Типы камер сгорания: 4. Типы основных камер сгорания гтд и организация процесса горения в них

4. Типы основных камер сгорания гтд и организация процесса горения в них

Рис. 9.3.
Типы основных камер сгорания

Основные камеры сгорания
авиационных ГТД могут иметь раз­нообразные
формы проточной части и различное
конструктивное выполнение. Применяются
практически камеры сгора­ния трех
основных типов (рис. 9.3): а

трубчатые (индивиду­альные), б

трубчато-кольцевые и в

кольцевые.

Трубчатая
(вверху на рис. 9.3) ка­мера сгорания
состоит из жаровой трубы 1,
внутри которой
органи­зуется процесс горения, и
корпуса (кожуха) 2. На
двигателях обыч­но устанавливалось
несколько таких камер. В современных
авиационных ГТД трубчатые камеры
сгорания практически не используются.

В
трубчато-кольцевой
камере все жаровые трубы заключены в
общий корпус, имеющий внутреннюю и
наружную поверхности, охватывающие вал
двигателя.

В
кольце­вой
камере сгорания (внизу
на рис. 9.3) жаровая
труба имеет в сечении форму коль­ца,
также охватывающего вал двигателя.

Расположение
и тип форсунок, используемых для подачи
топли­ва в камеры сгорания, также
могут быть различными. Однако, не­смотря
на большое разнообразие схем и
конструктивных форм ос­новных камер
сгорания, процесс горения в них
организуется практически одинаково.

Одной из важнейших особенностей
организации процесса горения в основных
камерах сгорания ГТД является то, что
он должен протекать при
сравнительно больших коэффициентах
избытка воздуха.
При реализуемых в настоящее время
температурах газа перед турбиной порядка
= 1800…1600 К и ниже, как уже отмечалось,
значение коэффициента избытка воздуха
(среднее для всей камеры) должно составлять
2,0…3,0 и более. При таких значенияходнородная топливо-воздушная смесь,
как было указано выше, не воспламеняется
и не горит. При резком уменьше­нии
подачи топлива в двигатель, которое
может иметь место в ус­ловиях
эксплуатации, коэффициент избытка
воздуха может достигать еще существенно
больших зна­чений (до 20…30 и более).

Вторая важная особенность этих камер
состоит в том, что ско­рость потока
воздуха или топливо-воздушной смеси в
них (выбираемая с учетом требований к
габаритным размерам двигателя)
су­щественно превышает скорость
распространения пламени. И, если не
принять специальных мер, пламя будет
унесено по­током за пределы камеры
сгорания

Поэтому организация процесса
горения топлива в основных ка­мерах
ГТД основывается на следующих двух
принципах, позволя­ющих обеспечить
устойчивое горение топлива при больших
значениях
и вы­соких скоростях движения потока
в них:

1. Весь поток воздуха,
поступающий в камеру сгорания, разделяешься
на две части,
из которых только одна часть (обычно
меньшая) подается непосредственно в
зону горения
(где за счет этого создается необходимый
для устой­чивого горения состав
смеси). А другая часть направляется в
об­ход зоны горения (охлаждая снаружи
жаровую трубу) в так называемую зону
смешения (пе­ред
турбиной), где смешивается с продуктами
сгорания, понижая в нуж­ной мере их
температуру;

2. Стабилизация пламени в
зоне горения обеспечивается путем
создания в ней зоны
обратных токов,
заполненной горячими продуктами
сгорания, непрерывно поджига­ющими
свежую горючую смесь.

Рис. 9.4. Схема основной камеры сгорания

Для примера на рис. 9.4
показана схема одного из вариантов
трубчато-кольцевой камеры сгорания.
Камера состоит из жаро­вой трубы 1
и корпуса 2. В
передней части жаровой трубы, кото­рую
называют фронтовым
устройством,
размещаются форсунка
3 для
подачи топлива и лопаточный завихритель
5.
Для уменьшения скорости воздуха в камере
на входе в нее (за компрессором) выполняется
диффузор 4,
благодаря которому скорость воздуха
перед фронтовым устройством обычно не
превышает 50 м/с.

Воздух, поступающий в камеру
сгорания из компрессора, делится на две
части. Одна часть направляется в зону
горения, а вторая часть 
в зону смешения. Часть воздуха, поступающая
в зону горения, в свою очередь де­лится
еще на две части. Первая часть, так
называемый первичный
воздух
(см. рис. 9.4), поступает непосредственно
через фронтовое устройство к месту
расположения факела распыла топ­ливной
форсунки и используется для формирования
богатой топливной смеси такого состава,
который обеспечивал бы на всех режимах
достаточно быстрое и устойчивое
сгорание.

Вторая его часть (так
называемый вторичный
воздух
)
через боковые отверстия в жаровой трубе
поступает в камеру для завершения
процесса горения (первичного воздуха
для этого недостаточно). Общее количество
воздуха, поступающего в зоны горения
(т.е.)
обеспечивает в ней коэффициент избытка
воздуха порядка= 1,6…1,8, что соответствует устойчивому
горению, полному сгоранию и температуре
порядка 1800…1900 К.

Если допустимая температура
газов перед турбиной ниже этой величины,
необходимый для её уменьшения третичный
(или смесительный)
воздух поступает в жаровую трубу через
задние ряды отверстий или щелей, быстро
снижая их температуру до допустимой.
При этом важно подчеркнуть, что, если
какая-то часть топлива не успеет сгореть
до попадания в зону смешения, то дальнейшее
ее догора­ние практически уже не
произойдет, так как коэффициент избытка
воздуха возрастает до значений,
превы­шающих предел устойчивого
горения.

Число, расположение и форма отверстий
для подвода третично­го воздуха
подбираются таким образом, чтобы
обеспечить жела­емое поле температур
газа перед турбиной.

Подвод
первичного и вторичного воздуха в
жаровую трубу дол­жен быть организован
так, чтобы в зоне горения создавалась
нуж­ная структура потока. Эта структура
должна обеспечить хорошее смешение
топлива с воздухом и наличие мощных
обратных то­ков, обеспечивающих
надежное воспламенение свежей смеси
на всех режимах работы камеры.

Рис.
9.5. Зона обратных токов

в
основной камере сгорания

Структура
потока в передней части жаровой трубы
камеры сго­рания с так называемым
лопаточным завихрителем показана
схематично на рис. 9.5. Воздух поступает
сюда через завихритель 1,
лопатки которого закручивают поток
(подобно лопаткам входного направляющего
аппарата компрессора). Далее воздух
движется вдоль поверхности жаровой
трубы в виде конической вихре­вой
струи. Вихревое движения воз­духа
приводит к пони­жению давления в
области за завихрителем, вследствие
чего в эту область устремляется газ из
расположенных дальше от фрон­тового
устройства участков жаровой трубы. В
результате здесь возникает зона обратных
токов, граница которой показана на
рисунке линией 5. Топливо-воздушная
смесь, образовавшаяся за фронтовым
устройством, при за­пуске двигателя
поджигается огненной струей, создава­емой
пусковым воспламенителем 6
(см. рис. 9.4). Но в
последую­щем горячие продукты сгорания
вовлекаются в зону обратных то­ков и
обеспечивают непрерывное поджигание
свежей смеси. Кроме того, горячие газы,
циркулирующие в этой зоне, являются
источником теплоты, необходимой для
быстрого испарения топлива.

Могут использоваться и
другие схемы основных камер сгорания

с несколькими форсунками (несколькими
рядами форсунок), с другими способами
создания зоны обратных токов и т. д. Но
общие принципы организации рабочего
процесса в них остаются такими же.

5. ФОРСАЖНЫЕ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ
   ПРОЦЕССА

ГОРЕНИЯ В НИХ

Рис.
9.6. Схема форсажной камеры сгорания

Состав горючей смеси в
форсажной камере отличается от такового
в основных камерах сгорания прежде
всего тем, что на расчетном режиме их
работы температура газа на выходе из
неё составляет 2000…2300 К, что может быть
достигнуто только при суммарном
коэффициенте избытка воздуха
,
уже не требующем снижения для организации
процесса горения. Поэтому в форсажной
камере отпадает необходимость разделения
её на зону горения и зону смешения. Кроме
того, температура среды, в которую
впрыскивается топливо, здесь выше, чем
в основных камерах сгорания, что облегчает
процесс испарения топлива и последующего
воспламенения смеси. Но скорость потока
газа в форсажных камерах по габаритным
соображениям приходится иметь значительно
более высокой, чем в основных камерах
(порядка нескольких сотен м/с). Поэтому
для стабилизации процесса горения в
них также организуются зоны обратных
токов. Кроме того, в связи с тем, что
коэффициент избытка воздухав форсажной камере на её расчетном
режиме близок к единице, необходимо
обеспечит такое распределение
впрыскиваемого топлива по пространству
камеры, при котором по возможности было
бы исключено местное переобогащение
смеси, ведущее к неполному сгоранию.

На рис. 9.6 показана типичная
схема форсажной камеры сгорания,
уста­новленной за турбиной ТРД. На
входе в камеру имеется небольшой диффузор
7.
За ним расположено фронтовое устройство,
состоящее из нескольких стабилизаторов
пламени 5 (пластин
или колец vобразного
сечения) и большого числа (часто нескольких
десятков) форсунок 1,
объединенных в несколько топливных
коллекторов (на рис.
9.6 их два). Большое число форсунок
обеспечивает равномерность состава
смеси по объему камеры, а наличие
нескольких коллекторов позволяет путем
их частичного отключения сохранить на
пониженных режимах (т. е. при сниженном
общем расходе топлива) необходимый для
устойчивого горения состав смеси около
тех форсунок, которые еще не отключены.

Камеры сгорания: для чего нужны и виды

В камеры сгорания Именно здесь происходит основная химическая реакция для работы двигателя. топливно-воздушная смесь сжимается движением вверх поршень, загорается и расширяется, создавая движение поршня вниз. Позже это вертикальное движение преобразуется в круговое с помощью коленчатый вал.

За эти годы они разработали различные типы камер сгорания, для улучшения характеристик, долговечности и/или мощности двигателей. Особенно в тех, четыре раза. Его форма заметно влияет на обе переменные, поэтому тот или иной тип выбирается в зависимости от преследуемой цели.

Индекс

• 1 Типы камер сгорания
  • 1.1 цилиндрическая камера
  • 1. 2 клиновая камера
  • 1.3 камера для ванны
  • 1.4 полусферическая камера
  • 1.5 радиальная камера
• 2 А как же двухтактные двигатели?

Типы камер сгорания

На выбор типа камеры сгорания также влияет тип привода двигателя. Как вы можете видеть на следующем изображении, наклон арматура напрямую влияет на размещение что он должен иметь распределительный вал и даже если вы должны иметь один или два. что-то, что также может повлиять на тип двигателя или даже в тип поршневых колец.

цилиндрическая камера

Первый тип камеры сгорания имеет форму цилиндрический. Это единственный в своем роде самый распространенный за то, что он самый дешевый в производстве, не теряя при этом слишком много функций. Он закрыт сверху плоской поверхностью, где они расположены клапана параллельно друг другу и к вертикальной оси цилиндра.

Кроме того, свеча зажигания Его можно разместить с одной стороны цилиндра (что более характерно для старых двигателей) или сверху, также параллельно клапанам. В этом типе камеры сгорания свеча зажигания находится очень близко к топливно-воздушной смеси, позволяя его искре немедленно зажечь его.

Подпишитесь на наш Youtube-канал

Теме статьи:

Водоизмещение агрегата и полное водоизмещение

клиновая камера

Формованная камера сгорания клин Это второй тип, который мы можем найти. В ней потолок камеры или его часть имеет определенный наклон к создать треугольник (вид сбоку как на фото). На большой стороне по диагонали расположены клапаны, а на короткой стороне свеча зажигания.

В этом типе камеры сгорания клапаны расположены в головке блока цилиндров. устранить турбулентность которые образуются при взрыве смеси. Одним из его преимуществ является то, что Биелас терпеть меньше усилий и, следовательно, долговечность двигателя увеличивается.

Теме статьи:

Типы двигателей

камера для ванны

Это тип камеры сгорания. очень похоже на клин. Разница лишь в том, что потолок камеры имеет горизонтальную часть, так что арматура Esten размещен вертикально. Вместо этого свеча зажигания остается диагональной. Эта конфигурация позволяет клапанам иметь больше места и больше открываться (подниматься).

Теме статьи:

Что такое опережение зажигания?

полусферическая камера

Это также полусферические камеры сгорания, также называемый в форме саммит. В них створки расположены по диагонали в наклонных частях упомянутого купола и свеча зажигания на пике. Благодаря такой форме наполнение баллона более эффективно, так как позволяет использовать клапаны большего размера.

Кроме того, в ней путь искры (от свечи зажигания к головке поршня) также мало, поэтому уровень пламени выше, что обеспечивает более высокую мощность, чем в других двигателях с другими типами камер сгорания.

радиальная камера

Этот тип камеры типичен для роторные двигатели или двигатели Ванкеля. На самом деле речь идет о одиночная камера, но чье пространство делится на три ротора с треугольной формой в центре. В противном случае он имеет те же циклы, что и у четырехтактного поршневого двигателя: впуск, сжатие, расширение и выпуск.

Учитывая характеристики этого двигателя, эти камеры сгорания образован внутренними стенками статора и поверхностью треугольного ротора. Именно поэтому они имеют форму полумесяца, когда находятся в фазе наибольшего объема. В следующем видео вы можете увидеть, как они устроены и как они работают:

А как же двухтактные двигатели?

В двухтактные двигатели У него есть дополнительная особенность. Обычно они работают благодаря другому пространству, которое получает название камера предварительного сжатия. Смесь воздуха, топлива и масла, с которой они работают, поступает в него через впускной порт, чтобы предварительно сжать его и смазать двигатель. Затем он поступает в камеру сгорания через порт зарядки.

Также двухтактные двигатели у них нет клапанов в камере сгораниятолько свеча зажигания. Это связано с тем, что смесь поступает через впускное отверстие, а газы, образовавшиеся в результате сжигания топлива, выходят через выпускное отверстие. Оба размещены на определенной высоте цилиндра и закрыты или открыты в зависимости от высоты поршня.

Изображения – psiho.child, h080, lw5315us

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

рекомендуемая модель

Сколько стоит твоя машина?

Хотите узнать, сколько стоит ваш автомобиль? Вы думаете продать его? Мы бесплатно оценим ваш автомобиль и, если вы заинтересованы, мы также купим его для вас.

БЕСПЛАТНАЯ оценка автомобиляОценить и продать автомобиль

Вы можете быть заинтересованы

5 типов камер сгорания, которые нужно знать

При покупке автомобиля большинство людей попадают в один из двух лагерей: им нужна либо большая мощность, либо большой расход топлива. Хотя многие факторы определяют, насколько быстро транспортное средство может разогнаться при буксировке прицепа или сколько миль на галлоне он получает, два наиболее важных вопроса, соответственно, таковы: насколько быстро и насколько эффективно двигатель сжигает топливо? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно знать, какой тип камеры сгорания используется в автомобиле. Итак, какие существуют типы камер сгорания и как они связаны с мощностью вашего автомобиля и расходом топлива? Мы провели исследование, и у нас есть ответы для вас!

В каждом современном автомобиле, грузовике, фургоне или внедорожнике используется один из следующих пяти типов камер сгорания:

1. Полусферическая
2. Мансардная крыша
3. Клин
4. Ванна/Сердце
5. Прямой впрыск (дизель)  

В оставшейся части этой статьи мы опишем каждый тип камеры сгорания, расскажем, является ли она частью бензинового или дизельного двигателя, и обсудим их относительную мощность и эффективность. Мы также объясним, где расположена камера сгорания, что она делает и какая конструкция наиболее эффективна. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Прежде чем вы продолжите чтение, скажем, мы надеемся, что вы найдете здесь полезные ссылки. Если вы купите что-то по ссылке на этой странице, мы можем получить комиссию, так что спасибо!

5 Типы камер сгорания

Существует два типа двигателей внутреннего сгорания, используемых в автомобилях: двигатель с искровым зажиганием (SI), используемый в автомобилях с бензиновым двигателем, и двигатель с воспламенением от сжатия (CI), используемый в дизельных автомобилях. Каждый тип двигателя, топливо и воздух смешиваются в камере сгорания, а затем воспламеняются. Это воспламенение высвобождает химическую энергию топливно-воздушной смеси, преобразуя ее в механическую энергию, приводящую в движение автомобиль.

Основное различие в функционировании и конструкции камер сгорания в двух типах двигателей заключается в том, что в двигателе SI для воспламенения воздушно-топливной смеси используется свеча зажигания. В отличие от этого, двигатель CI сжимает воздух в камере сгорания до тех пор, пока он не станет достаточно горячим, чтобы воспламенить топливо.

Бензиновые автомобили, грузовики, микроавтобусы и внедорожники имеют двигатели с искровым зажиганием. Сегодня в двигателях SI есть четыре типа камер сгорания, каждая из которых названа в честь формы камеры, когда поршень находится в верхнем центральном положении: полусферическая, крытая, клиновая и ванна / сердце. Все автомобили с дизельным двигателем оснащены двигателями с воспламенением от сжатия, в которых используется камера сгорания с непосредственным впрыском топлива.

1. Полусферическая

Полусферическая камера сгорания имеет куполообразную головку блока цилиндров; так, когда поршень находится в самой высокой точке внутри цилиндра, пространство между верхней частью поршня и головкой цилиндра имеет форму половины сферы.

Впускной и выпускной клапаны расположены на противоположных сторонах купола со свечой зажигания между ними в верхней части головки цилиндров. Такое расположение создает высокоэффективный воздушный поток с минимальными потерями тепла. Кроме того, расположение клапанов позволяет использовать впускные и выпускные клапаны большего размера, чем обычно, что увеличивает максимальную мощность двигателя на высоких оборотах.

Несмотря на дополнительную мощность, полусферическая камера сгорания имеет два существенных недостатка. Во-первых, он сжигает топливо при необычно высоких температурах, выделяя большое количество оксидов азота. Таким образом, производители двигателей с полусферическими камерами сгорания также должны ввести дополнительные ограничения на выбросы. Во-вторых, полусферическая головка блока цилиндров тяжелая и дорогостоящая в производстве, что увеличивает как вес автомобиля, так и его стоимость.

Самая известная автомобильная марка, в настоящее время использующая полусферическую камеру сгорания, — это Chrysler, чей «У него есть Hemi!» рекламные ролики запущены в 2004 году. Chrysler продолжает рекламировать двигатели Hemi на своем пикапе Dodge Ram и маслкаре Dodge Charger за мощность, которую они обеспечивают.

Нажмите здесь, чтобы найти восстановленную головку блока цилиндров Hemi на Amazon.

2. Pentroof

Pentroof камера сгорания аналогична полусферической, за исключением того, что конструкция Pentroof включает четыре меньших клапана (два впускных и два выпускных), а не два больших клапана в полусферической конструкции. Впускной и выпускной клапаны расположены друг напротив друга в головке блока цилиндров, образуя V-образную форму.

Свеча зажигания расположена в верхней центральной части головки блока цилиндров, таким образом, она находится точно посередине четырех клапанов. Это обеспечивает более быстрое сгорание и более низкие температуры, сокращая выбросы. Камера сгорания Pentroof также меньше, чем у полусферической, и с меньшей площадью поверхности потери тепла еще больше снижаются, что увеличивает расход топлива.

В показанном выше цилиндре с двускатной крышкой дополнительные впускной и выпускной клапаны расположены непосредственно за показанными, поэтому на схеме они не видны.

3. Клин

Клинообразная камера сгорания используется производителями автомобилей на протяжении десятилетий и продолжает оставаться популярной. Внутренняя верхняя часть головки цилиндров имеет форму наклонного резервуара, а впускной и выпускной клапаны расположены под углом, так что, когда поршень находится в верхнем центральном положении, пространство между поршнем и головкой цилиндра выглядит как клин. .

Эта конструкция нагнетает воздушно-топливную смесь вниз с большой силой во время такта сжатия, вызывая накопление кинетической энергии, которая увеличивает мощность, высвобождаемую при воспламенении воздушно-топливной смеси.

Клиновидная камера сгорания не так эффективна и мощна, как полусферическая или двускатная конструкция. Тем не менее, это надежное, проверенное временем решение, которое до сих пор используют многие производители транспортных средств.

Нажмите здесь, чтобы увидеть головку блока цилиндров Toyota с клиновой камерой сгорания на Amazon.

4. Ванна/Сердце

Старые камеры сгорания 1950-х годов в форме ванны были заменены более эффективными камерами овальной или сердцевидной формы, но основные принципы остались прежними. Внутренняя верхняя часть головки блока цилиндров имеет форму перевернутой ванны, а впускной и выпускной клапаны расположены бок о бок вверху по центру, а свеча зажигания отодвинута в сторону.

Наклон стенок камеры более пологий, чем у клиновидной камеры сгорания, поэтому при воспламенении выделяется меньше энергии взрыва, но конструкция камеры в форме ванны/сердца более эффективна, чем у клиновидной камеры. Однако расположение впускных и выпускных клапанов бок о бок приводит к значительным потерям тепла.

В двигателях Chevrolet LS-1, устанавливаемых, в частности, на Malibu, Sonic, Aveo и Cruze, камеры сгорания имеют конструкцию «ванна/сердце».

Нажмите здесь, чтобы увидеть восстановленную головку блока цилиндров Chevrolet Malibu с ванной камерой сгорания на Amazon.

5. Прямой впрыск

В дизельных двигателях автомобилей используются камеры сгорания с непосредственным впрыском. В них используется четырехтактный цикл:

• Первый такт: поршень скользит вниз в цилиндре, открывая впускной клапан и пропуская воздух в камеру сгорания.
• Второй ход: поршень скользит вверх, сжимая (и тем самым нагревая) воздух в камере.
• Третий такт: поршень частично скользит вниз, и впускной клапан выпускает топливо в камеру; он смешивается с нагретым воздухом и воспламеняется.
• Четвертый такт: поршень скользит вниз, открывая выпускной клапан и выпуская побочные продукты воспламенения.

Эти двигатели, как правило, имеют больший расход бензина, но меньшую приемистость и мощность, чем бензиновые двигатели.

Нажмите здесь, чтобы увидеть новую головку блока цилиндров Ford с непосредственным впрыском дизельного топлива на Amazon.

Где находится камера сгорания?

В современных двигателях с искровым зажиганием камера сгорания расположена внутри головки блока цилиндров. Камера сгорания не является отдельной «деталью» двигателя; скорее, это пустое пространство между внутренней верхней частью головки цилиндров и верхней частью поршня. Изображение ниже может помочь вам визуализировать это:

• Цилиндр находится в средней части изображения и ограничен двумя толстыми серыми линиями.
• Поршень (сплошной серый объект) находится внутри стенок цилиндра и в настоящее время находится в «нижнем» положении.
• Изогнутая верхняя часть цилиндра является головкой блока цилиндров.
• На головках цилиндров расположены впускные (синие воздух/топливо) и выпускные (коричневые загрязнители) клапаны
• Свеча зажигания находится в середине головки блока цилиндров
• Пространство между верхней частью поршня и внутренней верхней частью головки блока цилиндров является камерой сгорания. Именно здесь воздушно-топливная смесь воспламеняется свечой зажигания и сгорает.

В дизельных двигателях (с воспламенением от сжатия) расположение камеры сгорания практически такое же. Основное отличие в том, что нет свечи зажигания. Вместо этого, когда поршень движется вверх внутри цилиндра, он сжимает воздух в камере сгорания, тем самым нагревая его достаточно, чтобы воспламенить дизельное топливо.

Что делает камера сгорания?

Камера сгорания — это пространство в двигателе, где топливо и воздух смешиваются, воспламеняются и сгорают с контролируемой скоростью и температурой. Этот процесс высвобождает химическую энергию топлива и преобразует ее в механическую энергию, которая приводит в движение автомобиль. Каждый цилиндр в двигателе имеет собственную камеру сгорания, поршень, впускной и выпускной клапаны. В автомобиле с бензиновым двигателем каждый цилиндр также имеет собственную свечу зажигания.

Какая конструкция камеры сгорания наиболее эффективна?

Хотя концепция может показаться простой, разработка эффективной камеры сгорания на самом деле довольно сложна. Помимо формы самой камеры сгорания, в игру вступают несколько других факторов:

• форма верхней части поршня
• форма самого цилиндра
• размещение впускных и выпускных клапанов
• размещение свечи зажигания (для бензиновых двигателей)
• общий расход воздуха через двигатель

Эти факторы варьируются от двигателя к двигателю, как и точная форма и размер самой камеры сгорания. Таким образом, хотя мы не можем точно определить наиболее эффективную комбинацию, мы можем определить, какая камера сгорания имеет тенденцию быть наиболее эффективной.

Камера сгорания с двускатной крышей, как правило, является наиболее эффективной конструкцией. Это неудивительно, поскольку он был разработан с учетом преимуществ полусферической камеры при одновременном повышении эффективности.

• Как и в полусферической камере, впускной и выпускной клапаны камеры сгорания с двускатной крышей расположены на противоположных сторонах головки блока цилиндров, оптимизируя поток воздуха.
• В то время как полусферическая камера может вмещать только один впускной и один выпускной клапан, конструкция с мансардой включает по два клапана каждого типа, что повышает эффективность.
• Впускные и выпускные клапаны клиновых и ванных камер сгорания расположены рядом друг с другом, что снижает расход воздуха и увеличивает отвод тепла.

Таким образом, камера сгорания с мансардой имеет отличный воздушный поток, максимальную мощность впуска и выпуска и минимальные потери тепла. Эта комбинация делает его наиболее эффективным из пяти типов камер сгорания.

В заключение

Понимание камер сгорания может помочь вам узнать, какой мощности и расхода топлива ожидать от вашего автомобиля. Это также поможет вам лучше понять, как работает топливная система. И способность объяснить различные процессы сгорания в автомобилях с бензиновым и дизельным двигателем — это не только способ произвести впечатление на ваших друзей на вечеринках, но и помочь вам избежать обмана в сомнительных ремонтных мастерских!

Вам также может понравиться:

Есть ли в дизельных двигателях свечи зажигания?

Есть ли в двигателях Cummins свечи накаливания?

Типы камер сгорания: функции, преимущества и недостатки [Полная информация]

Типы камер сгорания

Что такое камера сгорания?

Типы камер сгорания: функции, преимущества и недостатки :- Камера сгорания представляет собой ограниченное пространство внутри двигателя внутреннего сгорания, в котором происходит сгорание смеси воздуха и топлива. При сгорании смеси температура и объем смеси увеличиваются и выделяется большое количество тепловой энергии. За счет этого внутри камеры сгорания создается высокое давление, которое перемещает поршень вверх и вниз.

Следовательно, камера сгорания является очень важной частью двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, конструкция камеры сгорания является очень важной задачей, так как от нее зависит общая производительность и другие параметры двигателя внутреннего сгорания.

Функции камеры сгорания

• Обеспечивает замкнутое пространство для сгорания топливно-воздушной смеси
• В нем находится впускной и выпускной клапан для подачи и отвода смеси
• Вмещает и направляет поршень
• Помогает правильному сгоранию за счет правильной геометрии
• Противостоит высокой температуре сгорания
• Предотвращает выброс продуктов сгорания

Различные типы камер сгорания

Камеры сгорания классифицируются на основе топлива или цикла, используемого для сгорания

1. Камеры сгорания в двигателях с искровым зажиганием

(воспламенение от сжатия) двигатель

1. Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания

Требования к камере сгорания двигателя внутреннего сгорания
• Для достижения высокой выходной мощности
• Для достижения высокого теплового КПД
• Для плавного хода двигателя
• Для предотвращения детонации или детонации
• Долгий срок службы двигателя
• Минимальное техническое обслуживание двигателя

Фактор, который необходимо учитывать при проектировании хорошей камеры сгорания в двигателе с внутренним двигателем

Для обеспечения хорошей конструкции камеры сгорания необходимо учитывать следующие факторы. считается

1. Высокий объемный КПД

Объемный КПД представляет собой отношение фактического объема, всасываемого двигателем, к рабочему объему цилиндра. Для достижения более высокого объемного КПД следует проектировать как можно большую площадь впускного клапана.

2. Избегайте горячих точек

Горячие точки – это определенные точки внутри камеры сгорания, которые имеют сравнительно более высокую температуру. Из-за этих горячих точек происходит самовоспламенение топлива, которого следует избегать, чтобы предотвратить детонацию. Горячая точка может быть создана любым нагаром, выпускным клапаном, свечой зажигания и т. д. Необходимо обеспечить достаточное охлаждение, чтобы избежать горячей точки, а выпускной клапан должен быть расположен таким образом, чтобы он получал минимальное количество тепла.

3. Расположение свечи зажигания и размер отверстия

По мере увеличения расстояния распространения пламени возрастает вероятность детонации. Для уменьшения этого расстояния свеча зажигания должна располагаться по центру. Также отверстие цилиндра должно быть маленьким.

4. Турбулентность

Турбулентность – это неламинарный поток топлива при высокой скорости. Турбулентность является очень важным фактором для лучшего сгорания в двигателе SI. Надлежащую турбулентность можно создать с помощью
• Надлежащее расположение впускного клапана
• Надлежащая конструкция впускного канала
• Надлежащая конструкция головки поршня и головки цилиндра

5. Отношение поверхности к объему

Это отношение площади внутренней поверхности к объему камера сгорания. Для лучшей тепловой эффективности и минимальной теплопередачи отношение поверхности к объему должно быть минимальным. Для этого предпочтительна полусферическая форма камеры сгорания.

6. Очистка

Продувка – это процесс удаления выхлопных газов с использованием свежего заряда. Очистка выхлопных газов должна быть лучше. Это снижает объемный КПД двигателя и, как следствие, выходную мощность.

7. Толщина стенки

Толщина стенки должна быть одинаковой для равномерного расширения. Равномерное расширение означает, что из-за более высокой температуры внутри цилиндра стенки цилиндра начинают расширяться. Таким образом, если толщина неравномерна, расширение также будет неравномерным, что приведет к заклиниванию поршня.

8. Степень сжатия

Степень сжатия – это отношение объема зазора к общему объему цилиндра. Конструкция камеры сгорания должна быть такой, чтобы двигатель работал с максимальной степенью сжатия без детонации для достижения максимального теплового КПД.

Типы камер сгорания в двигателях SI

За прошедшие годы камеры сгорания претерпели некоторые модификации, такие как изменение положения свечи зажигания, расположение впускных и выпускных клапанов и т. д. На основании этих модификаций камеры сгорания можно разделить на следующие типы

1. T-образная головка
2. L-образная головка
3. I-образная головка
4. F-образная головка

1. T-образная головка: (Типы камеры сгорания)

T-образная камера сгорания

Это самый ранний тип камеры сгорания. Он был представлен Фордом в 1908 году. В этом типе впускной и выпускной клапаны расположены по обе стороны от блока цилиндров. Поскольку клапаны расположены с обеих сторон, для их работы требуются отдельные распределительные валы. Это усложняет изготовление и повышает вероятность детонации. Следовательно, эти типы двигателей устарели после Первой мировой войны, но они продолжали использоваться в пожарных машинах до 19 века.50-е годы.

2. Тип L-образной головки: (Типы камер сгорания)

Камера сгорания L-образной формы

Этот тип камеры сгорания был разработан для преодоления недостатков камер сгорания Т-образного типа. Этот тип использовался Фордом в период с 1910 по 1930-е годы. В этом типе впускной и выпускной клапаны расположены на одном цилиндре, поэтому они могут управляться одним распределительным валом. Преимущество этой системы в том, что она имеет простой клапанный механизм, который легко смазывается.

Это упрощает техническое обслуживание. Но из-за расположения клапанов расстояние, которое должен пройти воздух, больше, что приводит к потере скорости и, в конечном итоге, к стуку. Чтобы избежать этого, Риккардо изменил конструкцию, поместив свечу зажигания над клапанами. Это уменьшает расстояние, которое должно пройти пламя, и, следовательно, вероятность детонации уменьшается.

3. Тип I-образной головки: ( Типы камеры сгорания )

Камера сгорания I-образной формы

В этом типе оба клапана установлены на головке блока цилиндров. Следовательно, это также известно как верхняя камера сгорания. Клапаны в верхней части обеспечивают прямой проход топлива, что делает его более эффективным. Впервые он был разработан компанией Buick и используется с 1950-х годов. Верхнее горение также можно разделить на следующие типы:

• Тип ванны: В ванне свеча зажигания расположена сбоку, а клапаны расположены вертикально вверху.

Камера сгорания ванного типа

• Клиновидный тип: В клиновом типе клапаны расположены наклонно, а свеча зажигания будет вверху.

Клиновидная камера сгорания

Преимущества этого типа камеры сгорания:
• Меньше детонации
• Низкий уровень выбросов
• Высокий объемный КПД

4. Тип F-образной головки: (Типы камеры сгорания)

Камера сгорания с головкой типа F

Этот тип является промежуточным звеном между камерами сгорания с головкой типа L и I. Он имеет впускной клапан на головке цилиндров, аналогичный типу с I-образной головкой, и выпускной клапан на блоке цилиндров, аналогичный типу с L-образной головкой. Камера F-head успешно использовалась компанией Rover и в джипах Вилли.

Преимущества этого типа
• Высокий объемный КПД
• Высокий тепловой КПД
Для их работы используются отдельные распределительные валы, что является недостатком.

2. Камера сгорания в КИ. Двигатель

Конструкция камеры сгорания в двигателе CI более важна и сложна, чем в двигателе SI. Потому что в двигателе SI топливо и воздух смешиваются в карбюраторе и еще больше времени имеется для лучшего смешивания в такте впуска, всасывания и сжатия, а в двигателе CI все совершенно иначе.

• В двигателе CI во время впуска, всасывания и сжатия присутствует только воздух, а топливо впрыскивается в конце сжатия.

• Время испарения и смешивания с воздухом очень ограничено.

• Для лучшего смешивания и лучшего горения завихрение воздуха играет важную роль во время горения. Завихрение — это различные методы движения воздуха, используемые для правильного смешивания топлива и воздуха в камере сгорания.

• Для лучшего распыления при сгорании требуется испарение и правильное смешивание с воздухом за минимальное время, что в результате дает большую мощность, лучший КПД, плавную и бесшумную работу двигателя и более короткий период задержки, что снижает вероятность детонации.

Концепция завихрения

Для достижения всех вышеперечисленных условий конструкция камеры сгорания ДВС усложняется. Как обсуждалось выше, «завихрение» очень важно в двигателе с ВК, оно может быть достигнуто в процессе всасывания (индукции), сжатия или сгорания.

1. Индукционный вихрь

В этом методе завихрение создается на входе в камеру сгорания во время такта всасывания, поэтому он известен как индукционный вихрь.

Различные методы завихрения входящего воздуха:

• Метод с тангенциальным отверстием, при котором воздух входит под некоторым углом и закручивается.

Индукционный завихритель 1

• Маскировка и кожух с одной стороны впускного клапана, чтобы воздух поступал только вокруг части периферии клапана и создавался завихритель воздуха. Угол используемой маски обычно варьируется от 9от 0° до 140°

Индукционный завихритель 2

2. Завихрение сжатия

В этом методе завихрение воздуха создается во время такта сжатия.
В этом методе головка поршня снабжена другой полостью, которая улучшает завихрение при сжатии.

Ниже на рисунках показан метод завихрения.

Завихрение сжатия

3. Завихрение сгорания

В этом методе завихрение создается высоким давлением, создаваемым в первой части сгорания топлива. Головка поршня имеет различные типы конструкции, которые помогают создавать завихрения во время сгорания.

Типы камер сгорания в двигателях с инжекторным двигателем

1. Открытая камера сгорания.
2. Предкамера сгорания.
3. Турбулентная камера сгорания или камера сгорания с непрямым впрыском.
4. Камера сгорания с воздушной камерой.

1. . Камера сгорания с открытым или непосредственным впрыском

В открытой камере сгорания пространство между поршнем и головкой цилиндра открыто, т. е. между ними нет ограничений. Таким образом, весь воздух содержится в едином пространстве между поршнем и головкой блока цилиндров. Топливо впрыскивается непосредственно внутрь этого пространства, поэтому он также известен как двигатель с непосредственным впрыском или сокращенно D. I. двигатель. Для достижения лучшего сгорания и завихрения в днище поршня и головке блока цилиндров формируют различные полости.

Различные конструкции открытых камер сгорания:

1. Неглубокая камера сгорания.
2. Камера сгорания с полусферической полостью.
3. Камера сгорания цилиндрического типа.
4. Камера сгорания с усеченным конусом.

Открытая камера сгорания.

В некоторых случаях форма головки блока цилиндров обеспечивает полость для создания благоприятных условий для лучшего перемешивания и лучшего сгорания, как показано на рис.

Отличительными особенностями открытой камеры сгорания являются:

1. В этом типе создается меньше турбулентности, поэтому теплопотери меньше и, следовательно,
2. Требуется больше избыточного воздуха, поэтому увеличивается объем двигателя и тепловой КПД увеличивается, запуск становится легче.
3. Эта камера сгорания наиболее удобна для двигателей большой мощности и низких оборотов.

Преимущества:-

1. Тепловой КПД находится на номинальном уровне из-за снижения потерь тепла.
2. Легкий запуск двигателя благодаря уменьшенным потерям теплопередачи.
3. Простота конструкции.
4. В низкооборотных двигателях можно использовать дешевое топливо с увеличенным периодом задержки.

Недостатки:-

1. Размер двигателя становится громоздким для производства такого же количества энергии из-за избыточного необходимого воздуха.
2. Поскольку турбулентность меньше, требуется сопло с несколькими отверстиями и высоким давлением.
3. Стоимость обслуживания выше.

2. Камера предварительного сгорания

Небольшая дополнительная камера, называемая камерой предварительного сгорания, соединена с основной камерой сгорания, где топливо впрыскивается в эту камеру предварительного сгорания. Обе эти камеры соединены небольшими отверстиями.

Когда топливо впрыскивается, сгорание начинается в камере предварительного сгорания, и продукты сгорания устремляются через маленькие отверстия в основную камеру сгорания с очень высокой скоростью, таким образом создавая турбулентность и завихрения, которые вызывают объемное сгорание в основной камере сгорания. Около 80% энергии выделяется в основной камере сгорания.

Предварительная камера сгорания

Различные конструкции предкамеры сгорания показаны на рисунке ниже-

конструкции предкамеры сгорания

Первое сгорание начинается в предкамере сгорания из-за ее высокой температуры и распространяется на основную камеру сгорания , таким образом, период задержки сокращается, а низкокачественное топливо также может быть легко сожжено.

Преимущества:-

1. Можно использовать топливо с широким диапазоном цетанового числа.
2. Благодаря более низкому давлению впрыска можно использовать топливную форсунку простой конструкции.
3. Более плавная работа двигателя
4. Двигатель может работать на высоких оборотах
5. Поскольку период задержки в основной камере сгорания очень мал, тенденция к детонации очень мала. Возможны операции с более высокой степенью сжатия.

Недостатки:-

1. Конструкция двигателя усложняется из-за предкамеры сгорания.
2. Значительно увеличены теплопотери из камеры предварительного сгорания.
3. Холодный пуск затруднен из-за высоких потерь тепла.
4. Высокий расход топлива и низкая тепловая эффективность.

3. Камера сгорания с турбулентным или непрямым впрыском

Эти камеры сгорания аналогичны камерам предварительного сгорания. Разница в том, что в предкамеру поступает только 20-25% всего воздуха, в то время как в этом типе в предкамере циркулирует от 80 до 90% всего воздуха.

Поскольку в этом типе создается высокая скорость «завихрения», он также известен как вихревая камера сгорания. Во время такта сжатия большая часть воздуха из основной камеры сгорания поступает в камеру предварительного сгорания, где создается высокая скорость завихрения. Топливо впрыскивается в эту камеру предварительного сгорания, и в ней происходит воспламенение и основная часть сгорания.

На рисунках показано несколько конфигураций этих типов.

Камера сгорания с непрямым впрыском

Преимущества:-

1. Благодаря высокой скорости завихрения можно использовать сравнительно богатую смесь (низкое соотношение A:F), что делает двигатель компактным для данной мощности.
2. Можно использовать топливо с большим диапазоном цетановых чисел,
3. Давление впрыска и форма впрыска не очень важны из-за завихрения, поэтому можно использовать простую форсунку.
4. Плавный ход и низкие эксплуатационные расходы двигателя,
5. Двигатель может работать на высоких оборотах, поскольку период задержки очень мал, поэтому вероятность детонации меньше.

Недостатки:-

1. Из-за больших потерь тепла на стенку цилиндра увеличивается расход топлива (высокий bsfc).
2. Низкий тепловой КПД из-за потери тепла.
3. Холодный пуск двигателя затруднен.

4. Камера сгорания с воздушной камерой

Устройство камеры сгорания с воздушной камерой, используемой в двигателе Lanova, показано на рис. Она имеет расширенную часть (предкамеру сгорания), большую или основную воздушную камеру и второстепенную воздушную камеру. Топливо проходит через основную камеру в горловину воздушной камеры, которая предназначена для работы в горячем состоянии. Горение начинается в воздушной камере и из-за высокого повышения давления возвращается в основную камеру. Высокая турбулентность и высокая температура газов сокращают период задержки и регулируют скорость нарастания давления, поэтому двигатель работает ровно.

В этой камере сгорания топливо впрыскивается в основную камеру, а в другом случае в камеру предварительного сгорания.