Предкамерный двигатель и форкамера. Дизельный форкамерный двигатель


Принцип сгорания топлива в дизельном двигателе

Системы с предкамерой

В системе с предкамерой (форкамерой), используемой для дизельных двигателей легковых автомобилей, топливо впрыскивается в горячую предкамеру (дополнительную камеру). Здесь начинается предварительное воспламенение, чтобы достичь образования качественной смеси и уменьшения задержки воспламенения для основного процесса сгорания.

Топливо впрыскивается с помощью игольчатой форсунки при относительно низком давлении (до 300 бар). Специально разработанная поверхность экрана в центре камеры распределяет струю топлива, которая разбивается на части и интенсивно перемешивается с воздухом. Сгорание начинается и продвигает частично воспламененную топливо-воздушную смесь через отверстия на нижнем конце предкамеры в основную камеру сгорания над поршнем и смесь нагревается в процессе еще больше. При этом имеет место интенсивное перемешивание топлива с воздухом в основной камере сгорания, сгорание продолжается и завершается. Малый период задержки воспламенения и контролируемое высвобождение энергии при общем низком уровне давления в основной камере сгорания приводит к «мягкому» сгоранию с небольшим шумом и уменьшением нагрузки на двигатель. Оптимизированная версия предкамеры обеспечивает сгорание с пониженным содержанием токсичных соединений в выхлопных газах и уменьшение выбросов в среднем на 40%. Модифицированная форма предкамеры с углублением для испарения и измененная форма и положение поверхности экрана (шаровой стержень) обеспечивают специфическое завихряюшее действие на воздух, после того как он поступает из цилиндра в предкамеру после сжатия. Топливо впрыскивается под углом в 5° относительно оси предкамеры.

Системы с предкамерой

Рис. Системы с предкамерой

Накальная свеча располагается ниже воздушного потока для предотвращения помех при сгорании. Управляемый последующий накал в течение времени до 1 минуты после запуска холодного двигателя (в зависимости от температуры охлаждающей жидкости) служит для уменьшения состава выхлопных газов и уменьшения шумов при прогреве двигателя.

Система с вихревой предкамерой

В этой системе, используемой в дизельных двигателях легковых автомобилей, сгорание также начинается в дополнительной камере. В процессе сгорания используется дополнительная камера сгорания в форме шара или диска (вихревая камера) с поверхностью горловины (выреза), расположенной тангенциально в основной камере сгорания.

Система с вихревой предкамерой

Рис. Система с вихревой предкамерой

Сильное завихрение воздуха образуется при такте сжатия, а топливо впрыскивается в этот завихренный воздух. Форсунка расположена так, что струя топлива поступает в завихрение воздуха перпендикулярно к его оси и ударяется в противоположную сторону камеры в зоне с горячей стенкой.

В начале процесса сгорания топливо-воздушная смесь выдавливается в основную камеру сгорания через поверхность горловины (выреза) и смешивается с остальным воздухом. По сравнению с процессом в предкамере потери потока между основной камерой сгорания и дополнительной (вихревой камерой) более низкие для вихревой камеры из-за того, что поперечное сечение потока больше. Это приводит к пониженной работе цикла наполнения с соответствующими преимуществами для внутренней эффективности и расхода топлива. Конструкция вихревой камеры, расположение и форма распылителя форсунки, а также расположение накальной свечи должны быть тщательно подобраны для обеспечения качественного смесеобразования во всем диапазоне оборотов и нагрузок двигателя. Дополнительным требованием является быстрый разогрев вихревой камеры после запуска холодного двигателя. Это уменьшает время задержки воспламенения и препятствует образованию несгоревших углеводородов (голубой дым) в выхлопных газах при прогреве.

Системы с непосредственным впрыском (VI)

В системах с непосредственным впрыском, используемых главным образом в грузовых автомобилях и в стационарных дизельных двигателях всех размеров, образование смеси обходится без дополнительной вихревой камеры. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания над поршнем.

Системы с непосредственным впрыском

Рис. Системы с непосредственным впрыском

Процессы, описанные выше (распыление топлива, разогрев, испарение и смешивание с воздухом) должны в связи с этим, происходить в очень быстрой последовательности. Высокие требования предъявляются к впрыску топлива и к подаче воздуха. Как в системе с вихревой камерой, завихрение воздуха образуется при тактах впуска и сжатия. Этот вихрь вызывается с помощью специальной формы впускного канала в головке цилиндров. Конструкция верхней части поршня с встроенной камерой сгорания способствует движению воздуха в конце такта сжатия, т.е. в начале впрыска.

Формы камеры сгорания, использованные в процессе разразвития дизельных двигателей и широко используемые в настоящее время, соответствуют цилиндрической выемке в поршне, т.к. это предлагает компромисс между экономией при производстве и соответствующим контролем воздуха.

В дополнение к хорошему завихрению (турбулентности) воздуха, топливо также должно равномерно распределено для облегчения быстрого перемешивания. В отличие от двигателя с предкамерой с одноструйной игольчатой форсункой, в системах с непосредственным впрыском используется многоструйная форсунка. Расположение ее струй должно быть опрегулировано в соответствии с конструкцией камеры сгорания.

На практике для непосредственного впрыска используются два метода:

  • образование смеси с помощью контролируемого движения воздуха;
  • образование смеси почти исключительно с помощью впрыска топлива без контролируемого движения воздуха.

Во втором случае завихрение воздуха не включается в работу. Эго становится заметным в форме уменьшения потерь в цикле подачи топлива и улучшения наполнения цилиндра. В тоже время к оборудованию для впрыска топлива предъявляются более высокие требования относительно расположения и количества отверстий форсунки, качест ва распыления путем малых диаметров отверстий для распыления и очень высокого давления впрыска, необходимого для достижения требуемой краткой продолжительности впрыска.

В методе непосредственного впрыска, описанном выше, образование смеси достигается с помощью смешивания и испарения частичек топлива с частичками воздуха, окружающими их (метод распределения воздуха). В методе с распределением по стенкам, с другой стороны, топливо направляется к стенкам камеры сгорания, где оно испаряется и смешивается с воздухом.

Система непосредственного смешивания топлива с распределением по стенкам (М — система)

В этой системе впрыска для стационарных и коммерческих дизельных двигателей теплосодержание (теплоемкость) стенок углубления в поршне используется для испарения топлива, и топливо-воздушная смесь образуется с помощью соответствующего управления воздухом для сжатия.

Система непосредственного смешивания топлива с распределением по стенкам

Рис. Система непосредственного смешивания топлива с распределением по стенкам

Система работает с помощью одноструйной форсунки (т.е. форсунки с одним отверстием) при относительно низком давлении впрыска. Если движение воздуха в камере сгорания правильно отрегулировано, то может быть получена очень однородная топливо-воздушная смесь с длительной продолжительностью сгорания, низким ростом давления и, таким образом, более мягкое сгорание. Однако это увеличивает расход топлива по сравнению с системами с распределением воздуха.

Сравнение различных систем

Недостатки двигателей с предкамерой, касающиеся шума, более заметны при работе холодного двигателя. Недостаточное смесеобразование, вызванное не только рассеянием тепла стенками камеры сгорания, приводит к относительно длительному периоду задержки воспламенения и к детонационным шумам при сгорании. При прогреве двигателя двиг атель с вихревой камерой также имеет тенденцию к повышенному шуму в диапазоне низких нагрузок и низких оборотов. Метод с предкамерой, с другой стороны, имеет преимущества, касающиеся температуры камеры и задержки воспламенения.

Главное преимущество системы непосредственного впрыска состоит в уменьшении расхода топлива до 20% по сравнению с двигателями с разделенной камерой сгорания. Недостатками систем непосредственного впрыска являются, однако, повышенный шум при работе (в частности, при разгоне) и ограниченные максимальные обороты. Система с непосредственным впрыском всегда требует повышенных давлений впрыска и, таким образом, более сложной системы впрыска топлива.

Преимуществами системы непосредственного впрыска являются преобладающими для таких условий работы, где решающими являются расход топлива и экономия, а вопросы комфорта играют второстпенную роль. Интенсивные исследования работы в области смесеобразования, которые включают усовершенствование систем впрыска, в скором времени приведут к возможности использования систем с непосредст венным впрыском топлива в двигателях легковых автомобилей.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Предкамерный двигатель и форкамера - Drive

Форкамера (предкамера) представляет собой специальную полость, которая расположена в головке цилиндров Рекомендуем также прочитать статью о том,

Предкамера является предварительной камерой сгорания, в которую подается часть от общего заряда топливно-воздушной смеси, где происходит воспламенение топлива. Объем форкамеры составляет около 30% от общего объема основной камеры сгорания.  Назначением данного решения выступает улучшение наполнения цилиндров, более эффективная организация газовых потоков в основной камере, а также повышение качества смесеобразования.

Данная схема позволяет реализовать более плавное и равномерное нарастание давления в основной камере сгорания, что снижает ударные нагрузки в цилиндрах ДВС.

Моторы с форкамерой работают мягче и полноценно сжигают топливно-воздушную смесь, уменьшается токсичность выхлопа, повышается

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру.  Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и Рекомендуем также прочитать статью о том,

Внедрение предкамеры в устройство бензинового ДВС не получило широкого распространения. Определенные сложности конструкции и недостаточная эффективность работы системы во время реальной эксплуатации привели к отказу от схемы форкамерно-факельного зажигания.

Одновременно с уменьшением расхода топлива и снижением токсичности отработавших газов предкамерные двигатели отличались меньшей надежностью и стабильностью работы в определенных режимах.

Что касается дизельных моторов, предкамерные дизели встречаются чаще. Форкамерные дизельные двигатели имеют низкое давление впрыска сравнительно с другими дизельными агрегатами. Использование форкамеры в дизеле позволило снизить дымность силовой установки на разных режимах работы агрегата. Еще одним плюсом предкамеры на дизельном моторе выступает меньшая требовательность таких двигателей к качеству дизтоплива.

Главным недостатком предкамерного дизеля считается затрудненный пуск холодного мотора. Дело в том, что для уверенного пуска необходим качественный прогрев форкамеры. Использование электрических калильных свечей для эффективного нагрева воздуха в полости предкамеры не всегда обеспечивает облегченный пуск двигателя.

 

Почему дизель дымит черным дымом

drive.autogear.ru

Атмосферный дизельный двигатель - Легкое дело

Атмосферный дизельный двигатель

Атмосферный дизельный двигатель - простой и надежный агрегат, хорошо зарекомендовавший себя на легковых автомобилях. Воздух в камеру сгорания поступает за счет разрежения, возникающего в цилиндрах при работе мотора.

История создания атмосферного дизельного двигателя

Первые двигатели с воспламенением от сжатия, фамилия изобретателя которых и дала название этому семейству силовых агрегатов, увидели свет в 1897 году. Воздух для образования топливно-воздушной смеси подавался традиционным компрессором в те времена, так же происходит и в современных «атмосферниках».

Устройство и принцип работы атмосферного дизельного двигателя

По конструкции атмосферный дизельный двигатель мало отличается от бензинового. Та же система цилиндр-поршень-шатун-коленвал, трансформирующая расширение сгорающей топливно-воздушной смеси (ТВС) в крутящий момент. Основное отличие дизеля – в принципе воспламенения ТВС. Если в бензиновых моторах топливо смешивается с воздухом до попадания в цилиндры и поджигается принудительно электрической искрой, то в дизелях топливо и воздух поступают в цилиндры раздельно. Фазу сжатия проходит только воздух, при уплотнении нагревающийся до 700-900 градусов. В точке максимального сжатия в цилиндр под большим давлением через специальные форсунки впрыскивается топливо. Из-за высокой температуры происходит его самовозгорание, после чего следует цикл процессов, идентичных для всех двигателей внутреннего сгорания – расширение и выхлоп.

Виды камер сгорания дизельных двигателей

Абсолютное большинство атмосферных дизельных моторов различаются только конструкцией камеры сгорания. В классических дизелях применена неразделенная камера сгорания - топливо подается в надпоршневое пространство. До последнего времени такой тип камеры сгорания применялся, в основном, на низкооборотных двигателях большого объема для грузовых машин, так как именно эти дизели отличаются высоким уровнем шума и вибрации. Однако в наше время, при появлении топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и стабилизации процесса сгорания топливно-воздушной смеси эти проблемы на автомобильных дизелях практически удалось изжить.

Самыми распространенными в легковых автомобилях сегодня стали дизели с раздельной камерой сгорания – вихрекамерные и форкамерные. В них впрыск топлива осуществляется не напрямую в цилиндр, а в соединенную с ним дополнительную камеру в головке блока цилиндров. Вихревая камера соединяется с цилиндром одним каналом с таким расчетом, чтобы при попадании в нее воздух интенсивно закручивался. Это улучшает процесс смесеобразования и самовоспламенения. Топливно-воздушная смесь в этом случае воспламеняется в два этапа – процесс начинается в вихревой камере и переходит в камеру сгорания. Таким образом давление в цилиндре нарастает более плавно, что дает снижение шумности и повышение максимальных оборотов. Вихрекамерные двигатели в настоящее время составляют около 90% силовых агрегатов этого типа на легковых авто и внедорожниках. Более сложными, и от того менее распространенными являются форкамерные дизели. Возгорание топливно-воздушной смеси происходит в специальной вставной форкамере, соединенной с цилиндром несколькими каналами малого сечения. Их форма и диаметр подбираются так, чтобы между цилиндром и форкамерой возникал перепад давления, увеличивающий скорость течения газов. Эта технология позволяет обеспечить большой ресурс, дополнительное снижение уровня шума и токсичности, а также максимально плавную динамику крутящего момента.

http://blamper.ru

legkoe-delo.ru

Дизельные форкамерные форсунки, регулировка

Дизельные форкамерные форсунки, регулировка

1.9 turbo diesel AFN снимаем головку блока цилиндров часть 5

1.9 turbo diesel AFN снимаем головку блока цилиндров часть 5

Снимаем головку и делаем первый осмотр. Приветствую Вас на моем канале AWTOMASTER. На нем Вы можете увидеть много...

Типичные неисправности дизеля

Типичные неисправности дизеля

Канал ТНВД-ОРГ http://www.youtube.com/c/TNVDORG Сайт по ремонту ТНВД http://tnvd.org/ Сайт по запчастям к ТНВД http://tnvdorg.ru/ Задать...

Теория ДВС: Облегчённый холодный пуск двигателей

Теория ДВС: Облегчённый холодный пуск двигателей

Обсудить видео и задать вопросы можно тут: http://forum.teoria-dvs.com/viewtopic.php?f=2&t=87 Группа "Теория ДВС" ВКонтакте: http://vkon...

Запуск дизеля. Часть 2: обороты стартера

Запуск дизеля. Часть 2: обороты стартера

Канал ТНВД-ОРГ http://www.youtube.com/c/TNVDORG Сайт по ремонту ТНВД http://tnvd.org/ Сайт по запчастям к ТНВД http://tnvdorg.ru/ Задать...

Газ волга 3102 форкамерная министерская

Газ волга 3102 форкамерная министерская

После чуть больше полугодовой стоянки завелась без проблем, если не считать севшего аккумулятора, который...

Работа форкамерного двигателя (4022) на ГАЗ-3102.

Работа форкамерного двигателя (4022) на ГАЗ-3102.

Еще ничего не отрегулировано, а регулировать есть что.. Так же стучит клапан.

Запуск дизеля. Часть 1: компрессия

Запуск дизеля. Часть 1: компрессия

Канал ТНВД-ОРГ http://www.youtube.com/c/TNVDORG Сайт по ремонту ТНВД http://tnvd.org/ Сайт по запчастям к ТНВД http://tnvdorg.ru/ Задать...

Запуск дизеля. Часть 4: форкамерные двигатели

Запуск дизеля. Часть 4: форкамерные двигатели

Запуск дизеля. Часть 1: компрессия https://www.youtube.com/watch?v=d4Czj... Запуск дизеля. Часть 2: обороты стартера https://www.youtube.c...

health-weight-loss-100.com