Влияет ли зажигание раннее на расход топлива: При раннем зажигании расход топлива – Защита имущества

При раннем зажигании расход топлива – Защита имущества

Проверка момента зажигания

Установка требуемого момента опережения зажигания – это, бесспорно, важный пункт в общей работе автомобиля, который обеспечивает нахождение в норме всех важнейших характеристик: расход топлива, мощность, обороты холостого хода, приемистость и т.д. Поэтому очень важно следить за данным показателем путем регулярной проверки момента. Причем желательно осуществлять эту процедуру при каждом обслуживании авто.

Определить, правильно ли установлен описываемый показатель, можно при помощи двух инструментов: контрольной лампы и стробоскопа.

Итак, осуществлять проверку при помощи контрольной лампы следует по такой инструкции:

1. Прибор подсоединить к конденсатору параллельно.
2. При помощи пусковой рукоятки производить повороты коленчатого вала до тех пор, пока разносная пластина на роторе не станет максимально близко к контакту на крышке распределителя, который соединяется также со свечой первого цилиндра.
3. Включить зажигание.
4. До тех пор, пока не загорится лампа, медленно поворачивать коленчатый вал.
5. В данный момент метки должны совпадать. В случае если лампа начнет гореть до того, как совпадут метки, или же после, то это верный признак неправильно установленного зажигания.

Проверить анализируемый показатель при помощи стробоскопа можно, следуя таким пунктам:

• Прибор соединить с системой зажигания автомобиля.
• Завести двигатель, вместе с тем установив частоту вращения коленчатого вала около 900 оборотов в минуту.
• Свет импульсивной лампы стробоскопа направить на шкив коленчатого вала так, она освещала также и метки.
• По причине того, что свет лампы появляется синхронно со вспыхиванием искры между электродами свечи от первого цилиндра, то метка на шкиве кажется неподвижной. Если же момент будет установлен верно, то все метки совпадут. Но если они сместятся, то нужно обязательно добиться их совпадения путем поворотов корпуса распределителя.

Также для проверки можно использовать и такой прием: выехать на ровную дорогу, осуществить хороший разгон автомобиля и двигаться на четвертой передаче при скорости около 50 км/ч. После этого резко и до упора надавить на тормоза. Если данное действие станет причиной возникновения небольших, непродолжительных детонационных звуков мотора, то это признак верной установки момента зажигания. Если же звуки слишком сильные, то это – раннее зажигание, если они вообще отсутствуют, то позднее.

В рамках этого я рекомендую также ознакомиться с признаками неправильно установленного зажигания, что поможет предупредить неравномерную работу двигателя:

1. Проблемы с пуском.
2. Повышенный расход топлива.
3. Уменьшение уровня приемистости и мощности.
4. Неустойчивый холостой ход.
5. Провал при нажатии на «газ».
6. Перегрев.
7. Выстрелы в карбюратор или глушитель.
8. Детонация.

Чем чревато раннее и позднее зажигание

Чересчур раннее и позднее зажигание являются верным способом прекращения исправной работы двигателя. Для того чтобы мотор был способен предоставлять нужную мощность, искра в цилиндр должна подаваться только в тот момент, когда вся энергия безвоздушной смеси, которая в этот момент сжата в цилиндре (особенно если механизм работает на дизеле), могла бы быть использована на максимальном уровне.

Если же искру подать не вовремя, то смесь воспламенится или слишком поздно (в таком случае определенная часть энергии выйдет через выхлопную трубу), или слишком рано (в этом случае определенная часть энергии начнет работать против движений поршня). Поэтому автовладелец должен уметь распознавать и не допускать раннее и позднее зажигание. Теперь более подробно о каждом процессе.

Раннее зажигание характеризуется тем, что процесс сгорания дизеля завершается до того момента, когда поршень придет в нужную ему точку. При этом площадь, которая заключена внутри петли, является эквивалентной по отношению к отрицательной работе. Это связано с тем, что на сжатие газов, процесс сгорания которых уже произошел, затрачивается больше сил, чем возникает после их расширения. Явные признаки раннего зажигания выглядят следующим образом:

• Характерные звонкие, металлические звуки, возникающие как в цилиндре, так и в двигателе и способствующие перегрузке деталей мотора и усиленной разработке подшипников.
• Уменьшение мощности агрегатов и числа оборотов в силовых цилиндрах.
• Неустойчивая работа двигателя на малых оборотах.
• Увеличение расхода топлива.
• Усиление износа элементов двигателя.

Что касается позднего зажигания, то оно не менее опасно, чем раннее. Его основная особенность в том, что процесс горения смеси осуществляется при пониженном уровне давления и увеличенном уровне объема в цилиндре. В данном случае смесь в цилиндре догорает на протяжении всего процесса расширения.

Определить возникновение позднего зажигания можно по таким признакам:

1. Увеличение расхода горючего материала.
2. Высокий уровень отложений нагара в цилиндре.
3. Потеря мощности.
4. Сильный перегрев двигателя.

Как видим, эти два явления попадают в категорию нежелательных для любого автомобиля, так как и ранний, и поздний момент несут вред для процесса функционирования истинного сердца и души машины – двигателя.

Регулировка момента

Если уж было выяснено, что угол опережения зажигания установлен неправильно, то это нужно сразу же исправить.

Я рекомендую следовать такой инструкции:

• Ослабить болт, который крепит корпус трамблера, для того, чтобы можно было осуществить его свободное вращение. Для того, чтобы отрегулировать анализируемый показатель, нужно будет поворачивать трамблер в разных направлениях, что зависит от того, какое зажигание нужно – более раннее или позднее.
• Если бегунок производит свои вращения по часовой стрелке, то при смене его движений (то есть поворот корпуса против часовой стрелки) будет установлено более раннее. Точно также, если наоборот. Тут может понадобиться помощник и даже не один, так как кто-то будет газировать, кто-то проверять, а кто-то крутить трамблер.
• Пока двигатель осуществляет свою работу на повышенных оборотах, нужно произвести настройку. Для этого: плотно взяться за корпус трамблера и медленно вращать его в разные стороны до тех пор, пока метка не окажется в положенном ей месте. Периодически положение метки следует перепроверять при помощи стробоскопа. Когда необходимая настройка будет достигнута, трамблер нужно зафиксировать, крепко затянув крепежный винт.

В целом, настройка описываемого показателя не относится к категории особенно сложных. Это в значительной мере упрощает жизнь автовладельца, но также и кладет на него огромную ответственность в виде регулярной проверки и, если нужно, обязательной регулировки момента зажигания. Я советую всегда помнить об этом, ведь данный показатель имеет весомое влияние на сроки эксплуатации авто.

Видео “Как отрегулировать момент зажигания”

На записи показано как можно самостоятельно настроить момент зажигания автомобиля.

Изначальный угол опережения зажигания под определенный бензин выставляется при работе двигателя автомобиля на холостом ходу. Такое опережение необходимо для правильной работы двигателя. При его работе под нагрузкой необходимо еще большее опережение зажигания, что достигается за счет работы центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания. Но, если начальный угол выставлен слишком рано, то работа регуляторов накладывается на этот неправильный угол, делая зажигание настолько ранним, что приводит к большим проблемам в работе двигателя.

Признаки раннего зажигания

В зависимости от того насколько угол опережения зажигания отклонился от нормы признаки раннего зажигания будит либо практически незаметны, либо видны практически невооруженным взглядом.

— Проблема с запуском двигателя.
Двигатель запускается не с первого-второго раза. Может быть обратное вращение коленчатого вала после выключения зажигания.

— Двигатель автомобиля неустойчиво работает на холостом ходу.
Выровнять обороты ХХ винтами на карбюраторе невозможно или двигатель работает устойчиво только при установке повышенных оборотов.

— Вялая динамика автомобиля на скорости.
При этом трогание с места и разгон могут быть вполне приемлемыми, а вот на скорости мощность и приемистость двигателя недостаточные («машину как-будто кто-то держит сзади»).

— «Стучат пальцы».
Постоянная детонация (дробный, стрекочущий звук от двигателя) при движении автомобиля, усиливающаяся при нажатии на педаль «газа» и не пропадающая после ее отпускания.

— Свечи зажигания черные.
Плохо сгорающее топливо оседает черным нагаром на свечах зажигания приводя к их быстрому выходу из строя.

— «Выстрелы» в глушитель при работе на холостом ходу.
Не сгоревшее топливо догорает в глушителе хлопками. Пропуски зажигания через раз работающих свечей зажигания.

— Черный дым из глушителя.
Дымит не сгоревшее топливо.

— Повышенный расход топлива.
На выполнение своей работы в режиме слишком раннего зажигания двигателю требуется намного больше топлива.

Перечисленные выше признаки раннего зажигания могут быть признаками других неисправностей, например, с карбюратором («переливает»), топливной системы (слишком сильно качает бензонасос), системой зажигания и пр. Но, в любом случае при их появлении в первую очередь проверяем правильность установки угла опережения зажигания, а потом уже смотрим карбюратор и все прочее.

Причины появления раннего зажигания

— Причиной слишком раннего зажигания чаще всего является неверно выставленный момент опережения зажигания на холостом ходу двигателя. Все рекомендации и требуемые углы опережения зажигания см. в следующих статьях на сайте: «Установка угла опережения зажигания на ВАЗ 2108, 2109, 21099», «Установка угла опережения зажигания на ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107».

— Если начальный угол опережения зажигания выставлен правильно, а признаки слишком раннего зажигания все же имеются, то следует проверить центробежный регулятор опережения зажигания. Он должен включаться в работу на оборотах чуть выше оборотов холостого хода и постепенно, в зависимости от оборотов двигателя увеличивать угол. Ослабление или поломка пружин регулятора могут привести к тому, что центробежный регулятор будет сразу увеличивать угол опережения зажигания до недопустимых значений.

— На автомобилях ВАЗ 2105, 2107 с контактной системой зажигания следует проверить зазор между контактами прерывателя в трамблере, так как его величина напрямую влияет на угол опережения зажигания.

Примечания и дополнения

— Основной проверкой наличия раннего или наоборот позднего зажигания на автомобилях ВАЗ 2105, 2107, 2108, 2109, 21099 является проверка в движении. Когда, двигаясь со скоростью 40-50 км/ч, на ровном участке дороги, резко нажимаем на педаль «газа». Должна возникнуть небольшая кратковременная детонация (дробный, стрекочущий звук со стороны моторного отсека). Если она появилась и пропала, хорошо, зажигание выставлено верно. Появилась и не пропадает, зажигание слишком раннее. Нет никакой детонации — позднее зажигание.

Еще статьи по системе зажигания автомобиля

Принцип действия любого автомобильного двигателя внутреннего сгорания основан на использовании энергии, получающейся вследствие динамичного расширения воспламенённой топливной смеси.
Момент воспламенения топлива в цилиндре (цилиндрах) влияет на мощностные характеристики мотора, а также на то, запустится ли он вообще.
Именно своевременность вспышки топливной смеси и является сутью определений «раннее» и «позднее» зажигание. Рассмотрим подробнее, как момент зажигания влияет на работу ДВС, а также, как определить раннее или позднее зажигание по характеру работы двигателя.

Влияние момента зажигания на работу ДВС

Схема раннего зажигания (детонация)

Раннее зажигание вызывает ударную волну сгоревшего топлива, что негативно влияет на всю поршневую систему.

Прежде всего нужно сказать, что споры о том, какое зажигание лучше – раннее или позднее – в принципе не имеют смысла, потому что только своевременное воспламенение смеси позволяет добиться максимальной «отдачи» от двигателя.
Посмотрим, что происходит при слишком ранней вспышке горючего (признаки раннего зажигания).
Поршень двигается к верхней мёртвой точке (ВМТ), сжимая смесь газов. И тут, когда до ВМТ ещё далеко, происходит вспышка – по сути, взрыв. Поршень, движимый силами инерции (а при движении авто, вдобавок, они многократно возрастают), продолжает «подъём», преодолевая сопротивление встречной ударной волны.
Это сопротивление уже вызывает потерю мощности. При этом возникает сильная детонация, которая ещё и разрушительно действует на детали двигателя.
Детали кривошипно-шатунной группы работают согласованно с газораспределительным механизмом, поэтому чересчур ранняя вспышка вызовет и «выстрел» во впускной коллектор.
Итак, симптомами раннего зажигания являются:

• детонация при работе двигателя, особенно слышная при резком нажатии на педаль «газа»;
• хлопки во впускном тракте;
• неравномерная работа на холостом ходу;
• ухудшение тяговых характеристик мотора.

Признаки позднего зажигания

Признак позднего зажигания

Смоделируем теперь ситуацию, когда вспышка топливной смеси произошла позже, чем необходимо – когда он уже находится в ВМТ или миновал её.

Позднее зажигание снижает мощность двигателя и увеличивает расход топлива — сгоревшее топливо идет на «обогрев отмосферы».

В этом случае топливная смесь не будет сгорать не совсем вовремя. То есть в момент, когда поршень уже миновал нижнюю мёртвую точку в процессе такта рабочего хода, смесь будет продолжать гореть. И в результате остатки сгорающего топлива будут вытолкнуты поршнем в выпускной коллектор. Понятно, что энергия сгоревшего горючего не будет при этом реализована по назначению целиком – часть её пойдёт на обогрев атмосферы.
И в результате симптомами позднего зажигания явятся:

• ухудшение мощности двигателя, он не будет развивать максимальных оборотов, динамика разгона автомобиля упадёт;
• неравномерная работа на холостом ходу;
• хлопки в глушителе.

Это общее описание влияния угла опережения зажигания на работу двигателя. Речь идёт именно об опережении, потому что оптимальное время вспышки – не тот момент, когда поршень находится в ВМТ, а именно чуть раньше – т.е. зажигание «опережает» работу механической части мотора – кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов.
На разных ДВС регулировка угла опережения осуществляется по-разному. Рассмотрим основные моменты более подробно.

Регулировка зажигания на карбюраторных двигателях

Регулировка зажигания поворотом трамблера

Она производится поворотом корпуса распределителя зажигания (трамблёра), вал которого приводится в движение путем передачи крутящего момента от двигателя через промежуточные шестерни. На двигателях семейства ВАЗ 2108 вал трамблёра приводится во вращение путём непосредственного зацепления за распредвал, но это не имеет принципиального значения. Самое главное – точная согласованность системы зажигания с механикой ДВС.

Вращением трамблера регулируется желаемый момент зажигания. Устанавливать позднее или раннее зажигание это дело каждого и зависит от желания экономить топливо или манеры вождения.

Вне зависимости от того, какой трамблёр установлен – контактный или бесконтактный (с датчиком Холла), поворот его корпуса против направления вращения ротора увеличивает угол опережения зажигания. То есть, чтобы сделать зажигание «пораньше», нужно определить, в какую сторону вращается ротор – можно снять крышку с распределителя и провернуть коленвал. Куда крутить трамблёр для раннего зажигания – будет видно наглядно.
Но не всегда требуемый угол опережения зажигания определяется заданными заводом характеристиками двигателя. На его величину также влияет октановое число топлива.

Очень наглядно это видно при использовании газобаллонного оборудования на авто с карбюраторными моторами. При первом переключении с бензина на газ машина отказывается разгоняться. Чтобы добиться нормальной работы двигателя, приходится не просто поставить зажигание пораньше, а повернуть трамблёр до предела против хода. И наоборот, при переключении обратно на бензин такое опережение зажигания будет излишним – об этом «скажет» стук поршневых пальцев, вызванных детонацией.
Это объясняется большой разницей октановых чисел газа и бензина.
Очень простой, но эффективный способ проверки точности установки угла опережения – это испытание работы мотора в движении. При резком нажатии педали газа в набирающем обороты двигателе должен появиться лёгкий кратковременный стук поршневых пальцев.

Бензиновые двигатели с впрыском топлива (инжекторные)

Признаки позднего зажигания на инжекторе те же, что и на карбюраторном двигателе. Но в этом случае самостоятельную регулировку угла опережения не сделать.
Дело в том, что работой систем зажигания и впрыска топлива управляет электронный блок управления. Он подаёт управляющие импульсы системам после обработки сигналов от датчика положения распределительного вала и датчика коленвала. Корректировка момента искрообразования производится также с учётом сигнала от датчика детонации.
Чтобы определить точную причину сбоев в работе, необходима профессиональная диагностика. Допустим, что прозвонка ДПРВ мультиметром не выявила неисправности. Но осциллограф может показать, что характеристики сигнала, исходящего от датчика, не соответствуют нормам. Сделать более раннее зажигание на инжекторе можно, изменив программу ЭБУ, то есть «перепрошив» «мозги».

Дизельные двигатели

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Применительно к дизельным двигателям говорить о раннем или позднем зажигании можно лишь для того, чтобы рассматривать сходные процессы в привычных терминах. На этих моторах воспламенение топлива происходит в результате сильного сжатия топливовоздушной смеси. Поэтому ни свечей зажигания, ни вообще системы зажигания на них нет.
Если Вы ранее не интересовались более плотно дизелями, а только слышали, что работают они на другом топливе – солярке, то, возможно, знаете, что свечи там всё-таки есть. Но это – свечи накаливания и предназначены они для прогрева камеры сгорания, а не для воспламенения топливной смеси.

Для запуска дизеля в зимнее время и мороз не только выставляют ранний впрыск, но и ставят предпусковые подогреватели Вебасто, Гидроник, Бинар и другие.

Говоря о, скажем, признаках позднего зажигания на дизеле, имеют в виду момент впрыска топлива в камеру сгорания. Именно его своевременность и оказывает влияние на работу двигателя. А симптомы того, что впрыск произошёл раньше или позже, чем необходимо, будут такими же, как и на бензиновых моторах. Правда, при «позднем зажигании» дизель будет страшно дымить – гораздо сильнее и «ароматней» своего бензинового собрата.
На дизелях более ранних конструкций установить на дизеле более раннее зажигание можно, повернув корпус топливного насоса высокого давления (ТНВД). Это объясняется тем, что ТНВД в таких моторах объединял в себе сразу несколько насосов – для каждой форсунки свой насос (плунжерная пара). Особенно актуальным для дизеля «раннее» зажигание становится в мороз – зимой запуск мотора проблематичен и требует тщательной настройки подачи топлива.

Впрыск топлива более современных дизелей организован несколько иначе. ТНВД создаёт давление топлива в единой топливной магистрали, а оттуда оно распределяется по цилиндрам. Такие системы получили название Common rail – в переводе с английского «общая магистраль».
Такая организация впрыска топлива позволяет сделать качество воспламенения независимым от угла поворота коленвала. Если такой дизель при работе и проявляет признаки «неправильного зажигания», то это значит, что система впрыска нуждается в тщательной диагностике и ремонте.

В заключение можно сказать, что неправильная (не по меткам) установка звёздочек или шестерен ГРМ может повлиять на работу двигателя так же, как и неправильный угол опережения зажигания.

“>

Давайте будем откровенны! Общие проблемы обслуживания систем GDi

Несмотря на дебют в середине 1950-х годов, система непосредственного впрыска (GDi) только недавно стала популярной, поскольку производители транспортных средств ищут более эффективные способы обеспечения соответствия все более строгим нормам, касающимся выбросов. Благодаря впрыску топлива под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания, инновационная система улучшает распыление и распределение топлива, обеспечивая снижение выбросов CO2, расхода топлива и улучшение характеристик двигателя.
 
Так почему же технология с таким большим количеством положительных качеств не использовалась раньше? Все просто! Как и у многих вещей, у нее есть как плюсы, так и минусы. В случае GDi это также означает ряд общих проблем, связанных с обслуживанием, таких как образование нагара, испарение масла и раннее зажигание на низких оборотах. В этой статье мы подробнее расскажем об этих проблемах, и что самое главное, о том, как мы можем помочь вам преодолеть их?

• Разжижение картерного масла топливом. Поскольку форсунки расположены внутри камеры сгорания, топливный факел может проходить сквозь кольца, вниз по дальней стенке цилиндра и попадать в поддон картера, загрязняя масло и влияя на его вязкость. Это может стать причиной таких проблем, как повышенный износ поршней, колец и цилиндров, снижение защиты от образования нагара, более высокий расход масла и более быстрое его окисление.
• Масляные пары.  Повышенная температура и повышенное давление в двигателях с системой GDi могут ускорять испарение масла. Масляные пары, проходящие через более холодные области двигателя, такие как впускные клапаны, поршневая головка и каталитическая система, могут привести к образованию нагара и образованию капель масла. Поскольку, в отличие от двигателей с системами распределенного впрыска топлива, эти капли не смываются топливом, они могут покрывать клапан и запекаться на нем, снижая производительность двигателя.
• Испарение масла. Повышенная температура в картере может также привести к испарению части масла, что означает, что топливо может стать более обогащенным. Как и в случае разжижения картерного масла топливом, это влияет на вязкость масла, ускоряет износ основных компонентов и сокращает срок службы масла. 
• Образование нагара. Опять же, поскольку топливо больше не проходит сквозь клапаны и не очищает их, это может привести к образованию нагара как на инжекторах, так и на клапанах, вследствие чего ограничивается подача топлива и воздуха в цилиндры. Со временем образовавшийся нагар может ухудшать работу двигателя, что будет выражаться в снижении его мощности и повышении расхода топлива. 
• Раннее зажигание на низких оборотах. Для краткости это явление называется LSPI. Обычно оно происходит на низкой скорости при высокой нагрузке.  Появление LSPI обусловлено попаданием капель топлива в камеру сгорания и их воспламенением до появления искры. Это нарушение нормального цикла сгорания топлива может стать причиной повышения давления в двигателе, что приведет к появлению детонации и с высокой долей вероятности к серьезным внутренним повреждениям. 

Поскольку эти проблемы могут возникать всего через 5000 километров пробега, диагностика и устранение подобных неисправностей на ранней стадии имеет важное значение. В противном случае они повлияют не только на эксплуатационные характеристики автомобиля и расход топлива, но и, если не обращать на них достаточно длительное время, к серьезному повреждению двигателя, что потребует длительного и дорогостоящего ремонта.

Хорошая новость заключается в том, что, как ведущий поставщик оригинальных систем GDi, мы понимаем всю сложность техобслуживания и ремонта этих чрезвычайно сложных систем, работающих под очень высоким давлением. И наряду с оригинальными деталями мы предоставляем инструменты и практические наработки, которые вам понадобятся для устранения этих проблем задолго до того, как они будут предоставлять большую опасность для двигателя.

Наш однодневный учебный курс, например, охватывает ключевые темы, такие как основные сведения о системе GDi, работа ее компонентов и диагностика, режимы работы топливной системы, тестирование и измерение давления топлива, а также распространенные неисправности, и сформирует у вас навыки безопасной и быстрой работы с этими системами и заблаговременного выявления любых проблем.

Для выполнения более глубокой диагностики и ремонта мы также предлагаем широкий ассортимент диагностического и испытательного оборудования. В него входит наш диагностический сканер серии DS , позволяющий считывать коды ЭБУ и активировать механизмы управления, диагностический комплект для контуров высокого давления HD3000,  мультисистемный универсальный тестер для контуров низкого давления LP35, и набор для тестирования электронных форсунок, позволяющий проверять индуктивность, сопротивление и изоляцию форсунок.

Совсем недавно мы также запустили производство испытательного прибора Hartridge Excalibur GDi Master, позволяющего тестировать как системы GDi, так и системы распределенного впрыска (PFi) всего за пять минут. Используя дополнительное оборудование для ультразвуковой очистки, вы сможете удалять даже самый стойкий нагар.

Таким образом, хотя эти распространенные проблемы обслуживания отчасти и повлияли на медленное внедрение этой системы автопроизводителями, абсолютно нет причин, по которым они должны замедлить ваш выход на этот рынок! Благодаря необходимым деталям, инструментам и знаниям от эксперта в области производства оригинального оборудования, такого как Delphi Technologies, вы сможете получать свою долю прибыли в одной из самых быстрорастущих и наиболее прибыльных областей ремонта автомобилей на сегодняшний день.

понятие, влияние на ДВС, настройка

С каждым годом вопрос об экологичности автомобилей стоит все острей: люди начинают больше заботиться об окружающей среде. Не считая автомобильного производства, основной урон экологии наносят выхлопные газы. Чтобы снизить выбросы ОГ в атмосферу, нужно добиться лучшего и полного сгорания топлива. Но такие смеси, скорее всего, будут бедными, а это увеличивает температуру. Полнота сгорания топлива, в свою очередь, определяется поддержанием стехиометрического состава смеси и моментом ее поджога, а это влияет не только на экологичность, но и на развиваемую мощность. Эта точка воспламенения может обозначается как угол опережения зажигания (УОЗ)

Угол опережения зажигания — это угол, на который успевает повернуться коленчатый вал от момента возникновения искры до момента достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). При нормальном угле опережения зажигания смесь воспламеняется за 10–12ᴼ до попадания поршня в ВМТ.

При корректно выставленном угле опережения зажигания, энергия, высвободившаяся при сгорании смеси, должна с силой толкнуть поршень вниз. Для этого воспламенение должно происходить в момент до достижения поршнем ВМТ — на такте сжатия.

Если смесь поджечь раньше нужного времени (раннее зажигание) в наиболее удаленной от точки начального воспламенения смеси, то энергия от сгоревших газов будет мешать поднимающемуся поршню, двигаясь навстречу ему. Из-за этого энергия, высвободившаяся от сгорания смеси, начинает бить по стенкам цилиндра и дну поршня. Вследствие этого и появляется неприятный звук, похожий на взрыв, отдающийся звоном в двигателе.

Влияние УОЗ на выбросы выхлопных газов

Угол опережения зажигания влияет не только на расход топлива и момент, но и на состав выхлопных газов: с увеличением УОЗ возрастает содержание углеводорода (НС) и окислов азота (NOx) в выхлопе. Это связано с ростом температуры сгорания.

При работе на обедненных смесях, используемых все чаще, требуется больший угол опережения зажигания, чтобы компенсировать меньшую скорость горения. Так будет обеспечено снижение потребления топлива и высокий крутящий момент, но смесью нужно управлять очень точно, чтобы добиться лучшего компромисса в отношении экологичности выхлопа.

Эффективность снижения выбросов отработавших газов при смещении УОЗ для бензина АИ-95-К5 Газпромнефть: а) изменение коэффициента Кge (удельный расход топлива), б) изменение коэффициента KCH (углеводорода), в) изменение коэффициента KNOx (окись азота)

В современных ДВС УОЗ меняется в зависимости режима работы мотора. При росте УОЗ значительно возрастает температура сгорания, что в свою очередь вызывает повышение окислов азота NOx. С другой стороны, при уменьшении УОЗ процесс сгорания смещается на такт расширения. Температура отработавших газов также повышается в конце расширения. Это способствует более полному окислению СН.

УОЗ и работа двигателя

Негативные последствия при раннем зажигании:

• перегрев деталей ДВС,
• падение мощности,
• разрушение прокладки под ГБЦ,
• разрушение перегородки поршневых колец.

Если поджечь смесь позже оптимального момента (позднее зажигание), когда поршень после достижения ВМТ начинает движение вниз, энергия от сгоревших газов уходит в выпуск, снижается эффективность работы мотора.

Неправильно подобранное зажигание негативно влияет на эффективность и ресурс двигателя, а также приводит к увеличению расхода топлива.

Возможные проблемы с неправильно выставленными углами зажигания:

• затрудненный пуск мотора,
• увеличенный расход топлива,
• плохая отзывчивость мотора на нажатие педали газа,
• детонация в ДВС,
• черный дым из глушителя.

Настройка угла зажигания при чип-тюнинге

На заводах настраивают углы опережения зажигания с расчетом на низкокачественное топливо, обычно оставив запас в пару градусов. Это позволяет обеспечить гарантийный ресурс двигателя даже при использовании топлива плохого качества. Но на таком топливе мощность и крутящий момент снижаются. При обычной езде владелец может и не заметить, что с авто что-то не так, но при активном педалировании проблема проявит себя.

Визуализация карты базового УОЗ в программе ChipTuningPRO

При чип-тюнинге калибровщик правит УОЗ, используя запасы по углам зажигания, оставленные заводом-производителем. После чиповки повысятся требования к топливу: нужно будет заливать хороший АИ-95 или АИ-98. Из плюсов — автомобиль станет более динамичным и отзывчивым (благодаря настройке УОЗ и другим изменениям в тюнинг-прошивке).

Подробнее о возможностях чип-тюнинга читайте в материале сайта.

Провести регулировку углов опережения зажигания и сделать чип-тюнинг можно у наших партнеров в любом городе России. Ближайших из них можно найти на карте ниже.

Рекомендуем посмотреть

Раннее зажигание — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Раннее зажигание

Cтраница 1

Раннее зажигание может привести к появлению детонации за счет повышения давления и температуры сгорания.  [1]

Раннее зажигание характеризуется потерей мощности и стуками в двигателе, позднее зажигание — также потерей мощности и перегревом двигателя. Для устранения неисправности следует отрегулировать момент зажигания при помощи октан-корректора.  [2]

Раннее зажигание может привести к появлению детонации за счет повышения давления и температуры сгорания. Повышение температуры охлаждающей жидкости увеличивает возможность детонации.  [4]

При раннем зажигании ( угол опережения зажигания больше оптимального) максимальное давление в цилиндре достигается до прихода поршня в в. В результате на поршень действуют большие усилия, направленные против его движения, что приводит к потере мощности, снижению экономичности, перегреву двигателя и возникновению детонации с характерными металлическими стуками и форсированным изнашиванием деталей.  [5]

При раннем зажигании ( большой угол опережения зажигания, кривая 7) происходит резкое возрастание давления в цилиндре двигателя, препятствующее движению поршня. Также ухудшается приемистость и наблюдается неустойчивая работа двигателя в режиме холостого хода.  [6]

При слишком раннем зажигании или его запаздывании двигатель работает неправильно, в результате чего снижается его мощность и до 30 процентов может увеличиться расход топлива. Зажигание должно устанавливаться точно в соответствии с инструкциями завода-изготовителя.  [7]

При слишком раннем зажигании появляются выделяющиеся из общего шума стуки. Мощность агрегата и число оборотов уменьшаются.  [9]

При очень раннем зажигании, когда наблюдается сильная детонация, может быть пробита прокладка головки блока и могут прогреть клапаны и поршни. При очень позднем зажигании резко возрастает расход бензина, теряется приемистость двигателя и он чрезмерно нагревается.  [11]

При слишком раннем зажигании мощность двигателя также понижается, но при этом повышается и температура топливо-воздушной смеси и, как результат, повышается склонность топлива к детонации.  [12]

При слишком раннем зажигании, когда слышна сильная детонация, может быть пробита прокладка головки блока и могут прогореть клапаны и поршень. При очень позднем зажигании резко растет расход топлива, и двигатель перегревается.  [13]

При слишком раннем зажигании, когда слышна сильная детонация, может быть пробита прокладка головки цилиндров и могут прогореть клапаны и поршни. При слишком позднем зажигании резко растет расход топлива и двигатель перегревается.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

Оптимальный угол — опережение — зажигание

Оптимальный угол — опережение — зажигание

Cтраница 1

Оптимальный угол опережения зажигания меняется в зависимости от состава смеси.  [2]

Оптимальный угол опережения зажигания зависит от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. В первом случае увеличивается скорость движения поршня, и чтобы рабочая смесь успела сгореть, необходимо увеличивать опережение зажигания. Рост нагрузки обусловлен увеличением открытия дроссельной заслонки и характеризуется увеличением наполнения цилиндров. В результате продолжительность сгорания смеси уменьшается и, следовательно, необходимо уменьшать угол опережения зажигания.  [3]

Подбирают оптимальный угол опережения зажигания, обеспечивающий наибольшие показания весов тормоза на данном скоростном режиме. На установленном режиме замеряют угол опережения зажигания, частоту вращения коленчатого вала, крутящий момент двигателя и часовой расход топлива.  [4]

Определяется и регулируется оптимальный угол опережения зажигания с помощью средств технического диагностирования двигателя и систем электрооборудования.  [6]

Определяется и регулируется оптимальный угол опережения зажигания с помощью средств технического диагностирования двигателя и системы электрооборудования.  [7]

Подобно тому, как у карбюраторных двигателей существует оптимальный угол опережения зажигания, у двигателей с воспламенением от сжатия существует оптимальный угол опережения впрыска топлива.  [8]

При изменении числа оборотов и нагрузки двигателя меняется и оптимальный угол опережения зажигания.  [9]

Для осуществления наивыгоднейшего рабочего процесса в двигателях с искровым зажиганием должен быть установлен оптимальный угол опережения зажигания, который подбирается для каждого вида двигателя на заводе-изготовителе экспериментальным путем. Обычно в более быстроходных двигателях угол опережения зажигания больше, а в двигателях с большей степенью сжатия угол опережения зажигания бывает меньше, чем в двигателях с низкой степенью сжатия ( фиг.  [10]

В случае использования плоской камеры процесс сгорания, напротив, самый медленный, и при этом оптимальный угол опережения зажигания должен быть самый большой. Камера сгорания типа Nebula также обеспечивает быстрое сгорание.  [12]

При вращении регулировочных гаек в ту или иную сторону поворачивается корпус прерывателя-распределителя. Оптимальный угол опережения зажигания получается в результате корректировки начального установочного угла / ( рис. 4.17, д), вносимой центробежным ( кривая 2) и вакуумным ( кривые 3) регуляторами опережения зажигания. Кривая 2 характеризует изменение момента зажигания. При полной нагрузке двигателя дроссельная заслонка полностью открыта и вакуумный автомат не работает. Кривые 3 отражают работу обоих автоматов.  [13]

Водитель должен хорошо знать, что на увеличение расхода топлива существенно могут оказывать влияние системы зажигания и охлаждения. При исправной системе зажигания обеспечиваются оптимальный угол опережения зажиганий и хорошее качество искры между электродами свечей. Помните, как раннее, так и позднее зажигание снижает мощность двигателя и значительно увеличивает расход топлива.  [14]

Во время работы двигателя с одной и той же нагрузкой увеличивают угол опережения зажигания ( исходя из уже известного угла опережения зажигания при работе двигателя с полной нагрузкой с данным числом оборотов) и измеряют при этом расход топлива. Точки кривых, соответствующие наименьшему удельному расходу топлива, характеризуют оптимальный угол опережения зажигания для каждой данной нагрузки ( фиг. Пологий характер протекания кривых удельного расхода топлива показывает, что в противоположность установке угла опережения зажигания в зависимости от числа сборотов установка угла опережения зажигания в зависимее от нагрузки может производиться менее точно, причем величина оптимального угла опережения зажигания лишь в незначительной степени зависит от числа сборотов. Дополнительное изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки составляет примерно 10 — 20 по углу поворота коленчатого вала.  [15]

Страницы:      1    2

Настройка автомобиля под себя

Все возможные узлы и агрегаты автомобиля должны быть правильно собраны и отрегулированы. Только в таком случае автомобиль будет считаться надежным. Регулировка некоторых узлов влияет на безопасность движения транспортного средства. Такие регулировки требуют должного внимания.

Установка зажигания.

Угол опережения зажигания оказывает непосредственное влияние на мощность двигателя, поэтому имеет очень большое значение. При раннем и позднем зажигании двигатель снижает мощность,  а расход топлива растет. В том и другом случае двигатель перегревается, что создает риск выхода из строя деталей. При раннем зажигании можно услышать детонационные стуки, выходят из строя свечи зажигания, прогорают поршня.

В инструкции по эксплуатации и настройке автомобиля есть правила по установке угла опережения зажигания. Но данная установка является приблизительной и требует корректировки. Чтобы проверить правильность установка угла опережения зажигания двигайтесь на прямой передаче со скоростью 60-65 км/час, резко нажмите педаль управления дроссельными заслонками и если зажигание отрегулировано правильно должны быть слышны незначительные детонационные стуки. Если стуки с ростом скорости не прекращаются, значит зажигание слишком раннее и угол опережения зажигания надо немного уменьшить. Для этого поворачиваем корпус прерывателя в сторону вращения ротора при помощи октан корректора. Отсутствие стуков при разгоне говорит о позднем зажигании.

Метки на валах.

Регулировка привода клапанов заключается в регулировке зазоров, при этом необходимо с большой точностью проворачивать коленчатый вал на 180 градусов. Для выполнения этой операции с особой точностью рекомендуется нанести острым зубилом специальную метку, которая должна располагаться диаметрально напротив уже имеющейся метки. Тогда останется лишь поочередно совмещать метки с указателем, чтобы убедится в точности поворота.

Регулировка зазоров механизма привода клапанов.

Эти зазоры обеспечивают плотное закрытие клапанов. Если зазор чрезмерно мал, то после прогрева двигателя он может вообще исчезнуть, что приведет к тому, что клапан не сядет плотно на свое седло. Образуется щель, через которую будут просачиваться горячие газы из цилиндра, разрушая клапан и седло. В конце концов клапан надо будет заменить. Если зазор чрезмерно большой в клапанном механизме возникнут удары, которые будут мешать работе. Регулировка зазоров осуществляется с помощью специального стального щупа, который вставляют между рычагом привода клапана и кулачком или между наконечником регулировочного винта и торцом клапана. После регулировки необходимо еще раз обязательно проверить зазоры.

Влияют ли свечи зажигания на расход топлива

Бесперебойная работа двигателя, малый расход горючего – одни из основных требований, предъявляемых владельцами к автомобилям. Иногда возникает спор – влияют ли на расход топлива свечи или трата бензина совершенно не зависит от их качества, состояния. Для точного ответа следует учесть несколько факторов.

Особенности функционирования системы зажигания

Система зажигания является частью электрического оборудования автомобиля и непосредственно влияет на функционирование машины. Она должна обеспечивать появление электрической искры, воспламеняющей в нужный момент смесь топлива и воздуха, поступающую в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Выход из строя части данной системы значительно изменит работу механизма.

Свечи зажигания обеспечивают появление электрического разряда между электродами. Искра должна появиться вовремя, чтобы топливо не расходовалось вхолостую. Любая неисправность отразится на работе автомобиля. Изменение количества расходуемого бензина, троение двигателя, появление странных звуков, запахов, вибраций – поводы проверить состояние устройства.

Момент зажигания – главный параметр, демонстрирующий работу системы. Показатель характеризует время, требующееся для поджигания искрой сжатой рабочей смеси. При неисправностях автомобильного механизма зажигание становится поздним или ранним. Оба явления приводят к снижению мощности двигателя, экономичности, КПД. Также наблюдаются избыточный нагрев, повышенная нагрузка деталей двигателя.

Расход топлива автомобиля при движении

Показатель равен количеству потраченной горючей смеси, приведенному к пройденному расстоянию или за 1 час. Объем потраченного бензина – одна из важнейших характеристик автомобиля, меняющаяся под воздействием многих элементов современных конструкций.

Расход топлива зависит от следующего:

• качество горючего;
• условия эксплуатации автомобиля;
• манера вождения;
• эффективность двигателя;
• аэродинамика;
• масса механизма;
• энергопотребление дополнительного оборудования;
• неисправности системы;
• своевременность появления искры при поступлении горючего;
• сопротивление шин.

Как влияют свечи зажигания на расход топлива

Подходящие транспортному средству, своевременно замененные устройства обеспечивают стабильную искру, эффективное зажигание горючей смеси. Если хоть одна выйдет из строя – запуск двигателя будет происходить с затруднением, появятся пропуски зажигания, плавающие обороты при холостом ходу, снижение динамики при начале движения, наборе скорости. Зазор в свечах непосредственно влияет на работу автомобиля. Подбирать нужно по рекомендованным значениям, соответствующим марке машины. Обычно стандартные значения находятся в пределах 0,5-0,9 мм.

Основные проблемы со свечами вызывает неправильный выбор для конкретного автомобиля, превышение срока эксплуатации, рекомендованного производителем. Последний указывается с небольшим запасом – свеча продолжит функционировать некоторое время, но продолжение использования приведет к ухудшению работы двигателя, перерасходу топлива, увеличению нагрузки на остальные детали.

Иногда автомобиль имеет проблемы в других системах, а свечи страдают в результате данных нарушений. По этой причине на состояние деталей требуется обращать внимание до окончания рекомендованного срока эксплуатации. Замена может понадобиться несколько раньше. Основной симптом при отсутствии перебоев в работе – изменение количества потребления топлива.

Перерасход горючего и неисправности свечей

Любые изменения работы автомобиля, внешнего вида отдельных частей – повод задуматься о первопричине. Неисправности свечей негативно влияют на расход бензина. О чем можно судить по состоянию устройства:

• троение двигателя, машина не заводится – причина заключается в выходе из строя одной или всех свечей зажигания;
• черный налет, потемнение керамической части детали – неисправность инжектора, силового агрегата, низкое качество горючего;
• неравномерность налета говорит о неправильном выборе устройства для данного автомобиля;
• присадки в бензине и масле вызывают появление смолисто-коксового, лакового отложения;
• выгорание электрода – неправильно выставленное зажигание;
• преждевременный износ электрода – низкое качество топлива или масла, перегрев, детонация двигателя;
• сухие свечи наблюдаются при выходе из строя мотора бензонасоса, засорении трубопроводов, неисправности форсунок, загрязнении фильтра грубой очистки.

Чем лучше свечи из иридия и платины

Часто расходный материал изготавливают из сплавов никеля, хрома, меди, иридия платины, что непосредственно влияет на функционирование, стоимость, длительность эксплуатации свечей. Дорогие детали не оправданно устанавливать на устаревшие модели автомобиля, поэтому при выборе конкретного изделия требуется ориентироваться на транспортное средство.

Преимущества платины:

• защита центрального электрода от коррозии, высоких температур;
• срок эксплуатации до 50 000 км пробега;
• экономия топлива, полноценная отдача мотора;
• сильная, устойчивая искра;
• центральный электрод тонкий, крепкий.

Иридиевые дороже, но имеют следующие преимущества:

• рассчитаны на пробег 100 000 километров;
• стабильность образования искры обеспечивается более тонким электродом, нежели у платиновых свечей;
• повышенная износостойкость;
• выдерживание высоких температур.

Советы автолюбителям по вопросу расхода топлива

Соблюдение простых рекомендаций поможет избежать перерасхода горючего, надолго сохранить системы, запчасти автомобиля в надлежащем состоянии. Основные советы:

1. Подходящая машине разновидность, своевременная замена свечей зажигания.
2. Покупка качественного топлива, соответствующего марке транспортного средства.
3. Изменение стиля езды на более плавный, щадящий.
4. Избегание частого, длительного передвижения с низкой скоростью, например, дорожных пробок.
5. Появление копоти, повреждений – повод преждевременной замены устройства.
6. Своевременное техобслуживание – лучшая профилактическая мера.

Обычные свечи зажигания требуют замены после прохождения 30 000-50 000 км, улучшенные – 90 000 км. Иногда процедуру требуется производить ранее указанного в инструкции срока. Основные предпосылки – перерасход горючего, проблемы с работой двигателя, изменение внешнего вида свечей. Когда устройство изношено, происходят пропуски, снижающие производительность мотора, приводящие к увеличению нагрузки остальных частей, систем машины

Исследование влияния момента зажигания на характеристики бензинового двигателя и выбросы | European Transport Research Review

Первая корректировка рабочих характеристик была произведена при изменении положения дроссельной заслонки. Путем изменения положения дроссельной заслонки давление во впускном коллекторе было изменено до 100 кПа в положении полностью открытой дроссельной заслонки. Скорость поддерживалась на уровне 3400 об / мин, а коэффициент эквивалентности был равен единице.

Результаты показывают, что среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP) имеет тенденцию увеличиваться с увеличением угла опережения зажигания до 31 ° перед верхней мертвой точкой (BTDC), а затем снижается. Наилучшие характеристики будут достигнуты при максимальном зажигании 31 ° до ВМТ. Если опережение зажигания недостаточно опережение, исходная часть максимального давления будет проявляться в ходе расширения, и в этом случае мы потеряем полезную эффективность и снизим производительность.

Максимальное значение BMEP соответствует моменту зажигания. 31 ° BTDC. Минимальное ускорение для максимального тормозного момента (MBT) определяется как наименьшее увеличение, при котором достигается 99% максимальной мощности.

Следует отметить, что MBT будет меняться как в зависимости от положения дроссельной заслонки, так и в зависимости от частоты вращения двигателя при увеличении дроссельной заслонки; плотности заряда в цилиндре в менее плотных смесях потребуется не очень большое опережение опережения зажигания.В этом случае происходит возгорание, которое дает подходящие характеристики (рис. 2).

Рис. 2

Взаимосвязь между IMEP и BMEP и опережением зажигания — Широко открытый дроссель; Коэффициент эквивалентности одного

На приведенном выше рисунке показано, что указанное среднее эффективное давление (IMEP) имеет тенденцию к увеличению с опережением момента зажигания между 21 и 41 ° до ВМТ. Ожидается, что IMEP должен увеличиваться с увеличением угла синхронизации до точки, а затем снижаться. Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки.Если угол опережения зажигания установлен недостаточно быстро, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если угол опережения зажигания слишком опережающий, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается. Работа, которая должна быть проделана для сжатия этого газа, уменьшит произведенную чистую работу. Эти конкурирующие эффекты приводят к тому, что IMEP является функцией опережения угла опережения зажигания.

Как видно на рис. 3, пиковое давление увеличивается с увеличением угла опережения зажигания перед верхней мертвой точкой. Максимальное давление было бы достигнуто, если бы весь газ был сожжен к моменту достижения поршнем ВМТ. Но давление снижается с менее точным опережением зажигания, потому что: газ не сгорает полностью, пока поршень не будет опускаться на такте расширения.

Рис. 3

Связь между температурой выхлопных газов и пиковым давлением в цилиндре в зависимости от времени зажигания при открытой дроссельной заслонке; коэффициент эквивалентности одного

На приведенном выше рисунке также показано, что температура выхлопных газов снижается при приближении к ВМТ и ВМТ.IMEP представляет собой работу, проделанную с поршнем. Температура выхлопных газов представляет собой энтальпию выхлопных газов для идеальных газов. Энтальпия является функцией только температуры, а энергия, выделяемая при сгорании топлива, должна идти на работу по расширению. Температура выхлопных газов также снижается, если требуется сохранить энергию (рис. 4).

Рис. 4

Взаимосвязь между BMEP и моментом зажигания. Частота вращения двигателя 3400 об / мин, давление во впускном коллекторе 100 кПа

Результаты показывают, что BMEP увеличивается с опережением угла опережения зажигания. Это ожидало, что BMEP уменьшится с приближением времени воспламенения до верхней мертвой точки. Если зажигание недостаточно развито, поршень уже будет опускаться, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расходовать эту порцию газа и снижаем производительность. Если зажигание слишком опережающее, большая часть газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается; работа, которую необходимо проделать для сжатия этого газа, уменьшит произведенную чистую работу. Кроме того, результаты показывают, что максимальное BMEP находится в диапазоне от -21 ° до 41 °, а дата имеет максимальное BMEP при опережения зажигания при 31 ° BTDC.

Рисунок 5 показывает, что удельный расход топлива на тормоз (BSFC) имеет тенденцию улучшаться с увеличением угла опережения зажигания до достижения верхней мертвой точки. Следует отметить, что когда BMEP увеличивается, BSFC следует обратно.

Рис. 5

Взаимосвязь между BSFC и моментом зажигания при 3400 об / мин и коэффициентом эквивалентности, равным единице

На рисунке 6 показана концентрация O ₂ и HC как функция угла синхронизации. Угол опережения приводит к увеличению пикового давления в цилиндре. Это более высокое давление выталкивает больше топливно-воздушной смеси в щели (наиболее важно в пространство между днищем поршня и стенками цилиндра), где пламя гасится, а смесь остается несгоревшей.Кроме того, температура в конце цикла, когда смесь выходит из этих щелей, ниже при более опережающем моменте зажигания. Более поздняя температура означает, что углеводороды и кислород не вступают в реакцию. Это увеличивает концентрацию кислорода в выхлопе и несгоревших углеводородов.

Рис. 6

Связь между концентрацией O ₂ и HC в зависимости от момента зажигания при 3400 об / мин и давлением во впускном коллекторе 100 кПа

Рис. 7

Связь между O ₂ , концентрацией CO и HC в зависимости от Время зажигания, давление во впускном коллекторе 100 кПа и коэффициент эквивалентности, равный единице

На приведенном выше рисунке концентрация окиси углерода, кислорода и углекислого газа изменяется очень мало в зависимости от момента зажигания в исследованном диапазоне (рис. 7).

Здесь коэффициент эквивалентности поддерживался постоянным и равным единице, поэтому кислорода было достаточно для реакции большей части углерода с CO ₂ . Концентрация CO увеличивалась, а концентрация CO ₂ снижалась, когда не хватало кислорода. Некоторое количество окиси углерода действительно появляется в выхлопных газах из-за замороженной равновесной концентрации CO, O ₂ и CO ₂ .

Рис. 8

Зависимость между концентрацией NO от момента зажигания.Число оборотов двигателя при 3400 об / мин и давление во впускном коллекторе 100 кПа

На рисунке показана зависимость концентрации NO в выхлопных газах от момента зажигания. Образование NO является функцией температуры. При увеличении угла опережения зажигания пиковое давление в цилиндре увеличивается. Закон идеального газа гласит, что увеличение пикового давления должно соответствовать увеличению максимальной температуры, а более высокая температура вызывает повышение концентрации NO (рис. 8).

Рис. 9

Зависимость мощности и крутящего момента от момента зажигания

Результаты показывают, что мощность имеет тенденцию к увеличению с опережением искры между 17 и 35 ° CA BTDC.Ожидается, что мощность должна увеличиваться с опережением искры до точки, а затем снижаться. Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки. Если искра не продвинулась достаточно далеко, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если зажигание слишком опережающее, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается.В результате работа, которая должна быть выполнена для сжатия этого газа, уменьшит производимую чистую работу. Эти конкурирующие эффекты приводят к максимуму мощности в зависимости от опережения зажигания.

Также он показывает, что крутящий момент увеличивается с увеличением опережения зажигания. Это происходит из-за увеличения давления в такте сжатия, и, следовательно, создается больше чистой работы. Следует отметить, что при дальнейшем увеличении опережения зажигания крутящий момент не будет увеличиваться в значительной степени из-за пикового давления в цилиндре во время периода сжатия и уменьшения давления в ходе такта расширения.По этой причине определение оптимальной угла опережения зажигания является одной из наиболее важных характеристик для двигателя SI (рис. 9).

На рисунке 10 представлены результаты расчетов теплового КПД в сравнении с экспериментальными данными. Тепловой КПД делится на полученную энергию. Видно, что чистая работа увеличивается с увеличением опережения зажигания до точки, а затем немного уменьшается. Это происходит из-за увеличения трения при высоких значениях опережения зажигания и, следовательно, уменьшения чистой работы.Согласно рис. 6, наибольший объем сети приходится на 31 ° CA BTDC.

Рис. 10

Взаимосвязь между эффективностью и моментом зажигания

Waynes Garage :: Как улучшить бензин Пробег

Лучший способ использовать меньше топлива — припарковать машину, но кроме этого есть много вещей, которые могут повлиять экономия топлива. Помимо получения более экономичного автомобиля, они делятся на две группы; Состояние автомобиля и стиль вождения .

Оптимизация автомобиля
Поддерживайте накачанные шины до надлежащего давления . Под накачанными шинами создайте большее сопротивление и используйте больше топлива.

Используйте кондиционер только при необходимости . При движении со скоростью менее 50 миль в час опустите окна или откройте вентиляционные отверстия, чтобы в не очень жаркие дни ваш автомобиль оставался комфортным. На скорости выше 50 миль в час использовать кондиционер так же экономично из-за сопротивления открытого окна. На многих автомобилях кондиционер работает в режиме оттаивания.Если размораживание не требуется, поместите элементы управления в тепло или в вентиляцию, чтобы снизить нагрузку на двигатель и увеличить пробег.

Заменить термостат двигателя каждые 4-5 лет . Термостаты имеют тенденцию терять эффективность по мере их износа и начинают слишком быстро открываться, не позволяя двигателю достичь нормальной рабочей температуры. Бортовые компьютеры не переведут двигатель в режим оптимальной экономичности, пока не будет достигнута нормальная рабочая температура. Большинство автомобильных двигателей рассчитаны на работу при температуре 195–220 градусов и не будут работать с такой эффективностью, пока она не будет достигнута.

Используйте синтетическое масло . Синтетическое масло создает меньшее сопротивление при холодном двигателе и все время меньше трение двигателя, что может увеличить пробег на целых 15%. Кроме того, использование полностью синтетического масла приводит к меньшему расходу ископаемого масла для смазки.

Используйте качественное топливо. Новые автомобили имеют возможность в определенной степени адаптироваться к топливу более низкого качества, чтобы предотвратить звон или стук. Это достигается за счет того, что угол опережения зажигания не увеличивается, что приводит к снижению пробега.Деньги, которые вы сэкономите на топливе, могут исчезнуть из-за меньшего пробега и производительности.

Поддерживайте автомобиль в хорошем рабочем состоянии . По мере износа свечей зажигания и загрязнения фильтров пробег постепенно уменьшается. Соблюдайте рекомендуемые интервалы замены свечей зажигания. Старые автомобили нуждаются в периодической регулировке, более новые автомобили с компьютерным управлением нуждаются в проверке их систем каждый раз, когда горит индикатор двигателя или изменяется производительность.

Оптимизация водителя

Слегка нажимайте на педаль тормоза и газа .Избегайте запусков «зайца», постепенно ускоряясь, когда это возможно. Сильное ускорение переводит топливную систему в режим высокого обогащения и расходует гораздо больше топлива.

Предвидеть остановки , чтобы избежать резкого торможения. При приближении к светофору или знаку остановки отпустите газ и используйте замедление, как только вы узнаете, что вам нужно остановиться. Большинство автомобилей отключают подачу топлива к двигателю в условиях замедления, чтобы уменьшить выбросы и сэкономить топливо.

Избегайте продления холостого хода .Заглушите двигатель, если ожидаете долгого ожидания. Вместо того, чтобы работать на холостом ходу у подъездного окна, припаркуйте машину и войдите в нее. Холостой ход сжигает больше газа, чем перезапуск двигателя.

Предел прогрева автомобилей зимой ; ваш автомобиль спроектирован таким образом, чтобы начать движение после 10-секундного прогрева, если он работает нормально. Если возможно, избегайте скоростного движения по автостраде первые пару миль.

Избегайте отставания . Автомобиль перед вами заставит вас переключаться с педалей тормоза и газа вместо того, чтобы использовать легкий дроссель и замедление для управления.При торможении расходуется топливо, используемое для восстановления желаемой скорости.

Использовать повышающую передачу и круиз-контроль . Повышающая передача снижает как расход топлива, так и износ двигателя. Кроме того, использование круиз-контроля при поездках по шоссе помогает поддерживать постоянную стабильную скорость, а не переменную, и, как следствие, помогает снизить расход топлива.

Избегайте более высоких скоростей. Согласно EPA, расход бензина для большинства автомобилей быстро уменьшается при скорости выше 60 миль в час. За каждые 5 миль в час, которые вы едете со скоростью более 60 миль в час, это все равно, что платить дополнительно 24 цента за галлон бензина! Это действительно может складываться, особенно в длительных поездках.

Избегайте ношения ненужных вещей в багажнике. Избыточный вес снижает расход топлива. Размещайте предметы внутри автомобиля или багажника, а не на багажниках на крыше, чтобы уменьшить сопротивление ветра.

Объедините поручения в одну поездку . Объединяйте поездки в места, расположенные рядом друг с другом. По прибытии припаркуйтесь и гуляйте между пунктами назначения. Приберегите дела на один день и спланируйте поездку, чтобы не повторять свой маршрут. Таким образом вы не только экономите топливо, но и снижаете износ вашего автомобиля.

Не езжайте через город только ради более дешевого бензина. , проехав 5 миль в сторону (10 миль туда и обратно), чтобы сэкономить 10 центов, галлон может стоить в среднем на 45 центов дороже за эту заправку. И это не в счет простоя во время ожидания в очереди!

.

2 Основы расхода топлива | Оценка технологий экономии топлива для легковых автомобилей

ТАБЛИЦА 2.3 Средние характеристики легковых автомобилей для четырех модельных лет

	1975	1987	1998	2008
Скорректированная экономия топлива (миль на галлон)	13. 1	22	20,1	20,8
Масса	4 060	3,220	3,744	4,117
Мощность	137	118	171	222
Время разгона от 0 до 60 (сек)	14. 1	13,1	10,9	9,6
Мощность / масса (л.с. / т)	67,5	73,3	91,3	107.9
ИСТОЧНИК: EPA (2008).

Эти предположения очень важны. Очевидно, что уменьшение габаритов автомобиля приведет к снижению расхода топлива. Кроме того, уменьшение способности автомобиля к ускорению позволяет использовать двигатель меньшей мощности с меньшей мощностью, который работает с максимальной эффективностью. Это не варианты, которые будут рассматриваться.

Как показано в Таблице 2.3, за последние 20 лет или около того, чистым результатом улучшений в двигателях и топливе стало увеличение массы транспортного средства и его способность к ускорению, в то время как экономия топлива оставалась постоянной (EPA, 2008).Предположительно, этот компромисс между массой, ускорением и расходом топлива был обусловлен потребительским спросом. Увеличение массы напрямую связано с увеличением габаритов, переходом от легковых автомобилей к грузовым, добавлением средств безопасности, таких как подушки безопасности, и увеличением количества аксессуаров. Обратите внимание, что хотя стандарты CAFE для легких легковых автомобилей с 1990 года составляли 27,5 миль на галлон, средний парк остается намного ниже в течение 2008 года из-за более низких стандартов CAFE для легких пикапов, внедорожников (SUV) и пассажирских фургонов. .

СИЛА ТЯГИ И ЭНЕРГИЯ ТЯГИ

Механическая работа, производимая силовой установкой, используется для приведения в движение транспортного средства и привода вспомогательного оборудования. Как обсуждали Sovran и Blaser (2006), концепции тягового усилия и тяговой энергии полезны для понимания роли массы транспортного средства, сопротивления качению и аэродинамического сопротивления. Эти концепции также помогают оценить эффективность рекуперативного торможения в снижении требуемой энергии электростанции.Анализ сосредоточен на графиках испытаний и не учитывает влияние ветра и восхождения на холмы. Мгновенное тяговое усилие ( F _TR ), необходимое для приведения в движение транспортного средства, составляет

.

(2,1)

, где R — сопротивление качению, D — аэродинамическое сопротивление, C _D — коэффициент аэродинамического сопротивления, M — масса транспортного средства, V — скорость, dV / dt — это скорость изменения скорости (т.е.е., ускорение или замедление), A — лобовая зона, r _o — коэффициент сопротивления качению шины, g — гравитационная постоянная, I _w — полярный момент инерции четырех узлов вращения шины / колеса / оси, r _w — его эффективный радиус качения, а ρ — плотность воздуха. Эта форма тягового усилия рассчитывается на колесах транспортного средства и, следовательно, не учитывает компоненты внутри системы транспортного средства, такие как силовая передача (т.е.е., инерция вращения компонентов двигателя и внутреннее трение).

Тяговая энергия, необходимая для прохождения увеличивающегося расстояния dS , составляет F _TR Vdt , и ее интегральная часть по всем частям графика движения, в котором F _TR > 0 (т. Е. , движение с постоянной скоростью и ускорения) — общая потребность в тяговой энергии, E _TR . Для каждого графика движения EPA Sovran и Blaser (2006) рассчитали тяговую энергию для большого количества транспортных средств, охватывающих широкий диапазон наборов параметров ( r ₀ , C _D , A , M ), представляющие спектр современных автомобилей.Затем они аппроксимировали данные линейным уравнением следующего вида:

(2,2)

, где S — это общее расстояние, пройденное в графике движения, а α , β и γ — конкретные, но разные константы для расписаний UDDS и HWFET. Sovran и Blaser (2006) также определили, что комбинация пяти графиков UDDS и трех HWFET очень точно воспроизводит комбинированный расход топлива EPA, составляющий 55 процентов UDDS плюс 45 процентов HWFET, и предоставили его значения α , β и γ .

Тот же подход использовался для тех частей графика движения, в которых F _TR <0 (то есть замедления), где силовая установка не обязана обеспечивать энергию для движения. В этом случае сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление замедляют движение транспортного средства, но их влияние недостаточно, чтобы следовать за замедлением цикла движения, и поэтому требуется некоторая форма торможения колес. Когда транспортное средство достигает конца расписания и становится неподвижным, вся кинетическая энергия его массы, которая была получена при F _TR > 0, должна быть удалена.Следовательно, уменьшение кинетической энергии, производимой при торможении колес, составляет

.

(2,3)

Коэффициенты α ‘ и β’ также специфичны для графика испытаний и приведены в справочнике. Представляют интерес два наблюдения: (1) γ одинаково как для движения, так и для торможения, поскольку оно связано с кинетической энергией транспортного средства; (2) поскольку энергия, используемая для сопротивления качению, составляет r ₀ M g S , сумма α и α ‘ равна g .

Sovran и Blaser (2006) рассмотрели 2500 автомобилей из базы данных EPA за 2004 год и обнаружили, что их уравнения соответствуют энергии тяги для графиков UDDS и HWFET с r, = 0,999, и энергии торможения с

.

2 Технологии снижения расхода топлива в двигателях с искровым зажиганием | Стоимость, эффективность и внедрение технологий экономии топлива для легковых автомобилей

Алджер, Т. 2010. Технология SwRI HEDGE для высокоэффективных бензиновых двигателей с низким уровнем выбросов. Конференция DEER, 29 сентября.

Alger, T.F. 2014. Высокоэффективные двигатели будущего. Презентация Комитету Национального исследовательского совета по оценке технологий повышения топливной экономичности легких транспортных средств, этап 2. Вашингтон, округ Колумбия, 13 февраля.

Алджер Т.Ф. и Б.У. Мангольд. 2009. Специальная система рециркуляции отработавших газов: новая концепция высокоэффективных двигателей. Представлено на Конгрессе Общества автомобильных инженеров, Международный технический доклад SAE 2009-01-0694.

Алджер Т., Б. Мангольд, К. Робертс и Дж. Гингрич. 2012. Взаимодействие антидетонационного индекса топлива и охлаждаемой системы рециркуляции отработавших газов на производительность и эффективность двигателя. SAE Int. J. Engines 5 (3): 1229-1241. DOI: 10.4271 / 2012-01-1149.

Амери М. 2010. Энергетический и эксергетический анализ двигателя с искровым зажиганием. Int. Журнал Exergy (IJEX) 7 (5).

Американский институт нефти (API). 2010. Определение возможных диапазонов свойств смесей этанола среднего уровня. Вашингтон, округ Колумбия,

Арнольд, С.2014. Бесступенчатый двигатель. Engine Systems Innovation, Inc. Предоставлено Комитету Национального исследовательского совета по оценке технологий для улучшения топливной экономичности легких транспортных средств, этап 2. 21 февраля.

Autoweek. 2013. Honda переходит в турбо-режим с новым семейством двигателей. 18 ноября. Http://autoweek.com/article/car-news/honda-goes-turbo-new-engine-family.

Берри, I. 2010. Влияние стиля вождения и характеристик автомобиля на реальный расход топлива U.С. Легковые автомобили. MIT MS Thesis, февраль.

Bickerstaffe, S. 2012. Ford 1.0 EcoBoost. Автомобильный инженер, 1 февраля.

Берч, С. 2013. «Клапан за проводом» открывает новые возможности для технологий сжигания. Журнал SAE Automotive Engineering, 17 июня. Http://articles.sae.org/12246/.

Берч, С. 2014. В двигателе Volvo с тройным наддувом используются две турбины и электронный компрессор. Журнал Automotive Engineering, 23 октября. Http://articles.sae.org/13626.

Блэксилл, Х.2012. Демонстратор уменьшения габаритов MAHLE. Презентация Комитету Национального исследовательского совета по оценке технологий повышения топливной экономичности легких транспортных средств, этап 2. Дирборн, штат Мичиган, 27 сентября.

Boretti, A., and J. Scalzo. 2011. Отключение поршня и клапана для улучшения характеристик двигателей внутреннего сгорания при частичной нагрузке. SAE International, Технический документ 2011-01-0368.

BorgWarner. нет данных eBoost от BorgWarner. http://www.3k-warner.de/products/eBooster.aspx. По состоянию на 20 августа 2013 г.

Бромберг, Л., Д. Р. Кон и Дж.Б. Хейвуд. 2012a. Бензиновые двигатели с турбонаддувом, усиленные спиртом. Белая книга для исследования Национального нефтяного совета, Массачусетский технологический институт и Ethanol Boosting Systems, LLC (EBS).

Бромберг, Л., Д. Р. Кон и Дж.Б. Хейвуд. 2012b. Влияние смесей этанола на двигатели SI: «Повышение воздействия этанола». MIT Plasma Science and Fusion Center and Ethanol Boosting Systems, LLC (EBS). Международный семинар по двигателям сжигания этанола, Сан-Паулу, Бразилия, 4 октября.

Брук, Л. 2013. Chrysler видит будущее ICE. SAE Automotive Engineering International, 1 октября.

Браун, С.Ф. 2000. Замыкание на бескулачковом двигателе: он экономил бы топливо, работал чище и лучше реагировал на правую ногу водителя. Журнал Fortune, 29 мая

Кэрнс, А. и Х. Блэксилл. 2005a. Влияние комбинированной внутренней и внешней рециркуляции выхлопных газов на самовоспламенение бензина. Технический документ SAE 2005-01-0133.

Кэрнс, А., и Х. Блэксилл. 2005b. Обеденный наддув и рециркуляция выхлопных газов для самовоспламенения с управлением при высокой нагрузке. Технический документ SAE 2005-01-3744.

CARB (Калифорнийский совет по воздушным ресурсам). 2009. Отчет персонала: Первоначальное изложение причин: Предлагаемое положение по внедрению стандарта низкоуглеродного топлива. Общественные слушания по рассмотрению предлагаемого регламента по внедрению стандарта низкоуглеродного топлива. Сакраменто, Калифорния, 5 марта.

CARB. 2012. Калифорния 2015 г. и последующие типовые критерии выбросов загрязняющих веществ, стандарты и процедуры испытаний, а также модели 2017 г. и последующие типовые стандарты выбросов парниковых газов и процедуры испытаний для легковых автомобилей, легких грузовиков и автомобилей средней грузоподъемности.Принят 22 марта.

Карли, Л. 2007. Готовы ли вы к маслам GF-5? Underhood Service, 1 января. Http://www.underhoodservice.com/are-you-ready-for-gf-5-oils/.

Caswell, D.A. 1984. Поршень с регулируемой переменной степенью сжатия для двигателя внутреннего сгорания. Патент США № 4469055 A, 4 сентября,

.

Чедвелл, К., Т. Алджер, Дж. Зуэль и Р. Гукельбергер. 2014. Демонстрация специальной системы рециркуляции отработавших газов на двигателе 2,0 л GDI. SAE Int. J. Engines 7 (1): 434-447. DOI: 10.4271 / 2014-01-1190.

Cheah, L., C. Evans, A. Bandivadekar и J. Heywood. 2007. Фактор два: сокращение вдвое потребления топлива новыми автомобилями в США к 2035 году. Публикация № LFEE 2007-04 RP.

Chiang, C.J., A.G. Stefanopoulou и M. Jankovic. 2007. Управление переходами нагрузки в двигателях с воспламенением от сжатия однородного заряда на основе наблюдателя. IEEE Trans. Control Syst. Technol. 15 (3): 438-448.

Чоу, E. 2013. Изучение использования бензина с более высоким октановым числом для U.С. Легковые автомобили, дипломная работа, Массачусетский технологический институт, июнь.

Чоу, Э., Дж. Хейвуд и Р. Спет. 2014. Преимущества бензина с более высоким октановым числом для парка легковых автомобилей США. Технический документ SAE 2014-01-1961. DOI: 10.4271 / 2014-01-1961.

Крайслер. 2013. Письменный комментарий относительно предлагаемого EPA правила «Контроль за загрязнением воздуха от автотранспортных средств: выбросы от автотранспортных средств и стандарты топлива уровня 3», опубликованный в Федеральном реестре 21 мая 2013 г. Идентификационный номер документа.EPA-HQ-OAR-2011-0135-4326, 1 июля. Http://www.regulations.gov/#!documentDetail;D=EPA-HQ-OAR-2011-0135-4326.

Coltman, D., J.W.G. Тернер, Р. Кертис, Д. Блейк, Б. Холланд, Р.Дж. Пирсон, А. Арден и Х. Нуглиш. 2008. Проект Sabre: 3-цилиндровый двигатель с непосредственным впрыском с близким расположением цилиндров с синергетическими технологиями для достижения низкого выхода CO2. Документ SAE 2008-01-0138.

Colucci, J. 2012. Повышение экономии топлива за счет изменения топлива. Презентация Комитету Национального исследовательского совета по оценке технологий повышения топливной экономичности легковых автомобилей.Дирборн, Мичиган, 3 декабря.

Колуччи, Дж. 2013. Более высокое октановое число: возможности, проблемы и пути выхода на рынок. Презентация на международном симпозиуме SAE по высокооктановым топливам. Вашингтон, округ Колумбия, 29 января

Confer, K. 2014. Обзор автомобильных технологий Министерства энергетики США, 2013 г. — Бензиновый сверхэкономичный автомобиль. Обзор заслуг Министерства энергетики США ACE064, 17 мая.

Confer, K., J. Kirwan, M. Sellnau, J. Juriga, and N. Engineer. 2012. Обновление программы бензиновых сверхэкономичных транспортных средств.Конференция DOE DEER, 16 октября.

Confer, K.A., J. Kirwan, and N. Engineer. 2013. Разработка и демонстрация транспортных средств системного подхода к технологиям повышения экономии топлива. SAE 2013-01-0280. DOI: 10.4271 / 2013-01-0280.

Крафф, Л., М. Кайзер, С. Краузе, Х. Родерик и др. 2010. EBDI ^® — Применение полностью гибкого двигателя с искровым зажиганием уменьшенного размера с высоким BMEP. Технический документ SAE 2010-01-0587. DOI: 10.4271 / 2010-01-0587.

Дана.нет данных Активная разминка. http://www.dana.com/wps/wcm/connect/dext2/dana/markets/light+vehicle/thermal+management/active+warmup/active+warm-up. По состоянию на 22 июля 2013 г.

До, С., З. Гао, В. Приходько, С. Курран, Р. Вагнер. 2013. Моделирование контроля выбросов для двигателей RCCI. Симпозиум Центра исследования двигателей, июнь.

Дик, А., Дж. Грейнер, А. Локер и Ф. Джух. 2013. Возможности оптимизации для современного 8-скоростного АКПП. SAE 2013-01-1272.

DieselNet.2013. Легковые и малотоннажные грузовики — Калифорния. Стандарты выбросов. http://www.dieselnet.com/standards/us/ld_ca.php. По состоянию на 12 июля 2013 г.

Новости дизельного топлива. 2012. Исследование Toyota / Shell: 12% -ное повышение экономии топлива при использовании дизельного двигателя FT в оптимизированном двигателе. Новости дизельного топлива 6 (33).

Экспериментальное и модельное исследование

Экспериментальные характеристики двигателя с искровым зажиганием исследуются при различных значениях опережения зажигания. Двухзонная модель сгоревшего / несгоревшего топлива со скоростью горения топлива, описываемой функцией Вибе, используется для моделирования сгорания в цилиндре, а затем проводятся эксперименты для проверки расчетных данных. Путем изменения момента зажигания получаются и сравниваются результаты некоторых характеристик, таких как мощность, крутящий момент, тепловой КПД, давление и тепловыделение. Результаты показывают, что оптимальная мощность и крутящий момент достигаются при 31 ° CA перед верхней мертвой точкой, и производительность снижается, если этот момент зажигания изменяется. Также показано, что максимальная тепловая эффективность достигается, когда пиковое давление возникает между 5 и 15 ° CA после верхней мертвой точки.

1. Введение

С момента появления первого четырехтактного двигателя Отто разработка двигателя с искровым зажиганием (SI) достигла большого успеха.В первые годы основной целью разработчиков двигателей было увеличение мощности и надежности двигателя. Однако в последние годы определение угла опережения зажигания привлекло повышенное внимание к разработке усовершенствованных двигателей с интегрированным двигателем для обеспечения максимальной производительности [1, 2].

Кроме того, оптимизация конструкции двигателя и рабочих параметров требует обширных испытаний двигателя. Поэтому коды моделирования двигателей обычно предпочтительны для оценки первоначальных проектов. Компьютерные модели процессов двигателя являются полезными инструментами для анализа и оптимизации характеристик двигателя и позволяют исследовать многие альтернативы конструкции двигателя недорогим методом.Для любой конструкции двигателя и условий эксплуатации можно предсказать зависимости давления в цилиндре от времени и температуры от времени. Кроме того, такие параметры, как угол опережения зажигания, степень рециркуляции выхлопных газов и коэффициент эквивалентности, могут быть оптимизированы для достижения наилучших характеристик. Поскольку термодинамические состояния сгоревшей и несгоревшей зоны можно рассчитать, можно оценить пределы детонации и выбросы.

Более того, моделирование характеристик двигателей внутреннего сгорания было постоянной попыткой на протяжении многих лет, и было разработано множество моделей для прогнозирования рабочих характеристик двигателей. В некоторых моделях используются предположения для упрощения процессов течения и горения [3–5]. Другие используют многомерные коды реактивного потока для детального моделирования потока двигателя и процессов сгорания, которые являются очень сложными [6-8]. Точный прогноз рабочих характеристик и выбросов выхлопных газов зависит от динамики потока во впускном коллекторе, теплопередачи и момента зажигания. Все эти процессы можно смоделировать с помощью многомерных потоковых кодов в сочетании с подробными химическими кинетическими механизмами при некоторой поддержке экспериментальных данных.Комбинация KIVA-CHEMKIN является примером детального моделирования потоков и процессов сгорания в двигателях внутреннего сгорания [9]. Однако многомерное моделирование всех этих процессов от впускного коллектора до выпускного коллектора требует большого количества вычислений и очень мощных компьютеров [10–12].

Таким образом, разумным выбором будет двухзонная модель сгорания, которая включает в себя влияние изменений в конструкции двигателя и работе двигателя на детали процесса сгорания посредством феноменологической модели, геометрические детали которой довольно хорошо аппроксимируются посредством детального моделирования. различных задействованных механизмов [13–15].Это будет иметь преимущества относительной простоты и очень разумной стоимости компьютерного времени.

Характеристики двигателей с искровым зажиганием зависят от многих факторов. Один из самых важных — угол опережения зажигания. Чан и Чжу работали над моделированием термодинамики цилиндров при высоких значениях запаздывания зажигания, в частности, над влиянием запаздывания зажигания на распределение давления в цилиндре. Также были рассчитаны температура газа в цилиндрах и захваченная масса при различных условиях синхронизации зажигания [1].Сойлу и Ван Герпен разработали двухзонную термодинамическую модель для исследования влияния момента зажигания, состава топлива и эквивалентного отношения на скорость горения и давление в цилиндре двигателя, работающего на природном газе. Анализ скорости горения проводился для определения периода возникновения пламени и периода распространения пламени при различных условиях работы двигателя [2].

Целью данной работы является изучение влияния момента зажигания на производительность двигателя с интегрированным двигателем. Для достижения этой цели при частоте вращения 3400 об / мин время зажигания было изменено в диапазоне от 10 ° CA ATDC до 41 ° CA BTDC, а рабочие характеристики, такие как мощность, крутящий момент, тепловой КПД, давление и тепловыделение. получены и сравнены.

2. Испытательный двигатель

Устройства для мониторинга и контроля параметров двигателя, таких как частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, температура воды и смазочного масла, а также потоки топлива и воздуха, установлены на полностью автоматизированном испытательном стенде, четырехцилиндровом, с водяным охлаждением. , безнаддувный, экспериментальный стандартный двигатель SI, расположенный в лаборатории компании Iran Khodro.Первый набор данных о производительности был взят при изменении угла газораспределения, давление во впускном коллекторе составляло 100 кПа, а эквивалентность была равна единице. Технические характеристики испытательного двигателя приведены в таблице 1.

Тип двигателя TU3A Количество ходов Количество ходов цилиндры 4 Диаметр цилиндра (мм) 75 Ход (мм) 77 Степень сжатия 10. 5: 1 Максимальная мощность (кВт) 50 Максимальный крутящий момент (Нм) 160 Максимальная скорость (об / мин) 6500 Рабочий объем4 (куб. Топливо 97-октановое число

Двигатель установлен на полностью автоматизированном испытательном стенде и соединен с вихретоковым динамометром Schenck W130 с возможностью поглощения нагрузки и движения.Имеется один электрический датчик скорости и один датчик нагрузки, сигналы которых поступают на индикаторы на панели управления и на контроллер. С помощью регуляторов на панели управления оператор может настроить динамометр на контроль скорости или нагрузки. Также есть возможность установить угол опережения зажигания с помощью переключателя на панели управления.

Циркуляция охлаждающей жидкости и смазочного масла обеспечивается насосами с электрическим приводом, а температура регулируется водяными теплообменниками. Нагреватели используются для поддержания температуры масла и охлаждающей жидкости во время прогрева и легких нагрузок.На рисунке 1 представлена ​​фотография испытанного двигателя.

3. Описание модели

Модель нульмерного термодинамического цикла с двухзонной моделью горения / несгоревшего горения, в основном основанная на работе Фергюсона и Крикпатрика [16], была разработана для прогнозирования давления в цилиндре, работа выполнена , тепловыделение, энтальпия выхлопных газов и т. д. Нульмерная модель основана на первом законе термодинамики, в котором устанавливается эмпирическая зависимость между скоростью горения топлива и положением угла поворота коленчатого вала.На рис.2 показаны обожженная и несгоревшая зоны, которые, как предполагается, разделены бесконечно тонким фронтом пламени. Зона горения состоит из равновесных продуктов горения, и предполагается, что обе зоны имеют одинаковое давление при любой степени СА.

Область в камере сгорания рассматривается как контрольный объем. Основные уравнения включают уравнения сохранения массы и энергии, а также уравнения состояния. Эти уравнения с углом поворота коленчатого вала в качестве независимой переменной образуют строительный блок этой термодинамической модели.

4. Математическая формулировка существующей модели

4.1. Массовый и энергетический баланс

Для контрольного объема, содержащего топливно-воздушную смесь, скорость изменения общей массы открытой системы равна сумме масс, втекающих в систему и выходящих из нее [1]: ̇𝑚 = 𝑗̇𝑚𝑗 . (1) Применяя первый закон термодинамики к открытой термодинамической системе, уравнение энергии iṡ̇̇𝐸 = 𝑄 − 𝑊 + 𝑗̇𝑚𝑗ℎ𝑗. (2) Задавая уравнения сохранения массы и энергии как функции угла поворота коленчатого вала, (1) и (2) принимают вид = 𝑑𝜃𝑗𝑑𝑚𝑗, 𝑑𝑑𝜃 (3) (𝑚𝑢) = 𝑑𝜃𝑑𝑄𝑑𝜃 − 𝑝𝑑𝑉 + 𝑑𝜃𝑗ℎ𝑗𝑑̇𝑚.𝑑𝜃 (4) Последний не учитывает изменения кинетической энергии и потенциальной энергии в контрольном объеме.

4.2. Термические свойства

В двухзонной модели сожженной / несгоревшей смеси каждая зона несгоревшей смеси и сгоревшая смесь рассматриваются как отдельные открытые системы. Следовательно, удельная внутренняя энергия и объем определяются как = 𝑚 = 𝑥𝑢𝑏 + (1 − 𝑥) 𝑢𝑢, 𝑉 (5) 𝑣 = 𝑚 = 𝑥𝑣𝑏 + (1 − 𝑥) 𝑣𝑢. (6) Если предположить, что давления сгоревшего и несгоревшего газов равны, и 𝑣𝑢 являются функциями 𝑇𝑏, 𝑇𝑢 и 𝑝.Следовательно, 𝑑𝑣𝑏 = 𝑑𝜃𝑑𝑣𝑏𝑑𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 + 𝑑𝜃𝜕𝑣𝑏𝜕𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑣𝑢 = 𝑑𝜃𝜕𝑣𝑢𝜕𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝑑𝜃𝜕𝑣𝑢𝜕𝑝𝑑𝑝. (7) Термодинамические свойства сложной химической равновесной композиции, существующей в любой реакции топливо-воздух, получены с использованием метода, предложенного Оликарой и Борманом [17], который является основанным на константе равновесия методом для решения химических равновесных композиций, удельной теплоемкости, внутренней энергии, энтальпий. , энтропии и другие частные производные, полезные в термодинамическом анализе.

Подставляя логарифмические производные, полученные методом Оликары и Бормана, (7) можно переписать как = 𝑣𝑑𝜃𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 + 𝑣𝑑𝜃𝑢𝑝𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝜈𝑢 = 𝜈𝑑𝜃𝑢𝑇𝑢𝑑ln𝜈𝑢𝑑ln𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝜈𝑑𝜃𝑏𝑝𝜕ln𝜈𝑢𝜕ln𝑝𝑑𝑝. 𝑑𝜃 (8) Аналогично, внутренние энергии как сгоревшего, так и несгоревшего газа с одинаковыми условиями давления равны 𝑑𝑢𝑏 = 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑏𝜕𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 + 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑏𝜕𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑢𝑢 = 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑢𝜕𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑢𝜕𝑝𝑑𝑝.𝑑𝜃𝜕𝑢𝑢𝜕𝑝𝑑𝑝 (9) Изменение массы из-за угла поворота коленчатого вала приведено в следующем уравнении. Согласно уравнению сохранения массы и потере массы, вызванной утечкой газа через кольца, отношение масс из-за угла поворота коленчатого вала составляет 𝑑𝑚 = 𝑑𝜃 − 𝐶𝑚𝜔, (10) где 𝜔 — частота вращения двигателя, а постоянная 𝑐 связана с конструкцией кольца двигателя.Уравнение (9) можно переписать, чтобы включить логарифмические члены (4) как = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑏 − 𝑝𝑣𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏𝑑𝜃 − 𝑣𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏 + 𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑢𝑢 = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑢 − 𝑝𝑣𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕 ln𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢𝑑𝜃 − 𝑣𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢 + 𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑝𝑑𝑝.𝑑𝜃 (11)

4.3. Корреляция скорости горения топлива

Скорость горения топлива в двигателе SI обычно моделируется функцией Вибе [18]. Сгоревшая массовая доля определяется выражением (𝜃) = 1 − exp − 𝑎𝜃 − 𝜃ig𝜃𝑏𝑛. (12) Сообщалось, что значения = 5 и 𝑛 = 3 соответствуют экспериментальным данным.

4.4. Передача тепла от газов к стенке цилиндра

Передача тепла в термодинамическую систему выражается через тепловые потери: 𝑑𝑄 = −̇𝑄𝑑𝜃1𝜔 = −̇𝑄𝑏 − ̇𝑄𝑢𝜔, ̇𝑄 (13) 𝑏 = ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖 𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖̇𝑄, (14) 𝑢 = ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑢𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖, (15) где 𝐴𝑏𝑖 и 𝐴𝑢𝑖 представляют собой площади сгоревших и несгоревших газов, контактирующих с каждым компонентом камеры сгорания при температуре, а нижние индексы ℎ, 𝑝 и 𝑙 относятся к головке цилиндров, головке поршня и гильзе соответственно. Мгновенный коэффициент теплопередачи (), взятый из Вошни [7], равен ℎ = 0.82𝑏 − 0,2𝑝⋅10−3⋅𝑈0,8𝑇 − 0,53, (16) где 𝑈 = 6,18 см (для процесса обмена газа), (17) 𝑈 = 2,28 см + 0,00324𝑇Δ𝑝𝑝IVC𝑉𝑉IVC (для других процессов), (18) 𝑇 = 𝑥𝑇𝑏 + (1 − 𝑥) 𝑇𝑢𝐴, (19) 𝑏𝑖 = 𝐴𝑖𝑥1 / 2𝐴, (20) 𝑢𝑖 = 𝐴𝑖1 − 𝑥1 / 2, (21) и Δ𝑝 — мгновенная разница давлений между работающим двигателем и двигателем при одинаковом угле поворота коленчатого вала. Последняя оценивается с помощью изоэнтропического соотношения 𝑝𝑉𝛾 = 𝑝IVC𝑉𝛾IVC. Площади поверхности, контактирующие с горячими газами, могут быть выражены следующим образом: = 𝜋𝑏22𝐴 (полусферическая головка цилиндра), 𝑝 = 𝜋𝑏24𝐴 (fl в короне поршня), 𝑙 = 4𝑉 (𝜃) 𝑏 (поверхность гильзы, подверженная воздействию газов). (22)

Объем цилиндра при любом угле поворота коленчатого вала равен (𝜃) = 𝑉𝑐1 + 𝑟 − 1211 − cos𝜃 + 𝜀1−1 − 𝜀2sin2𝜃1 / 2. (23) Уравнения (20) и (21) предполагают, что доля площади цилиндра, подверженная воздействию сгоревшего газа, пропорциональна квадратному корню из массовой доли сгоревшего газа, что отражает тот факт, что сгоревший газ занимает большую объемную долю, чем несгоревший газ [16].

4.5. Потеря энергии при продувке

Потеря энтальпии из-за продувки выражается как 1 = 1 − 𝑥2ℎ𝑢 + 𝑥2ℎ𝑏, (24) где ℎ𝑢 и ℎ𝑏 — энтальпия несгоревших газов, а количество сожженных газов равно единице, что косвенно указывает на то, что большая утечка происходит из-за несгоревшего газа по сравнению с сгоревшим газом на ранней стадии сгорания.

4.6. Основные уравнения

Дифференциация удельного объема (6) по углу поворота коленчатого вала и включение уравнения (8) дает 1𝑚𝑑𝑉 − 𝑑𝜃𝑉𝐶𝑏, 𝜈𝑚𝜔 = 𝑥𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝜈𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏𝜈𝑑𝜃 + (1 − 𝑥) 𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝜈𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝑥𝜈𝑑𝜃𝑏𝑝𝜕ln𝜈𝑏 + 𝜈𝜕ln𝑝 (1 − 𝑥) ln𝜈𝑢𝜕ln𝑝𝑑𝑝, + 𝜈𝑑𝜃𝑏 − 𝜈𝑢𝑑𝑥, 𝑑𝜃 (25) где коэффициент продувки равен 𝐶𝑏 = ̇𝑚1 / 𝑚, а 𝑚 — утечка из-за продувки.

Выражая теплопотери сгоревшего и несгоревшего газов как функцию скорости изменения удельной энтропии, получаем − = 𝑚𝜔𝑥𝑇𝑏𝑑𝑠𝑏, −̇𝑄𝑑𝜃𝑢 = 𝑚𝜔 (1 − 𝑥) 𝑇𝑢𝑑𝑠𝑢, 𝑑𝜃 (26) где = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑏𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 − 𝑣𝑑𝜃𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝜈𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑠𝑢 = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑢𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 − 𝑣𝑑𝜃𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝜈𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑝.𝑑𝜃 (27) Объединяя уравнения (14) — (15), (20) — (21), (26) и (27), члены 𝑑𝑠𝑏 / 𝑑𝜃 и 𝑑𝑠𝑢 / 𝑑𝜃 исключаются. Следовательно, 𝑐𝑝𝑏𝑑𝑇𝑏𝑑𝜃 − 𝑣𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑝 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖, 𝑐𝑚𝜔𝑥𝑝𝑢𝑑𝑇𝑢𝑑𝜃 − 𝑣𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑝 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑢𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖. 𝑚𝜔 (1 − 𝑥) (28)

В дополнение к (24) и (28), дифференцируя уравнения (12) — (23) и объединяя их с (3), (5) — (6), (8) , (11) и (13) в уравнение энергии (4), после существенного упрощения получается следующая система уравнений: 𝑑𝑝 = 𝑑𝜃𝐴 + 𝐵 + 𝐶, 𝐷 + 𝐸𝑑𝑇𝑏 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖 𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖𝑚𝜔𝑥𝑐𝑝𝑏 + 𝑣𝑏𝑐𝑝𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑝 + ℎ𝑑𝜃𝑢 − ℎ𝑏𝑥𝑐𝑝𝑏𝑑𝑥 + 𝑑𝜃𝑥 − 𝑥2𝐶𝑏𝜔, 𝑑𝑇𝑢 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑢𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖𝑚𝜔𝑐𝑝𝑢 + 𝑣 (1− 𝑥) 𝑢𝑐𝑝𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑝, 𝑑𝜃 (29) где 1𝐴 = 𝑚𝑑𝑉 + 𝑑𝜃𝑉𝐶𝑏𝜔, ℎ𝐵 = 𝜈𝜔𝑚𝑏𝑐𝑝𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏∑𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖𝑇𝑏 + 𝜈𝑢𝑐𝑝𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢∑𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖 𝑇𝑢, 𝑣𝐶 = −𝑏 − 𝑣𝑢𝑑𝑥𝑑𝜃 − 𝑣𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏ℎ𝑢 − ℎ𝑏𝑐𝑝𝑏𝑇𝑏𝑑𝑥 − 𝑑𝜃𝑥 − 𝑥2𝐶𝑏𝜔𝑣𝐷 = 𝑥2𝑏𝑐𝑝𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏2 + 𝑣𝑏𝑝𝜕ln𝑣𝑏, 𝜈𝜕 ln𝑝𝐸 = (1 — 𝑥) 2𝑢𝑐𝑝𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢2 + 𝑣𝑢𝑝𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑝 (30) являются функциями 𝜃, 𝑝, 𝑇𝑏 и 𝑇𝑢, и их численное интегрирование может быть получено с помощью метода Рунге-Кутты пятого порядка.

Уравнения модели, представленной в этом разделе, решаются численно с использованием маршевой техники с размером временного шага, равным 1 градусу угла поворота коленчатого вала. Перед началом расчетов приводятся расчетные характеристики рассматриваемого двигателя, а также эксплуатационные данные в начале цикла. Соответствующая программа написана на языке программирования MATLAB и выполняется на персональном компьютере Pentium-IV.

5. Результаты и обсуждение

В этом разделе проводится сравнение между измеренными значениями, полученными в результате экспериментального исследования, и значениями, рассчитанными моделью, чтобы модель могла быть протестирована с точки зрения производительности.На Рисунке 3 показана временная диаграмма силового зажигания, а на Рисунке 4 показана временная диаграмма крутящего момента зажигания двигателя при частоте вращения 3400 об / мин при различных условиях опережения зажигания. Выбрано 3400 об / мин, потому что именно на этой скорости достигается максимальный крутящий момент для этого двигателя.

Результаты показывают, что мощность имеет тенденцию к увеличению с опережением искры между 17 и 35 ° CA BTDC. Ожидается, что мощность должна увеличиваться с опережением искры до точки, а затем уменьшаться.Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки. Если искра не продвинулась достаточно далеко, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если зажигание слишком опережающее, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается. В результате работа, которая должна быть выполнена для сжатия этого газа, уменьшит производимую чистую работу.Эти конкурирующие эффекты приводят к максимуму мощности в зависимости от опережения зажигания.

Как видно на Рисунке 4, крутящий момент увеличивается с увеличением опережения зажигания. Это происходит из-за увеличения давления в такте сжатия, и, следовательно, производится больше чистой работы. Следует отметить, что при дальнейшем увеличении опережения зажигания крутящий момент не будет увеличиваться в значительной степени из-за пикового давления в цилиндре во время периода сжатия и уменьшения давления в ходе такта расширения. По этой причине определение оптимальной установки угла опережения зажигания является одной из наиболее важных характеристик для двигателя SI.

Можно заметить разницу между результатами моделирования и эксперимента. Эти ошибки могут быть связаны с процессами трения между компонентами двигателя, которые не учитываются при моделировании. Существует три типа трения, которые вызывают потерю мощности в двигателях внутреннего сгорания: (1) механическое трение между внутренними движущимися частями, такими как поршень и кольцо, (2) насосная работа, которая представляет собой чистую работу, выполняемую во время всасывания. и такт выпуска, и (3) вспомогательная работа.Это означает, что эти компоненты получают свою мощность от двигателя, и поэтому чистая работа уменьшается.

Прогнозируемая мощность хорошо согласуется с экспериментальными данными с ошибкой 2,97 процента, в то время как ошибка прогнозирования крутящего момента составляет 3,22 процента при 31 ° CA BTDC момента зажигания. Обе ошибки обычно приемлемы для инженерного приложения.

На рисунке 5 представлены результаты расчетов теплового КПД в сравнении с экспериментальными данными. Тепловой КПД делится на полученную энергию.Можно видеть, что чистая работа увеличивается с увеличением опережения зажигания до точки, а затем немного уменьшается. Это происходит из-за увеличения трения при высоких значениях опережения зажигания и, следовательно, уменьшения чистой работы. Согласно рисунку 6, наибольший объем сети приходится на 31 ° CA BTDC.

В таблице 2 показано прогнозируемое пиковое давление в цилиндре при различных условиях момента зажигания. Результаты показывают, что пиковое давление увеличивается с увеличением момента зажигания.Но увеличение давления не обязательно означает, что термический КПД повышается, потому что, если искра возникает слишком рано до верхней мертвой точки, часть давления действует до того, как поршень достигает верхней мертвой точки, и, следовательно, тепловой КПД уменьшается. На рисунке 6 также показана чистая работа при различных условиях опережения зажигания. Как показано на рисунке 6, чистая работа до и после 31 градуса уменьшается, а максимальная чистая работа составляет 31 градус.

1 1 На Рисунке 8 показана диаграмма − двигателя при частоте вращения 3400 об / мин при различных условиях опережения зажигания. Результаты показывают, что пиковое давление увеличивается с увеличением опережения зажигания. Известно, что чем больше площадь диаграммы −, тем больше работы производится. Если зажигание опережающее, сгорание начинается с конца такта сжатия и заканчивается тактом расширения в начале верхней мертвой точки. Сгорание превращает топливно-воздушную смесь в продукты сгорания и увеличивает температуру в цилиндрах до высоких значений. Это явление увеличивает давление в цилиндре до максимального значения в цикле двигателя.Тем не менее, нельзя сделать вывод о максимальном тепловом КПД и чистой работе, исходя из максимального давления и температуры. Следовательно, для определения наиболее эффективного момента зажигания следует учитывать наименьшие потери тепла во время такта расширения, а также потери на трение. В этом случае, согласно рисункам 5 и 6, оптимальная установка угла опережения зажигания составляет 31 ° CA до ВМТ из-за наилучшей чистой работы и теплового КПД. На Рисунке 9 представлена ​​диаграмма тепловыделения в зависимости от угла поворота коленчатого вала при различных условиях опережения зажигания. Характерными чертами кривой тепловыделения являются начальный небольшой наклон, начинающийся с искрового зажигания, за которым следует область быстрого роста, а затем более постепенный спад. В процессе сгорания потери тепла уменьшают максимальную фактическую температуру и давление по сравнению с условием пренебрежения теплопередачей. Следовательно, ход расширения начинается при более низком давлении и, следовательно, уменьшается работа сети. При продолжении теплопередачи во время такта расширения температура и давление становятся меньше, чем рассчитанные изоэнтропическим расширением; следовательно, термический КПД снижается. 6. Заключение В данной работе проанализированы характеристики коммерческого двигателя с системой СИ при различных условиях опережения зажигания. Это сделано для того, чтобы постулировать момент зажигания для максимизации производительности двигателя с точки зрения мощности, крутящего момента, теплового КПД и так далее. Были сделаны следующие выводы: (1) Если угол опережения зажигания не становится достаточно опережающим, большая часть сгорания происходит, когда поршень движется вниз, и в этом случае мощность и тепловой КПД уменьшаются. (2) Если опережение зажигания слишком опережение, большая часть воздушно-топливной смеси сгорает до того, как поршень поднимется. Кроме того, увеличивается период потери тепла, затем уменьшается чистая работа и термический КПД. (3) Однако при увеличении опережения зажигания происходит повышение температуры и давления в цилиндре, но мощность и тепловой КПД снижаются. из-за более высоких потерь на трение и других потерь в двигателе. (4) Характеристики двигателя SI сильно зависят от момента зажигания, и его оптимальное значение следует определять для каждого двигателя SI.Для этого двигателя максимальный тепловой КПД и чистая работа достигаются при 31 ° CA BTDC. Номенклатура Опережение зажигания (степень CA) Пиковое давление (кПа) −10 1855 11 3239 21 4213 31 5470 41 6567 до верхней мертвой точки 9059 Внутренняя энергия энергия Время воспламенения Время воспламенения 𝐴: Зона, подверженная слышимости передачи ATDC: После верхней мертвой точки 𝑏: Отверстие цилиндра CA: Угол поворота коленвала см: Средняя скорость поршня 𝑐𝑝: Удельная теплоемкость при постоянном давлении Общая энергия ℎ: Удельная энтальпия 𝑙: Длина шатуна 𝑚: Масса Давление 𝑄: Теплопередача 𝑟: Крышка сжатия io 𝑠: Удельная энтропия 𝑆: Длина хода 𝑇: Температура 𝑢: 𝑣: Удельный объем 𝑉: Объем 𝑊: Выполненная работа 𝑥: Массовая доля сгоревшей массы S /2 л 𝛾: Коэффициент удельной теплоемкости 𝜃: Угол поворота коленчатого вала 𝜃𝑏: Время воспламенения 𝜔: Угловая скорость. Нижние индексы 9059 𝑗: 𝑏: Сгоревший газ EVO: Выпускной клапан открыт 𝑖: Впускной IV Клапан Впускной Впускной Обозначение компонента 𝑙: Blowby 𝑢: Несгоревший газ 𝑤: Стена. Благодарности Эта работа частично была поддержана Образовательным центром Иран Ходро.Этот документ был рекомендован к публикации в отредактированном виде младшим редактором. 20 способов повысить топливную экономичность вашего автомобиля Если вас беспокоит цена на бензин или вы хотите минимизировать воздействие вашего вождения на окружающую среду, вам не нужно сдавать свой автомобиль в аренду на гибрид или малолитражку эконо-бокс. Знаете ли вы, что автомобиль может сжигать на 30 процентов больше топлива, если надлежащее техническое обслуживание не выполняется по регулярному графику? Все мы знаем о важности регулярного технического обслуживания автомобилей, но по многим причинам мы просто делаем это недостаточно часто. Мне задают больше вопросов по экономии топлива, чем по любой другой теме. Эти советы помогут вам использовать каждую последнюю каплю топлива, которое вы залили в свой бак, не считая того, чтобы стать «сверхмобильным». История продолжается под рекламой 1. Проверяйте давление в шинах не реже одного раза в месяц. Недокачанные шины сжигают больше топлива. Если шины на 8 фунтов ниже накачанных (не редкость), сопротивление качению шин увеличивается на 5%. 2. У насоса оставьте шланг в баке до тех пор, пока насос не отключится, и убедитесь, что все топливо вылилось из форсунки. Из шланга может вылиться целая четверть стакана. Это твое, ты за это заплатил. 3. При необходимости используйте круиз-контроль. Это может сэкономить до 6 процентов расхода топлива на шоссе. 4. Из-за коррозии кабелей аккумуляторной батареи генератор работает с большей нагрузкой, потребляя больше газа. Само собой разумеется, очищайте их при каждой проверке двигателя. 5. Не позволяйте автомобилю простаивать более минуты. На холостом ходу расходуется от полгаллона до одного галлона газа в час и выбрасывается ненужный CO2 в атмосферу. Современный двигатель потребляет меньше топлива при выключении и повторном запуске, чем на холостом ходу в течение продолжительных периодов времени. Мы уже сталкиваемся с зонами без простоя. Кроме того, чтобы эффективно прогреть двигатель, управляйте им, но не увеличивайте обороты. Двигатели усердно работают только под нагрузкой и нагреваются намного быстрее, если вы просто запустите двигатель, подождите 20 секунд (это создает давление масла) и уедете. 6. Замените воздушный фильтр не реже установленного количества раз, указанного в руководстве по эксплуатации, и больше, если вы едете в пыльных условиях. 7. Регулярно проверяйте двигатель. С появлением системы впрыска топлива с компьютерным управлением больше не существует такой вещи, как старомодная «настройка». В худшем случае вам придется заменить свечи зажигания, кислородный датчик, воздушный и топливный фильтры. История продолжается под рекламой 8. Если ваш автомобиль был построен с середины 1980-х годов, скорее всего, он имеет кислородный датчик в выхлопной системе. Его следует заменять так же, как и свечи зажигания, следуя рекомендациям производителя. Это маленькое приспособление сокращает подачу топлива и существенно влияет на экономию топлива. 9. Езда на самой высокой передаче без использования двигателя является экономичным способом вождения. При движении со скоростью 60 км / ч автомобиль будет расходовать на третьей передаче на 25% больше топлива, чем на пятой. При движении с высокой скоростью на низких передачах может потребоваться на 45% больше топлива, чем необходимо. Если у вас есть бортовой бортовой компьютер, вероятно, у вас есть настройка «Мгновенная экономия топлива». Следите за индикатором и старайтесь, чтобы количество литров на 100 км было минимальным. Производители превратили это в своего рода игру. Новый Ford Fusion Hybrid оснащен зеленым графическим дисплеем, на котором листочки прорастают каждый раз, когда вы достигаете рубежа в экономии топлива. У меня была возможность водить один, и каждый раз, когда мы выезжали на подъездную дорожку, мой сын спрашивал: «Сколько листьев на дереве, папа»? 10. Думай наперед! Двигайтесь плавно. Используя легкий дроссель и избегая резких торможений, вы можете снизить как расход топлива, так и износ. Исследования показывают, что техника вождения может влиять на топливную экономичность на 30%. 11. Облегчите свой груз. Тщательно продумайте, что вам нужно в путешествии. Если вам что-то не нужно, не пакуйте. Снимите багажники, если они не нужны, поскольку они создают сопротивление ветру. Чем легче груз, тем ниже расход топлива и выбросы.Дополнительные 100 фунтов в багажнике уменьшают экономию топлива типичного автомобиля на 1-2 процента. Перенос лишнего веса тратит газ. 12. Выберите для своего автомобиля бензин с правильным октановым числом. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать, какое октановое число нужно вашему двигателю. Октановое число измеряет способность бензина противостоять детонации двигателя. Но чем выше октановое число, тем выше цена. Только около 6% проданных автомобилей нуждаются в бензине премиум-класса. Тем не менее, на премиальный газ приходится около 10% всего продаваемого газа.Не поддавайтесь желанию покупать бензин с более высоким октановым числом для «премиальных» характеристик. 13. Объединение дел в одну поездку экономит ваше время и деньги. Несколько коротких поездок, выполненных из холодного пуска, могут потреблять вдвое больше топлива, чем более длительная многоцелевая поездка, покрывающая такое же расстояние с теплым двигателем. Планирование поездки гарантирует, что поездка будет совершаться при прогретом и эффективном двигателе. История продолжается под рекламой 14. Вы можете сократить расход топлива на один-два процента, используя рекомендованный производителем сорт моторного масла.Например, использование моторного масла 10W-30 в двигателе, рассчитанном на использование 5W-30, может снизить расход топлива на один-два процента. Более густое масло труднее перекачивать. Это увеличивает паразитные потери лошадиных сил. 15. Избегайте «увеличения оборотов» двигателя, особенно непосредственно перед выключением двигателя; при этом расходуется топливо без надобности и смывается масло изнутри стенок цилиндра. Это действительно плохо для следующего запуска, так как стенки цилиндра будут сухими. 16. Двигайтесь стабильно.Замедление или ускорение тратят топливо. Также избегайте хвоста. Это не только небезопасно, но и влияет на вашу экономику, если другой водитель неожиданно тормозит. 17. Не ставьте левую ногу на педаль тормоза во время движения. Малейшее давление вызывает «механическое сопротивление» компонентов, преждевременно изнашивая их. Это «перетаскивание» также требует дополнительного расхода топлива для преодоления сопротивления. 18. По возможности избегайте неровных дорог, потому что грязь или гравий могут лишить вас до 30 процентов расхода топлива.Каждый раз, когда колеса подпрыгивают вверх и вниз, энергия поступательного движения отводится от транспортного средства. Лучше всего я могу описать это, испытав вождение по дороге с «стиральной доской». Мало того, что это очень неудобно, транспортное средство фактически замедляется из-за передачи энергии — и вы думали, что уроки физики не будут иметь применения в дальнейшей жизни! Это заставляет водителя использовать больше топлива — впустую. 19. Проверьте детали подвески и шасси на предмет перекоса. Погнутые колеса, оси, изношенные амортизаторы и сломанные пружины могут способствовать сопротивлению трансмиссии, не говоря уже о небезопасных условиях, которые они создают. История продолжается под рекламой 20. Владельцам внедорожников следует подумать о переходе с внедорожного протектора с агрессивным рисунком на дорожный протектор с экономичным расходом топлива. Это некоторые из моих наблюдений и некоторые из моих ответов на многие вопросы об экономии топлива. Я уверен, что у вас есть свое собственное, и я хотел бы пригласить всех, кто читает это, добавить свой опыт на вкладке комментариев к этой истории. И да, это касается и вас, гипер-мейлеров. Сможем ли мы когда-нибудь разделить вкус европейцев к недорогим малолитражкам? Цены на топливо будут определяющим фактором. Если они останутся на текущем уровне или даже упадут, то толчок к малым транспортным средствам с европейскими корнями может оказаться провальным. Влияние стратегий впускных клапанов на расход топлива и детонацию двигателя с искровым зажиганием В настоящее время предлагаются различные технические решения. для улучшения характеристик двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием как при частичной, так и при полной нагрузке, особенно с точки зрения удельного расхода топлива на тормоз (BSFC). Среди наиболее передовых технических решений полностью гибкая система управления клапанами (VVA — Variable Valve Actuation) представляется очень прочным и надежным подходом для достижения вышеуказанной цели. Фактически передовые стратегии клапана, такие как раннее закрытие впускного клапана (EIVC) и позднее впускное закрытие клапана (LIVC), оказались эффективным способом снижения расхода топлива: при частичной нагрузке за счет уменьшения работы насоса и при высокой нагрузки, за счет уменьшения детонации и уменьшения перегрузки топлива. В этой статье проводится сравнительное численное исследование для оценки влияния стратегии впускного клапана на характеристики малогабаритного двигателя с искровым зажиганием с турбонаддувом.Анализируемый двигатель оснащен полностью гибким VVA на стороне впуска, основанным на принципе «потерянного движения» и способным реализовывать стратегии EIVC и Full Lift, в то время как виртуальная модификация профиля впускного кулачка позволяет активировать профили LIVC. . Сначала в среде GT-Power ™ создается одномерная модель тестируемого двигателя. Он интегрирован с подмоделями собственной разработки для описания явлений в цилиндрах, включая турбулентность, сгорание, детонацию и теплопередачу.Принятый подход подтвержден результатами трехмерной турбулентности, измеренными глобальными рабочими параметрами и циклами давления в цилиндрах. Последовательность предлагаемого подхода, не требующего какой-либо настройки в зависимости от конкретного случая, демонстрируется при различных скоростях, нагрузках и стратегиях впускных клапанов. Проверенная модель двигателя используется для выполнения параметрического анализа для различных углов закрытия впускного клапана в двух типичных рабочих точках при полной и частичной нагрузке. Результаты показывают, что как EIVC, так и LIVC вызывают улучшенный расход топлива по сравнению с традиционной стратегией клапана с полным подъемом.EIVC оказывается более эффективным при частичной нагрузке, чем LIVC, в то время как аналогичные преимущества BSFC получаются при высокой нагрузке. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт