Смесеобразование в дизелях. Типы камер сгорания

28/12/2011 в 11:43

Камеры сгорания у дизельных двигателей бывают неразделенные и разделенные.

У неразделенных камер сгорания все пространство сжатия представляет собой единый объем, в который непосредственно впрыскивается топливо. Поэтому эти камеры часто называют камерами непосредственного впрыска. По способу смесеобразования неразделенные камеры делят на три группы: с объемным, пленочным и смешанным (объемно-пленочным) смесеобразованием.

У разделенных камер сгорания объем пространства сжатия состоит из двух неравных частей. Одна часть размещается в дополнительной камере, расположенной обычно в головках цилиндров, другая - между дополнительной камерой и днищем поршня в в. м. т. По способу смесеобразования разделенные камеры сгорания делятся на три группы: предкамерные, вихрекамерные, воздушно-камерные.

Рассмотрим некоторые типичные схемы неразделенных камер сгорания (рис. 55). Камеры этого типа получили наиболее широкое применение. Процесс смесеобразования здесь идет в едином объеме, поэтому к качеству распыливания предъявляют очень высокие требования. Для более полного распыливания топлива применяют только многодырчатые форсунки 4. Хорошее распыливание обеспечивается при высоком давлении впрыска (20-190 МПа).

В неразделенных камерах с объемным смесеобразованием стремятся все топливо равномерно распределить в воздушном заряде камеры. Камера сгорания должна иметь такую конфигурацию, чтобы каждая частица топлива успела загореться раньше, чем достигнет стенок цилиндра. У некоторых дизелей для более полного перемешивания топлива используют принудительное завихрение воздуха. У четырехтактных дизелей применяют впускные клапаны со специальным козырьком для завихрения, а у двухтактных - тангенциально направленные продувочные окна. Наиболее часто используют форму камеры, показанную на рис. 55, а, которая напоминает горящие факелы топлива, а реже - сковородообразную (рис. 55, б) и полусферическую (рис. 55, в) формы. Преимущества объемного смесеобразования - простая и симметричная форма камеры, небольшие тепловые потери и хорошие пусковые качества.

В неразделенных камерах с пленочным смесеобразованием камера имеет шарообразную форму и располагается в поршне. Форсунка установлена под очень малым углом к внутренней сферической поверхности камеры, и примерно 9596 топлива под давлением около 15 МПа подается в виде тонкой пленки на эту поверхность. Поджигание топлива, испарившегося с поверхности камеры, осуществляется вследствие воспламенения 5% топлива, направленного в центральную часть воздушного заряда. Дизели с пленочным смесеобразованием являются многотопливными, т. е. могут работать на дизельном топливе, газойле и др.

Смесеобразование в дизелях. Типы камер сгорания

Рис. 55. Неразделенные камеры сгорания: а - днище сложной формы с выступающей центральной частью, б - днище поршня с выступающим краем, в - днище с полусферической выемкой, г - камера в поршие с объемно-пленочным смесеобразованием: 1 - поршень, 2 - днище поршня, 3- голонка цилиндра, 4 - форсунка

На рис. 55, г показана неразделенная камера со смешанным {объемно-пленочным) смесеобразованием. Здесь количество топлива, направляемого на стенки, зависит от формы камеры сгорания, расположения форсунок и др. Камеры с объемно-пленочным смесеобразованием характеризуются невысоким давлением сгорания, плавной и мягкой работой.

Разделенную камеру сгорания имеют предкамерные дизели. У этих дизелей камера сгорания состоит из основной камеры 4 (рис. 56) и предкамеры 3, сообщающейся с основной камерой одним или несколькими каналами 1. Предкамера чаще всего бывает цилиндрической формы, а форсунка 2 располагается по оси камеры и имеет однодырчатый распылитель. Процесс смесеобразования происходит следующим образом.

Смесеобразование в дизелях. Типы камер сгорания

Рис. 56. Схема предкамерного дизеля: 1 - соединительный канал, 2 - форсунка, 3 - предкамера, 4 - основная камера сгорания

При ходе сжатия давление в цилиндре возрастает и воздух с большой скоростью через соединительные каналы входит в предкамеру, где происходит интенсивное вихреобразование. Благодаря этому топливо, впрыскиваемое за 10-20° до в.м.т. в предкамеру, хорошо перемешивается с воздухом и самовоспламеняется.

В предкамере топливо сгорает частично из-за недостатка воздуха. Остальная часть топлива в связи с резким повышением давления при сгорании выбрасывается е большой скоростью через соединительные каналы в главную камеру. При этом основная часть топлива также распыливается, перемешивается е воздухом, находящимся в главной камере и догорает.

Преимущества предкамерных дизелей - хорошее распыливание топлива струей газов, применение форсунок с низким давлением впрыска (8-12 МПа), несложная конструкция топливного насоса, возможность использования тяжелых сортов топлива без особенно тщательной очистки, недостаток - их трудный запуск.

Смесеобразование в дизелях. Типы камер сгорания

Рис. 57. Схема вихрекамерного дизеля: 1 - направляющий канал, 2 - вихревая камера, 3 - форсунка, 4 - основная камера сгорания

На рис. 57 показана схема вихрекамерного дизеля. Камера сжатия делится на основную 4 в рабочем цилиндре и вихревую 2 вне цилиндра. Обе камеры соединены одним или несколькими каналами 1. Вихревые камеры выполняют шарообразными или цилиндрическими, их объем составляет 50-80% всего объема заряда воздуха. Топливо форсункой 3 впрыскивается непосредственно в вихревую камеру.

Принцип вихрекамерного смесеобразования заключается в следующем. Воздух, сжимаемый в цилиндре, поступает по направляющему каналу в вихревую камеру и вследствие тангенциального расположения канала совершает интенсивное вращательное движение, способствующее хорошему и быстрому перемешиванию топлива с воздухом. При сгорании давление в камере растет и продукты сгорания вместе с воздухом и несгоревшим топливом устремляются в цилиндр, где также возникает вихревое движение. Но при этом большая часть топлива сгорает в вихревой камере.

У некоторых вихревых камер имеется неохлаждаемая вставка из жаростойкой стали, которая играет роль теплового аккумулятора. Вставка принимает тепло во время горения и отдает его при сжатии, благодаря чему сокращается период задержки воспламенения и обеспечивается хорошая работа дизеля на различных нагрузках.

Воздушно-камерные дизели имеют разделенную камеру (рис. 58), состоящую из воздушной камеры 2 в головке цилиндра и основной камеры сгорания 3 в надпор-шневом пространстве. Объем воздушной камеры у старых конструкций дизелей составляет около 70%, а у новых - до 25% объема пространства камеры сгорания. Камеры сообщаются между собой узкой горловиной. Форсунка 5 расположена вне воздушной камеры: струя топлива направляется к горловине, соединяющей обе камеры, и лишь частично попадает в воздушную камеру.

Смесеобразование в дизелях. Типы камер сгорания

Рис. 58. Схема воздушно-камерного дизеля: 1- головка цилиндра, 2 - воздушная камера, 3 - основная камера сгорания, 4 - поршень, 5 - форсунка В воздушной камере происходит первоначальная вспышка; давление в ней становится выше, чем в основной камере, и продукты сгорания вместе с воздухом устремляются в основную камеру навстречу струе топлива. Это способствует хорошему смесеобразованию и сгоранию топлива в основной камере. Дизели с разделенными камерами для обеспечения надежного пуска в ход обычно снабжают подогревательными устройствами: спиралями накаливания или другими приспособлениями, облегчающими пуск.

Еще по теме

  • Корректоры подачи топлива и автоматические муфты опережения впрыска
    Для лучшего использования двигателя внутреннего сгорания необходимо, чтобы крутящий момент при полной подаче топлива увеличивался при снижении частоты вращения коленчатого вала. Количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, увеличивается при снижении частоты вращения коленчатого вала благодаря лучшему наполнению цилиндров. Следовательно, необходимо обеспечить соответствующее увеличение - корректирование цикловой подачи топлива. Для этой[..]
  • Топливо для карбюраторных двигателей
    Основным топливом для карбюраторных двигателей являются бензины различных видов и марок, очень редко используется керосин. Бензин должен обладать хорошими карбюрационными свойствами, т. е. обеспечивать легкий пуск двигателя и образовывать однородную по составу горючую смесь, дающую устойчивую работу двигателя на всех режимах. Кроме того, бензин должен хорошо распыливаться и •полностью испаряться,[..]
  • Смазочные материалы для двигателей внутреннего сгорания
    В настоящее время для двигателей внутреннего сгорания применяют масла с присадками. Присадками называют сложные соединения, которые добавляют к моторным маслам для улучшения их эксплуатационных свойств. По действию на смазочные масла присадки разделяют на следующие группы: вязкостные или загущающие- улучшающие вязкостно-температурные свойства и повышающие вязкость масел; моющие - предотвращающие образование на[..]