ТРП-20. Методы организации процесса сгорания в дизелях.

Для дизелей существует 3 вида смесеобразования: объёмное — топливо впрыскивается в объём сжатого воздуха; объёмно-плёночный — часть топлива подаётся в объём камеры сгорания, а часть — на её стенку; плёночное — топливо впрыскивается в основном на стенку КС. По классификационному признаку пространство все КС дизелей можно разделить на 3 группы: неразделённые, полуразделённые, разделённые.

Неразделённые КС характеризуются тем, что их пространство образует единый объём в поршне или в головке. Пример двигателя — ЯАЗ 204, В-2

Полуразделённые характеризуются тем, что часть камеры сгорания находится над поршнем, т.е. КС разделена на 2 объёма, причём отличительный признак полуразделённой КС является наличие горловины с диаметром не превышающим 1/3 диаметра поршня. Например Двигатели ЯМЗ, MAN.

Топливо подаётся в воздушный заряд, а часть топлива — на стенку КС, растекаясь по ней образует плёнку, которая испаряется в зоне с a=∞, образуются очаги самовоспламенения. Воздушный заряд направляется в цилиндр по тангенциальным или спиральным каналам и образуете в цилиндре воздушный вихрь с определённым вихревым отношением.

Разделённые КС поделены по объёму на 2 полости, соединённые между собой узким каналом, причём основная КС находится в надпоршневом пространстве и занимает больший объём. Двигатель Д-50.

Для дизелей существует 3 вида смесеобразования: объёмное — топливо впрыскивается в объём сжатого воздуха; объёмно-плёночный — часть топлива подаётся в объём камеры сгорания, а часть — на её стенку; плёночное — топливо впрыскивается в основном на стенку КС.

ТРП-21. Организация процессов смесеобразования в дизелях с неразделёнными КС.

Неразделённые КС характеризуются тем, что их пространство образует единый объём в поршне или в головке. Этот тип КС наиболее компактны, имеют минимальные тепловые и газодинамические потери, просты в изготовлении и обеспечивают надёжный пуск. Главный их недостаток — несоответствие форм КС и факела. Более предпочтительны формы КС типа (б), в ней топливный факел по периферии приближен к форме камеры сгорания, выступы по краям обеспечивают min тепловые потери, это значит, что пусковой режим более благоприятен. Для эффективного сгорания топлива воздушный заряд завихряется на впуске с помощью тангенциальных или спуральных каналов, обеспечивая вращательное движение воздуха. Скорость вращения и интенсивность воздушного вихря оценивается вихревым отношением, которое представляет собой отношение угловой скорости вращения воздушного заряда к угловой скорости вращения КВ.

                          H=w_в/w

Для некоторых двигателях вихревое отношение (H) может достигать 20. Выбор его величины строго определяется параметрами топливоподающей аппаратуры. На двигателях целесообразно применять регулируемое вихревое отношение для обеспечения наивыгоднейших параметров на различных режимах работы двигателя. Т.к. для таких камер применяется только объёмное смесеобразование, то расчёт вихревого отношения производится по следующей схеме.

При движении воздушного вихря из факела будут выноситься мелкие капли и пары топлива, на поверхности факела со стороны противоположной направлению вращения образуется горючая смесь с a близким к 1. В этих зонах возникают очаги самовоспламенения, далее фронт пламени распространяется по наружной поверхности факела. Продукты сгорания воздушным вихрем выносятся из зоны горения в зону следующего факела. Нормальное сгорание будет продолжаться до тех пор, пока продукты сгорания не достигнут следующего факела, поэтому проектирование каналов и выбор вихревого отношения производится с тем расчётом, чтобы угол между факелами был равным или меньше угла поворота воздушного вихря за время процесса сгорания.

Для неразделённых камер сгорания вихревое отношение достигает 18, коэффициент избытка воздуха (на пределе дымления) 1,25-1,3.

К недостаткам таких камер относят: высокие требования к топливной аппаратуре, высокая жесткость процесса сгорания, шум и вибрация двигателя.

ТРП-22. Организация процессов смесеобразования и сгорания в дизелях с разделенными камерами сгорания.

Существует 2 типа разделенных камер:

1. предкамеры;

2. вихревые камеры.

 1. Д-48                 2. Д-50

В вихревой камере воздушный заряд при движении поршня к ВМТ попадает из основной камеры в вихревую камеру, соединенную с основной тангенциальным каналом, поэтому в камере создается интенсивный вихрь. В отличие от вихрекамеры в предкамере воздушный заряд попадает через центральный канал. Площадь канала составляет 0,5-1% от площади поршня. За счет высоких скоростей заряда в предкамере создается интенсивное движение воздуха. Топливо впрыскивается форсункой в предкамеру, где и происходит воспламенение.

% от всей камеры.

Топливо воспламеняется в предкамере и продукты неполного сгорания, в виде факела выбрасываются в основную камеру. Давление в основной камере не превышает 6 МПа. Скорость нарастания давления в основной камере составляет 0,2-0,3 МПа на 1ºп.к.в. (жесткость процесса). Объясняется это тем, что продукты сгорания из предкамеры перетекают в основную камеру со значительными газодинамическими потерями, причем давление в предкамере значительно превышает давление газов в основной камере.

К достоинствам предкамер следует отнести:

1. Низкие требования к топливной аппаратуре.

2. Мягкость процесса сгорания.

Недостатки:

1. Низкая экономичность из-за высоких газодинамических и тепловых потерь. Для снижения газодинамических потерь в днище поршня, напротив канала делается выемка.

2. Усложняется конструкция головки блока.

В отличии от предкамеры в вихревой камере воздух направляется по относительно большему по площади каналу (1,5-2,5% от площади поршня), тангенциально расположенному к вихревой камере. Из-за такого расположения в вихревой камере возникает вихрь с вихревым отношением 25-30. Топливо впрыскивается форсункой (штифтовой) в воздушный вихрь. Часть его попадает на стенку, а часть – в воздушный объем камеры, поэтому смесеобразование – объемно – пленочное. Давление в вихревой камере также выше, чем в основной, причем в основной оно достигает 7 МПа. Жесткость процесса сгорания будет 0,3-0,35 МПа на 1º п.к.в. Объем вихревой камеры составляет 45-55% всей камеры сгорания. Достоинства и недостатки те же самые.

Несмотря на низкую экономичность предкамеры и вихрекамеры достаточно часто используются для двигателей легковых автомобилей, поскольку обеспечивают низкий шум и вибрации двигателя, высокие экологические показатели и могут работать на топливах широкого фрикционного состава. Более того предел дымления этих камер составляет по α=1,2-1,25.