2013 Работа выполнена в Морском государственном университете имени адмирала Г.И. Невельского Научный руководитель : доктор...»

«СЕЛИВАНОВ ДМИТРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ УДК 622.32:620.193 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ В УСЛОВИЯХ СКВАЖИННОЙ КОРРОЗИИ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ухта – 2010 Диссертация выполнена на кафедре машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности Ухтинского государственного технического университета. Научный...»

«ГЛАЗКОВА ИНЕССА АНАТОЛЬЕВНА РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ НА БАЗЕ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Специальность 05.07.09 Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2010 г. Работа выполнена на кафедре Системный анализ и управление Московского авиационного института (государственного технического университета,...»

«Матвеев Иван Александрович ФОРМИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРАТЕГИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Специальность: 05.02.22 – Организация производства (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Санкт-Петербург 2006 Работа выполнена на кафедре операционного менеджмента и бизнес-информатики факультета менеджмента Санкт-Петербургского государственного университета доктор...»

«Маслов Николай Александрович СОЗДАНИЕ СТЕНДА ДЛЯ ПОСЛЕРЕМОНТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОМОТОРОВ ДОРОЖНЫХ, СТРОИТЕЛЬНЫХ И ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН Специальность: 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2006 2 Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор Мокин Николай Васильевич...»

«ГОЦЕЛЮК ТАТЬЯНА БОРИСОВНА ИССЛЕДОВАНИЕ РОСТА НЕСКВОЗНЫХ ТРЕЩИН В ЭЛЕМЕНТАХ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 05.07.03 – прочность и тепловые режимы летательных аппаратов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет и в Федеральном государственном унитарном предприятии Сибирский...»

«ЕПИФАНЦЕВ Кирилл Валерьевич ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАБОРНОЙ МАТРИЦЫ ТОРФЯНОЙ ФОРМУЮЩЕЙ МАШИНЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОПЛОТНОГО ОКУСКОВАННОГО ТОПЛИВА Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет Горный Научный...»

«Сидоров Михаил Михайлович ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УДАРНОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В УСЛОВИЯХ СИБИРИ И КРАЙНЕГО СЕВЕРА Специальность 05.02.07 Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки...»

«Новиков Виталий Иванович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО ПОЛИРОВАНИЯ. Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург - 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский...»

«Кузнецова Виктория Николаевна ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОРОНОК ЗУБЬЕВ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН С ПОВЫШЕННОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬЮ (НА ПРИМЕРЕ ЗУБА РЫХЛИТЕЛЯ) 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Омск-2001 твенной автомобильно-дорожпой 6АДИ) ^ Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Мещеряков Василий Иванович Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор...»

«УДК 62.7.064 Хомутов Владимир Станиславович Улучшение статических и динамических характеристик электрогидростатического привода в области малых сигналов управления 05.02.02 – Машиноведение,системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 Диссертация выполнена на кафедре Системы приводов авиационно-космической техники Московского...»

«УДК 621.87+541.6:678.02 Рыскулов Алимжон Ахмаджанович НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ И МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ 05.02.01 – Материаловедение в машиностроении АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Ташкент - ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы....»

«АНИСИМОВ РОМАН ВИКТОРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАБОТКИ КОЛЕС С ВНУТРЕННИМИ НЕЭВОЛЬВЕНТНЫМИ ЗУБЬЯМИ Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Орел 2013 2 Работа выполнена на кафедре Технология машиностроения и конструкторско-технологическая информатика федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...»

«Савельев Николай Вячеславович ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИ НАГРУЖЕННЫХ ШАРНИРОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ШПИНДЕЛЕЙ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ Специальность 05.02.13 – машины, агрегаты и процессы (металлургического производства) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новокузнецк 2011 г. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Сибирский...»

«Нафиз Камал Насереддин ОРГАНИЗАЦИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРСПЕКТИВНОГО КОМПЛЕКСА ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ (на примере Палестины) Специальность: 05.02.22 – Организация производства (строительство) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2007 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете (ГОУ ВПО МГСУ). Научный...»

«Чурилова Татьяна Валерьевна ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ С ГИБКИМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ОБОЛОЧКАМИ ИЗ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ ТИПА 18-10 Специальность 05.02.01 – Материаловедение (Машиностроение в нефтегазовой отрасли) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа – 2004 4 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете. Научный руководитель доктор технических наук, профессор, Абдуллин Ильгиз Галеевич. Официальные...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.