Системы воспламенения газо-воздушной смеси

Горючая смесь в газовых двигателях воспламеняется электрической искрой или горящим факелом жидкого топлива.

Воспламенение электрической искрой. В газовых модификациях, предназначенных для работы только на газообразном топливе, независимо от принятого способа смесеобразования, горючую смесь воспламеняют электрической искрой. Напряжение на выходных клеммах индукционных катушек у газовых двигателей при давлении сжатия рс<3МПа составляет 14-25кВ, при рс>3МПа-до 30кВ. Большее по сравнению с системами зажигания бензиновых двигателей напряжение на электродах свечи зажигания объясняется более высокой температурой воспламенения горючих газо-воздушных смесей и увеличением сопротивления искрового промежутка при использовании более высоких степеней сжатия. Для сокращения длины проводов высокого напряжения и, следовательно, потерь в них индукционные катушки устанавливают непосредственно у каждой свечи зажигания. При этом распределитель импульсов по цилиндрам расположен в цепи низкого напряжения независимо от используемого источника питания системы зажигания. Цепь низкого напряжения системы электрического зажигания газовых двигателей принципиально ничем не отличается от соответствующей цепи системы зажигания в бензиновых двигателях.

Системы электрического зажигания газовых двигателей, особенно стационарных, отличаются высокой надежностью, так как эти двигатели должны длительное время работать без остановки.

К тепловым характеристикам свечей зажигания предъявляются высокие требования. Температура нижнего конца изолятора, расположенного в камере сгорания, и центрального электрода свечи должна быть не менее 500°С, что обеспечивает выгорание углеродистых отложений с их поверхностей и, следовательно, надежное искрообразование при длительной работе газового двигателя на режимах малых нагрузок и холостого хода. При работе двигателя на наиболее теплонапряженных режимах поверхности свечи не должны перегреваться и вызывать калильное зажигание газо-воздушной смеси, приводящее к снижению мощности двигателя и выходу из строя его деталей.

Количество теплоты, выделяемой в камере сгорания, зависит от степени сжатия, мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Поэтому для различных типов двигателей требуется подбирать свечи зажигания с различной тепловой характеристикой, что осуществляется при стендовых испытаниях газовой модификации двигателя.

Для газовых двигателей с невысокой степенью сжатия, а также двигателей, работающих в условиях неустановившихся режимов, используют «горячие» свечи, так как при изменении режима возможно забрызгивание свечей маслом. При высоких степенях сжатия и длительной работе двигателя на режиме полной мощности используют более «холодные» свечи.

В газовых двигателях помимо свечей зажигания автомобильного и авиационного типа используют специальные свечи, у которых после пуска двигателя быстро нагревается нижний конец изолятора, препятствуя отложениям нагара, а повышенный отвод теплоты через медный сердечник центрального электрода исключает возможность перегрева свечи. Для улучшения работы свечей зажигания включают добавочный резистор сопротивлением 0,3-0,5 МОм, благоприятно влияющих на характер разряда на электродах свечи.

Для надежного воспламенения горючей смеси и устойчивого протекания процесса сгорания в газовых двигателях с большим диаметром цилиндра устанавливают две свечи зажигания на каждый цилиндр. Вследствие двухточечного зажигания фронт пламени проходит меньший путь, и процесс горения заканчивается быстрее.

При установке газовых двигателей во взрывоопасных помещениях их оборудуют безопасной системой электрического зажигания, элементы которой выполняют в полностью герметизированных металлических оболочках.

Зажигание от электрической искры обеспечивает надежное воспламенение газо-воздушных смесей при а= 1,74-1,8 и допустимой по условиям детонации степени сжатия. Дальнейшее увеличение коэффициента а уменьшает эффективность сгорания (повышенный удельный расход теплоты в результате снижения скорости сгорания) и может привести к пропуску вспышек из-за не воспламенения горючей смеси. Газовый двигатель в этом случае работает неустойчиво, особенно при частичных нагрузках что приводит к необходимости ремонта автомобиля.

В газовых двигателях с внутренним смесеобразованием и качественным регулированием состава смеси работа на природном газе возможна только при нагрузках свыше 55% номинальной мощности. Это сужает область применения газового двигателя.

вернуться в раздел