بررسی رفتگی الکترودهای شمع و تاثیر آن بر ولتاژ مورد نیاز جرقه و عملکرد در یک موتور پایه گاز سوز

نویسندگان

چکیده

در این تحقیق ابتدا تاثیر هندسه الکترودها بر ولتاژ مورد نیاز جرقه و عملکرد یک موتور پایه گازسوز ، با استفاده از سه نوع شمع که دارای هندسه متفاوت الکترودها و وضعیت حرارتی یکسان می‌باشند، مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ سپس با انجام آزمون‌های دوام موتوری، وضعیت دوام شمع‌ها بررسی می‌شود. جهت بررسی ساز وکارهای رفتگی الکترودها، از روش سطح‌نگاری با کمک میکروسکوب الکترونی روبشی ( SEM ) استفاده شده است؛ همچنین جهت بررسی وضعیت جرقه‌زنی شمع‌ها از آزمون قطعه‌ای شمع بهره برده شده است. نهایتاً با انجام آزمون‌های احتراقی، تاثیر رفتگی الکترودها بر ولتاژ مورد نیاز جرقه، عملکرد و مصرف سوخت موتور مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. بر اساس نتایج به دست آمده برای شمع‌های نو ، استفاده از شمعی که در الکترود منفی خود شیار دارد، سبب کاهش 21 درصدی بیشینه ولتاژ مورد نیاز می‌شود. بر اساس نتایج آزمون‌های دوام، پس از 200 ساعت کارکرد، میانگین افزایش دهانه برای الکترودهای پایه نیکل، 7 برابر بیشتر از الکترودهای پلاتینی است. بررسی سطح الکترودها به کمک SEM ، ترک‌ها و حفره‌های زیادی را در سطح الکترودهای پایه نیکل نشان می‌دهد. ایجاد و رشد ترک‌ها و نفوذ اکسید کلسیم می‌تواند سبب افزایش نرخ رفتگی در الکترودهای پایه نیکل شود. بر اساس نتایج آزمون احتراقی، در صورت تامین ولتاژ مورد نیاز جرقه توسط سیم‌پیچ افروزش، رفتگی الکترودها تاثیر قابل ملاحظه‌ای در میزان گشتاور و مصرف سوخت ویژه موتور در هنگام کارکرد با سوخت گاز طبیعی ندارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Effects of Spark Plug’s Electrodes Erosion on the Required Ignition Voltage and Performance of Natural Gas Engine

نویسندگان [English]

  • S. Javan
  • F. Ommi
  • S.V. Hosseini
  • S.S. Alaviyoun
چکیده [English]

In this research, the effect of electrode’s configuration on the required voltage and performance of a
natural gas fuel base engine is investigated using three types of spark plugs with the same heat range and
different electrode’s configuration. Then, durability of spark plugs is investigated in durability tests. Scanning
electron microscope (SEM) is used to study mechanisms of electrode erosion. Also, sparking quality
of spark plugs has been investigated by spark plug test rig. Finally, the effects of electrode erosion on the
required voltage, performance and fuel consumption of engine will be investigated during combustion test.
According to the results of new spark plugs, groove in ground electrode causes to 21% decline in required
voltage. Considering results of durability tests, after 200 hours test, average of gap growth for nickel based
electrodes seven times higher than platinum electrodes. SEM analysis of electrode’s surface indicates many
cracks and craters on the surface of nickel based electrodes. Initiation and growth of cracks and intrude of
calcium oxide could lead to accelerate erosion of nickel based electrodes. Results of combustion test shows
that if ignition coil could supply required voltage, electrode’s erosion would not considerable effect on the
amount of torque and brake specific fuel consumption (BSFC) of engine in operation with CNG.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spark Plug
  • Electrode Wear
  • Durability Test
  • Required Voltage
  • engine performance