Типи камер згоряння
Є різні конструкції камер згоряння дизельних двигунів, кожна з яких розроблена таким чином, щоб отримати найбільш ефективний вихровий потік. Ці конструкції можна розділити на два основні класи:
* Камера згоряння з прямим уприскуванням
* Камера згоряння з непрямим уприскуванням.
У першій конструкції паливо впорскується безпосередньо у закритого кінця циліндра, тоді як у другу конструкції паливо впорскується всередину окремої додаткової камери згоряння, яка з'єднується з циліндром за допомогою невеликого каналу.
пряме впорскування
На рис. 30.2 зображена камера згоряння відкритою типу. Протягом багатьох років камери згоряння прямого вприскування використовувалися на важких автомобілях і в злегка модифікованому вигляді вони отримали в даний час поширення в автомобілях з двигуном з робочим об'ємом 2 літри.
Наявна в поршні глибока виїмка містить повітря, коли поршень знаходиться в ВМТ дуже близько до плоскої голівці циліндра. Для того щоб отримати необхідний ступінь стиснення, необхідна наявність верхньорозташованим клапанів. Неглибокі виїмки в голівці поршня забезпечують зазори, необхідні для головок циліндрів.

Неправильне регулювання клапанів приведе до того, що клапани будуть бити по поршню. Форсунка з багатьма отворами забезпечує подачу тонко розпорошеного палива під високим тиском (175 бар) в струмінь швидко рухається повітря і негайне його надходження в виїмку поршня (камеру згоряння).
Завихрення утворюється в двох площинах, вертикальної і горизонтальної. При підйомі поршня повітря заходить безпосередньо в виїмку і переміщається приблизно так, як зображено на малюнку. Коли поршень досягає ВМТ, це рух прискорюється завдяки завихрення поршня між поршнем і головкою. Горизонтальне або обертається завихрення може бути отримано шляхом нахилу впускного каналу по дотичній по відношенню до циліндра або шляхом використання завихрителя на впускному клапані. На рис. 30.2а зображена найбільш поширена конструкція. Комбінація двох вихрових потоків створює «вир» повітря в виїмці і забезпечує хорошу подачу кисню в область горіння.
непрямий впорскування
Приблизно до середини 1980-х років двигуни непрямо го впорскування (IDI - InDirect Injection) були найбільш поширеними двигунами, що встановлюються на не великих автомобілях. У порівнянні з традиційними важкими двигунами прямого вприскування, двигун непрямого уприскування може працювати більш рівномірно; в такому двигуні можна використовувати менший тиск упорскування, крім того, цей двигун забезпечує більший діапазон оборотів.
Більшість камер згоряння двигунів з непрямим уприскуванням мають конструкцію, запропоновану фірмою Ricardo Comet, зображену на рис. 30.3. У цій конструкції є віхрекамера, яка з'єднана з головною камерою за допомогою каналу, що дозволяє працювати при температурі вищій, ніж температура навколишнього металу.
Повітря нагнітається через гарячий канал в віхрекамер під час стиснення, так що в кінці цього такту в камері знаходиться дуже гаряче повітря при високому ступені завихрення. Паливо впорскується в цю швидко рухається масу повітря і швидко розпорошується на дуже дрібні частинки. Це розпорошення досить ефективно навіть тоді, коли паливо впорскується в вигляді «м'якої» струменя за допомогою штифтової форсунки або набору сопел при відносно низькому тиску (близько 100 бар).
Після ініціації горіння в вихровий камері паливо, що горить разом з несгоревшим або частково згоріли паливом подається в основну камеру згоряння, виконану в днище поршня. Якщо збільшується час вприскування для забезпечення більшої потужності двигуна, велика частина палива, уприскувана в кінці періоду уприскування, не світиться до тих пір, поки не змішається з повітрям в основній камері. Цим забезпечується те, що період горіння може продов тулитися відносно тривалий час, поки, зрештою, не буде досягнута така стадія, коли паливу не вистачатиме кисню для горіння. Починаючи з цього місця починається викид чорного смогу і поява цього смогу вказує на максимальну кількість палива, яке може впорскуватися без жертвування економічністю, також максимальну потужність, яка може бути отримана від двигуна.

Мал. 30.3
Двопорожнинна камера згоряння двигуна із запалюванням від стиснення - непрямий впорскування палива
B двигуні з непрямим уприскуванням поєднання гарячого повітря і дуже тонкого розпилення дає малу затримку займання. У порівнянні з двигуном з прямим нишпорячи, інтенсивність «жорсткої» роботи двигуна менше, двигун працює більш рівномірно; в таких двигунах можна застосовувати паливо з більш низьким цетановим числом. Всі двигуни з запалюванням від стиснення вимагають застосування спеціальних засобів для забезпечення холодного пуску. Для запуску холодного двигуна із запалюванням від стиснення зазвичай буває уприскування більшої кількості палива і наявність більшої кількості легкозаймистих фракцій у впорскується порції, однак великі втрати теплоти в двигунах з непрямим уприскуванням вимагають наявності додаткових коштів забезпечення холодного запуску. У порівнянні з двигунами з прямим уприскуванням, в яких використовується ступінь стиснення 16, в двигунах з непрямим уприскуванням застосовується ступінь стиснення близько 22, в деяких випадках до 30.
Крім забезпечення холодного запуску, висока ступінь стиснення необхідна також для збільшення термічного ККД, тобто економічності, як і в двигуні з прямим уприскуванням. Тим самим компенсуються великі втрати теплоти, які мають місце через більшої площі поверхні камери згоряння двигуна з непрямим уприскуванням.
Для забезпечення холодного запуску двигуна з непрямим уприскуванням використовуються одне або декілька з наступних додаткових коштів:
1 Запальна свічка - прилад з електричним нагрівом, що встановлюється в віхрекамере. Повітря в камері нагрівається електричним шляхом за кілька секунд до запуску холодного двигуна. В даний час такі запальні свічки зазвичай управляються автоматично.
2 Нагрівачі колекторів - електричні пристрої, призначені для електричного нагрівання повітря, що проходить через впускний колектор до циліндрів.
3 Форсунка Пінтокса - штифтова форсунка з додатковим отвором для прямої подачі палива через спеціальний канал в камеру згоряння під час провертання колінчастого вала двигуна стартером.
Сучасні двигуни, призначені для установки на легкові автомобілі
Застосування на автомобілях невеликих двигунів із запалюванням від стиснення дуже привабливо, оскільки такі невеликі двигуни мають витрата палива до 40 відсотків менше ніж на двигунах з іскровим запалюванням аналогічної потужності. Ця перевага ще більш привабливо, якщо автомобіль використовується досить інтенсивно і економія на паливі може в такому випадку перевищити великі початкові витрати на дорожчий двигун.
Ця перевага, в поєднанні із загальним підйомом попиту на двигуни такого типу, змусило багатьох виробником автомобілів звернути більшу увагу на малі дизельні двигуни.
У минулому двигуни з запалюванням від стиснення працювали дуже шумно і не витримували конкуренції з двигунами з іскровим запалюванням, але останнім часом в цій галузі були зроблені великі удосконалення. Удосконалення форми камери згоряння і застосування глушників шумів забезпечило зменшення рівня шуму, а шляхом установки двигуна трохи більшого робочого об'єму був зменшений розрив по потужності з двигунами з іскровим запалюванням.

назад >>