Системы искрового зажигания на базе Digital Twin в будущем не будут испытывать проблем, связанных с впрыском бензина – по крайней мере, это можно сказать с уверенностью. Почему? Что ж, имея возможность постоянно отслеживать текущее состояние процесса зажигания в автомобиле, пользователи и разработчики смогут быстро реагировать на любые поступающие системные ошибки или проблемы в режиме реального времени. Это окажет огромное положительное влияние на большинство производителей автомобилей, поскольку они смогут гарантировать более плавное вождение для конечного пользователя.

Если вы хотите узнать больше о возможностях виртуального двойника и о том, что он может предложить в отношении систем зажигания, щелкните ссылку выше, чтобы присоединиться к нашей закрытой конференции по этой теме.

Дополнительная информация

Системы сгорания двигателей с искровым зажиганием и непосредственным впрыском (Патент)

Системы сгорания двигателей с искровым зажиганием и непосредственным впрыском (Патент) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Каталожные номера (20)
• Другие родственные исследования

Аннотация

Двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском и послойным зарядом включает в себя цилиндр сгорания для приема воздушно-топливной смеси и воздухозаборное отверстие для впуска воздуха в цилиндр сгорания. Двигатель с непосредственным впрыском также включает в себя топливную форсунку, выполненную с возможностью подачи топлива в цилиндр в форме распыления, по существу совмещенной с центральной осью цилиндра, для создания воздушно-топливной смеси. Искровой воспламенитель расположен на пути распыления, чтобы воспламенить горение воздушно-топливной смеси. Двигатель с непосредственным впрыском дополнительно включает в себя подвижный поршень, образующий нижнюю границу цилиндра сгорания, в которой происходит сгорание воздушно-топливной смеси. Поршень сконфигурирован таким образом, что он включает чашеобразную часть, имеющую локальные геометрические элементы, расположенные на стороне впускного отверстия цилиндра сгорания, для перенаправления потока текучей среды к вихрю, сообщающемуся по текучей среде с местом сгорания вблизи центральной оси цилиндра.

Изобретатели:

Соломон, Арун С . ;

Спруит, Уильям Ф .;

Шомак, Дэвид П.

Дата публикации:

21.07.2020

Исследовательская организация:

GM Global Technology Operations LLC, Детройт, Мичиган (США)

Организация-спонсор:

USDOE

Идентификатор ОСТИ:

1735047

Номер(а) патента:

10 718 258

Номер заявки:

15/355,343

Правопреемник:

GM Global Technology Operations LLC (Детройт, Мичиган)

Номер контракта с Министерством энергетики:  

EE0006853

Тип ресурса:

Патент

Отношение ресурсов:

Дата файла патента: 18. 11.2016

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Соломон, Арун С., Спрут, Уильям Ф., и Шомак, Дэвид П. Системы сгорания двигателей с прямым впрыском с искровым зажиганием . США: Н. П., 2020.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Соломон, Арун С., Спруит, Уильям Ф. и Шомак, Дэвид П. Системы сгорания двигателей с искровым зажиганием и непосредственным впрыском . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Соломон, Арун С. , Спрут, Уильям Ф., и Шомак, Дэвид П. 2020.
«Системы сгорания двигателей с прямым впрыском с искровым зажиганием». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/1735047.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1735047,
title = {Двигатели с искровым зажиганием и прямым впрыском},
автор = {Соломон, Арун С. и Спруит, Уильям Ф. и Шомак, Дэвид П.},
abstractNote = {Двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском и послойным зарядом включает в себя цилиндр сгорания для приема воздушно-топливной смеси и отверстие для впуска воздуха для впуска воздуха в цилиндр сгорания. Двигатель с непосредственным впрыском также включает в себя топливную форсунку, выполненную с возможностью подачи топлива в цилиндр в форме распыления, по существу совмещенной с центральной осью цилиндра, для создания воздушно-топливной смеси. Искровой воспламенитель расположен на пути распыления, чтобы воспламенить горение воздушно-топливной смеси. Двигатель с непосредственным впрыском дополнительно включает в себя подвижный поршень, образующий нижнюю границу цилиндра сгорания, в которой происходит сгорание воздушно-топливной смеси. Поршень включает чашеобразную часть, имеющую локальные геометрические элементы, расположенные на стороне впускного отверстия цилиндра сгорания, для перенаправления потока текучей среды к вихрю, сообщающемуся по текучей среде с местом сгорания вблизи центральной оси цилиндра.},
дои = {},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/1735047},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {2020},
месяц = ​​{7}
}


Копировать в буфер обмена

Посмотреть патент

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Работы, упомянутые в этой записи:

• Мориясу, Такеши; Исомото, июнь; Накагами, Тацуро

• Патентный документ США 4 721 080
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=4721080

• Судзуки, Хисао; Каваучи, Масато

• Патентный документ США 7 055 490
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=7055490

• Парси, Мохаммад

• Патентный документ США 6 152 101
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6152101

• Венугопал, Ришикеш; Стэнтон, Дональд В. ; Ранганатх, Бхаргав

• Патентный документ США RE46,806
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=RE46806

• Ю, Чул-Хо

• Патентный документ США 6 612 282
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6612282

• Хьюблер, Марк Стивен; Миллерман, Александр; Отто, Рональд М.

• Патентный документ США 6 745 745
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6745745

• Липперт, Андреас М .; Дрейк, Майкл С .; Цзэн, Янбин

• Патентный документ США 7 484 494
• https://doi. org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=7484494

• Мартинес, Лайонел; Ричард, Стефан; Лаже, Оливье

• Патентный документ США 9 885 277
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=9885277

• Пула, Рамеш Б.; Грифакис, Николас; Акоста, Герман А.

• Патентный документ США 7 438 039
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=7438039

• Фукудзуми, Масахиро

• Патентный документ США 6 705 275
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6705275

• Ямаути, Тойосей; Морикава, Кодзи

• Патентный документ США 5 927 244
• https://doi. org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=5927244

• Клири, Дэвид Дж.; Куо, Тан-Вэй; Найт, Пол М.

• Патентный документ США 6 588 396
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6588396

• Ониши, Сигеру

• Патентный документ США 4 770 138
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=4770138

• Матаёси, Ютака; Дзингу, Нобухиса; Номура, Тадаши

• Патентный документ США 6 253 728
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6253728

• Хофманн, Лотар; Шварц, Рудольф; Деубер, Андреас

• Патентный документ США 5 605 126
• https://doi. org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=5605126

• Ясуока, Такехико; Охта, Нориюки; Ямасита, Хироюки

• Патентный документ США 6 672 277
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6672277

• Хан, Чжию; Айер, Клаудия Оливия; Паскуа, Рубен Умберто Муньос

• Патентный документ США 6 725 828
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6725828

• Оттовиц, Альфред; Ригер, Томас; Вермут, Дитмар

• Патентный документ США 6 378 490
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6378490

• Лю, Чжэнбай

• Патентный документ США 6 955 165
• https://doi. org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=6955165

• Швайнцер, Франц; Майер, Ханс

• Патентный документ США 5 000 144
• https://doi.org/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=5000144

Предыдущий

Следующий

• Все ссылки
• патент (20)

Поиск
Параметры сортировки

Сортировать по названию

Сортировать по дате

[ × очистить фильтр / отсортировать ]

Аналогичных записей в сборниках OSTI. GOV:

• Аналогичные записи

Замечания по воспламенению по RFI

Примечания по воспламенению по RFI

Содержание: основы; Топливные форсунки и насосы; Другие импульсные источники РЧ-помех;

Основы

Без сомнения, наиболее распространенными источниками шума RFI (радиочастотные помехи) в любом современном автомобиле с бензиновым двигателем является система зажигания. Эти системы содержат катушку провода в виде трансформатора. Когда поле катушки схлопывается (после отключения тока питания), генерируется импульс CEMF (противоэлектродвижущая сила). Именно этот импульс, который звучит так, заставляет искру проскакивать через зазор свечи. Это, в свою очередь, генерирует РЧ-помехи, насыщенные гармониками, большая часть которых излучается. Небольшое количество может быть наведено на первичную проводку, хотя и редко.

Кстати, многие операторы мобильной связи считают, что системы инъекций также являются основной причиной импульсных радиопомех. Истина кроется в другом, и этот вопрос рассматривается ниже

.

Большинство производителей автомобилей перешли на технологию Coil Over Plug (COP) в той или иной форме, которая, как правило, тише, чем те, которые все еще используют провода. Хорошим примером последнего являются корпоративные двигатели GM с толкателями, в которых до сих пор используется короткая перемычка высокого напряжения от отдельных пакетов катушек до свечей зажигания.

Если вас мучают радиочастотные помехи зажигания, есть несколько вещей, которые вы можете сделать, и некоторые, которые вы не должны делать! Склеивание различных деталей, особенно горизонтальных, таких как выхлопная система и капот, всегда является хорошей любительской практикой. Некоторые формы RFI, AFI и EMI могут быть вызваны или усугублены контурами заземления, поэтому также важны правильные методы подключения. И всегда требуются синфазные дроссели!

Если в вашем автомобиле по-прежнему используется высоковольтная проводка зажигания, запасные части должны быть заменены непосредственно OEM. Использование нерезистивных проводов и вилок повысит уровень радиопомех. Если ничего другого не очевидно, снижение радиопомех воспламенения не является одношаговым панацеей.

Следует отметить, что экранирование современных высоковольтных систем зажигания с изменяемой выдержкой времени – это катастрофа, ожидающая своего часа. Более того, использование ферритовых колец является пустой тратой ресурсов и может фактически увеличить уровень радиочастотных помех, а не уменьшить их. Предупрежден — значит вооружен!

Наконец, схема АРУ, встроенная в каждый трансивер, и то, как она настраивается, влияет на уровень воспринимаемого шума, который мы слышим. Этому вопросу посвящена выделенная статья.

☜Возврат☜

Топливные форсунки и насосы

Топливные форсунки с индуктивной катушкой действительно вызывают радиочастотные помехи, но по сравнению с любой формой искрового зажигания они меркнут. Когда они издают шум RFI, это указывает на неисправную форсунку и/или неисправный жгут проводов, питающий их. Единственными системами впрыска топлива, которые могут быть очень широко распространенными, являются более старые дизельные двигатели, в которых используется челночная система. Они звучат так. Двигатели, в которых используются механические или пьезофорсунки, практически не содержат радиопомех.

За последние несколько лет были достигнуты большие успехи в разработке и применении топливных форсунок как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. До сих пор большинство бензиновых форсунок впрыскивали топливо во впускной коллектор, но последние версии впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания (прямой впрыск бензина), как это делает дизель. Эти системы требуют другого подхода к форсункам, поскольку давление в топливной рампе может достигать 35 000 фунтов на квадратный дюйм (2500 бар). Это намного превышает возможности инжекторов с индуктивной катушкой. Чтобы поднять штифт (открыть клапан), используется набор пьезоэлектрических кристаллов, которые расширяются при подаче питания. Сами форсунки не генерируют РЧ-помехи, но управляющая ими электроника может быть второстепенным источником. Здесь также важно правильное соединение.

Топливные насосы, питающие форсунки, также могут вызывать РЧП. Однако, если у вас есть автомобиль, выпущенный после ≈ 2004 года, вероятность того, что топливный насос является основным источником радиопомех, очень мала. Если у вас возникла проблема с радиопомехами, вы думаете, что может быть топливным насосом, вот вам немного информации. Все автомобили последних моделей используют какую-то шину данных между различными бортовыми процессорами. Их обычные сигнатуры радиопомех представляют собой серию равномерно расположенных птичек, некоторые из которых могут быть пульсирующими 9.0032 . Эти автобусы работают при включенном зажигании и при наличии давления моторного масла.

В течение короткого периода времени, когда давление масла падает, топливный насос продолжает работать, чтобы обеспечить продувку адсорбера паров топлива. Таким образом, ВЧ-помехи от смешения частот шины данных (импульсные или иные) совпадают с работой топливного насоса. Поэтому легко сделать неверное предположение о том, откуда исходит РЧ-помеха. Как правило, после включения зажигания происходит небольшая задержка, прежде чем вы услышите, как насос заряжает топливную рампу, а затем ритмичный импульс, поскольку насос поддерживает давление в топливной рампе.

☜Возврат☜

Другие импульсные источники РЧ-помех

Автомобильная электроника плывет по течению с цифровыми подписями, большинство из которых не надоедливые, но некоторые! Как отмечалось в выделенной статье, некоторые автомобильные компьютеризированные системы управления представляют собой кварцевый генератор цветовой синхронизации (3,579545 МГц). Гармоники этих генераторов могут четко распространяться в спектр УКВ.

Другим очень хорошим примером являются бортовые инверторы на 120 вольт. Подавляющее большинство использует модифицированную технологию прямоугольных импульсов, главным образом потому, что они недороги в использовании. Они также являются основными источниками радиопомех! К счастью, они всегда соединены отдельно, что упрощает диагностику.

Вентиляторы радиатора и кондиционера часто имеют ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), как и некоторые формы регуляторов генератора переменного тока. Известно, что даже элементы управления стеклоочистителями вызывают слабые радиочастотные помехи.

Хотя с большинством форм РЧ-помех можно справиться или, по крайней мере, снизить их до допустимых уровней, предположение, что РЧ-помехи исходят из какого-то конкретного источника, исключая все остальные, только значительно усложняет идентификацию и/или устранение.

☜Возврат☜

Дом

 

 

 

Процесс сгорания в двигателе с искровым зажиганием с системой двойного впрыска

• Авторская панель Авторизация

Что такое открытый доступ?

Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.

Наши авторы и редакторы

Мы — сообщество более 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах, в том числе лауреаты Нобелевской премии и некоторые из самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.

Оповещения о содержимом

Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen

Как это работаетУправление предпочтениями

Контакты

Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь

Карьера

Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.

Открытый доступ

Автор:

Бронислав Сендыка и Марцин Нога0682 DOI: 10.5772/54160

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Из отредактированного тома

Под редакцией Hoon Kiat Ng

Сведения о книге Заказ в печати

Обзор показателей главы

13 138 загрузок глав

Посмотреть полные показатели

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Рекламное объявление

1.

Введение

В наше время впрыск является основным решением подачи топлива в двигателях с искровым зажиганием (SI). Системы впрыска топлива характеризовались разным местом подачи топлива в двигатель. Независимо от сложности системы управления можно выделить следующие типы систем впрыска топлива:

• впрыск перед дроссельной заслонкой, общий для всех цилиндров – называется Впрыск в корпус дроссельной заслонки – TBI или Одноточечный впрыск – SPI (рис. 1 а),

• впрыск в отдельные впускные каналы каждый цилиндр — называется Port Fuel Injection — PFI или Multipoint Injection — MPI (рис. 1b),

• впрыск непосредственно в каждый цилиндр, Direct Injection — DI (рис. 1 c).

Рисунок 1.

Системы впрыска топлива [1]: а) одноточечный впрыск, б) многоточечный впрыск, в) непосредственный впрыск; 1 – Подача топлива, 2 – Воздухозаборник, 3 – Дроссель, 4 – Впускной коллектор, 5 – Топливная форсунка (или форсунки), 6 – Двигатель

1.

1. Историческая справка по применению систем впрыска топлива в двигателях SI

История применения системы впрыска топлива для двигателей с искровым зажиганием в качестве альтернативы ненадежному карбюратору восходит к рубежу 19-го века.го и 20 века. Первая попытка применения системы впрыска топлива для двигателя с искровым зажиганием была предпринята в 1898 году, когда фирма Deutz применила в своем стационарном двигателе, работающем на керосине, ТНВД ползункового типа. Также систему подачи топлива первого самолета братьев Райт 1903 г. можно признать простой, самотечной, с системой впрыска бензина [2]. Внедрение сопла Вентури в карбюратор в последующие годы и различные технологические и материальные проблемы сократили разработку систем впрыска топлива в двигателях с искровым зажиганием на два следующих десятилетия. Желание получить лучшее отношение мощности к рабочему объему, чем значение, полученное с карбюратором, привело к возврату к концепции впрыска топлива. Это привело к тому, что первые двигатели с впрыском бензина использовались в качестве силовых установок транспортных средств еще до Второй мировой войны 9. 0741-й . В авиационной промышленности разработка систем непосредственного впрыска топлива происходила незадолго до и во время Второй мировой войны ^и , в основном благодаря компании Bosch, которая с 1912 года проводила исследования в области ТНВД. Первым в мире двигателем SI с непосредственным впрыском считается силовой агрегат Junkers Jumo 210G, разработанный в середине 30-х годов прошлого века и использовавшийся в 1937 году в одной из доработок истребителя Messerschmitt Bf-109 [3].

После Второй мировой войны были предприняты попытки использовать впрыск топлива в двухтактных двигателях для уменьшения потерь топлива в процессе продувки цилиндра. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием и механическим впрыском топлива в цилиндр применялись на немецких малолитражках Borgward Goliath GP700 и Gutbrod Superior 600 выпуска 50-х годов 20 века, но без большего успеха. Четырехтактный двигатель с непосредственным впрыском бензина был впервые применен в стандартной комплектации спортивного автомобиля Mercedes-Benz 300 SL в 1919 году. 55 [4]. Динамичное развитие автомобилестроения в последующие годы привело к тому, что проблема загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом стала приоритетной. В сочетании с развитием электронных систем и снижением их стоимости это привело к отказу от карбюратора как основного устройства в системе топливоподачи двигателя СИ в пользу систем впрыска. Первоначально системы впрыска представляли собой упрощенные устройства, основанные на аналоговой электронике или с механическим или механо-гидравлическим управлением. В последующие годы стали использоваться более совершенные цифровые системы впрыска. В настоящее время система впрыска объединена с системой зажигания в одном устройстве, а также управляет вспомогательными системами, такими как изменение фаз газораспределения и рециркуляция отработавших газов. Электронный блок управления двигателем объединен в сеть с другими модулями управления, такими как ABS, антипробуксовочная система и электронная программа стабилизации. Это необходимо для согласования работы вышеуказанных систем.

Последнее десятилетие 20 века можно считать окончательным закатом карбюратора, устройства, доминировавшего около 100 лет в топливных системах двигателей с искровым зажиганием. Также было прекращено производство топливных систем непрерывного впрыска. В связи с последовательным введением все более строгих норм по токсичности отработавших газов системы центрального впрыска должны были уступить место системам многоточечного впрыска даже в самых маленьких двигателях транспортных средств. В конце 90-х годов на рынке вновь появились автомобили, использующие искровые двигатели с непосредственным впрыском топлива. Это самый точный способ подачи топлива. Важным преимуществом прямого впрыска является то, что испарение топлива происходит только в объеме цилиндра, что приводит к охлаждению заряда и, как следствие, увеличению объемного КПД цилиндра [5]. В 19В 96 году японская компания Mitsubishi начала производство двигателя 1,8 л 4G93 GDI для модели Carisma. Новый двигатель имел на 10 % большую мощность и крутящий момент и на 20 % меньший расход топлива по сравнению с ранее использовавшимся двигателем с системой многоточечного впрыска. На рис. 2 представлено поперечное сечение цилиндра двигателя ГДИ с вертикальным впускным каналом и вид поршня с головкой с характерной чашей.

Рисунок 2.

Характерные особенности Mitsubishi GDI 4G93 двигатель [6]: а) сечение цилиндра с заметным движением всасываемого воздуха; б) Поршень с чашей в головке

В последующие годы и другие автомобильные концерны применяли различные двигатели SI с непосредственным впрыском бензина. Здесь следует упомянуть двигатели D4 от Toyota, FSI от Volkswagen, HPi от Peugeot-Citroën group, SCi от Ford, IDE от Renault, CGi от Daimler-Benz или JTS от Alfa Romeo. Процесс формирования однородной и расслоенной смеси в двигателе FSI представлен на рис. 3.9.0003

Рисунок 3.

w3.org/2001/XMLSchema-instance» xmlns:sym=»http://www.w3.org/2012/symbol»> Формирование расслоенной и гомогенной смеси в двигателе FSI (Audi AG)

В 2005 году корпорация Toyota представила систему впрыска D-4S. Эта система впрыска сочетает в себе функции систем MPI и DI. Характеризуется наличием двух форсунок на каждый цилиндр двигателя. Внедрение столь сложной системы впрыска дает увеличение мощности двигателя и снижение расхода топлива по сравнению с двигателями с обоими типами подачи топлива: многоточечной системой и системой непосредственного впрыска.

1.2. Система двойного впрыска Toyota D-4S

В августе 2005 года Toyota внедрила инновационную систему впрыска топлива в безнаддувный двигатель 2GR-FSE, используемый в спортивном седане Lexus IS350 [7]. Этот двигатель имеет очень хорошие характеристики в сочетании с умеренным расходом топлива и очень низким уровнем выбросов выхлопных газов. На рынке США Lexus IS350 квалифицируется как Super Ultra Low Emission Vehicle [8]. Наиболее характерной особенностью двигателя 2GR-FSE является использование двух форсунок на каждый цилиндр. Один из них подает топливо в цилиндр, а второй – в соответствующий впускной канал. Расположение форсунок в двигателе представлено на рис. 4.9.0003

Рисунок 4.

Сечение головки блока цилиндров двигателя 2GR-FSE [9]; 1- Канальная форсунка, 2 – Прямая форсунка

Доля x _DI топлива, подаваемого непосредственно в камеру сгорания камеры во всю массу топлива зависит от оборотов двигателя и нагрузки. При частичной нагрузке топливная масса делится на две топливные системы таким образом, что не менее 30% топлива впрыскивается напрямую, что предохраняет форсунки прямого действия от перегрева.

На основе анализа процесса сгорания установлено, что при частичной нагрузке двухточечный (на один цилиндр) впрыск топлива вызывает более благоприятное распределение топливовоздушной смеси в объеме двигателя. цилиндра, чем в случае, когда вся масса топлива впрыскивается во впускной патрубок или непосредственно в цилиндр [10]. Смесь более однородная. Только вокруг электродов свечи зажигания он немного обогащен по отношению к стехиометрическому составу, что сокращает индукционный период и положительно влияет на процесс сгорания. На рис. 5 представлены результаты измерений распространения фронта пламени в камере сгорания 21 ионизационным зондом непрямого впрыска (х _DI = 0), прямой впрыск (x _DI = 1) и 30% массы топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр (x _DI = 0,3).

Рис. 5.

Распространение фронта пламени для различных долей x _DI массы топлива, впрыскиваемого в цилиндр

На рис. представлен цилиндр для всей карты двигателя 2GR-FSE.

Рисунок 6.

Доля массы топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр двигателя 2GR-FSE

• Двигатель работает во всем диапазоне оборотов только с непосредственным впрыском топлива при малой нагрузке, то есть примерно до 0,28 МПа BMEP ( тормозное среднее эффективное давление) и для оборотов двигателя выше 2800 об/мин, независимо от нагрузки двигателя. Как было сказано выше, в остальной части карты топливо распределяется между двумя системами впрыска: непосредственным и многоточечным.

Применение такой сложной системы впрыска топлива, помимо улучшения кривой крутящего момента, дает более низкий расход топлива двигателем. Карта расхода топлива двигателя 2GR-FSE с отмеченной точкой наименьшего удельного расхода топлива представлена ​​на рисунке 7.

Рисунок 7.



Карта расхода топлива двигателя 2GR-FSE

• Анализируя рисунки 6 и 7, можно наблюдать что область карты расхода топлива двигателя с наименьшим удельным расходом топлива, т.е. ≤ 230 г/кВтч, получена при двойном впрыске топлива. Вышеуказанная величина удельного расхода топлива соответствует полному КПД двигателя, равному 0,356. При современном состоянии развития двигателей внутреннего сгорания этот результат можно считать очень хорошим, тем более что он был достигнут на стехиометрической смеси, без расслоения, свойственного двигателям, работающим на бедных смесях. Использование двух форсунок на цилиндр также позволило убрать дополнительную заслонку, закрывающую один из впускных каналов системы Д-4 [11] для каждого цилиндра при работе двигателя на малых оборотах. Удаление закрылков также положительно сказалось на повышении объемного КПД двигателя с системой двойного впрыска, особенно на более высоких оборотах при полностью открытой дроссельной заслонке.

Одним из элементов системы Д-4С, оказавшим большое влияние на улучшение смесеобразования в цилиндре, была прямая топливная форсунка, формирующая сдвоенный веерный поток. Он был разработан специально для двигателя 2GR-FSE. Модификация формы сопла форсунки для двигателя 2GR-FSE приводит к увеличению степени однородности смеси в цилиндре. Пример визуализации распределения соотношения воздух-топливо в поперечном сечении камеры сгорания, выполненной с помощью инструмента Star-CD v.3.150A, показан на рисунке 8.

Рисунок 8.

Сравнение смесеобразования при использовании обычной форсунки и второй, разработанной для системы Д-4С

Непосредственная форсунка имеет сопло в виде двух прямоугольных отверстий размерами 0,52 х 0,13 мм. Работает при давлении от 4 до 13 МПа. Расход топлива при давлении 12 МПа равен 948 ³ см3 в минуту. С другой стороны, в системе непрямого впрыска использовались форсунки с 12 отверстиями. Форсунки непрямого действия работают при давлении 0,4 МПа. При этом давлении его расход топлива равен 295 см ³ в минуту.

Подводя итоги, можно сказать, что тема двигателей с искровым зажиганием и системой двойного впрыска очень интересна и, что немаловажно, очень актуальна. Это происходит, в частности, из-за возможности снижения выбросов CO ₂ и токсичных выхлопных газов в атмосферу при использовании топливных систем с двойным впрыском. В связи с этим авторы поставили задачу определить влияние применения топливной системы двойного впрыска на рабочие параметры двигателя с гораздо меньшим рабочим объемом, чем у двигателей серийного производства.

Цель исследования состояла в том, чтобы оценить влияние распределения топлива в системе питания с двойным впрыском на ее характеристики и выбросы отработавших газов для конкретных точек в рабочем диапазоне двигателя.

Реклама

2.

Объект исследований

• В качестве объекта как моделирования, так и экспериментального исследования был выбран четырехтактный двигатель с искровым зажиганием типа 2SZ-FE производства Toyota для автомобиля Yaris. Основную часть проделанной работы составили стендовые испытания. Были также проведены симуляционные исследования, чтобы понять явления, которые не могли быть определены в ходе экспериментальных исследований, т.е. визуализация впрыска и сгорания или образования выбранных компонентов выхлопного газа. В таблице 1 приведены основные технические данные испытательного двигателя.

Количество цилиндров	четыре, рядный
Камера сгорания	5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> типа Pentroof, 4 клапана на цилиндр
Рабочий объем V нерж. сталь [дм 3 ]	1,298
Диаметр x ход [мм]	72,0 х 79,7
Степень сжатия	10,0
Максимальная выходная мощность [кВт] при частоте вращения двигателя [об/мин]	5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> 64, 6000
Максимальный крутящий момент [Нм] при частоте вращения двигателя [об/мин]	122, 4200

Таблица 1.

Основные технические данные двигателя 2SZ-FE

По сравнению с оригинальным двигателем, этот двигатель был значительно переработан. Форсунки высокого давления были установлены в головке блока цилиндров двигателя для обеспечения впрыска топлива в камеры сгорания каждого цилиндра. Внедренные форсунки были изготовлены Bosch и использовались, в частности, в двигателях FSI от Volkswagen с непосредственным впрыском бензина. Форсунки были установлены под углом 68 градусов к вертикальной оси цилиндра, т.е. параллельно оси впускного канала в месте крепления впускного коллектора. Расположение форсунок системы прямой и непрямой подачи топлива представлено на рисунке 9..

Рисунок 9.

Расположение форсунок системы прямой и непрямой подачи топлива; 1 – поршень, 2 – выпускной канал, 3 – свеча зажигания, 4 – выпускной клапан, 5 – впускной клапан, 6 – непрямая форсунка, 7 – впускной канал, 8 – непрямая форсунка

Двигатель был установлен на испытательном стенде и соединен с вихретоковым дино. Динозавр имеет электронную систему измерения и контроля, которую можно подключить к ПК для удобного сбора данных. Для достижения поставленных целей оригинальный блок управления двигателем был заменен системой управления, которую можно программировать в режиме реального времени. Такая система имеет возможность управлять системой зажигания, системой впрыска и различными другими системами. Важной особенностью системы является возможность независимого контроля времени и момента впрыска для двух комплектов форсунок и работа по замкнутому контуру с широкополосным датчиком кислорода типа LSU 4.2. Другим устройством, используемым для работы форсунки высокого давления, был пиковый и удерживающий драйвер, работающий при напряжении около 100 В. Общий вид испытательного стенда представлен на рис. 10.9.0003

Рис. 10.

Общий вид испытательного стенда [12];1 – двигатель, 2 – ПК, 3 – программируемая система управления двигателем, 4 – цифровой осциллограф, 5 – ПК с системой сбора данных, 6 – привод дроссельной заслонки , 7 – Расходомер топлива 8 – Газоанализатор, 9 – ТНВД, 10 – Вихретоковый диностенд

Схема системы подачи топлива представлена ​​на рисунке 11. На схеме разделены системы непосредственного и многоточечного впрыска . Система непрямого впрыска была отмечена синим цветом, система прямого впрыска – красным, а элементы, общие для обеих систем, – зеленым. Массовый расход топлива в прямом и косвенном контурах системы впрыска измерялся гравиметрическим расходомером.

Рисунок 11.

Схема топливной системы; 1 – Топливный бак, 2 – Запорный кран, 3 – Топливный фильтр, 4 – Подкачивающий насос DI, 5 – Электроклапаны измерения расхода топлива в DI-контуре, 6 – Регулятор низкого давления DI-контура, 7 – Высокое давление насос, 8 – Регулятор высокого давления ДВ-контура, 9 – Двигатель, 10 – Прямая топливная форсунка, 11 – Рейка прямых топливных форсунок, 12 – Непрямая топливная форсунка, 13 – Впускная труба, 14 – Непрямая топливная рампа топливные форсунки, 15 – манометр DI, 16 – топливный насос MPI, 17 – регулятор давления MPI-контура, 18 – расходомер топлива

Объявление

3.

Экспериментальные исследования

В данной работе представлены результаты испытаний двигателя, в ходе которых было изменено распределение топлива между системой непосредственного впрыска и системой впрыска через порт.

Для каждого испытания поддерживались постоянные моменты впрыска и зажигания, а также стехиометрический состав смеси. Момент непосредственного впрыска определялся в предварительных испытаниях при 281° СА до ВМТ, что означает непосредственный впрыск топлива во время такта впуска. Также при предварительных испытаниях двигателя было установлено давление непосредственного впрыска топлива 8 МПа. Время впрыска для обеих систем подачи топлива регулировалось таким образом, чтобы поддерживать стехиометрический состав смеси при различных значениях доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр х _ДИ .

3.1. Влияние применения системы двойного впрыска на характеристики и расход топлива

На основании результатов вышеуказанных испытаний построены кривые крутящего момента T и удельного тормозного расхода топлива BSFC в зависимости от доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр x _DI . На рис. 12 представлены аппроксимированные параболами кривые крутящего момента и удельного расхода топлива, полученные при открытии дроссельной заслонки 13 % и частоте вращения двигателя 2000 об/мин.

Рис. 12.

Кривые крутящего момента и удельного расхода топлива в зависимости от доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр x _DI полученные при открытии дроссельной заслонки 13% и частоте вращения двигателя 2000 об/мин

Для случая На этом рисунке видно, что максимальный крутящий момент и минимальный удельный расход топлива были получены при доле топлива, впрыскиваемой непосредственно в цилиндр x _DI , равной почти 0,4. Результаты, полученные при таком распределении топлива между системой непосредственного впрыска и системой впрыска через порт, показывают значительные различия, особенно по сравнению с результатами испытаний, полученными, когда все количество топлива впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Кривые зависимости крутящего момента и удельного расхода топлива от доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр x _DI , полученные при 2000 об/мин и открытии дроссельной заслонки на 20 %, показаны на рис. 13.

Рис. 13.

кривые крутящего момента и удельного расхода топлива в зависимости от доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр x _DI полученные при открытии дроссельной заслонки 20% и частоте вращения двигателя 2000 об/мин

• При открытии дроссельной заслонки 20% и частоте вращения двигателя 2000 об/мин наилучшие результаты удельного расхода топлива и крутящего момента наблюдались при соотношении впрыска топлива непосредственно в цилиндр, равном 0,62. В описываемом случае указанные рабочие параметры двигателя получили существенное улучшение по отношению к ситуации, когда все количество топлива впрыскивается во впускные каналы.

На рис. 14 представлены графики полного КПД двигателя и относительного прироста полного КПД двигателя Δη _{DI + MPI} для режима двойного впрыска по отношению к режиму с непрямым впрыском топлива разработан на основе результатов рис. 12 и рис. 13. Кривые, показанные на рис. 14, являются результатом параболической аппроксимации точек, полученных в результате расчетов. .

Рисунок 14.

Общий КПД двигателя η _to и относительное увеличение общего КПД двигателя Δη _{DI + MPI} для работы с двойным впрыском по отношению к работе с непрямым впрыском топлива

Полный КПД двигателя определяется по формуле (1). Для расчета принималась теплота сгорания бензина W _d = 44 000 кДж/кг [13].

ηtot=3,6⋅106BSFC⋅WdE1

Наибольший прирост суммарной эффективности Δη _DI+MPI , показанный на рисунке 14, составил 4,58 % для первого случая и 2,18 % для второй контрольной точки. В первом случае наилучшая эффективность работы наблюдалась при доле топлива, впрыскиваемой непосредственно в цилиндр, равной 0,62. Во втором случае наибольшее улучшение общего КПД двигателя по сравнению с КПД, полученным при непрямом впрыске топлива, имело место, когда доля топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, равнялась 0,39..

Анализ результатов показывает, что при использовании системы двойного впрыска можно повысить крутящий момент, создаваемый двигателем, и, что еще более важно, снизить удельный расход топлива. Это означает улучшение общей эффективности.

3.2. Состав выхлопных газов при работе с двойным впрыском

• В ходе описанных выше испытаний двигателя с помощью газоанализатора Arcon Oliver K-4500 измерялись объемные концентрации отдельных компонентов выхлопа в выпускном коллекторе Концентрация оксида углерода СО, диоксида углерода СО ₂ , оксид азота NO, несгоревшие углеводороды HC и дополнительно исследованы температура выхлопных газов t _exh . Суммарная концентрация углеводородов в выхлопных УВ была переведена газоанализатором в гексан.

На рис. 15, зарегистрированные при частоте вращения 2000 об/мин и открытии дроссельной заслонки 13%, показаны зависимости объемных концентраций вышеуказанных химических веществ и температуры выхлопных газов в зависимости от доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр.

Рис. 15.

Температура и объемные концентрации отдельных компонентов отработавших газов, полученные при 2000 об/мин при открытии дроссельной заслонки 13%

• Анализ рис. цилиндре концентрации оксида углерода и углеводородов несколько увеличиваются, а концентрации оксида азота и диоксида углерода уменьшаются. Также несколько снизилась температура газов, выходящих из цилиндров двигателя. Разница между концентрацией NO при впрыске только во впускной канал и только при непосредственном впрыске в цилиндр невелика и составляет примерно 170 ppm. Концентрация УВ для прямого впрыска в аналогичном сравнении повышается несколько больше, но не достигая особо высокого значения — примерно 290 частей на миллион.

• На следующем рисунке 16 показаны зарегистрированные при скорости 2000 об/мин и открытии дроссельной заслонки 20% следы температуры и концентрации ранее упомянутых компонентов выхлопных газов.

Рисунок 16.

Диаграммы температуры и концентрации отдельных компонентов выхлопа, полученные при частоте вращения двигателя 2000 об/мин и открытии дроссельной заслонки на 20 %

Характер изменения параметров, представленных на рисунке 16, существенно не отличается от наблюдаемых в предыдущем случае.

3.3. Влияние применения системы двойного впрыска на процесс сгорания

Во второй части экспериментальных исследований при частоте вращения двигателя 2000 об/мин, открытии дроссельной заслонки 20% и стехиометрическом составе смеси были зарегистрированы осциллограммы указанного давления. Как и в ранее проведенных исследованиях, в этих условиях угол опережения зажигания составлял 14° СА до ВМТ. Измеренное абсолютное давление во впускном коллекторе составило 0,079 МПа. Давление непосредственного впрыска устанавливалось равным 8 МПа, а угол начала впрыска составлял 281° СА до ВМТ. Доля топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр в режиме двойного впрыска, равнялась 0,62. При таком значении фиксировался минимум удельного расхода топлива для этих условий.

Проведены испытания по определению различий в процессе сгорания в двигателе с непрямым впрыском топлива и с двойным впрыском с заданной долей топлива, впрыскиваемой непосредственно в цилиндр, обеспечивающей минимальный удельный расход топлива. Для этого использовались оптоэлектронный датчик давления Optrand C82255-SP, прикрепленный к специально подготовленной свече зажигания, и угловой инкрементный энкодер Omron E6B-CWZ3E. Данные с обоих датчиков записывались с помощью портативного ПК с картой National Instruments DAQCard-6062, работающей с приложением, созданным в среде LabView.

Индикаторные диаграммы, полученные для работы только с непрямым впрыском и с использованием системы двойного впрыска, представлены на рисунке 17.

Рисунок 17. 62% топлива впрыскивается непосредственно в цилиндр, частота вращения двигателя 2000 об/мин, открытие дроссельной заслонки 20%

Видна увеличенная площадь поверхности графика, отражающая положительную работу цикла двигателя. Пиковое давление сгорания достигло значения 4,23 МПа при 21°С после ВМТ с непрямым впрыском и 4,60 МПа при 19°С.0,5° СА после ВМТ в режиме двойного впрыска. Таким образом, пиковое давление сгорания при двойном впрыске выше на величину 0,37 МПа по сравнению с результатом, полученным для впрыска только во впускные каналы. Для более точного определения различий, возникающих в результате хода индикаторных диаграмм, указанное среднее эффективное давление IMEP было рассчитано на основе зарегистрированных данных соответственно для двух случаев. Был применен метод численного интегрирования соответствующих областей графиков рисунка 17. Для обеспечения повышенной точности был использован метод трапеций.

Среднее эффективное тормозное давление BMEP определялось по формуле (2) для обеих рассматриваемых топливных систем:

BMEP=π⋅τ⋅T500⋅VssE2

тепловой КПД двигателя в обоих случаях:

ηthr=NiNc=30⋅IMEP⋅Vss⋅nGe⋅WdE3

Результаты расчетов среднего эффективного давления тормоза, теплового КПД двигателя и указанного среднего эффективного давления представлены в Таблица 2.

	x DI = 0 (MPI)	x DI = 0,62 (MPI+DI)	Увеличение от x DI =0, [%]
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> BMEP [МПа]	0,745	0,769	3,22
ИМЭП [МПа]	0,931	0,955	2,585
Тепловой КПД η через [-]	5″ border-bottom=»1″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 0,395	0,410	3,797

Таблица 2.

Сравнение показателей работы двигателя, полученных при многоточечном впрыске топлива и при двойном впрыске топлива

При использовании системы двойного впрыска увеличение указанного среднего эффективного давления около 2,6% и около 3,8 % увеличения теплового КПД по сравнению с впрыском только во впускные каналы. Эти значения аналогичны полученным при соответствующем сравнении удельного расхода топлива для рассматриваемых условий работы двигателя. На этом основании можно сделать вывод, что увеличение указанных среднего эффективного давления и теплового КПД свидетельствует об улучшении полноты сгорания смеси, приготовленной системой двойного впрыска. Этот факт можно объяснить отражением в моделировании усиления турбулентности заряда, когда часть топлива впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Последним показателем в этой части анализа индикаторных диаграмм является скорость нарастания давления dp _c /dα. Кривая этого параметра в зависимости от угла поворота коленчатого вала была показана на рис. 18 для ответственной части индикаторной диаграммы. Скорость нарастания давления была принята за первичный показатель возможности возникновения детонационного горения.

Рис. 18.

Скорость нарастания давления в зависимости от угла поворота коленчатого вала, полученная для обеих рассматриваемых топливных систем

• Анализ результатов свидетельствует об увеличении скорости нарастания давления в случае двойного впрыска топлива. Пиковая скорость нарастания давления составила 0,181 МПа/° СА при впрыске топлива во впускные каналы и 0,253 МПа/° СА при двойном впрыске топлива. Увеличение скорости нарастания давления не является благоприятным явлением, так как обеспечивает повышенную нагрузку на кривошипно-шатунный механизм, однако значение, полученное для системы двойного впрыска, невелико. Следует отметить, что возникновение детонации в двигателе с искровым зажиганием характеризуется возникновением пиковых скоростей роста давления, как правило, превышающих 0,5 МПа/° СА [14].

Второй этап анализа диаграмм давления в цилиндрах, полученных для обеих топливных систем, был направлен на выявление процесса сгорания смеси. Применен метод анализа индикаторной диаграммы, позволяющий определить массовую долю сгораний (МДО) в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Этот метод широко описан среди прочих в [15].

На рис. 19 показаны зависимости массовой доли сгоревшего топлива от угла поворота коленчатого вала, полученные для обеих топливных систем. На рисунке 26 линии координатной сетки соответствуют массовой доле сгоревшего в цилиндре 0,1 и 0,9.выделены жирным шрифтом. Указанные значения важны из-за процесса горения.

Рис. 19.

Массовая доля сгоревшего заряда цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала для МРД – подачи топлива и для двойного впрыска топлива (описание в тексте)

Значение угла распространения пламени равно определяется моментом, при котором массовая доля горения равна 10%, по формуле (4):

Δαr=α10%−αignE4

Угол быстрого горения Δα _с определяется по формуле (5), как разность между углом сгорания 90 % массовой доли — α _{90 %} и углом сгорания 10 % массовой доли — α _{10 %} .

Δαs=α90%−α10%E5

Δαo=Δαr+ΔαsE6

• Значения углов, характеризующих процесс сгорания, указанные на рисунке 26, приведены в таблице 3 соответственно для непрямого впрыска топлива и для двойной впрыск с долей 62% топлива, впрыскиваемой непосредственно в цилиндр.

№	Угол	Символ	MPI [°CA]	0,62DI [°CA]	Разница с MPI [°CA]
1	5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> Зажигание	α зажигание	346	346	0
2	Массовая доля 10 % обожжена	α 10%	5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 363	362,5	-0,5
3	Массовая доля 90 % обожжена	α 90%	384,3	381,4	-2,9
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 4	Распространение пламени	Δα р	17	16,5	-0,5
5	Быстрая запись	Δα с	5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 21,3	18,9	-2,4
6	Полное сгорание	Δα или	38,3	35,4	-2,9

Таблица 3.



Значения углов, характеризующих процесс горения

В случае двойного впрыска угол распространения пламени уменьшился с 17 до 16,5° СА, и, что более важно, угол быстрого горения уменьшился с 21,3 до 18,9° СА. Угол полного сгорания Δα _o , являющийся суммой двух указанных выше, достиг значений соответственно 38,3° СА при непрямом впрыске топлива и 35,4° СА при двойном впрыске топлива. Это дает уменьшение угла, при котором происходит наиболее важная часть процесса сгорания, на 2,9°.° СА, т.е. около 7,6%. Это, несомненно, является причиной увеличения указанных среднего эффективного давления IMEP и теплового КПД η _{по сравнению с} , которые были проанализированы выше. Сгорание смеси за более короткое время приводит к меньшим потерям тепла гильзой цилиндра, так как в этом случае часть гильзы, контактирующая с горячим зарядом, имеет меньшую площадь поверхности.

На рисунке 20 показаны зависимости скорости сгорания заряда dMFB/dα от угла поворота коленчатого вала для двух топливных систем. Скорость горения заряда была получена дифференцированием массовой доли сгоревшего МФБ, показанного на рисунке 19.относительно угла поворота коленвала.

Рисунок 20.

Скорость сгорания заряда dMFB/dα в зависимости от угла поворота коленчатого вала для обеих систем впрыска

Скорость сгорания заряда в большей части периода быстрого горения достигается выше значения в среднем 0,54% массы сгоревшего заряда на 1° СА для двойного впрыска топлива. Абсолютная разница в скорости сгорания заряда, полученная при двойном впрыске топлива, достигает максимального значения 1,76% массы на 1° СА при 373,5° СА. Во второй части периода быстрого горения с непрямым впрыском топлива процесс протекает более интенсивно, но наибольшее влияние на повышение теплового КПД двигателя оказывает увеличение скорости сгорания заряда в первой стадии процесса, т. е. до достижения 50% массовой доли сжигаемого [16].

Таким образом, приведенные выше соображения являются подтверждением положительного влияния использования системы двойного впрыска на процесс сгорания для предполагаемых условий работы двигателя. Результатом такого взаимодействия является улучшение показателей работы двигателя, таких как, среди прочего, Указанное среднее эффективное давление IMEP и тепловой КПД η _th , значения которых оказывают непосредственное влияние на общий КПД двигателя η _to .

Реклама

4. КИВА-3В моделирование работы опытного двигателя 2СЗ-ФЭ

Проведенное моделирование было направлено на определение и сопоставление различий в процессе сгорания в цилиндрах двигателя, работающего с портом и сдвоенным расположением цилиндров. -впрыск топлива в условиях, аналогичных происходящим при экспериментальных исследованиях.

Для определения явлений, происходящих в цилиндре, проведено компьютерное моделирование в программе КИВА-3В. Используемая для трехмерного моделирования процессов в двигателях внутреннего сгорания программа КИВА-3В учитывает физико-химические явления, происходящие при образовании смеси и ее сгорании [17,18]. Программа учитывает движение капель топлива и их распыление в воздухе с помощью стохастической модели впрыска.

КИВА-3В имеет возможность моделирования работы двигателя на различных видах топлива. В описываемой работе в качестве топлива использовался углеводород с химической формулой C ₈ H ₁₇ . Можно увидеть сходство с октаном (C ₈ H ₁₈ ), однако это вещество имеет более сопоставимые пропорции углерода и водорода в молекуле с бензином, чем октан. Поэтому его можно рассматривать как особый вид однокомпонентного бензина. С ₈ Н ₁₇ топливо окисляется по реакции (7).

4C8h27+ 49 O2 → 32 CO2+ 34 h3OE7

Окисление топлива, описываемое химическим уравнением (1), является базовой химической реакцией, протекающей при моделировании в программе КИВА-3В. Другие важные для моделирования процессы протекают по формулам (8)–(10).

N2+ O → N + NOE8

N + O2→ O + NOE9

N + OH → H + NOE10

Набор реакций (2) – (4) описывает так называемый тепловой механизм образования азотной оксид, который возникает при высоких температурах, т.е. в условиях, происходящих в камере сгорания двигателя. По имени русского ученого Якова Борисовича Зельдовича, описавшего этот механизм, в литературе его часто называют расширенным механизмом Зельдовича.

Подготовка к симуляции включала в себя генерацию сетки одного из цилиндров двигателя и модификацию исходного кода КИВА-3В для возможности симуляции работы с обеими топливными форсунками одновременно, что в базовой версии программы невозможно. Расчетная сетка строилась по результатам предыдущих положительно проверенных решений по этому вопросу. Сетка состоит из цилиндра 35 горизонтальных слоев. 21 слой одинаковой толщины приходится на 81% хода поршня, начиная с нижней мертвой точки. Оставшиеся 14 слоев вокруг верхней мертвой точки были сконцентрированы для получения более выгодных условий имитации процесса горения, происходящего там (камера сгорания). Сетка цилиндра имеет размеры в поперечном сечении соответственно 38 х 34. Она дает в совокупности около 45000 ячеек во всем объеме цилиндра.

Использованная в исследованиях модель двигателя разработана на основе имеющихся технических данных двигателя 2SZ-FE. Размеры, необходимые для создания сетки, особенно головка блока цилиндров и высота подъема клапанов, были получены прямым измерением элементов модифицированного двигателя.

4.1. Начальные и граничные условия для симуляций

В обоих симуляциях с непрямым впрыском топлива и двойным впрыском топлива в обоих симуляциях были сохранены условия, подобные тем, которые имели место во время исследования, результаты которого представлены на рисунке 14. В случае моделирования двигателя с двойным впрыском топлива весь объем топлива был разделен между системами непрямого и прямого впрыска, так что доля прямого впрыска x _ДИ был 0,62. На этой доле двигатель набрал наилучшее значение полного КПД. Перечень основных допущений и подмоделей, использованных при моделировании, представлен в Таблице 4 соответственно для непрямого и двойного впрыска топлива.

Параметр/подмодель	МПИ	ДИ+МПИ
Состав смеси	стехиометрический
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> Абсолютное давление во впускном коллекторе	0,079 МПа
Частота вращения двигателя	2000 об/мин
Открытие/закрытие впускного клапана	4° СА до ВМТ / 46° СА после НМТ
Масса топлива, впрыскиваемого во впускной канал	5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> 0,01610 г/цикл	0,01061 г/цикл
Масса топлива, впрыскиваемого в цилиндр	—	0,00600 г/цикл
Вся масса топлива	0,01610 г/цикл	0,01661 г/цикл
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> Начало впрыска во впускной канал	360° CA до ВМТ
Начало впрыска в цилиндр	—	281°CA до ВМТ
Угол зажигания	14° CA до ВМТ
Общее время искрового разряда	5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ colspan=»2″ valign=»center» align=»left»> 1,33 мс / 16° СА
Абсолютное давление окружающей среды	0,097 МПа
Противодавление в выпускном канале	0,110 МПа
Температура гильзы цилиндра (постоянная)	450 К
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> Температура ГБЦ (постоянная)	500 К
Температура днища поршня (постоянная)	530 К
Модель впрыска топлива	Рейц
Модель распада капли	Тейлор Аналогия разрыва
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> Модель капельного испарения	Сполдинг
Модель удара о стену	Набер и Рейц
Модель турбулентности	стандарт k-ε
Модель сгорания	Турбулентное горение с контролируемым смешиванием
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»left»> Образование NO	удлиненный механизм Зельдовича (тепловой)
Модель теплопередачи	Улучшенный Закон Стены
Количество рассматриваемых химических соединений	12

Таблица 4.

Список основных допущений и подмоделей, использованных при моделировании

4.2. Сравнение выбранных результатов моделирования для обеих топливных систем

На рис. 21 показаны зависимости давления в цилиндре р _с от объема цилиндра при непрямом впрыске топлива и при работе с системой двойного впрыска.

Рис. 21.

Кривые зависимости давления в цилиндре от объема цилиндра для обеих топливных систем: MPI и DI + MPI

На рис. 22 представлено изменение массы топлива в зависимости от угла поворота коленчатого вала для обеих рассматриваемых систем впрыска.

Рис. 22.

Изменение массы топлива в зависимости от угла поворота коленчатого вала для работы двигателя с системой двойного впрыска и с распределенным впрыском топлива

В случае впрыска топлива только во впускной канал в рассматриваемом период времени в цилиндре существуют только пары топлива. При использовании системы двойного впрыска топливо, впрыскиваемое непосредственно в цилиндр, полностью испаряется до момента воспламенения. Этот факт представлен на графике достижением нуля кривой зеленого цвета (масса жидкого топлива) и максимумом кривой синего цвета (масса паров топлива), что происходит примерно за 120° СА до ВМТ, в то время как угол опережения зажигания при моделировании принимался равным 14° СА.

Момент количества движения заряда К _tot является показателем интенсивности закрутки и турбулентности в цилиндре, которые влияют на интенсивность испарения топлива, его распространение в объеме цилиндра и, следовательно, на скорость пламя распространилось. Кривые полного углового момента цилиндрового заряда показаны на рис. 23.

Рис. 23.

Полный угловой момент заряда K _to в зависимости от угла поворота коленчатого вала для обеих рассматриваемых топливных систем

Видно влияние струи топлива, впрыскиваемой непосредственно в цилиндр, на зарядку. В случае двойного впрыска топлива угловой момент в процессе впуска и сжатия достигает значений больших, чем в случае впрыска топлива только во впускной канал. Интенсификация турбулентности цилиндрового заряда, несомненно, оказывает важное влияние на улучшение процесса сгорания и, таким образом, на увеличение крутящего момента двигателя.

На рисунке 24 массовые доли углеводородов HC, оксида углерода CO и оксида азота NO в цилиндре показаны в зависимости от угла поворота коленчатого вала при непрямом впрыске и при двойном впрыске топлива.

Рисунок 24.

Массовая доля HC, CO i NO в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала для обеих систем подачи топлива

На основании анализа графиков, содержащихся на рисунке 24, можно сделать вывод, что существуют некоторые различия в образовании монооксида углерода CO, углеводородов HC и монооксида азота NO в зависимости от используемой системы впрыска. После окончания сгорания в цилиндре двигателя, работающего с непрямым впрыском топлива, остается несколько больше СО и NO, чем в случае, когда количество топлива разделено между двумя системами впрыска. При впрыске топлива двумя форсунками доля несгоревших углеводородов выше, чем при непрямом впрыске. Разница составляет около 80 ppm, так что это не является существенным недостатком.

На рис. 25 показано распределение массовой доли топлива в продольном сечении цилиндра в такте впуска для каждой рассматриваемой топливной системы.

Рисунок 25.

Распределение массовой доли топлива в продольном сечении цилиндра в такте впуска при непрямом впрыске топлива(а) и при двойном впрыске(б) угол поворота коленчатого вала – 250º СА до ВМТ

Струя топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр двигателя, хорошо видна на рис. 25 б.

Распределения массовой доли гидроксильных радикалов ОН в продольном сечении цилиндра при угле поворота коленчатого вала 5° до ВМТ, полученные в результате моделирования для обеих топливных систем, представлены на рис. массовой доли гидроксильных радикалов ОН в продольном сечении цилиндра при угле поворота коленчатого вала 5º до ВМТ, полученное моделированием с впрыском топлива во впускной (а) и с двойным впрыском топлива (б)

• На основании анализа рисунка 26 можно сделать вывод, что сгорание на начальном этапе развивается значительно быстрее, когда смесь формируется двумя форсунками на цилиндр.

• Распределение температуры в цилиндре при угле поворота коленчатого вала 24° после ВМТ представлено на рисунке 27 для обеих рассматриваемых топливных систем.

Рис. 27.

w3.org/2012/symbol»> Распределение температуры в цилиндре при угле поворота коленчатого вала 24° после ВМТ при распределенном впрыске топлива (а) и двойном впрыске топлива (б)

4.3. Сводка результатов моделирования

Проведенное моделирование работы двигателя с впрыском топлива только во впускной коллектор и двойным впрыском топлива дало следующие выводы:

• Получение с двойным впрыском топлива одной и той же смеси состав, который произошел с непрямым впрыском, требует несколько большего количества топлива. Этот факт указывает на улучшение объемного КПД двигателя, работающего с двойным впрыском, в данных условиях моделирования. Такой же эффект был получен при экспериментальных испытаниях

• Впрыск топлива в цилиндр на такте впуска вызывает интенсификацию движения заряда. Мерой этого процесса является увеличение суммарного углового момента заряда на такте впуска. Это выгодное явление оказывает положительное влияние на образование горючей смеси и на горение.

• Было замечено, что при двойном впрыске вся масса топлива испаряется за 100°С до момента воспламенения. Таким образом, время, необходимое для создания как можно более гомогенной смеси в этом случае, сравнительно велико. Этот факт объясняет несколько повышенный выброс УВ при работе с двойным впрыском топлива в опытных испытаниях.

• При двойном впрыске топлива пиковое давление сгорания выше примерно на 6% по сравнению со значением давления, полученным при впрыске топлива только во впускной коллектор. Средняя скорость нарастания давления dp _c /dα от момента воспламенения до достижения пикового давления при двойном впрыске топлива составляет 0,16 МПа/°С, что несколько выше, чем при распределенном впрыске топлива — 0,15 МПа. /° ок. Характер этих различий вполне аналогичен результатам, полученным на стенде.

• Цикл двигателя с двойным впрыском топлива характеризуется более высоким примерно на 3% значением указанного среднего эффективного давления, чем для двигателя с многоточечным впрыском топлива. В экспериментах также было достигнуто увеличение ИМЭП.

В заключение отметим, что результаты, полученные в ходе моделирования, стали важным дополнением к результатам экспериментальных испытаний.

Реклама

5. Выводы

По результатам проведенных рассуждений можно сделать следующие выводы:

• Результаты расчетной части работы совпадают с результатами экспериментальных исследований. Это подтверждает правильность конструкции модели и указывает на возможность ее дальнейшего использования.

• При использовании топливной системы с двойным впрыском в анализируемых условиях работы двигателя получено увеличение общего КПД на несколько процентов, что при современном состоянии развития двигателей внутреннего сгорания является важной величиной. Этот факт однозначно указывает на желательность проведения исследований, связанных с поднятыми вопросами.

• Анализ индикаторных диаграмм, зарегистрированных для работы с непрямым впрыском топлива и двойным впрыском топлива, выявил увеличение указанного среднего эффективного давления и улучшение теплового КПД двигателя с двойным впрыском топлива.

• Существенных изменений состава отработавших газов вместе с изменением доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндры, не произошло. По сравнению со значениями, полученными для непрямого впрыска топлива, с увеличением доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, происходит снижение концентрации оксида азота при незначительном повышении концентрации оксида углерода и углеводородов.

• С учетом общего КПД оптимальное значение доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, увеличивается при увеличении нагрузки двигателя на заданной частоте вращения,

Реклама

6. Будущее системы двойного впрыска

С учетом результатов вышеописанных испытаний авторы могут представить темы для дальнейших исследовательских работ по теме:

• Анализ применения описанной топливной системы для образования стратифицированных бедных смесей,

• Исследование влияния применения системы двойного впрыска на рабочие параметры двигателя, работающего на квазигомогенной обедненной смеси,

• Оценка влияния применения системы формирования смеси по данным распыления ориентировочная модель по рабочим параметрам двигателя с двухвпрысковой топливной системой

Что касается концепции компании Toyota, то, похоже, за системой впрыска D-4S есть будущее. Помимо упомянутого во введении 2GR-FSE, после 2005 года система D-4S используется в двигателях 4,6 л 1UR-FSE, а также 5,0 л 2UR-FSE и 2UR-GSE V8, устанавливаемых на различные автомобили Lexus [19].]. С 2012 года четырехцилиндровый двигатель Subaru с оппозитными поршнями FA20, используемый в автомобиле Toyota GT86 / Scion FS-R и называемый 4U-GSE, также оснащен топливной системой с двойным впрыском D-4S.

Реклама

Сокращения и номенклатура

α – угол поворота коленчатого вала, [°]

α _thr – открытие дросселя, [%],

ε – скорость диссипации кинетической энергии турбулентности _{10 %} – угол 10 % Массовая доля сожженного, [º CA]

α 9

α _ign – угол воспламенения, [º CA]

Δα _o – угол полного сгорания, [º CA]

Δα _r – угол распространения пламени, [° СА]

Δα _с – угол быстрого горения, [° СА]

Δη _ДИ+МПИ – прирост суммарного КПД, [%] η

_thr – тепловой КПД двигателя, [-]

η _tot – общий КПД двигателя, [-]

ABS — антиблокировочная тормозная система,

BDC — нижняя мертвая точка,

BMEP — среднее эффективное давление в тормозной системе, [МПа]

BSFC — удельный расход топлива при торможении, [г/кВтч]

BTDC — перед верхней точкой Мертвая точка,

CA – угол поворота коленчатого вала,

CGI – послойный впрыск бензина с прямым впрыском – система прямого впрыска Daimler,

D-4 – четырехтактный бензиновый двигатель с прямым впрыском – непосредственный впрыск топлива Toyota,

D-4S – 4-тактный бензиновый двигатель с непосредственным впрыском Версия Superior – система двойного впрыска Toyota,

DI–Direct Injection

dMFB/dα–скорость сгорания заряда, [% масс/° СА]

dp _c /dα–скорость повышения давления, [МПа/°]

FSI – Fuel Stratified Injection – система прямого впрыска Volkswagen,

G _e – расход топлива, [кг/ч]

GDI – Gasoline Direct Injection – система непосредственного впрыска Mitsubishi,

HC–фракция углеводородов, [ppm ]

HPi – Haute Pression d’Injection – система непосредственного впрыска Peugeot – группы Citroën,

IDE – Injection Directe Essence – система прямого впрыска Renault,

IMEP – среднее эффективное давление, [МПа]

JTS – Jet Thrust Stoichiometric – система непосредственного впрыска Alfa Romeo,

k – кинетическая энергия турбулентности ,

K _tot – угловой момент заряда, [г·см ² /с]

MFB–Mass Fraction Burn, [-]

MPI–Распределенный впрыск,

n – частота вращения двигателя об/мин]

N _c – тепловой поток при сгорании бензина в двигателе, [кВт]

N _i – указанная мощность, [кВт]

p _c – давление в цилиндре, [МПа]

PC – Персональный компьютер,

PFI – впрыск топлива через порт,

RPM – оборотов в минуту,

SCi – Smart Charge Injection – система прямого впрыска Ford,

SI – искровое зажигание,

SPI – одноточечный впрыск,

t _exh – температура выхлопных газов, [°C]

T – крутящий момент двигателя, [Нм]

TBI – впрыск дроссельной заслонки,

ВМТ – верхняя мертвая точка,

В _c – объем цилиндра, [см ³ ]

7s – двигатель

V

рабочий объем, [дм ³ ]

W _d – теплотворная способность бензина, [кДж/кг]

x _DI – доля топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндры двигателя в общем количестве топлива, [ -],

Референции

1. 1. Кедзя, Р., Оконьски, А., «Украшения для систем очистных сооружений с защитным покрытием», Poradnik Serwisowy Nr 1/2002, Instalator Polski, Варшава 2002, Польша0229
2. 2. Кохерсбергер, К., Хайд, К.В., Эмсен, Р., Паркер, Р.Г., «Оценка вертикального четырехдвигательного двигателя Райта 1910 года», AIAA-2001-3387, Американский институт аэронавтики и астронавтики, Рестон, 2001 г. , Соединенные Штаты Америки
3. 3. Мейсон, Ф.К., «Messerschmitt Bf-109B,C,D,E в Люфтваффе и дипломатической службе», Aircam Aviation Series № 39 (Vol.1), Osprey Publishing Limited, ISBN 0- 85045-152-3 Berkshire 1973, Соединенное Королевство
4. 4. Ковалевич, А., «Tworzenie mieszanki i spalanie w silnikach o zapłonie iskrowym», Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, ISBN 83-206-0399-4, Варшава, 1984, Польша,
5. . 5. Цигнар, М., Сендыка, Б., «Определение общей эффективности двигателя SI с прямым впрыском, работающего на расслоенном заряде», Wydawnictwo Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej w Nowym Sączu, ISBN 978 -83-60822-46-3, г. Новы-Сонч, 2008 г., Польша
6. 6. «GDI — прямой впрыск бензина. Новый силник бензиновый. Podstawowe informacje techniczne», Техническая информация, Mitsubishi Motors, MMC Car Poland Co. Ltd., Варшава 1998, Польша
7. 7. Цудзи Н., Сугияма М., Абэ С., «Новый 3,5-литровый бензиновый двигатель V6 Внедрение инновационной стехиометрической системы прямого впрыска D-4S», Fortschritt Berichte — VDI Reihe 12 Verkehrstechnik Fahrzeugtechnik 2006, № 622; ТОМ 2, стр. 136 – 147, VDI-Verlag GmbH, 2006, Германия
8. 8. Ямагучи, Дж. К., «Lexus предлагает V6 с двойным впрыском. 2006 Engine Special Report», Automotive Engineering International, январь 2006 г., стр. 17–20, SAE International, Warrendale 2006, Соединенные Штаты Америки
9. 9. «Lexus IS350 и IS250. Impressive Technical», Turbo&High-Tech Performance, № 02/2006, Source Interlink Media, Anaheim 2006, United States of America
10. 10. Saeki, T., Tsuchiya, T., Iwashi, K., Abe, S. , «Разработка 3,5-литрового двигателя V6 2GR-FSE», Toyota Technical Review vol. 55, № 222, стр. 92 – 97, Toyota Motor Corporation, 2007, Япония
11. 11. Хироши О., Шигео Ф., Муцуми К., Фумиаки Х., «Разработка нового бензинового двигателя с непосредственным впрыском (D-4)». , Технический обзор Toyota, том. 50, № 2, стр. 14 – 21, Toyota Motor Corporation, 2000, Япония
12. 12. Сендыка Б., Нога М. Влияние использования топливной системы с двумя форсунками на процесс Двигатель с искровым зажиганием», Журнал KONES 2010, том 17, № 1, стр. 389 – 397, Европейское научное общество силовых агрегатов и транспорта, Варшава, 2010, Польша
13. 13. Postrzednik, S., Żmudka, Z., „Termodynamiczne oraz ekologiczne uwarunkowania eksploatacji tłokowych silników spalinowych”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, ISBN 978-83-7335-421-0, Gliwice 2007, Poland
14. 14. Lee, Ю., Паэ С., Мин К., Ким Э., «Прогнозирование начала детонации и места самовоспламенения в двигателях с искровым зажиганием», Труды Института инженеров-механиков, Часть D: Журнал автомобилей Engineering, Volume 214, No. 7/2000, Professional Engineering Publishing, Лондон, 2000, Великобритания
15. 15. Рихтер, Т., Теодорчик, А., «Теория сильников тлоковичей», Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, ISBN 83-206-1630-1, Варшава, 2006, Польша
16. 16. Эрикссон, И., Андерссон, И. ., «Аналитическая модель давления в цилиндре в четырехтактном двигателе SI», Труды Всемирного конгресса SAE 2002, Документ SAE 2002-01-0371, Детройт, 2002 г., Соединенные Штаты Америки
17. 17. Амдсен, А., «КИВА -3: Программа KIVA с блочно-структурированной сеткой для сложных геометрий», LA-1 2503-MS, UC-361, Лос-Аламосская национальная лаборатория, Лос-Аламос 1993, Соединенные Штаты Америки
18. 18. Митянец, В., «Взрывная палира в силниках двусувових малей моци», Выдающееся учреждение Института господарков минеральных ресурсов и энергии. Польская академия наук, ISBN 83-87854-31-X, Краков, 1999, Польша,
19. Fortschritt Berichte — VDI Reihe 12 Verkehrstechnik Fahrzeugtechnik 2007, № 639; Том. 1, стр. 127 – 144, VDI-Verlag GmbH, 2007 Германия

Разделы

Информация об авторе

• 1.Введение
• 2.Объект исследований
• 3.Экспериментальные исследования
• 4.КИВА-3В моделирование работы опытного двигателя 22СЗ-ФЭ

6 99с

• 0.Выводы Будущее системы двойного впрыска
• Сокращения и номенклатура

Ссылки

Реклама

Автор:

Бронислав Сендыка и Марцин Нога0003 СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

© 2013 Автор(ы). Лицензиат IntechOpen. Эта глава распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Понимание работы электронной системы зажигания

В связи с широким использованием системы зажигания в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием электронные типы выпадают на один уровень. Искра отвечает за производство пламени и в автомобилестроении, где химическая энергия (воздушно-топливная смесь) преобразуется в механическую энергию (вращение коленчатого вала). Для этого необходима искра.

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, компоненты, схему и принципы работы электронной системы зажигания. мы также познакомимся с преимуществами и недостатками системы.

Подробнее: Все, что вам нужно знать о системе зажигания

Содержание

• 1 Определение электронной системы зажигания
• 2 Компоненты электронной системы зажигания
  • 2. 1 Аккумулятор: Зажигание

  2.22280229

  • 2,3 Электронный модуль управления:
  • 2,4 Арматура:
  • 2,5 катушка зажигания:
  • 2,6 Дистрибьютор:
  • 2,7 Зажигание. 3.1 Подпишитесь на нашу рассылку новостей
    • 3.1.1 Посмотрите видео, чтобы лучше понять:
• 4 Преимущества и недостатки электронной системы зажигания
  • 4.1 Преимущества:
  • 4.2 Недостатки:
  • 4.3 Пожалуйста, поделитесь!

Определение электронной системы зажигания

Электронная система зажигания представляет собой тип системы зажигания, в которой используются электронные схемы, обычно транзисторные. Транзисторы контролируются датчиками для генерации электрических импульсов, которые затем генерируют искру высокого напряжения, которая может сжигать обедненную смесь и обеспечивать лучшую экономичность и более низкий уровень выбросов. Электронная система зажигания полностью контролируется электроникой.

Электронная система зажигания широко используется в авиационных двигателях, велосипедах, мотоциклах и автомобилях, поскольку выполняет те же функции, что и другие типы систем зажигания.

Функция электронной системы зажигания остается прежней, поскольку она подает искру высокого напряжения на свечу зажигания, так что топливно-воздушная смесь может гореть или воспламеняться. Поскольку в системе используются датчики, это повышает надежность и пробег, а также снижает выбросы.

Подробнее: Что нужно знать об масляном радиаторе двигателя

Компоненты электронной системы зажигания

Ниже перечислены компоненты электронной системы зажигания и их функции:

Аккумулятор:

Аккумулятор является источником питания системы зажигания, поскольку он передает системе необходимую энергию в виде выключатель зажигания включен. Используемый тип батареи представляет собой электрохимическую систему, которая накапливает заряд и высвобождает его, когда это необходимо. Эта батарея имеет две клеммы; положительный и отрицательный. Положительная клемма подключена к ключу (замку зажигания), а отрицательная клемма заземлена.

Выключатель зажигания:

Выключатель зажигания — это нижняя часть питания, которая включает и выключает систему. Когда он включен, питание подается от батареи, а когда выключено, подача питания прекращается.

Электронный блок управления:

Здесь начинается электронная работа в системе, когда она включает и выключает первичный ток. Компонент также известен как блок управления системой зажигания. это то, что автоматически отслеживает и контролирует время и интенсивность искры.

Устройство получает сигналы напряжения от якоря и включает и выключает первичную обмотку. Электронные блоки управления размещаются отдельно вне распределителя или размещаются в коробке электронного блока управления автомобиля.

Арматура:

Арматура создает магнитное поле в системе. в отличие от аккумуляторной системы зажигания, которая имеет контактные точки прерывания, в электронной системе зажигания она заменяется якорем. этот якорь состоит из упора с зубьями, который является движущейся частью, вакуумного опережения и приемной катушки для улавливания сигналов напряжения.

Электронный модуль собирает сигналы напряжения с якоря, чтобы можно было замыкать и размыкать цепь. Это устанавливает синхронизацию распределителя для точной подачи тока на свечи зажигания.

Катушка зажигания:

Преимущество катушки зажигания заключается в том, что она помогает подавать высокое напряжение на свечу зажигания. Компонент представляет собой трансформатор импульсного типа и производит короткое пламя или искру высокого напряжения для горения. Катушка зажигания состоит из двух наборов обмоток, которые включают первичную обмотку (внешнюю обмотку) и вторичную обмотку (внутреннюю обмотку).

Распределитель:

Ток течет от первичной обмотки, при этом распределитель управляет включением и выключением цикла протекания тока. Он используется для распределения тока на каждую свечу зажигания в многоцилиндровых двигателях. Наконец,

Свечи зажигания:

Свеча зажигания — это компонент, который генерирует искру внутри цилиндра, используя высокое напряжение катушки зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси.

Подробнее: Что нужно знать о двигателях с турбонаддувом

Схема электронной системы зажигания:

Принцип работы

Как и другие типы систем зажигания, электронная система зажигания менее сложна и проста для понимания. Его работа начинается с запуска двигателя, то есть при включенном зажигании. Аккумулятор подает питание, так как отрицательная клемма заземлена, а положительная подключена к замку зажигания.

Питание подается на катушку зажигания, которая имеет две обмотки, если вы помните; первичная и вторичная обмотка. Эти обмотки изолированы, но первичная обмотка толще вторичной. Между ними находится железный стержень, который помогает генерировать магнитное поле. Якорь вырабатывает энергию при вращении, он подключен к электронному модулю, происходит магнитный захват. Когда магнитный датчик и якорь соприкасаются, создается сигнал напряжения. Он генерирует дальше, пока не будет сгенерирован сильный сигнал напряжения.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Напряжение подается на распределитель, который содержит ротор, который вращается, и есть точки распределителя, настроенные в соответствии с опережением зажигания. Ротор опережает любую из точек распределителя, вызывая скачки напряжения через воздушный зазор от ротора к точке распределителя. Затем он отправляется на соседнюю клемму свечи зажигания по кабелю высокого напряжения. Затем возникает разность потенциалов между центральным электродом и заземляющим электродом, что является причиной образования искры на кончике свечи зажигания, и происходит сгорание.

Подробнее: Что нужно знать о приводном ремне

Посмотрите видео, чтобы лучше понять:

Преимущества и недостатки электронной системы зажигания

Преимущества:

Ниже приведены преимущества электронной системы зажигания в различных областях применения:

• Меньшее количество движущихся частей повышает эффективность их работы.
• Требуется минимальное обслуживание.
• Повышает эффективность использования топлива.