EN
Süttimooduli põhifunktsioon süttimisprotsessis
Madalpinge signaalist kõrgenergiaga süttetiksu: süttimooduli energiamuundamise protsess
Süttimoodul toimib peamise ühenduspunktina autostandardi 12-voldi elektrisüsteemi ja nende vajalike tugevate süttivälgude vahel, mis on vajalikud kütuse süttimiseks mootoris. Need moodulid kasutavad tahke oleku elektroonikat, et lülitada voolu, mis läbib süttimooli esmanõu. Kui see juhtub, magnetväli variseb äkki kokku, tekitades suure pingelanguse teisenõus, tavaliselt üle 30 tuhande voldi. Kogu see seade on asendanud vanamoodseid mehaanilisi kontaktipunkte, mis ajaga kulumisel põhjustasid ajastusprobleeme. Milline on kasu? Süttimisajastus jääb järjekindlaks mikrokosani tasandil. Enamik kaasaegseid süttimooduleid suudavad usaldusväärselt töötada hästi üle 100 tuhande tsükli, enne kui ilmneb mõni märk kulumisest või jõudluse langusest.
Kuidas ajastus täpsus, pinge tõusukiirus ja dwell kontroll mõjutavad otsest leegi tuuma tekkimist
Tulekera edukas tekitamine sõltub kolmest tihedalt reguleeritavast parameetrist, mida kontrollib süütekogu:
- Ajastamise täpsus (±0,1° kurbvõllinurk): Kriitilise tähtsusega CNG-i vaeses režiimis, kus süttimisaken on umbes 40% kitsam kui bensiini puhul, nõudes täpset sünkroonimist pistiku asendiga
- Pingetõusumäär (>1 kV/µs): Tagab kindla läbipõrumise elektroodil ka silindrisurve kõikumisel kuni 300 psi piires
- Hoidaaja juhtimine (1,5–3,5 ms): Reguleerib dünaamiliselt pooli küllastusaega, et anda ≥3,0 mJ süütusenergiat, hoides samal ajal soojuskoormust kontrolli all
Väljaspoolt kogutud andmed EPA-sertifitseeritud gaasiliste kütuste testidest näitavad, et ükskõik millise selle parameetri ületamine rohkem kui 5% suurendab süütuskeeldude esinemissagedust kuni 17 võrra – EGR-ga lahjendatud, vaeses põlemisrežiimis – mis rõhutab, miks mikroprotsessoripõhised moodulid saavutavad isegi λ = 1,6 juures 99,97% põlemisstabiilsuse.
Süütusenergia nõuded stabiilse CNG-i põlemise jaoks
Põhjus, miks kokkupandud maagaas vajab 2 kuni 3 korda rohkem energiat süttimiseks võrreldes tavapärase bensiiniga, on seotud mitme teguriga. Esiteks põleb CNG palju aeglasemalt kui bensiin, laminaarse leegi kiirus on umbes 0,38 meetrit sekundis võrreldes bensiini ligikaudse 0,8 m/s-ga. Samuti on CNG põlemispiirkond liiga lai, 5 kuni 15 protsenti, samas kui bensiini puhul on see vaid 1,4 kuni 7,6 protsenti. Lisaks on CNG-l tendents täielikult kustuda, kui põlemiskambrites on olukord väga nõrk ja turbulentne. Kõik need omadused tähendavad, et süttplaatrid peavad töötama raskemalt ja kauemaks, et algustule tekitada ja selle stabiilsust säilitada kogu põlemistsükli vältel, eriti tänapäeva mootorites, kus lahjendustasemed sageli on üsna kõrged.
Empiirilised piirid: 2,5–4,5 mJ usaldusliku CNG leegituumi arenguks nõrgel, kõrge lahjenduse tingimustel
Kaaslaste poolt üle vaadatud uuringud, sealhulgas SAE International Technical Paper 2021-01-0556, kinnitavad, et stabiilse CNG süttimiseks on vajalik 2,5–4,5 mJ tarnitud süttenergiat. See kõrgem läve tekib kolmest omavahel seotud teguritest:
- Põhjuseks olevad piirangud : liialt õhk vähendab segu reageerivust, pikendades tuumiku kasvuks vajalikku aega
- Laeve segamine : EGR suurendab süttimisenergia vajadust 30–40% võrra, alandades segu temperatuuri ja radikaalide kontsentratsiooni
- Rõhulised dünaamikad : kõrge kompressioonisuhtega mootorid seab süttimislünka rõhude alla, mis ületavad 300 psi, suurendades dielektrilist tugevust ja mõrvitult varjutades varajast leegi levikut
Selle nõude täitmiseks kasutavad kaasaegsed süttimismoodulid mitmekordset süttimist ja pikendatud süttimise kestust (>1,5 ms), tagades usaldamatu süttimist isegi õhk-kütuse suhtes, mis on suurem kui λ = 1,5.
Süttimise kestus ja selle mõju süttimisstabiilsusele
Optimaalne voolu kestus (1,2–2,0 ms) gaaskütustega varajase leegi kasvuks
Kui töödeldakse gaasilisi kütuseid, nagu kokkusurutud maagaas (CNG), tuleb sädemel püsida kauem võrreldes tavapäraste bensiinimootoritega, et saavutada sobiv leegikese areng. Rahvusvahelise mootoriuuringute ajakirja andmetel on umbes 1,2 kuni 2 millisekundit piisavalt hea aeg stabiilse süttimise saavutamiseks nõrkade segu koostiste ja suure segunemisega töötamisel. Lisaaeg aitab ületada CNG aeglasema põlemise ja annab neile pisikestele leekidele piisavalt ruumi kasvamiseks enne, kui soojushäired või õhuliikumine need häirivad. Kui säde kestab liiga lühidalt, vähem kui 1,2 millisekundit, hakkavad tekkima probleemid, sealhulgas ebastabiilne mootoritöö ja ebatäielik põlemine. See halveneb veelgi sellistes seadetes, kus on paigaldatud sunniturbina või heitgaasi tagasisegamise süsteem koos CNG kütusesüsteemiga.
Pikkuse, mähise soojuspiirangute ja mooduli usaldusväärsuse vahelised kompromissid
Pikendamine sädemise kestust üle 2,0 ms toob kaasa olulisi insenerilahenduste kompromisse:
- Kõrgpooli termiline koormus : Iga täiendav 0,5 ms tõstab kõrgpooli tiputemperatiivi umbes 40°C võrra, suurendades isoleerimise lagunemise ja ülekandmise ohtu
- Mooduli degradatsioon : Prolongeeritud voolu suurendab pooljuhtide kulumit, eriti IGBT- või MOSFET-põhistel draiveritel, mis töötavad soojusliku projekteerimise piiridel
- Sädemise tugevuse vähenemine : Pikem kestus põhjustab pinge langust, vähendades sädemise tipuenergiat ning võimalikult kompromiteerides lünki ületamist kõrge rõhu tingimustes
Edasijõudnud süütemoodulid vähendavad neid riske reaalajas soojuse jälgimise ja kohanduva hooldusaja algoritmid kaudu – tagades leekese püsivuse, ilma ohustamata pikaajalist usaldusväärsust.
KKK
Mis on süütemooduli peamine roll?
Süütemoodul ühendab sõiduki elektrisüsteemi võimsate sädemitega, mis on vajalikud kütuse süttimiseks mootoris, teisendades madala pinge signaale kõrge energiaga sädemiteks.
Miks vajab CNG rohkem süttimisenergiat kui bensiin?
CNG vajab rohkem energiat, kuna selle põlemiskiirus on aeglasem, süttivusvahemik on laiem ning see on haavatavam nõrgest ja turbulentsest tingimustest.
Miks on sädemaaeg kriitilise tähtsusega CNG süttimiseks?
Pikem sädemaaeg tagab CNG-i stabiilse süttimise, kohandudes selle aeglasema põlemise omadustega ning toetades varase leegi tuuma kasvu, eriti lahjendatud segu puhul.