Объемный способ смесеобразования в двигателе
При объемном способе смесеобразования топливо вводится в мелко распыленном капельно-жидком состоянии непосредственно в воздушный заряд камеры сгорания, где затем оно испаряется и перемешивается с воздухом, образуя топливно-воздушную смесь.
При объемном смесеобразовании используют, как правило, неразделенные камеры сгорания (так называемый непосредственный впрыск). Качество смесеобразования в этом случае достигается в основном путем согласования формы камеры сгорания с формой и числом топливных факелов. При этом важное значение имеет распыление топлива при впрыске. Коэффициент избытка воздуха для таких двигателей ограничивается значениями 1,5—1,6 и выше.
Рабочий цикл при таком смесеобразовании характеризуется высоким максимальным давлением сгорания рz и большими скоростями нарастания давления wp = dp/dф («жесткостью» работы).
Двигатели с непосредственным впрыском обладают следующими достоинствами:
- высокой экономичностью (ge от 220 до 255 г/кВт*ч));
- хорошими пусковыми качествами;
- сравнительно низкой степенью сжатия (E от 13 до 16);
- относительной простотой конструкции камеры сгорания и возможностью форсирования наддува.
Основными недостатками этих двигателей являются:
- повышенные значения коэффициента избытка воздуха (1,6—2) на номинальных режимах и как следствие умеренная величина среднего эффективного давления;
- высокая «жесткость» работы (wр до 1 МПа/°);
- сложная топливная аппаратура и тяжелые условия ее работы в связи с высокими давлениями.
При предкамерном объемном способе смесеобразования камеры сгорания делятся на две части: предкамеру и основную камеру.
Предкамера обычно размещается в головке цилиндра, их форма представляет собой тело вращения. Объем предкамеры 20—40 % объема камеры сгорания. С основной камерой предкамера соединяется каналом небольшого сечения.
Смесеобразование осуществляется за счет кинетической энергии газов, протекающих с большими скоростями из основной камеры в предкамеру в процессе сжатия и из предкамеры в основную в процессе сгорания. Поэтому в данном случае не предъявляются высокие требования к качеству распыления и равномерности раcпространения топлива при впрыске. Это позволяет использовать давление впрыска в 8—15 МПа и форсунки с однодырчатым распылителем.
К достоинствам предкамерного объемного смесеобразования можно отнести:
- невысокое максимальное давление сгорания в полости цилиндра (pz = 4,5—6,0 МПа) и небольшая «жесткость» работы (wp = 0,25—0,3 МПа/°);
- низкая чувствительность к изменению скоростных режимов и возможность форсирования по частоте вращения коленчатого вала;
- низкие требования к качеству распыления топлива, возможность использования невысокие давления впрыска и форсунки с распылителями с одним отверстием при больших значениях проходных сечениях каналов;
- сгорание топлива происходит при относительно небольшом коэффициенте избытка воздуха (amin = 1,2).
Недостатками предкамерного объемного смесеобразования являются:
- низкие экономические показатели из-за увеличения отвода теплоты при теплопередаюшей поверхности значительной величины и дополнительных газодинамических потерях при перетекании газа из одной камеры в другую;
- затруднения пуска холодного двигателя из-за больших потерь теплоты при большой поверхности камеры сгорания. Для улучшения пусковых качеств в предкамерных дизелях применяют более высокие степени сжатия (E = 20—21), а в предкамерах иногда устанавливают калильные свечи;
- сложные конструкции камеры сгорания и головки двигателя.
Вихрекамерное объемное смесеобразование отличается тем, что камера сгорания состоит из основной и вихревой камер.
Вихревые камеры чаше всего выполняются в головке блока цилиндров и реже в блоке цилиндров. По форме они представляют собой шар или цилиндр. С основными камерами вихревые камеры сгорания соединяются одним или несколькими тангенциальными каналами круглой или овальной формы при относительно больших проходных сечениях. Объем вихревых камер — 50—80 % общего объема камеры сгорания.
Особенностью вихрекамерных двигателей является сравнительно незначительный перепад давлений между вихревой и основной камерами сгорания и соответственно небольшие скорости перетекания газов из одной части камеры в другую. Поэтому качество смесеобразования обеспечивается в основном путем интенсивного вихревого движения заряда, которое организуется в периодах сжатия и сгорания.
Интенсивным вихревым движением заряда обеспечивается хорошее использование кислорода воздуха и бездымная работа двигателя при малых значениях коэффициента избытка воздуха (а = 1,15). При этом снижаются требования к качеству распыления топлива, появляется возможность использования давления впрыска относительно низких значений (pвпр = 12—15 МПа) в форсунках с одним сопловым отверстием большого диаметра (1—2 мм).
Преимущества вихрекамерного объемного смесеобразования:
- возможность работы при малых значениях коэффициента избытка воздуха, что обеспечивает лучшее по сравнению с другими двигателями использование рабочего объема и получение более высоких значений среднего эффективного давления;
- более низкое, чем у двигателей с непосредственным впрыском максимальное давление сгорания и уменьшение «жесткости» работы:
- возможность форсирования двигателя по частоте вращения коленчатого вала;
- невысокие требования к сорту топлива;
- низкое давление впрыска и возможность использования более простой топливной аппаратуры;
- стабильность работы двигателей при переменных режимах.
Недостатки вихрекамерного объемного смесеобразования те же, что и у предкамерного смесеобразования.
Comments (1)
Коротко и понятно. То, что нужно для ответа на контрольный вопрос на экзамене