54) Интенсивность вихревого движения заряда в цилиндре дизеля.

Интенсивность вихревого движения в цилиндре оценивается вихревым числом :

Увеличение интенсивности вихревого движения приводит к увеличению максимальных значений давления и температуры в цилиндре. Так, при работе с вихревым числом 2, P2 выше остальных исследуемых случаев на 20%.

Для получения хороших эффективных показателей двигателя следует использовать систему с максимальной интенсивностью вихревого движения топливовоздушной смеси. И наоборот, для получения хороших экологических показателей, целесообразно использовать систему, приводящую к меньшей закрутке потока. Это связано с тем, что чем выше интенсивность вихревого движения заряда в цилиндре дизеля - тем меньше сказывается влияние фракционного состава топлива на процесс сгорания. Повышение интенсивности движения заряда в дизеле, обычно, несколько уменьшает продолжительность задержки воспламенения.

55) Особенности вихревого движения в двигателе с непосредственным впрыскиванием бензина.

Тангенциальное состояние закрутки топлива обеспечивается тангенциальным впускным каналом. Радиальная, либо клапаном с шириной, либо винтовым каналом, либо профилированием впускного канала.

Для обеспечения оптимальных параметров смесеобразования используется 2 канала: тангенциальный и винтовой. Однако на высокооборотистых двигателях с непосредственным впрыском использование винтового канала приводит к увеличению газодинамических потерь => применяют 2 тангенциальных канала, подбирая геометрию так, чтобы обеспечить максимальный коэффициент наполнения при оптимальных условиях/параметрах смесеобразования.

Вихрь формируется таким образом, чтобы тщательно перемешать топливо из форсунки с воздухом из впускного клапана и направить топливно-воздушную смесь на свечу зажигания. Такой вихрь достигается при помощи определенной формы дна поршня, от которого топливо отражается в направлении свечи зажигания и применения вихревой заслонки на впускном канале.

56) Расслоение заряда.

Расслоение заряда – распределении топлива по камере сгорания таким образом, чтобы в зоне свечи зажигания находилась обогащенная смесь, а по мере удаления от нее смесь постепенно обеднялась. Расслоение может достигаться как впрыском топлива непосредственно в камеру сгорания в конце такта сжатия, так и раздельной подачей в зону свечи карбюрированной обогащенной смеси, а в основной объем цилиндра – объединенной смеси и чистого воздуха.

Теоретически, при расслоении смеси в цилиндре можно выполнить качественное регулирование нагрузки, т.е. изменение нагрузки только за счет изменения состава смеси. Так уменьшение нагрузки до 20% увеличивает эффективный КПД двигателя почти в 2 раза.

Преимущество расслоения заряда – увеличение термического КПД вследствие обеднения смеси и уменьшения насосных потерь.

Расслоение заряда в дизелях заключалось в том, чтобы расслоить заряд, локализовав смесеобразование и сгорание в основном в пристеночном слое камеры сгорания путем создания интенсивного воздушного вихря с тангенциальной скоростью до 90 м/с и направлением двух топливных струй параллельно стенкам.

Капли и пары топлива под действием центробежных сил, создаваемых воздушным вихрем, движутся в основном в пристеночном слое, где образуется достаточно богатая относительно холодная смесь, не способная к самовоспламенению. Последнее возникает на некотором удалении от стенок в зоне, где горение развивается плавно при a = 1.

Преимущество расслоения заряда: расширение пределов общего эффективного обеднения смеси, что приводит к экономии топлива на частичных нагрузках и снижению содержания в продуктах сгорания CO, CH и канцерогенных веществ. Но, т.к. двигатель с непосредственным впрыском работает в основном на бедных смесях, то концентрация оксида азота NOx несколько повышается, т.к. в расслоенном заряде всегда имеются зоны, где коэффициент избытка окислителя (воздуха) alfa находится в диапазоне значений 1,0-1,1 наиболее благоприятном для образования NO.

57) Неразделенные камеры сгорания с объемным смесеобразованием.

Неразделенные камеры сгорания представляют собой единый объем и имеют простую форму, которая, согласуется с направлением, размерами и числом топливных факелов при впрыске.

Преимущества:

-камеры компактны,

-поэтому имеют относительно малую поверхность охлаждения, благодаря чему снижаются потери теплоты.

-поэтому двигатели с такими камерами сгорания имеют приличные экономические показатели и хорошие пусковые качества.

-разнообразные формы неразделенных камер сгорания (часто в днищах поршней, иногда – в головке блока цилиндров, а также – частично в днищах поршней и частично в головке)

На рисунке показаны некоторые конструкции камер сгорания

неразделенного типа.

Рис. Камеры сгорания дизелей неразделенного типа: а — тороидальная в поршне; б — полусферическая в поршне и головке цилиндра; в — полусферическая в поршне; г — цилиндрическая в поршне; д — цилиндрическая в поршне с боковым размещением; е — овальная в поршне: ж — шаровая в поршне; з — тороидальная в поршне с горловиной; и — цилиндрическая, образованная днищами поршней и стенками цилиндра; к —

вихревая в поршне; л — трапецеидальная в поршне; м — цилиндрическая в головке под выпускным клапаном

Камеры сгорания а—д:

-качество смесеобразования достигается исключительно путем распыления топлива и согласования формы камер с формой факелов впрыска топлива

-в них чаще всего применяются форсунки с многодырчатыми распылителями и используются высокие давления впрыска.

-минимальные поверхности охлаждения

-низкая степень сжатия.

Камеры сгорания е—з

-имеют более развитую теплопередающую поверхность, что несколько ухудшает пусковые свойства двигателя

-путем вытеснения воздуха из надпоршневого пространства в объем камеры в процессе сжатия удается создать интенсивные вихревые потоки заряда, которые способствуют хорошему перемешиванию топлива с воздухом

-при этом обеспечивается высокое качество смесеобразования. Камеры сгорания к—м

-применяются в многотопливных двигателях

-наличие строго направленных потоков заряда, обеспечивающих испарение топлива и его введение в зону сгорания в определенной последовательности

-для улучшения рабочего процесса в цилиндрической камере сгорания в головке под выпускным клапаном (рис. м) используется высокая температура выпускного клапана, который является одной из стенок камеры.