Камеры сгорания с непосредственным впрыском

 

Форсунка впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания. Впрыск производится под давлением 20,0…40,0МПа.

Основные достоинства:

- простая и компактная форма камеры сгорания обеспечивает меньшие тепловые потери в процессе сгорания и более высокий эффективный КПД; удельный расход топлива составляет 165…190 г/л.с.ч.;

- повышается среднее эффективное давление;

- меньшие тепловые потери создают условия для облегчения пуска;

- конструкция головки цилиндра упрощается.

 

Рисунок 2.16- Формы камер сгорания

Форсунки выполняют с несколькими сопловыми отверстиями.

Недостатки:

- смесеобразование проходит при больших давлениях впрыска, что повышает требования к топливоподающей аппаратуре;

- процесс сгорания характеризуется значительными давлениями до 100 кгс/см², скорость нарастания давления кгс/см²∙град;

- малые сопловые отверстия распылителя форсунки (0,1…0,25) требуют точного исполнения и при недостаточной очистке топлива могут засоряться.

Камеры с пленочным смесеобразованием. Такой способ смесеобразования, наряду с улучшением экономичности и пусковых качеств, позволяет: достичь понижения жесткости работы и шума; повышения среднего эффективного давления при бездымном выхлопе и возможность использования различных сортов моторного топлива (от тяжелых дизельных до легких карбюраторных). Новый способ получил название «М-процесс», его особенности: в центральную часть камеры выполненной в поршне, в среду сжатого воздуха форсункой впрыскивается 5% цикловой подачи топлива; 95% впрыскивается и распределяется форсункой на поверхности камеры сгорания в виде тонкой пленки (10…15 мк), испаряется и постепенно, в корообразном состоянии, с помощью интенсивного воздушного вихря, включается в очаги горения.

При пленочном смесеобразовании в первую очередь самовоспламеняется топливо, впрыснутое в центральную часть камеры. Остальное топливо после постепенного испарения и перемешивания с воздухом воспламеняется от раскаленных частиц углерода, образовавшихся при самовоспламенении распыленной в камере небольшой часть топлива.

Испарение топлива с поверхности камеры происходит при 300…350 ⁰С. Этого достаточно для испарения топлива и не вызывает расщепления молекул, сопровождающегося нагарно- и смоловыделением.

При пленочном смесеобразовании, даже при низкой воспламеняемости топлива, количество его, участвующее в самовоспламенении, незначительно. Поэтому применяемое таких сортов топлива не вызывает резкого повышения давления при самовоспламенении. Следовательно, возможно использование сортов топлива с более низкой воспламеняемостью, чем дизельное (бензин, керосин).

Использование бензина или керосина для дизельного двигателя с обычным смесеобразованием сопровождается недопустимой жесткостью сгорания.

Двигатели с пленочным смесеобразованием имеют форсунки с двумя или тремя сопловыми отверстиями. Давление начала подачи топлива форсункой 175…200 кгс/см². Они работают бездымно и мягко. Скорость нарастания давления кгс/см² на 1 град поворота вала. Ре выше, чем у двигателей с обычным способом смесеобразования. Минимальный удельный расход топлива 160 г/л.с.ч.

Предкамеры. Предкамерные двигатели имеют камеру сгорания, разделенную на две части. Основная камера размещается непосредственно над поршнем. Ее объем составляет 0,75…0,6 от всего объема камеры сгорания. Предкамера выполняется в головке цилиндра и соединяется с основной камерой одним или несколькими каналами.

Смесеобразование протекает в следующей последовательности. При сжатии часть сжатого воздуха поступает из цилиндра в предкамеру. В конце такта сжатия в предкамеру через форсунку впрыскивается топливо, давление впрыска 8,0…12,5 МПа. Распыленное топливо, попадая в среду сжатого воздуха предкамеры, самовоспламеняется. При этом сгорает 20…30% впрыскиваемого топлива, что соответствует количеству кислорода воздуха, содержащегося в предкамере. При сгорании части топлива температура и давление в предкамере повышаются. Горящие газы и несгоревшее топливо устремляются из предкамеры в основную камеру. Здесь сгорание топлива продолжается и заканчивается в процессе расширения. Форсунки таких двигателей выполняются с одним сопловым отверстием.

Вихревые камеры. Двигатели с вихревыми камерами имеют камеру разделенную на две части. Основная камера располагается непосредственно под поршнем. Вихревая камера выполнена в головке цилиндра, имеет обтекаемую форму (форму шара). Ее объем составляет от 50 до 75% всего объема камеры сгорания. Такой объем позволяет вовлечь в вихревое движение большое количество воздуха.

В период сжатия воздух вытесняется из основной в вихревую камеру. Взаиморасположение камер способствует смесеобразованию. Топливо впрыскивается форсункой в вихревую камеру. Здесь струя топлива увлекается воздушным потоком, интенсивно перемешивается с ним, самовоспламеняется и частично сгорает. В период сгорания в вихревой камере резко повышается давление. При этом продукты сгорания и несгоревшая часть топлива устремляется в основную камеру. Здесь процесс сгорания продолжается, заканчиваясь при расширении. Форсунки таких двигателей выполняются с одним отверстием. Давление начала подачи 0,80…1,2 МПа.