28 Уравновешивание многоцилиндрового двигателя. Порядок работы.

В отличие от одноцилиндрового двигателя на опоры многоцилиндровых двигателей могут передаваться не только силы инерции, но и моменты от этих сил. Взаимное уравновешивание этих сил и моментов можно достигнуть путем выбора определенного числа цилиндров и соответствующего расположения их и кривошипов коленчатого вала. Если таким методом обеспечить уравновешивание не удается, тогда уравновешивание многоцилиндрового двигателя осуществляется при установке системы противовесов, аналогичной системе для уравновешивания одноцилиндрового двигателя

Момент центробежных сил М = 0, если кривошипы расположены симметрично относительно середины коленчатого вала. Такое зеркально-симметричное расположение кривошипов применяется в четырехтактных двигателях с четным числом цилиндров. При нечетном числе цилиндров, а также в двухтактных двигателях Мг Ф 0.

На первом месте находятся полностью уравновешенные рядная и оппозитная «шестерки». Второе место занимают уравновешенные по первичным вибрациям рядная и оппозитная «четверки» с «плоским» коленчатым валом (когда оси шатунных шеек лежат в одной плоскости). Третье место занимает рядная «четверка» с «крестообразным» коленчатым валом, полностью уравновешенная по вторичным вибрациям. 

29 Процессы газообмена в карбюраторном двс. Показатели процесса впуска.

Такт впуска (рис. 3.2, а). Поршень 6 движется от в.м.т. к н.м.т., создавая разрежение в полости цилиндра 3 над поршнем. Впускной клапан 1 открыт, и цилиндр через впускную трубу и карбюратор сообщается с атмосферой. Под действием разности давлений в атмосфере и цилиндре воздух, проходя через карбюратор, распыляет топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь. Цилиндр 3 заполняется горючей смесью после прихода поршня в н.м.т. К этому моменту времени впускной клапан закрывается.

30 Тепловой баланс двигателя. Уравнение внешнего теплового баланса двигателя и его анализ.

Из всего подводимого к двигателю тепла Q₁ превращается в полезную работу только часть этого тепла Q_е = АL_е = η_еQ₁. Остальное тепло в количестве Q₁ (1 — η_е) ккал уходит из двигателя в виде различных теплопотерь.

Распределение количества затрачиваемой теплоты на полезную работу и на отдельные составляющие соответственно различным потерям, имеющимся в двигателе, называют тепловым балансом двигателя.

Если вести подсчет для количества тепла, которое может быть выделено при сжигании 1 кг (нм)³ израсходованного топлива, т. e. по рабочей теплотворности, то тепловой баланс можно представить так:

Q_H^p = Q_e + Q_газ +Q_вод + Q_хим + Q_ост,  ккал/кг (ккал/м³), (II, 52)

где Q_e — количество тепла, преобразованное в эффективную работу, — полезное тепло;

Q_газ — потеря с отходящими газами, т. е. физическое тепло выбрасываемых газов;

Q_вод — потеря охлаждения — тепло, которое уносится водой или воздухом, охлаждающим цилиндр двигателя;

Q_хим — потеря от химической неполноты сгорания;

Q_ост — прочие потери — остаточный член баланса, в который частично входят потери на трение и в окружающую среду.

При определении величин теплового баланса в процентах выражение (II, 52) примет вид

100% = q_e + q_газ +q_вод + q_хим + q_ост.                 (II, 53)

Здесь каждое слагаемое в правой части равенства представляет собой количество теплоты в процентах от всей располагаемой теплоты Q_H^p т. е.

В табл. 10 приведены средние значения отдельных составляющих теплового баланса, выраженные в процентах от теплоты, введенной с топливом.

Тепловой баланс для определенного двигателя не является неизменным. По мере уменьшения нагрузки q_е уменьшается (а при холостом ходе падает до нуля), q_вод и в особенности q_газ растет; так же растет q_ост— вследствие большого относительного значения потерь на трение и в окружающую среду при малых нагрузках.

32

Основные показатели работы двигателя

Эффективность работы двигателя оценивается, как правило, мощностью, экономичностью и токсичностью отработавших газов. Экономичность характеризуется расходом топлива, затрачиваемого на получение единицы мощности. Токсичность определяется количеством вредных для окружающей среды и человека веществ, выбрасываемых в атмосферу с отработавшими газами. Теплота, выделяемая при сгорании топлива не полностью переходит в полезную работу. Частично теплота отводится системой охлаждения в атмосферу, частично выводится из двигателя с отработавшими газами и только 40…48 % преобразуется в полезную работу. Полезная работа, совершаемая за один цикл внутри цилиндра двигателя в процессе расширения, называется индикаторной. Чтобы оценить мощность, развиваемую двигателем, необходимо работу за цикл сопоставить с числом циклов, происходящих в единицу времени, числом цилиндров двигателя и средним давлением за цикл:   , где   - мощность двигателя, кВт;     - индикаторное давление (среднее условное давление в цилиндре за цикл), МПа;      - частота вращения коленчатого вала двигателя, 1/мин;     - рабочий объем одного цилиндра, л;       - тактность двигателя;        - число цилиндров.   Часть индикаторной мощности затрачивается на преодоление трения в кривошипно-шатунном механизме, на привод вспомогательных механизмов (механизма газораспределения, топливного насоса и др.), на совершение газообмена в двигателе, т.е. на впуск и выпуск. Эти затраты индикаторной мощности определяются как мощность механических потерь, которая составляет обычно 10…12 % индикаторной мощности и определяет совершенство конструкции двигателя. Полезная мощность, которую можно получить на коленчатом валу, называется эффективной. Экономичность рабочего цикла оценивается индикаторным КПД, представляющим собой отношение теплоты , преобразованной в индикаторную работу, к общему количеству теплоты , подведенной за цикл: .   Более экономично протекает цикл в дизеле =0,42…0,48, у бензиновых двигателей =0,28…0,39. Вследствие потери части теплоты на преодоление механических потерь индикаторный КПД снижается на величину механического КПД, оцениваемого преобразованием индикаторной мощности в эффективную:   .Оценка количества теплоты, преобразованной в эквивалентную эффективную работу, определяется эффективным КПД:   ,где  - количество теплоты, преобразованной в эффективную работу. Эффективный КПД для дизеля =0,35…0,40, для бензиновых двигателей =0,25…0,33. Расход топлива на единицу эффективной мощности оценивается удельным эффективным расходом топлива:   ,где  - часовой расход топлива, кг/ч. По удельному расходу можно сравнивать экономичность двигателей независимо от их типа, тактности, числа цилиндров и т.д. У дизелей в среднем =240…260 г/кВт·ч, у бензиновых двигателей =300…320 г/кВт·ч. Одним из показателей совершенства конструкции, оценивающим использование рабочего объема цилиндра, является литровая мощность, т.е. мощность, приходящая на 1 л рабочего объема. В процессе сгорания топлива в цилиндре двигателя при высоких температурах и давлениях проходят окислительные реакции, сопровождающиеся образованием веществ, образующих отработавшие газы. Кроме продуктов полного сгорания (углекислого газа и паров воды) в выпускных газах в небольших количествах содержаться токсичные вещества. К ним относятся продукты неполного сгорания топлива: оксид углерода СО, углеводороды различного состава СН, а также оксиды азота NOx и сажа.

33

Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Наддув обычно применяют с целью повышения мощности (на 20-45 %) без увеличения массы и габаритов двигателя, а также для компенсации падения мощности в условиях высокогорья. Наддув с «качественным регулированием» может применяться для снижения токсичности и дымности отработавших газов. Агрегатный наддув осуществляется с помощью компрессора, турбокомпрессора или комбинированно. Наибольшее распространение получил наддув с помощью турбокомпрессора, для привода которого используется энергия отработавших газов.

Принцип работы впускной системы

Работа впускной системы основана на разности давлений в цилиндре двигателя и атмосфере, возникающей на такте впуска. Объем поступающего воздуха при этом пропорционален объему цилиндра. Величина поступающего воздуха регулируется положением дроссельной заслонки в зависмости от режима работы двигателя.

На двигателях с непосредственным впрыском топлива в дополнение к дроссельной заслонке работают впускные заслонки. Совместная работа дроссельной и впускных заслонок обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное смесеобразование;

• бедное гомогенное смесеобразование;

• стехиометрическое гомогенное смесеобразование.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка большую часть времени открыта полностью. Заслонка прикрывается только для обеспечения разряжения, необходимого в работе системы улавливания паров бензина (продувка адсорбера), системы рециркуляции отработавших газов (перепуск отработавших газов во впускной коллектор) и вакуумного усилителя тормозов (создание необходимого разрежения). Впускные заслонки закрыты.

Стехиометрическое (легковоспламеняемое) гомогенное (однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. Дроссельная заслонка открывается в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки открыты.

На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах. Дроссельная заслонка открывается также в соответствии с требуемым крутящим моментом. Впускные заслонки закрыты.

 

34

Характеристики двигателя двигателя внутреннего сгорания ДВС

Основные характеристики двигателя внутреннего сгорания можно разделить на конструктивные характеристики и характеристики производительности. К конструктивным характеристикам относятся рабочий объем, ход поршня и степень сжатия. К характеристикам производительности - мощность и крутящий момент. 1. Рабочий объём цилиндра двигателя – объём, расположенный между верхней и нижней мёртвой точкой поршня. Полный объём двигателя – совокупный объём всех его цилиндров. 2. Ход поршня – расстояние между верхней и нижней мёртвой точкой. Ход поршня подразделяется на короткий, длинный, равнозначный. Короткий ход поршня – когда значение длинны хода поршня(mm) не превышает значение его диаметра (mm). Длинный ход поршня – когда значение длинны хода поршня (mm) превышает значение его диаметра (mm). Равнозначный ход поршня – когда значение длинны хода поршня (mm) равно значению длины его диаметра (mm). 3.Степень сжатия - отношение рабочего объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Объём камеры сгорания – объём между днищем поршня и головкой блока, когда поршень находится в верхней мёртвой точке. Не путать степень сжатия с компрессией в цилиндрах двигателя. Производительность двигателя оценивается по двум основным характеристикам: 1. Мощность. 2. Крутящий момент. Мощность – главный параметр оценки производительности двигателя. Мощность двигателя рассчитывается при проектировании двигателя и окончательно определяется при проведении практического испытания. Мощность двигателя это отношение работы ко времени, за которое эта работа была совершена. Мощность = работа / время; N = A / T. Где N – мощность, A – работа; T - время. Единицами измерения мощности являются: А. Лошадиная сила – л.с.. Б. Киловатт – кВт. Идею исчислять мощность автомобильных двигателей в лошадиных силах предложил Английский изобретатель парового двигателя Джеймс Ватт. Мощность, равная 1 лошадиной силе (hp) – это сила, необходимая для поднятия груза, массой 75 кг. на высоту в 1 м. за время в 1 сек. Измерение мощности автомобильного двигателя в ло-шадиных силах используется в основном в России и Германии. Иногда аббревиатура «лошадиная сила» (HP) заменяется на (PS). Современная мировая тенденция предполагает измерение мощности двигателя в kW. В международной системе измерения SI существует единица измерения мощности – W (ВАТТ). Соотношение лошадиной силы (PS) и ВАТТ (W). 1(PS) = 735.4W, следовательно, 100(PS) = 73.5kW, или 100kW = 136PS. В технической литературе мы иногда можем увидеть слова «Net» или «Gross», написанное перед единицей измерения kW/rpm. Слово «Gross» - в переводе с английского обозначает «чистый». «Чистая» мощность двигателя определяется на специальном стенде (двигатель снят с автомобиля). Слово «Net», написанное перед kW/rpm обозна-чает, что мощность двигателя измерена непосредственно при движе-нии автомобиля. Для бензиновых двигателей, величина Net kW/rpm в среднем на 15 % меньше, чем величина Gross kW/rpm. Причиной такого несоответствия являются такие причины как: трение, возникающее при работе деталей трансмиссии автомобиля, трение от соприкосно-вения шин с дорожным покрытием и др. Мощность двигателя зависит от времени его функционирования и возрастает пропорционально увеличению количества оборотов коленчатого вала. Величина оборотов коленчатого вала характеризует работу двигателя, совершённую за определённое время. Другими словами, чем выше скорость коленчатого вала – тем большую работу совершает двигатель, тем большей он обладает мощностью. Как правило, максимальную работу двигатель совершает при максимально допустимых оборотах коленчатого вала (приблизительно 6000 об./мин.) Работа вычисляется по формуле: А = NT Где: А – работа, N – мощность, Т – время. Крутящий момент двигателя – это сила смещения поршня вниз, умноженная на расстояние между осью шатунной шейки и осью коренной шейки коленчатого вала, Величина крутящего момента двигателя определяется усилием, с которым поршень давит на шатун, т.е. давлением газов, выделившихся при сгорании рабочей смеси. Представленный график показывает изменение характеристики крутящего момента в зависимости от количества оборотов коленчатого вала двигателя. Как можно заметить, крутящий момент достигает максимального значения при средних оборотах коленчатого вала, а при дальнейшем их увеличении – снижается. Хорошо это или плохо? Давайте представим автомобиль при движении по прямой на высшей передаче. Скорость постоянна, обороты коленчатого вала – постоянно высокие. Мощность двигателя в этом случае практически максимальна, в то время как крутящий момент составляет 70-80 % от максимального значения. Например, дорога резко уходит на подъём. При этом, обороты коленчатого вала снижаются за счет необходимости преодоления дополнительной силы - силы тяжести. Однако, с падением оборотов двигателя увеличивается величина крутящего момента, что в свою очередь, если подъём не очень велик, поможет автомобилю комфортно преодолеть его без переключения на низшую передачу. А чемменьше водитель совершает движений – тем движение считается более безопасным.

35-

изи пуск

К материалам, применяемым для изготовления поршней автотракторных двигателей, предъявляются следующие требования:

• высокая механическая прочность; малая плотность; хорошая теплопроводность; малый коэффициент линейного расширения; высокая коррозионная стойкость; хорошие антифрикционные свойства.

37

Параметры рабочего процесса двигателя

(от греческого parametr(о)n — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего тела в характерных сечениях газовоздушного тракта двигателя. С учётом кпд элементов, характеризующих совершенство протекающих в них процессов, П. р. п. д. определяют удельные параметры авиационного двигателя: удельную тягу Руд или удельную мощность Nуд и удельный расход топлива Суд (по тяге) или (Св) (по мощности). П. р. п. д. включают параметры термодинамического цикла: температуру газа перед турбиной (за основной камерой сгорания) Тr, температуру газа за форсажной камерой сгорания Тф (или коэффициент избытка воздуха в форсажной камере), общую степень повышения давления в компрессорах (π)к(Σ), а также (в турбореактивных двухконтурных двигателях) — степень повышения давления в вентиляторе (π)в и степень двухконтурности m. Кроме того, рабочий процесс двигателя определяется степенью повышения давления скоростным напором набегающего потока (π)v и его температурой на входе Т*вх, которые определяются скоростью и высотой полёта и состоянием атмосферы. Все перечисленные П. р. п. д., кроме температур, являются подобия критериями двигателя. Критериями подобия для нагрева рабочего тела являются отношения Т*г/Т*вх и Тф/Твх температур газа в рабочем процессе к температуре воздуха на входе (см. Приведённые параметры двигателя). Степень повышения входного давления скоростным напором (π)v есть функция Маха числа полёта М(∞), которое также является критерием подобия рабочего процесса. Выбор значений П. р. п. д. определяется их влиянием на удельные параметры двигателя, назначением двигателя, требуемыми надёжностью и ресурсом. Удельная тяга турбореактивного двухконтурного двигателя всегда возрастает с повышением Тr и падает с увеличением m. В двигателях транспортных самолётов значения П. р. п. д. выбираются из соображения достижения максимальной экономичности при реализации максимально возможного значения Тr, что обусловливает применение нефорсированных турбореактивных двухконтурных двигателей. Значение Тr max определяется взлётным режимом в жаркую погоду (температура воздуха 30(˚)С, давление 0,1 МПа) и достигает 1600—1700 К. При этом в крейсерском полёте (высота H = 11 км, М(∞) = 0,75—0,85) для обеспечения потребной тяги Тr = 1300—1400 К, и это значение при (π)к(Σ) = 30—35 и m = 5—6 близко к оптимальному по удельному расходу топлива Суд. Значения Суд min уменьшаются с повышением значении параметров m и (π)к(Σ). Значение (π)к(Σ) = 12 характерно для турбореактивных двухконтурных двигателей начала 60-х гг., (π)к(Σ) = 32 — для турбореактивных двухконтурных двигателей 70—80-х гг., (π)к(Σ) = 50 — для перспективных турбореактивных двухконтурных двигателей. В турбореактивных двухконтурных двигателях с форсажной камерой сверхзвуковых манёвренных и многоцелевых самолётов П. р. п. д. выбирают, достигая компромисса между требованиями по тяге (габариту и массе) и экономичности. Первое требование удовлетворяется выбором Tr max и применением форсажа. Значение Tr min достигает 1600—1800 К. Второе требование особо важно при необходимости полёта сверхзвукового самолёта с дозвуковой скоростью, для чего обычно выбирается m0 = 0,3—2 на расчётном режиме. Ограничение m связано с ростом габарита двигателя в связи с падением Pуд.ф.

38

Процесс смесеобразования карбюраторных двигателей

У большинства бензиновых двигателей с электрическим зажиганием смесеобразование происходит в карбюраторе, а процесс смесеобразования называется карбюрацией. В карбюраторе бензин испаряется и пары его перемешиваются с воздухом. Образующаяся в карбюраторе горючая смесь поступает в цилиндры. Для разных режимов работы бензинового двигателя требуется разный состав смеси. Под составом смеси понимается соотношение между топливом и воздухом. Если имеется избыток воздуха по отношению к стехиометрическому составу смеси, то такую смесь называют "бедной", так как в ней количество топлива меньше теоретически необходимого для полного использования кислорода воздуха.

При работе с электрическим зажиганием существуют сравнительно узкие пределы воспламеняемости смеси, определяемые величиной коэффициента избытка воздуха. Коэффициентом избытка воздуха называют отношение действительного количества воздуха, участвовавшего в сгорании, к теоретически необходимому для полного сгорания топлива, содержащегося в горючей смеси. Величина коэффициента избытка воздуха, определяющая пределы воспламеняемости, составляет 1,4-0,6. Это значит, что как слишком бедная (с коэффициентом избытка воздуха более 1,4), так и слишком богатая (с коэффициентом избытка воздуха меньше 0,6) смесь не воспламеняется от электрической искры. Поэтому на всех режимах работы двигателя состав смеси должен быть таким, чтобы коэффициент избытка воздуха не выходил из приведенных выше пределов.

Для получения максимальной мощности двигателя смесь должна быть богатой с коэффициентом избытка воздуха меньше единицы. При таком составе смеси скорость сгорания максимальная и давление в цилиндре достигает наибольшей величины. Вместе с тем при коэффициенте избытка воздуха меньше единицы сгорает не все топливо, так как для окисления некоторой части топлива не хватает кислорода. Поэтому на богатой смеси двигатель работает неэкономично. Однако в некоторых случаях (движение автомобиля с максимальной возможной скоростью, разгон и пр.) возможность кратковременной работы с повышенной мощностью окупает потерю экономичности на этом режиме.

При работе со средними нагрузками желательно иметь наибольшую экономичность (минимальный удельный расход топлива), так как на таких режимах двигатель работает большую часть времени. В этом случае коэффициент избытка воздуха должен быть больше единицы, чтобы все топливо могло соединиться с кислородом воздуха. Если коэффициент равен 1,0, то вследствие неполного перемешивания бензина с воздухом, часть топлива остается несгоревшей.

При пуске двигателя для лучшей воспламеняемости так же, как и при работе с максимальной нагрузкой, необходимо, чтобы смесь была богатой, т. е. чтобы коэффициент избытка воздуха был меньше единицы.

Смесь, поступающая в цилиндры двигателя, должна быть однородной (гомогенной) по составу. В смеси не должно быть капель бензина во избежание ее медленного и неполного сгорания, что влечет за собой понижение мощности и экономичности двигателя. Однородность (гомогенность) смеси обеспечивается, в основном, хорошим испарением топлива.

Полное испарение бензина в современных двигателях достигается лишь при специальном подогреве смеси во впускном трубопроводе. Для подогрева чаще всего используется тепло отработавших газов, в связи с чем впускной трубопровод выполняют так, чтобы он соприкасался частью своей поверхности с выпускным.

Состав смеси во всех цилиндрах должен быть одним и тем же. Разный состав смеси в цилиндрах приводит к неодинаковой их работе, неравномерному распределению нагрузки и ухудшению работы двигателя.

Суть такой системы зажигания в следующем: в традиционном бензиновом моторе поджигает топливную смесь непосредственно в рабочем цилиндре, при форкамерной схеме, возгорание происходит сперва в отдельном, вспомогательном объеме, а образовавшийся огненный факел инициирует вспышку в основном цилиндре. Такая конструкция ощутимо повышает мощность мотора и значительно снижает расход бензина.

40

Способы смесеобразования в дизельных двигателях

Совершенство смесеобразования в дизельном двигателе определяется устройством камеры сгорания, характером движения воздуха при впуске и качеством подачи топлива в цилиндры двигателя.

В зависимости от конструкции камеры сгорания дизельные двигатели могут быть выполнены с неразделенными (однополостны-

ми) камерами сгорания и с разделенными камерами вихревого и пред-камерного типов.

У дизельных двигателей с неразделенными камерами сгорания весь объем камеры располагается в одной полости, ограниченной днищем поршня и внутренней поверхностью головки цилиндров (рис. 54). Основной объем камеры сгорания сосредоточен в выемке днища поршня, имеющего конусообразный выступ в центральной части. Периферийная часть днища поршня имеет плоскую форму, вследствие чего при подходе поршня к в. м. т. в такте сжатия между головкой и днищем поршня образуется объем вытеснения. Воздух из этого объема вытесняется в направлении камеры сгорания. При перемещении воздуха создаются вихревые потоки, которые способствуют лучшему смесеобразованию.

Для повышения качества смесеобразования в двигателях с неразделенными камерами сгорания воздух в цилиндры подводится через впускные каналы, имеющие тангенциальное расположение относительно камер сгорания (рис. 55). Этим достигается дополнительное завихрение воздуха в процессе впуска. Оно сохраняется также и при сжатии воздуха, благодаря чему после впрыска топлива происходит его быстрое перемешивание с воздухом.

Рис. 54. Неразделенная камера сгорания двигателя ЯМЭ-236: 1 — выпускной клапан, 2 — форсунка, 3—камера сгорания в днище поршня

Равномерное распределение топлива при впрыске по всему объему камеры сгорания достигается применением форсунок с несколькими отверстиями в распылителе. Число и диаметр отверстий распылителя подбирают из соображений наиболее полного использования воздушного заряда в цилиндре двигателя.

Дизельные двигатели с неразделенными камерами сгорания обладают рядом преимуществ, обусловленных конструкцией камеры сгорания. Прежде всего это малые потери тепла при сгорании топлива, так как камера сгорания расположена в днище поршня и в меньшей степени охлаждается жидкостью системы охлаждения. Впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания, это улучшает пусковые свойства двигателя и повышает его топливную экономичность. Небольшие объемы неразделенных камер сгорания позволяют также повысить степень сжатия двигателя и ускорить протекание рабочих процессов, что влияет на его быстроходность.

Недостатком дизельных двигателей с неразделенной камерой сгорания является повышенная жесткость работы. Она проявляется в виде стуков и объясняется более резким нарастанием давления в цилиндре двигателя после воспламенения рабочей смеси. Для уменьшения жесткости работы в двигатели вносят конструктивные усовершенствования, а также применяют высококачественные дизельные топлива.

Четырехтактные дизельные двигатели с неразделенными камерами сгорания получили преимущественное применение на современных грузовых автомобилях.

В дизельных двигателях используются также разделенные камеры сгорания вихревого и предкамерного типов. Особенностью конструкции этих камер сгорания является то, что они разделены на две части. Одна часть — основная — располагается над поршнем, а вторая находится в головке цилиндров. Топливо впрыскивается в меньшую часть камеры, которая выполнена в головке цилиндров. Частично воспламеняясь там, топливо под действием возросшего давления попадает в основную камеру, где и сгорает окончательно.

Рис. 55. Устройство впускного канала тангенциальной формы: а — продольный разрез головки по оси канала, б — поперечный разрез головки; 1 — головка, 2 — впускной канал, 3 — выпускной канал

Камера сгорания вихревого типа (рис. 56) чаще всего по форме напоминает сферическое тело, выполненное из двух полусфер. Нижняя полусфера 2 соединяется винтовым каналом с надпорш-невым пространством основной камеры, причем канал направлен тангенциально по отношению к днищу поршня. Направление канала и форма вихревой камеры обеспечивает завихрение потока воздуха при такте сжатия.

Впрыскиваемое в конце такта сжатия топливо перемешивается с воздухом, образует рабочую смесь и частично сгорает. Несгоревшая рабочая смесь перетекает под действием образовавшегося избыточного давления в основную камеру, смешивается с дополнительным воздухом и интенсивно сгорает.

Нижняя полусфера 2 при работе двигателя нагревается до 700°С. Это способствует снижению периода задержки воспламенения топлива, так как окислительные реакции протекают при указанной температуре значительно быстрее. Вследствие изменения характера воспламенения топлива дизельный двигатель с вихревой камерой работает более мягко.

Для обеспечения надежного пуска холодного дизельного двигателя с вихревой камерой применяют свечи накаливания. Такая свеча устанавливается в вихревой камере и включается перед началом пуска двигателя. Металлическая спираль свечи накаливается электрическим током и разогревает воздух в вихревой камере. В момент пуска частицы топлива попадают на спираль и легко воспламеняются в среде разогретого воздуха, обеспечивая легкий пуск.

В двигателях с вихревыми камерами образование смеси осуществляется в результате сильного завихрения потоков воздуха, поэтому отпадает необходимость в очень тонком распыливании топлива и распределении его по всему объему камеры сгорания.

Принципиальное устройство и работа камеры сгорания пред-камерного типа аналогичны устройству и работе камеры сгорания вихревого типа. Отличием является конструкция предкамеры, имеющей цилиндрическую форму и соединенной прямым каналом с основной камерой в днище поршня. Вследствие частичного воспламенения топлива в момент впрыска в предкамере создаются высокие температура и давление, способствующие более эффективному смесеобразованию и сгоранию в основной камере.

Рис 56. Камера сгорания вихревого типа: 1 — вихревая камера. 2 — нижняя полусфера с горловиной, 3 — основная камера в днище

Дизельные двигатели с разделенными камерами сгорания работают мягко. Из-за усиленного движения в них воздуха обеспечивается высококачественное смесеобразование. Это позволяет осуществлять впрыск топлива с меньшим давлением. Однако у таких двигателей тепловые и газодинамические потери несколько больше, чем у двигателей с неразделенной камерой сгорания, и коэффициент полезного действия ниже.

При объемном смесеобразовании топливо впрыскивается в однополостную камеру и распределяется в воздушном заряде. Длинна топливного факела должна быть такой, чтобы топливо пронизывало всю толщу воздушного заряда, но не попадала на зеркало цилиндр. втулки (цилиндра). Для обеспечения равномерного перемешивания с воздухом топливо впрыскивается через форсунку, имеющей несколько сопловых отверстий, под большим давлением затяжки пружины или начала впрыска 15-30 мПа. Для хорошей организации процесса сгорания необходимо равномерно распределить топливо по воздушному заряду - это возможно при соответствующим образом организации вихревого движения заряда. У 2-х тактных дизелей вихреобразование создается за счет наклона скосов продувочных окон и за счет соответствующей скорости движения поршня. В 4-х тактных двигателях вихреобразование движущего потока обеспечивается необходимой скоростью движения поршня, применением тангенсального направления входа воздушного потока в цилиндр, использование зашторивания впускных клапанов. С количественной стороны вихреобразование внутри цилиндра оценивается величиной числа вихревого отношения: представляет собой отношение частоты вращения вихря воздушного заряда к частоте вращения коленвала. Для 4-х тактных дизелей его оптимальная величина 8-18. При меньших значениях закрутка воздушного заряда недостаточной для обеспечения качественного смесеобразования. При увеличении вихревого отношения сверх оптимального наблюдается повышенная теплоотдача к стенкам камеры сгорания, снижение температуры заряда и ухудшение процесса сгорания. Объемное смесеобразование наиболее эффективно применять в мало- и среднеоборотных дизелях с большими размерами цилиндров более 100 мм. Эти двтгатели обладают удовлетворительными качествами, экономичны на номинальных режимах работы, отличаются значительно мягкой работой. Недостатки: 1) невозможно добиться равномерного распределения топлива в воздушном заряде, поэтому ДВС с этим смесеобразованием требуют увеличенного значения коэффициента избытка воздуха альфа = 1,7 - 2,2 2) требуется применение топливной аппаратуры высокого давления с высокой точностью выполнения деталей - это ТНВД и многодырчатые форсунки с dc =0,15-0,33 3) двигатель работает на номинальном режиме эффективно, при отклонении от него экономичность резко падает, повышается дымность, появление нагара 4) жёсткая связь между распыливанием и свойствами топлива, усложняют использование в этих дизелях различных видов топлива 5) при данном способе смесеобразования имеются высокие значения максимального давления цикла. Рz=Pmax, наблюдаются высокие скорости нарастания давления, возникают механические нагрузки на детали.