تصميم المخططات الأساسية لغرفة الاحتراق. غرفة الاحتراق. غلايات ذات غرفة احتراق مغلقة

· التعريف بمهمة غرفة الاحتراق.

· قائمة متطلبات الاحتراق.

· وصف مبدأ تشغيل غرفة الاحتراق.

· البيان أن انخفاض سرعة انتشار جبهة اللهب هو سبب انتشار تيار الهواء عند مدخل غرفة الاحتراق.

· تعريف مصطلحي "التيار الأولي" و"التيار الثانوي".

· شرح الوقود: الجريان الأولي والوقود: نسب خليط الجريان الثانوي.

· وصف التغيرات في معلمات الغاز (p,t,v) في غرفة الاحتراق.

· بيان أن درجة حرارة مخرج غرفة الاحتراق تتراوح بين 1000 درجة مئوية إلى 1500 درجة مئوية.

· اسم المكونات الرئيسية لغرفة الاحتراق ومهامها.

· وصف نظام غرفة الاحتراق الأنبوبي، وغرفة الاحتراق الأنبوبية الحلقية، وغرفة الاحتراق الحلقي، وغرفة التدفق التدفقي وإثبات الفروق بينها.

· وصف مبادئ تشغيل فوهات الرش المختلفة.

4.1. مهمة غرفة الاحتراق

يجب أن تحتوي غرفة الاحتراق على خليط قابل للاحتراق من الهواء (القادم من الضاغط) والوقود (المجزأ بواسطة محاقن نظام الوقود) لضمان أقصى قدر من نقل الحرارة عند ضغط ثابت نسبيًا من أجل توفير تدفق موسع ومسخن ومتسارع للغازات بشكل منتظم إلى مدخل التوربينات. هذه ليست مهمة سهلة، ولكن على الرغم من ذلك، يتم تحسين تصميم غرف الاحتراق باستمرار لضمان استخدام أكثر كفاءة للوقود مع تقليل تلوث الهواء.

تتزايد أهمية كفاءة الاحتراق باستمرار بسبب ارتفاع تكاليف الوقود وزيادة الوعي العام بمخاطر تلوث الهواء الناتج عن دخان العادم.

4.2. ارتفاع درجة الحرارة المسموح به

هناك حد لدرجة حرارة الغاز القصوى عند مخرج غرفة الاحتراق. ويرجع ذلك إلى المواد التي تصنع منها شفرات الفوهة والتوربينات. إن الزيادة الطفيفة في هذا الحد تعني انتهاكًا محتملاً لسلامة التوربين مع عواقب وخيمة محتملة.

4.3. ارتفاع درجة الحرارة المطلوبة

مواد حديثةقادرة على تحمل درجات حرارة الغاز في غرفة الاحتراق التي تصل إلى 2000 درجة. عند الخروج من غرفة الاحتراق، يجب خفض درجة حرارة الغاز إلى 1000 درجة مئوية - 1500 درجة مئوية.

مع الأخذ في الاعتبار أن الهواء قد تم تسخينه بالفعل عن طريق الضغط في الضاغط إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 600 درجة مئوية، لزيادة درجة الحرارة بشكل أكبر، من الضروري إضافة كمية مناسبة من الوقود.

ستكون هذه بالطبع درجة حرارة الغازات عندما يعمل المحرك بكامل طاقته. ستتطلب ظروف التشغيل المنخفضة تدفقًا أقل للوقود إلى غرفة الاحتراق للحفاظ على احتراق مستقر وفعال في نطاق واسع من ظروف تشغيل المحرك.

4.4. معدل انتشار لهب الكيروسين

يدخل الهواء إلى غرفة الاحتراق بنفس السرعة تقريبًا التي يدخل بها إلى فتحة سحب المحرك، وهي 500 قدم في الثانية تقريبًا.

تبلغ سرعة انتشار لهب الكيروسين - وهي السرعة التي تتحرك بها الحافة الأمامية للهب عبر البخار - قدمًا أو قدمين فقط في الثانية. إذا تم وضع الكيروسين المحترق في تيار هواء يتحرك بسرعة 500 قدم في الثانية، فسوف يحترق على الفور.

يجب القيام بشيء ما لإبطاء تدفق الهواء بعد خروج الضاغط وقبل دخوله إلى المنطقة الأولية - المنطقة الموجودة داخل غرفة الاحتراق حيث يختلط بالوقود ويشتعل.

في التين. يوضح الشكل 4.1 كيف تنخفض السرعة ويزداد ضغط تدفق الهواء بعد مغادرة الضاغط وقبل الدخول إلى غرفة الاحتراق.

في الواقع، الضغط عند هذه النقطة هو الأعلى في المحرك. ومع ذلك، فإن تخفيض السرعة لا يزال غير كاف. من الضروري تقليل معدل التدفق بشكل أكبر لمنع فشل اللهب.

في التين. يوضح الشكل 4.1 كيفية دخول الهواء إلى المنطقة الأولية، ويمر عبر الأنف قبل أن يتم فصله إلى تدفق من خلال الجرس المثقوب ودوامة الشفرة.

أرز. 4.1. فصل التدفق في غرفة الاحتراق

4.5. الهواء الأساسي

يشكل الهواء الأساسي 20% من التدفق الذي يدخل إلى غرفة الاحتراق. هذا هو الهواء الذي يمتزج بالوقود ويحترق.

من خلال المرور عبر الجرس ودوامة الريشة، ينخفض ​​معدل التدفق وتبدأ عملية إعادة التدوير المطلوبة إذا لم يتم إشعال اللهب.

4.6. الهواء الثانوي

يمر الهواء الذي لا يدخل إلى قسم الأنف إلى الفراغ الموجود بين أنبوب اللهب ومبيت الهواء. يدخل بعض هذا الهواء إلى أنبوب اللهب من خلال فتحات التدفق الثانوية. يتفاعل الهواء الثانوي، الذي يمثل حوالي 20% من الإجمالي، مع التدفق الأولي الذي يمر عبر الدوامة ويشكل دوامة حلقية - وهي منطقة ذات سرعة تدفق هواء منخفضة، تشبه حلقة الدونات أو حلقة الدخان. يؤدي ذلك إلى تثبيت الشعلة وإصلاحها ومنعها من التحرك على طول أنبوب اللهب من منطقة فوهات الرش.

وتصل درجة حرارة الغازات في وسط المنطقة الأولية إلى 2000 درجة مئوية. تعتبر هذه درجة حرارة عالية جدًا بالنسبة لمواد شفرات الفوهة وشفرات التوربينات، لذا يلزم إجراء مزيد من التخفيض في درجة حرارة الغازات قبل مغادرة غرفة الاحتراق.

أرز. 4.2. غرفة الاحتراق المبكر

4.7. الهواء الثالث

يتم إدخال نسبة 60% المتبقية من إجمالي التدفق، وهو الهواء الثلاثي، تدريجيًا إلى أنبوب اللهب لتبريد وتخفيف الغازات قبل دخولها إلى التوربين. يستخدم الهواء الثلاثي لتبريد الغازات في غرفة الاحتراق وجدران مبيت الهواء.

غرفة الاحتراق في الشكل يعد 4.2 واحدًا من العديد من الأجهزة التي تم استخدامها في أنظمة حجرة الأنبوب المبكرة. استخدام المزيد من التصاميم الحديثة أساليب مختلفةتبريد الجسم الهوائي، ويسمى تبريد النتح، عندما يمر فيلم من الهواء بين الطبقات التي تشكل جدران الجسم الهوائي.

4.8. مكونات غرفة الاحتراق

في التين. يوضح الشكل 4.2 بعض المكونات المثيرة للاهتمام لغرفة الاحتراق المرحلية.

معظم المحركات التوربينية الغازية لديها فقط اثنين من المشعلين. في الواقع، يبدأ المحرك بشكل جيد بإشعال واحد، ومع ذلك، مع اثنين فقط، من الضروري إيجاد وسيلة لتوزيع لهب البداية بين غرف الاحتراق. إنه جهاز توصيل (الأنبوب الداخلي).

ستاز بعد حريق متعمديؤدي اللهب الموجود في الحجرة مع جهاز الإشعال إلى زيادة الضغط هناك. يؤدي فرق الضغط بين هذه الغرفة والغرفة المرتبطة بها إلى تحريك الغازات القابلة للاشتعال، وتمر عبر جهاز التوصيل وتشعل الخليط.

تستمر هذه العملية في المحرك بشكل دائري حتى يتم إشعال الخلائط في جميع الغرف، عندما تتساوى الضغوط في الغرف، ويجف التدفق عبر جهاز التوصيل.

الختم الدائريعلى جانب التوربين يسمح باستطالة غرفة الاحتراق بسبب التمدد الحراري. الغرفة الجانبية للضاغط مثبتة بمسامير ولا يمكن أن تتوسع في هذا الاتجاه. تحافظ حلقة الختم على إحكام مسار الغاز، مما يسمح للغرفة بالتوسع إلى الداخل صندوق فوهة– الجزء المجاور للمحرك مباشرة شفرات الفوهة.

وصلات مموجةتمرير التدفق الثلاثي إلى أنبوب اللهب، مما يتسبب في انخفاض تدريجي في درجة حرارة الغازات قبل دخول جهاز الفوهة.

4.9. تصميم غرفة الاحتراق الأنبوبية

تم تحسين تصميم غرفة الاحتراق الأنبوبية المستقيمة على أساس التصميم الأصلي للسير فرانك ويتل. تم استخدامه في بعض محركات التدفق المحوري المبكرة ولا يزال يستخدم في المحركات ذات ضواغط الطرد المركزي مثل رولز رويس دارت.

وتتكون من ثماني غرف أو أكثر، كما هو موضح في الشكل. 4.2 يقع حول مبيت المحرك خلف قسم الضاغط. كل غرفة عبارة عن أنبوب لهب مزود بغطاء هوائي فردي.

في التين. يوضح الشكل 4.3 نظام غرفة احتراق أنبوبي مشابه لذلك المستخدم في رولز رويس أفون، والذي كان محرك ضاغط محوري قوي (في وقته) استخدم لفترة طويلة في العديد من أنواع الطائرات العسكرية والتجارية المختلفة.

في التين. 4.3 واضحة للعيان قَوس(كمية الهواء الأولية)، جهاز التوصيلو أنابيب الصرف.

تم تصميم أنابيب الصرف للتعامل مع فشل بدء التشغيل، والمعروف أكثر باسم البداية الخاطئة. يحدث هذا عندما لا يشتعل الخليط الموجود في غرف الاحتراق أثناء بدء التشغيل.

سيتم إدخال كمية كبيرة من الوقود إلى المحرك، وإذا لم تتم إزالته قبل البداية التالية، فسوف ينتهي بنا الأمر إلى درجة حرارة عالية طويلة جدًا وانفجار خطير للهب من الجزء الخلفي للمحرك.

أرز. 4.3. نظام غرفة الاحتراق الأنبوبي (استنادًا إلى رسومات رولز رويس الأصلية)

4.10. نظام تصريف الوقود

توجد حاليًا طريقتان معروفتان لإزالة الوقود من المحرك. الأول يستخدم نظام الصرف، والثاني عن طريق تبخير المخلفات المحلية في غرف الاحتراق وفوهة النفاث. في نظام الصرف الصحيوتستخدم أنابيب الصرف التي تربط الجزء السفلي من كل غرفة بالغرفة الموجودة أدناه.

سوف يتدفق الوقود المتبقي بعد البداية الخاطئة من أعلى المحرك إلى الحجرة السفلية. بمجرد وصوله إلى الحجرة السفلية، ستتم إزالة الوقود من خلال صمام تصريف مزود بنابض يقع عند موضع الساعة السادسة. خلال عملية عاديةالضغط الداخلي للمحرك يحافظ على الصمام في الوضع المغلق.

لتبخير أي بقايا وقود محلية من غرف الاحتراق، يتم تشغيل المحرك في دورة تطهير.

بمساعدة محرك بدء التشغيل، يتم تشغيل المحرك لفترة من الوقت تتوافق مع دورة التشغيل الكاملة العادية، مع إيقاف تشغيل مصدر الوقود HP ونظام الإشعال. سيتم تطهير غرفة الاحتراق بالهواء المضغوط، مما يساعد على تبخر أي وقود متبقي.

4.11. تصميم غرفة الاحتراق ذات الحلقة الأنبوبية

يظهر تصميم غرفة الاحتراق ذات الحلقة الأنبوبية في الشكل. 4.4، وتسمى أحيانًا حلقة توربو.

أرز. 4.4. نظام غرفة الاحتراق ذو الحلقة الأنبوبية (استنادًا إلى رسومات رولز رويس الأصلية)

وهو يختلف عن نظام حجرة الأنبوب من حيث أنه لا يحتوي على مبيتات هواء فردية لكل أنبوب لهب. والنتيجة هي جهاز أكثر إحكاما، يحتوي على عدة أنابيب لهب في غلاف هوائي مشترك. هذا الرسم التوضيحي هو واحد من العديد من الرسوم التوضيحية التي توضح المشعل.

4.12. تصميم غرفة الاحتراق الحلقي

يحتوي تصميم غرفة الاحتراق الحلقي على أنبوب لهب واحد فقط محاط بأغلفة الهواء الخارجية والداخلية. يظهر مثال نموذجي لمثل هذه الكاميرا في الشكل 4.5 و4.5أ.

أرز. 4.5. غرفة الاحتراق الحلقي (استنادًا إلى رسومات رولز رويس الأصلية)

أرز. 4.5 أ. عرض تفصيلي لغرفة الاحتراق الحلقي (استنادًا إلى رسومات رولز رويس الأصلية)

يتمتع نظام غرفة الاحتراق الحلقي بالعديد من المزايا مقارنةً بالنوعين الآخرين الموصوفين سابقًا من الغرف التي تم إنشاؤها منها:

أ) بالنسبة لنفس خرج الطاقة، يكون طول الحجرة الحلقية 75% فقط من طول الحجرة ذات الحلقة الأنبوبية ذات القطر نفسه.

ب) لا توجد مشاكل في انتشار اللهب.

ج) بالمقارنة مع نظام حلقة الأنبوب، فإن مساحة حاوية الهواء أصغر وبالتالي يتطلب هواء تبريد أقل.

د) يتم زيادة كفاءة الاحتراق إلى النقطة التي لا يوجد فيها أي وقود غير محترق تقريبًا، ويتأكسد أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون غير السام.

هـ) هناك توزيع أفضل بكثير لضغط الغازات التي تمر إلى التوربين، وبالتالي يكون الحمل المنقول أكثر تجانساً.

4.13. نسبة الهواء/الوقود (نسبة العناصر المتكافئة)

للحصول على الحد الأقصى لانتقال الحرارة، كما هو موضح في الفقرة 4.1، يجب استخدام نسبة الهواء/الوقود الصحيحة كيميائيًا والتي تبلغ 15:1. في حين أن مثل هذه النسبة يمكن أن تسبب انفجارًا وعطلًا في المحرك المكبس، إلا أن مثل هذه المشكلات لا تنشأ في المحرك التوربيني الغازي، لأن ولا توجد ضغوط ذروة مواتية لهم.

يمتزج الوقود والهواء ويحترقان في المنطقة الأولية بنسبة وزن تبلغ 15 جزءًا من الهواء إلى جزء واحد من الوقود. وبإضافة تيارات ثانوية وثلاثية، يتم تخفيف الخليط، وبالتالي يمكن أن تتراوح النسبة الإجمالية من 45:1 إلى 130:1.

4.14. فقدان الضغط في الغرفة

قيل في الفقرة 4.4 أن الاحتراق يحدث نظريًا عند ضغط ثابت. في الواقع، كما هو مبين في الشكل. 1.5، هناك خسائر صغيرة في الضغط على طول مسار غرفة الاحتراق.

وهي ناجمة عن الحاجة إلى خلق اضطراب التدفق والخلط الصحيح. يمكن أن تتراوح الخسائر من 3% إلى 8% من ضغط مدخل غرفة الاحتراق.

4.15. استقرار الاحتراق

في ظل ظروف تشغيل المحرك العادية، يكون الاحتراق ذاتي الدعم. يمكن تعطيل نظام الإشعال بشكل فعال عندما يصل المحرك إلى تردد ذاتي الاكتفاء - وهو التردد الذي يمكن للمحرك بعد بدء التشغيل أن يتسارع دون مساعدة محرك بدء التشغيل.

هناك بعض ظروف تشغيل المحرك التي تتطلب الإشعال، مثل انطفاء اللهب - فقدان اللهب بسبب ظروف غير طبيعية مختلفة: سحب كميات كبيرة من الماء أثناء الإقلاع من مدرج ملوث.

قد يكون السبب الآخر لانطفاء اللهب هو أن الخليط قليل جدًا. يمكن أن يحدث هذا الموقف عند إطلاق الغاز أثناء الهبوط، عندما يحدث انخفاض في استهلاك الوقود مع تدفق الهواء العالي.

يشير استقرار الاحتراق إلى سلاسة الاحتراق والقدرة على الحفاظ على الاحتراق على نطاق واسع من نسب الخليط ومعدلات تدفق كتلة الهواء. في التين. 4.6 يوضح القيود المفروضة على استقرار الاحتراق.

من الرسوم البيانية في الشكل. 4.6 من الواضح أن استقرار الاحتراق لن يتحقق إلا بين الحدود، التي تضيق باستمرار مع زيادة تدفق كتلة الهواء. يتناقص النطاق بين الحدود الغنية والهزيلة مع زيادة تدفق كتلة الهواء حتى نقطة معينة لانقراض اللهب.

تُظهر حلقة الإشعال داخل حدود منطقة الاستقرار أن بدء الاحتراق أكثر صعوبة من الحفاظ عليه بعد الإشعال.

ويترتب على ذلك أنه إذا تعطل لهب المحرك بسرعة عالية أو على ارتفاع عالٍ، فقد يكون من الضروري تقليل كلا المعلمتين قبل تحقيق إعادة الإشعال بنجاح.

أرز. 4.6. حلقة استقرار الاحتراق النموذجية

4.16. إعادة الإشعال

كما ذكرنا سابقًا، ستختلف قدرة المحرك على إعادة الإشعال اعتمادًا على الارتفاع والسرعة الجوية الأمامية للطائرة. في التين. يوضح الشكل 4.7 النطاق الدلالي لإعادة الإشعال، مما يعكس ظروف الطيران التي سيتم فيها ضمان إعادة إشعال المحرك العامل.

سيؤدي تدفق الهواء في المحرك إلى الدوران (التدوير التلقائي)، وبالتالي سيوفر الضاغط ما يكفي من الهواء ولا يتطلب سوى فتح صمام الوقود HP وتنشيط نظام الإشعال.

ويتم تحقيق ذلك عن طريق اختيار مفتاح إعادة الإشعال الذي يعمل بشكل منفصل عن دورة البدء العادية.

أرز. 4.7. نطاق إعادة الاشتعال

4.17. كفاءة الاحتراق

كفاءة الاحتراق هي الكفاءة التي تستخرج بها غرفة الاحتراق الحرارة المحتملة الموجودة بالفعل في الوقود. تتمتع محركات التوربينات الغازية الحديثة بدورة احتراق فعالة للغاية.

عند التشغيل بطاقة عالية، تصل كفاءة الاحتراق إلى 99%، وعند الغاز المنخفض تصل إلى 95%. هذا هو مبين في الشكل. 4.8. في التين. وتظهر أيضًا نسبة الهواء/الوقود الإجمالية فوق نطاق التشغيل العادي للمحرك.

أرز. 4.8. كفاءة الاحتراق ونسبة الهواء إلى الوقود

4.18. الوقود عن طريق الحقن

تعتمد كفاءة الاحتراق العالية الموصوفة أعلاه إلى حد كبير على حاقنات الوقود التفتيتية المستخدمة في محركات توربينات الغاز الحديثة الكبيرة. تتمثل مهمة الحاقنات في تفتيت الوقود أو تبخيره لضمان الاحتراق الكامل. هذه ليست مهمة سهلة نظرا لسرعة تدفق الهواء من الضاغط ومسافة الاحتراق الصغيرة المتاحة داخل غرفة الاحتراق.

هناك مشكلة أخرى وهي الضغوط المنخفضة نسبيًا الناتجة عن مضخة الوقود ذات الضغط العالي التي يحركها المحرك أثناء بدء التشغيل. تدور المضخات التي يتم تشغيلها بواسطة علبة تروس عالية السرعة عند الحد الأدنى من السرعة أثناء بدء التشغيل ولا تكون قادرة على توليد الضغوط العالية (1500 - 2000 رطل لكل بوصة مربعة) المطلوبة للحصول على نمط رش جيد بهذه السرعة، الشكل 1. 4.9.

أرز. 4.9. أنماط رش الوقود عند ضغوط مختلفة

يمكن أن نرى بوضوح أن الثقب ذو الحجم الثابت يخلق نمط رش جيد فقط عند ضغط الوقود المرتفع. للحصول على الانحلال الكافي عند الإطلاق عند ضغوط وقود منخفضة، من الضروري تطوير طرق معينة.

4.19. نظام رش الهواء

أحد مبادئ الحصول على نمط الرش المطلوب هو تجزئة تدفق الوقود مع تدفق هواء عالي السرعة - نظام رذاذ الهواء. يتطلب هذا النظام ضغوط وقود منخفضة نسبيًا، لذلك يمكن تشغيله باستخدام مضخات تروسية، وهي أخف بكثير وأكثر تقدمًا من المضخات ذات الكباس.

أرز. 4.10. فوهة رش الهواء (استنادًا إلى رسومات رولز رويس الأصلية)

4.20. نظام التوأم

بالنسبة لمنافذ التغذية المتغيرة، يتم استخدام نظام مزدوج، كما هو موضح في الشكل. 4.11. عند ضغط الوقود المنخفض، يغلق صمام الحقن قناة إمداد الوقود الرئيسية للحاقن، ولا يتم إمداد الوقود إلا من خلال قناة البداية (البدء).

تغذي قناة الإطلاق الفتحة الأولية، التي تحتوي على مقطع عرضي صغير وقادرة على تشكيل نمط رش جيد عند الضغوط المنخفضة. عندما يتسارع المحرك أثناء بدء التشغيل، يزداد ضغط الوقود ويفتح صمام الحقن، مما يسمح للوقود بالتدفق عبر المنفذ الرئيسي لتكملة الإمداد من منفذ البدء.

أرز. 4.11. فوهة رش الوقود المزدوجة (استنادًا إلى رسومات رولز رويس الأصلية)

4.21. نظام أنابيب التبخر

وفي الطريقة التبخيرية، الشكل 2. 4.12 يتم رش الوقود من أنابيب الإمداد إلى أنابيب التبخر الموجودة داخل أنبوب اللهب. يتم إمداد الهواء الأساسي إلى أنبوب اللهب من خلال فتحة في أنبوب الوقود، وكذلك من خلال الفتحات الموجودة في قسم المدخل لأنبوب اللهب. يتحول تدفق الوقود إلى 180 درجة، ولأن... يتم تسخين الأنابيب أثناء عملية الاحتراق، ويتبخر الوقود قبل دخوله إلى أنبوب اللهب.

أرز. 4.11. طريقة إمداد الوقود التبخيري

الفصل 5 - التوربينات

يتم توزيع الوقود في جميع أنحاء محطة الضاغط بسبب الطاقات الحركية للوقود وشحنة الهواء المتحركة. يتم تحديد نسبة هذه الطاقات من خلال طريقة تكوين الخليط وشكل CS. في محركات الديزل الحديثة للسيارات، تم استخدام تشكيل الخليط الحجمي، القريب من الجدار (الفيلم)، المدمج، الحجرة المسبقة والدوامة. يحدد CS مع معدات إمداد الوقود الظروف اللازمة لعمليات تكوين الخليط والاحتراق. تم تصميم غرف الاحتراق لتوفير:

• - الاحتراق الكامل للوقود عند أدنى معامل ممكن وفي أقصر وقت ممكن في TDC؛
• - زيادة سلسة في الضغط أثناء الاحتراق والقيم المسموح بها لأقصى ضغط للدورة p z؛
• - الحد الأدنى من فقدان الحرارة في الجدران؛
• – ظروف التشغيل المقبولة لمعدات الوقود.

الخلط الحجمي. إذا تم رش الوقود في حجم غرف الاحتراق أحادية التجويف (غير المقسمة) ولم يدخل سوى جزء صغير منه إلى طبقة الجدار، فإن تكوين الخليط يسمى الحجمي. تتمتع هذه KS بعمق ضحل وقطر كبير، وتتميز بقيمة بلا أبعاد - نسبة قطر KS إلى قطر الأسطوانة: d KS /D = 0.750.85. عادة ما يوجد هذا الاحتراق في المكبس، وتتزامن محاور الفوهة والاحتراق والأسطوانة (الشكل 6 ب).

تتميز دورة عمل محركات الديزل ذات تكوين الخليط الحجمي بالميزات التالية:

• – يتم ضمان تكوين الخليط عن طريق الانحلال الدقيق للوقود عند ضغوط الحقن القصوى العالية (σ inprmax = 50150 ميجا باسكال)، ويحدث الاضطراب في غرفة الاحتراق بسبب إزاحة الهواء من الفجوة بين كتف المكبس ورأس الأسطوانة عندما يقترب المكبس من TDC ;
• - يتم ضمان التوزيع الموحد للوقود في الهواء من خلال التنسيق المتبادل لشكل غرفة الاحتراق مع شكل وموقع مشاعل الوقود؛
• - تحدث عملية الاحتراق في الوضع الاسمي عند b = 1.50-1.6 أو أكثر، لأن نتيجة للتوزيع غير المتساوي للوقود في جميع أنحاء حجم غرفة الاحتراق، مع وجود كمية أقل من غير الممكن ضمان الاحتراق بدون دخان، على الرغم من تنسيق أشكال الغرفة والمشاعل، وكذلك الاستخدام ضغط مرتفعحقنة؛
• - تتميز دورة التشغيل بارتفاع ضغوط الاحتراق القصوى p z وارتفاع معدلات زيادة الضغط Dr/Dc؛
• – المحركات ذات تكوين الخليط الحجمي لها كفاءة مؤشر عالية. بسبب الاحتراق السريع نسبيًا للوقود في TDC وفقدان أقل للحرارة في جدران الاحتراق، فضلاً عن صفات البدء الجيدة.

إن سطح نفاثات الوقود، الذي من خلاله تنتشر أبخرة الوقود في الهواء المحيط، مهم. عادة لا تتجاوز زاوية تشتت نفاثات الوقود 20 درجة. لضمان التغطية الكاملة لكامل حجم غرفة الاحتراق بواسطة النفاثات واستخدام الهواء، يجب أن يكون عدد فتحات الرش للفوهة نظريًا i c = 360/20 = 18.

يتم تحديد حجم مساحة تدفق فتحات الرش f c حسب نوع وحجم محرك الديزل، والظروف أمام عناصر السحب. إنه يؤثر بشكل كبير على مدة الحقن وضغطه ويقتصر على الظروف اللازمة لضمان تكوين الخليط الجيد وإطلاق الحرارة. لذلك، إذا كان هناك عدد كبير من فتحات الرش، فيجب أن يكون قطرها صغيرًا. كلما كان عدد فتحات الرش أصغر، كلما تم دفع الهواء بكثافة أكبر إلى الدوران من أجل الاحتراق الكامل للوقود، لأن في هذه الحالة، يجب أن تدور الشحنة بزاوية أكبر خلال فترة زمنية مميزة، والتي عادةً ما تعتبر مساوية لمدة حقن الوقود. يتم تحقيق ذلك باستخدام قناة مدخل لولبية أو عرضية.

يؤدي إنشاء حركة دورانية للشحنة أثناء السحب إلى تدهور ملء الأسطوانات بالهواء. تؤدي الزيادة في السرعة العرضية القصوى tmax إلى انخفاض في v (الشكل 7). تشكيل خليط بالقرب من الجدار. تسمى طريقة تكوين الخليط، حيث يتم إمداد الوقود إلى جدار غرفة الاحتراق وينتشر على سطحه على شكل طبقة رقيقة بسمك 1214 ميكرون، بالجدار أو الفيلم.

مع تكوين الخليط هذا، يمكن وضع غرفة الاحتراق بشكل متحد المحور مع الأسطوانة، ويتم نقل الفوهة إلى محيطها. يتم توجيه واحدة أو اثنتين من نفاثات الوقود إما بزاوية حادة إلى جدار الاحتراق، الذي له شكل كروي (الشكل 6 د)، أو بالقرب من جدار الاحتراق وعلى طوله (الشكل 6 هـ). في كلتا الحالتين، يتم دفع الشحنة إلى حركة دورانية مكثفة إلى حد ما (تصل السرعة العرضية للشحنة إلى 5060 م/ث)، مما يساهم في انتشار قطرات الوقود على طول جدار غرفة الاحتراق. يتبخر فيلم الوقود بسبب حرارة المكبس.

بعد بدء الاحتراق، تزداد عملية التبخر بشكل حاد تحت تأثير انتقال الحرارة من اللهب إلى فيلم الوقود. يتم نقل الوقود المتبخر بعيدًا عن طريق تدفق الهواء ويحترق أمام اللهب المنتشر من مصدر الاشتعال. عند حقن الوقود، بسبب الحرارة المستهلكة في تبخره، تنخفض درجة حرارة الشحن بشكل ملحوظ (تصل إلى 150-200 درجة مئوية على طول محاور النفاثات). وهذا يزيد من صعوبة اشتعال الوقود بسبب انخفاض معدل التفاعلات الكيميائية التي تسبق اللهب.

هناك تحسن كبير في القابلية للاشتعال للوقود منخفض السيتان مع زيادة ذلك، والتي يجب زيادتها في محركات الديزل الخاصة متعددة الوقود إلى 26. بالنسبة للغرف ذات تكوين خليط قريب من الجدار، فإن خطر الحقن مع عدم كفاية طول نفاثات الوقود أقل بكثير مما هو عليه في حالة الغرف ذات تكوين الخليط الحجمي. ولذلك فإن الزيادة لا تسبب تدهوراً في تكوين الخليط. مع طريقة الجدار القريب لتكوين الخليط، يلزم رذاذ أقل دقة للوقود. الحد الأقصى لضغط الحقن لا يتجاوز 4045 ميجا باسكال. استخدم فتحة رش واحدة أو اثنتين ذات قطر كبير.

لقد وجد نظام CS الذي طوره معهد الديزل المركزي للبحوث العلمية (TsNIDI) تطبيقًا في محركات الديزل (الشكل 6 ج). تقع مشاعل الوقود في مثل هذه الغرفة على جدرانها الجانبية أسفل حافة المدخل. ومن السمات المميزة لتكوين الخليط هي الحركة المعاكسة لنفثات الوقود والشحنة النازحة من المساحة الموجودة فوق المكبس، مما يساهم في زيادة كمية الوقود العالقة في حجم غرفة الاحتراق ويجعل هذه العملية أقرب إلى الحجمية تشكيل الخليط. عند استخدام كاميرا TsNIDI، يتم استخدام 35 فتحة فوهة. معلمات حقن الوقود قريبة من تلك التي تحدث في محطات الضاغط من النوعين VTZ و YaMZ.

تشكيل خليط حجم الجدار. يحدث هذا الخليط عند أقطار أصغر للاحتراق، عندما يصل جزء من الوقود إلى جداره ويتركز في الطبقة القريبة من الجدار. يكون بعض هذا الوقود على اتصال مباشر بجدار غرفة الاحتراق. يقع الجزء الآخر في الطبقة الحدودية للشحنة. يؤدي التلامس الجزئي للوقود على جدران غرفة الاحتراق والخلط المكثف لجزيئات الهواء والوقود إلى تقليل كمية بخار الوقود المتكون أثناء فترة تأخير الإشعال. ونتيجة لذلك، فإن معدل إطلاق الحرارة عند بداية الاحتراق ينخفض ​​أيضًا. وبمجرد ظهور اللهب، تزداد معدلات التبخر والاختلاط بشكل حاد. ولذلك، فإن إمداد جزء من الوقود إلى المنطقة القريبة من الجدار لا يؤخر اكتمال الاحتراق إذا كانت درجة حرارة الجدار الذي تصطدم به النفاثات ضمن نطاق 200-300 درجة مئوية.

عند d ks /D = 0.5-0.6 (الشكل 6 أ، ب، ز)، نظرًا للتسارع الكبير في دوران الشحنة عندما تتدفق إلى KS، من الممكن استخدام 35 فتحة رش بقطر كبير بدرجة كافية. يصل المكون العرضي لسرعة الشحنة إلى 2530 م/ث. الحد الأقصى لقيم ضغط الحقن، كقاعدة عامة، لا يتجاوز 5080 ميجاباسكال.

نظرًا لحقيقة أنه أثناء شوط التمدد، أثناء التدفق العكسي للشحنة من الغرفة، يتم نقل جزء من الوقود غير المحترق إلى المساحة الموجودة فوق جهاز الإزاحة، حيث يوجد هواء لم يتم استخدامه بعد للاحتراق. لا يشارك بشكل كامل في عملية الأكسدة. لذلك، فإنهم يسعون جاهدين لتقليل حجم الشحنة الموجودة في الفراغ بين المكبس (في موضع TDC) ورأس الأسطوانة إلى الحد الأدنى، وبذلك يصل ارتفاعها d من (الشكل 6 أ) إلى 0.9-1 مم. في هذه الحالة، من المهم تثبيت الفجوة أثناء تصنيع وإصلاح محركات الديزل. نتائج إيجابيةكما أنه يقلل الفجوة بين رأس المكبس والبطانة ويقلل المسافة من أسفل المكبس إلى حلقة الضغط الأولى.

تشكيل الخليط في غرف الاحتراق المنفصلة. تتكون غرف الاحتراق المقسمة من تجاويف رئيسية ومساعدة متصلة عن طريق الحلق. حاليًا، يتم استخدام الاحتراق الدوامي والغرف المسبقة بشكل أساسي.

غرف الاحتراق الدوامة.غرفة الاحتراق الدوامة (الشكل 8) عبارة عن مساحة كروية أو أسطوانية متصلة بمساحة المكبس العلوي للأسطوانة بواسطة قناة عرضية. يبلغ حجم V K للدوامة KS 2 حوالي 60-80٪ من إجمالي حجم الضغط V c، ومنطقة المقطع العرضي f c لقناة التوصيل 3 هي 1-5٪ من منطقة المكبس F p.

كقاعدة عامة، تستخدم غرف الاحتراق الدوامة فوهات مغلقة من نوع دبوس واحد توفر رذاذًا مجوفًا من الوقود المتناثر.

عندما يدخل الهواء إلى غرفة الدوامة من الأسطوانة أثناء شوط الضغط، يدور الهواء بشكل مكثف. تعمل دوامة الهواء، التي تؤثر بشكل مستمر على شعلة الوقود المشكلة، على تعزيز تحلل الوقود بشكل أفضل وخلطه بالهواء. أثناء عملية الاحتراق، توفر دوامة الهواء إمداد الشعلة بالهواء النقي وإزالة منتجات الاحتراق منها. في هذه الحالة، يجب أن تكون سرعة الدوامة بحيث يمكن للهواء أثناء حقن الوقود أن يقوم بثورة واحدة على الأقل في غرفة الاحتراق.

يحدث الاحتراق أولاً في غرفة الدوامة. يؤدي الضغط المتزايد إلى تدفق منتجات الاحتراق وخليط الهواء والوقود إلى الأسطوانة، حيث تكتمل عملية الاحتراق.

في التين. ويبين الشكل 9 العناصر الهيكلية لغرف الدوامة. يتكون الجزء السفلي من الحجرة، كقاعدة عامة، من ملحق خاص مصنوع من الفولاذ المقاوم للحرارة، والذي يحمي الرأس من الاحتراق. تساعد درجة الحرارة المرتفعة للمدخل (800-900 كلفن) على تقليل فترة تأخير اشتعال الوقود في غرفة الاحتراق. إن تكوين الدوامة المكثف ووجود الإدخال يجعل من الممكن الحصول على دورة تشغيل مستقرة في نطاق واسع من ظروف الحمل والسرعة.

تضمن دورة تشغيل الغرفة الدوامة احتراق الوقود بدون دخان عند نسب هواء زائد منخفضة (b = 1.2-1.3) بسبب التأثير المفيد لدوامة الهواء المكثفة. يؤدي احتراق جزء كبير من الوقود في حجرة إضافية تقع خارج الأسطوانة إلى انخفاض في الحد الأقصى لضغط الاحتراق (Р z = 7-8 ميجا باسكال) ومعدل زيادة الضغط (0.3-0.4 ميجا باسكال/° PKV) في تجويف المكبس العلوي للأسطوانة عند التحميل الكامل.

تعد دورة تشغيل محرك الغرفة الدوامة أقل حساسية لجودة ترذيذ الوقود، مما يسمح باستخدام رذاذات ذات فتحة واحدة ذات ضغوط حقن قصوى منخفضة (ع = 20-25 ميجاباسكال) وفتحة فوهة بقطر كبير نسبيًا - ما يصل إلى 1.5 ملم.

العيوب الرئيسية لمحرك الغرفة الدوامة هي: زيادة استهلاك الوقود الفعال المحدد، حيث يصل إلى 260270/(كيلوواط ساعة) عند التحميل الكامل، بالإضافة إلى جودة بدء أسوأ مقارنة بالمحركات ذات احتراقات غير مقسمة. ومع ذلك، عند استخدام شمعات التوهج في غرفة دوامة، يتم تحسين جودة البدء بشكل ملحوظ.

يتم تفسير انخفاض كفاءة محركات الديزل ذات الغرفة الدوامة من خلال زيادة نقل الحرارة إلى جدران الاحتراق الرئيسي والإضافي بسبب سطحها الأكثر تطوراً، ووجود تكوين دوامة مكثف في الاحتراق، وفقدان هيدروليكي كبير عند سائل العمل يتدفق من الاسطوانة إلى غرفة الدوامة والعودة، وكذلك في كثير من الأحيان زيادة في مدة عملية الاحتراق. يرجع التدهور في صفات بدء تشغيل المحرك إلى انخفاض درجة حرارة الهواء عند التدفق إلى غرفة الدوامة وزيادة نقل الحرارة إلى الجدران بسبب السطح المتطور للاحتراق الإضافي. تشمل المحركات ذات تشكيل خليط الغرفة الدوامة محركات الديزل للجرارات SMD و ZIL-136 و D50 و D54 و D75 ومحركات الديزل للسيارات "Perkins" و "Rover" (بريطانيا العظمى) وما إلى ذلك.

ديزل ما قبل الغرفة.يبلغ حجم غرفة الانتظار (الشكل 10) 25-35% من إجمالي حجم الضغط V s. تبلغ مساحة تدفق القنوات المتصلة 0.3-0.8٪ من مساحة المكبس. يستخدم CS حاقنًا ذو فتحة واحدة (عادةً دبوس) 1، والذي يوفر حقن الوقود في اتجاه توصيل القنوات 3.

في محرك الديزل ذي الحجرة الأولية، أثناء عملية الضغط، يتدفق الهواء جزئيًا إلى الحجرة الأولية، حيث يستمر ضغطه. وفي نهاية الضغط يتم حقن الوقود فيه مما يشتعل ويحترق مما يسبب زيادة سريعة في الضغط. يحترق جزء من الوقود في حجم الغرفة المسبقة، لأن كمية الهواء فيه محدودة. يتم نقل الوقود غير المحترق بواسطة منتجات الاحتراق إلى الأسطوانة، حيث يتم ذرته بالإضافة إلى ذلك وخلطه تمامًا مع الهواء بسبب تدفقات الغاز المكثفة المتولدة. وينتقل الاحتراق إلى المساحة الموجودة فوق المكبس، مما يسبب زيادة في ضغط الأسطوانة.

وهكذا، في محركات الديزل ما قبل الغرفة، لتكوين الخليط، يتم استخدام طاقة الغاز المتدفق من الغرفة المسبقة بسبب الاحتراق الأولي لجزء من الوقود في حجمه.

إن استخدام تدفق الغاز لتكوين الخليط يجعل من الممكن تكثيف خلط الوقود بالهواء من خلال ذرات خشنة نسبيًا للوقود بواسطة الفوهة. ولذلك، فإن محركات الديزل ذات الحجرة المسبقة لديها ضغط حقن أولي منخفض نسبيًا، لا يتجاوز 10-15 ميجا باسكال، ومعامل الهواء الزائد عند التحميل الكامل هو 1.3-1.

ميزة أخرى مهمة لمحركات الديزل قبل الغرفة هي انخفاض شدة احتراق الوقود. لا يزيد ضغط الغاز في الفراغ الموجود فوق المكبس عن 5.56 ميجا باسكال بسبب اختناق الغاز في القنوات المتصلة.

تشمل مزايا محركات الديزل ذات الحجرة المسبقة أيضًا حساسية أقل لدورة التشغيل لنوع الوقود المستخدم والتغيرات في سرعة التشغيل. الأول يفسر بتأثير السطح الساخن لقاع غرفة الانتظار على ظروف الاشتعال، والثاني باستقلال طاقة تدفق الغاز المتدفق من غرفة الانتظار عن سرعة المكبس. تبلغ سرعة الدوران القصوى لمحركات الديزل ذات الحجرة المسبقة ذات حجم الأسطوانة الصغيرة (قطرها الصغير) 30.004.000 دورة في الدقيقة.

العيوب الرئيسية لمحرك الديزل ما قبل الحجرة هي: انخفاض كفاءة الوقود بسبب الخسائر الحرارية والهيدروليكية التي تحدث أثناء تدفق الغازات، بسبب عملية الاحتراق الممتدة، وكذلك زيادة السطح الإجمالي لغرفة الاحتراق. متوسط ​​ضغط الفقد الميكانيكي pm في محركات الديزل ذات الحجرة المسبقة أعلى بنسبة 25-35% منه في المحركات ذات الحجرة غير المقسمة، ويبلغ استهلاك الوقود الفعال المحدد 260,290 جم/(كيلوواط ساعة).

مثل محركات الديزل ذات الحجرة الدوامة، تتميز محركات الديزل ذات تكوين خليط ما قبل الحجرة بخصائص بدء تشغيل منخفضة. لذلك، غالبًا ما تتميز محركات الديزل هذه بنسبة ضغط متزايدة (تصل إلى 18-20) ومجهزة بشمعات توهج.

ملامح تكوين الخليط أثناء الشحن الزائد. ينبغي تنفيذ إمداد وقود دوري أكبر بكثير في وقت لا يزيد عن إمداد الوقود في محرك الديزل الأساسي الذي يعمل بسحب الهواء الطبيعي. لزيادة إمداد الوقود الدوري والحفاظ على مدة الحقن الإجمالية dp، يمكن زيادة مساحة التدفق الفعال لفتحات الرش إلى حد مقبول.

الاحتمال الثاني هو زيادة ضغوط الحقن. ومن الناحية العملية، عادة ما يتم استخدام مجموعة من هذه التدابير. تؤدي زيادة ضغط الحقن، في ظل ظروف مماثلة أخرى، إلى تفتيت أفضل وأكثر تجانسًا للوقود، مما قد يؤدي إلى تحسين جودة تكوين الخليط. يتم تحديد درجة الزيادة المطلوبة في ضغط الحقن بناءً على درجة التسارع المطلوبة لعملية تكوين الخليط. عند الحقن في وسط أكثر كثافة، تزداد زاوية تشتت نفاثات الوقود.

خصائص تكوين الخليط

يمكن أيضًا تقليل القيمة الملحوظة لـ dp، إذا لزم الأمر، بطرق أخرى تتطلب عمالة كثيفة، لا سيما عن طريق زيادة قطر مكبس مضخة الوقود وزيادة انحدار حدباته. عند تحديث محركات الديزل فائقة الشحن، غالبًا ما يتم إجراء تغييرات كبيرة على جميع أنظمتها وآلياتها الرئيسية: يتم تقليل نسبة الضغط، وسرعة الدوران n، وتغيير توقيت الحقن، وما إلى ذلك. وبطبيعة الحال، تؤثر هذه التدابير أيضًا على تكوين الخليط في محطة الضاغط.

في حالة الشحن الفائق لتوربينات الغاز، تزداد كثافة الشحنة في الأسطوانة مع زيادة سرعة الدوران n والحمل، وتقل مدة فترة تأخير الإشعال بمرور الوقت. لضمان الاختراق المطلوب لطائرات الوقود في طبقة الهواء خلال فترة تأخير الإشعال، يجب أن توفر معدات إمداد الوقود زيادة أكبر في قيم ضغط الحقن مع زيادة سرعة الدوران n والحمل مقارنة بمحرك الديزل الذي يعمل بسحب الهواء الطبيعي. عند مستويات عالية من التعزيز، يتم استخدام حاقنات المضخة وأنظمة الوقود من نوع البطارية. في محركات الديزل ذات الغرفة الدوامة صغيرة الحجم لسيارات الركاب = 21-23.

غرف الاحتراق تستخدم محركات البنزين الحديثة ذات الصمامات العلوية في الغالب الأنواع التالية من غرف الاحتراق: نصف كروية، ومتعددة الكرات، وإسفينية، ومسطحة بيضاوية، وعلى شكل كمثرى، وأسطوانية. هناك خيارات غرفة الاحتراق المختلطة. يتم تحديد شكل غرفة الاحتراق من خلال موقع الصمامات، وشكل تاج المكبس، وموقع شمعة الإشعال، وأحيانًا شمعتي الإشعال، ووجود أجهزة الإشعال. عند تصميم المحرك، مع الأخذ بعين الاعتبار الوقود المستخدم ونسبة ضغط معينة، يتم فرض المتطلبات التالية على غرف الاحتراق: ضمان معدلات احتراق عالية، تقليل متطلبات رقم الأوكتان للوقود، الحد الأدنى من الخسائر مع سائل التبريد، انخفاض السمية وقابلية التصنيع. ويتم تحديد ذلك بالشروط التالية:

غرفة احتراق مدمجة
- الاضطراب الفعال للخليط أثناء الاحتراق؛
-الحد الأدنى لنسبة مساحة السطح

غرف الاحتراق لحجم العمل للأسطوانات. كما ذكرنا سابقًا، إحدى طرق زيادة الفعالية كفاءة المحركهو زيادة نسبة الضغط. السبب الرئيسي للحد من نسبة الضغط هو خطر عمليات الاحتراق غير الطبيعية (الانفجار، الاشتعال الوهج، الزئير، وما إلى ذلك). في محركات الإنتاج الحديثة ذات نسب الضغط العالية إلى حد ما، فإن زيادة هذه المعدلات سيكون لها تأثير صغير نسبيًا وترتبط بالحاجة إلى حل عدد من المشكلات. بادئ ذي بدء، هذا هو حدوث التفجير. وهذا هو الذي يحدد متطلبات نسبة الضغط وشكل غرفة الاحتراق. بعد إشعال خليط العمل بالشرارة، تنتشر جبهة اللهب في جميع أنحاء غرفة الاحتراق، ويرتفع الضغط ودرجة الحرارة في هذا الجزء من الشحنة إلى 50...70 بار و2000...2500 درجة مئوية، والمواد الكيميائية السابقة للهب تحدث التفاعلات في جزء خليط العمل الأبعد عن شمعة الإشعال. عند السرعات المنخفضة للعمود المرفقي، خاصة في المحركات ذات أقطار الأسطوانات الكبيرة، يكون الوقت اللازم لهذه التفاعلات كافيًا في بعض الأحيان لاحتراق الشحنة المتبقية بسرعات عالية (تصل إلى 2000 م/ث).

يؤدي الاحتراق المتفجر إلى انتقال موجات الصدمة عبر غرفة الاحتراق بسرعة عالية، مما يسبب أصوات طرق معدنية، تسمى أحيانًا بشكل غير صحيح طرق الإصبع. تساعد موجة الصدمة، التي تدمر طبقة جدار الغازات عند درجة حرارة منخفضة، على زيادة انتقال الحرارة إلى جدران الأسطوانة وغرفة الاحتراق وألواح الصمامات وتاج المكبس، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها وزيادة فقدان الحرارة في المحرك. يؤدي العمل مع انفجار قوي إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك بشكل عام وتدهور القوة والأداء الاقتصادي. أثناء القيادة لفترات طويلة مع تفجير شديد، يبدأ تآكل جدران غرفة الاحتراق، وذوبان المكبس وجرجره، وزيادة تآكل الجزء العلوي من الأسطوانة بسبب انهيار طبقة الزيت، وكسر الجسور بين أخاديد حلقات المكبس وجرجر مرآة الأسطوانة واحتراق حشية رأس الأسطوانة. ومن العوامل المؤثرة على متطلبات رقم الأوكتان للوقود، هو انضغاط غرفة الاحتراق، والذي يتميز بدرجة الزيادة في حجم الجزء المحروق من الخليط (% من الحجم الإجمالي لغرفة الاحتراق) كما تتحرك جبهة اللهب التقليدية بعيدًا عن شمعة الإشعال. الأكثر إحكاما هي غرف الاحتراق نصف الكروية من نوع الخيمة، والتي لديها متطلبات أوكتان أقل. ومع ذلك، لزيادة نسبة الضغط إلى 9.5...10.5 في الغرف نصف الكروية أو متعددة الكروية، في بعض الأحيان يكون من الضروري جعل قاع المكبس محدبًا، مما يؤدي إلى تفاقم درجة الاكتناز بشكل كبير وبالتالي زيادة متطلبات رقم الأوكتان، والتي تزيد بمقدار 3...5 وحدات. في المحركات الحديثة التي تحتوي على 4 صمامات لكل أسطوانة، توجد شمعة الإشعال في وسط غرفة الاحتراق. وهذا يضمن أقصى درجة من الزيادة في الحجم.

هناك معلمة أخرى تميز الصفات المضادة للخبط وهي درجة اضطراب الخليط أثناء عملية الاحتراق. تعتمد شدة الاضطراب على سرعة واتجاه تدفق الخليط عند مدخل غرفة الاحتراق. تتمثل إحدى طرق إحداث اضطراب شديد في زيادة مساحة المزاح (الحجم الموجود بين قاع المكبس ومستوى رأس الأسطوانة) من أجل تحريك الشحنة لزيادة معدل الاحتراق. تحتوي أجهزة الإزاحة على غرف احتراق إسفينية وبيضاوية الشكل على شكل كمثرى. من خلال استبدال غرفة الاحتراق ذات الشكل البيضاوي المسطح بغرفة على شكل كمثرى، وبالتالي زيادة مساحة الإزاحة مع تقليل ارتفاعها في نفس الوقت على محركات سيارات UAZ، كان من الممكن زيادة نسبة الضغط بمقدار 0.5 دون تغيير متطلبات الوقود الأوكتان، مما أدى إلى انخفاض استهلاك الوقود بنسبة 5...7%، وزيادة القوة بنسبة 4...5%. بالنسبة لمحركات UZAM 331 وبعض محركات الشاحنات (ZIL-508.10)، لإنشاء حركة دوامة للشحنة أمام صمام السحب، تم تصنيع القناة على شكل حلزون. ومع ذلك، عند سرعات الخليط العالية، أدى ذلك إلى زيادة المقاومة، وبالتالي انخفاض في مؤشرات الطاقة. لذلك، يتم إنتاج أحدث طرازات محركات UZAM بقناة سحب تقليدية. لا تحتوي غرف الاحتراق الأسطوانية نصف الكروية ومتعددة الكرات على أي إزاحة عمليًا، وبالتالي فإن صفاتها المضادة للخبط (وفقًا لمؤشر التفجير) تكون أدنى من الغرف ذات الإزاحات. أثناء الإنتاج الضخم للمحركات، بسبب الانحرافات في أبعاد أجزاء آلية الكرنك وحجم غرفة الاحتراق، قد تختلف نسبة الضغط الفعلية لمحرك من طراز واحد بمقدار كبير (داخل وحدة واحدة). لذلك، غالبًا ما تتطلب السيارة من نفس الطراز بنزينًا بأرقام أوكتان مختلفة. يمكن تحديد نسبة الضغط الفعلية تقريبًا باستخدام مقياس الضغط.

أ - نصف كروي. ب - نصف كروي مع نازح. ج - كروية. ز - خيمة؛ د - بيضاوي مسطح. ه - إسفين؛ ح - غرفة الاحتراق الأسطوانية في المكبس؛ ز - نصف إسفين مع جزء من الحجرة في المكبس؛

بالنسبة لمحركات الديزل، يتم تحديد متطلبات شكل غرفة الاحتراق من خلال عملية تكوين الخليط. إنهم يستغرقون القليل من الوقت لإنشاء خليط عمل، لأنه بعد بدء حقن الوقود مباشرة تقريبًا، يبدأ الاحتراق، ويتم توفير الوقود المتبقي إلى بيئة الاحتراق. يجب أن تتلامس كل قطرة من الوقود مع الهواء في أسرع وقت ممكن حتى يتم إطلاق الحرارة في بداية شوط التمدد.

ولتلبية هذه المتطلبات من الضروري خلق حركة هواء موجهة مكثفة، ولكن يجب تنظيم هذه العملية بحيث يتم خلط كمية الهواء اللازمة للاحتراق مع الوقود المحقون. ومن حيث المبدأ هناك احتمالان لهذا الغرض: توجيه الهواء إلى الوقود أو الوقود إلى الهواء. تستخدم محركات الديزل للسيارات كلتا الطريقتين.

في أولها، يتم حقن الوقود مباشرة في الاسطوانة بواسطة عدة طائرات (مشاعل)، والتي يتم نفخها بواسطة تيار هواء دوار. يجب أن يضمن معدل التدفق انتقال الهواء من طائرة إلى أخرى أثناء الاحتراق.

ومع ذلك، فإن عدد الطائرات محدود، وبالتالي يجب حقن الكمية المطلوبة من الوقود بسرعة معينة لضمان الانحلال الجيد. إذا تم ذرات الوقود بشكل جيد، فإنه يسخن بسرعة بعد حقنه في الهواء الساخن، ويتم تقليل الوقت قبل اشتعاله (ما يسمى بتأخير الإشعال). يعد وقت تأخير الإشعال القصير ضروريًا حتى لا تكون كمية الوقود الموردة إلى غرفة الاحتراق خلال هذه الفترة كبيرة جدًا بحيث تؤدي بعد الإشعال إلى زيادة حادة في الضغط وزيادة صلابة المحرك. يمكن ضمان تنظيم عملية الاحتراق من خلال قانون إمداد الوقود إلى بيئة مشتعلة بالفعل.

إذا تم تحديد السرعة والوقت وكمية الوقود الموردة، فيمكن حساب قطر فتحات الطاقة الخاصة بفوهة الحاقن، بالنظر إلى عددها. للتخلص من خطر فحم الكوك وضمان قابلية تصنيع فوهات الحاقن، يقتصر الحد الأدنى لقطر الثقب على 0.25-0.3 مم. ولذلك فإن عددها في محركات الديزل للسيارات لا يتجاوز 4-5. وفقا لهذا، ينبغي ضبط شدة دوران الهواء. يمكن إنشاء حركة دورانية للهواء في الأسطوانة باستخدام قناة سحب عرضية أو حلزونية. تمامًا كما هو الحال مع محركات البنزين، يمكن إنشاء اضطراب شحن إضافي في محرك الديزل في نهاية شوط الضغط عن طريق إزاحة الهواء من المساحة الموجودة بين أسفل المكبس ورأس الأسطوانة.

يعد تكوين خليط باستخدام الطريقة الثانية - إمداد الهواء بالوقود - أمرًا صعبًا إذا لم يكن من الممكن استخدام عدد كبير من الحاقنات. في محركات الديزل ذات غرف الاحتراق المنفصلة (الغرفة الأولية وغرفة الدوامة)، يتم الحقن بطريقة يتم من خلالها توفير الوقود بالكامل إلى غرفة مساعدة صغيرة الحجم تحتوي فقط على جزء من الهواء الذي يدخل الأسطوانة. عندما يشتعل الوقود في هذه الغرفة، يزداد الضغط ويزيح الوقود غير المحترق إلى حجم غرفة الاحتراق الرئيسية فوق المكبس، حيث يكتمل الاحتراق.

وبالتالي، وفقا لطريقة تكوين الخليط، يتم التمييز بين محركات الديزل مع حقن الوقود المباشر في الاسطوانة ومحركات الديزل مع غرفة احتراق مقسمة. مع الحقن المباشر، يتم تشكيل غرفة الاحتراق في المكبس، والتي تكون درجة حرارتها أعلى من رأس الأسطوانة المبردة. وهذا يقلل من فقدان حرارة الغازات الساخنة إلى جدران غرفة الاحتراق. يجب أن تكون غرفة الاحتراق مدمجة بحيث لا يكون فقدان الحرارة أثناء ضغط الهواء كبيرًا أيضًا، وبالتالي لا يتطلب الكثير من الحرارة للوصول إلى درجة الحرارة اللازمة لإشعال الوقود. درجة عاليةضغط. نسبة الضغط لمحرك الديزل محدودة من الأعلى بالحمل على آلية الكرنك وفقدان الاحتكاك، ومن الأسفل بشروط ضمان ما يسمى بالبداية الباردة. مع الحقن المباشر، تتراوح نسبة الضغط ε من 15 إلى 18. أثناء التشغيل البارد، لا تتطلب محركات الديزل من هذا النوع تدابير إضافيةلضمان اشتعال الوقود.

في محرك الديزل المزود بغرفة احتراق مقسمة، يدخل الهواء إلى الغرفة المساعدة عبر قناة التوصيل بسرعة عالية أثناء شوط الانضغاط ويتم تبريده بشكل كبير في نفس الوقت. لذلك، لضمان درجة الحرارة المطلوبة في وقت الإشعال، يلزم وجود نسبة ضغط أعلى - من 20 إلى 24، ولكن على الرغم من ذلك، عندما يكون المحرك باردًا، يجب تسخين الهواء الموجود في الحجرة المساعدة مسبقًا باستخدام شمعة توهج خاصة ، والذي يتم إيقاف تشغيله بعد بدء تشغيل المحرك.

المساحة السطحية لغرف الاحتراق الرئيسية والمساعدة كبيرة جدًا، كما تصل سرعة حركة الهواء بالقرب من جدرانها إلى قيم عالية. وهذا يعني زيادة انتقال الحرارة إلى الجدران، أي زيادة فقدان الحرارة. وفي هذا الصدد، تتمتع محركات الديزل ذات غرفة الاحتراق المنفصلة باستهلاك وقود محدد أعلى من محركات الديزل ذات الحقن المباشر.

لذا فإن محركات الديزل ذات الحقن المباشر للوقود تعتبر أكثر اقتصادا. عيبهم هو الضوضاء الكبيرة أثناء الاحتراق، ولكن في أحدث التصاميم تم القضاء على هذا العيب عمليا. السبب الرئيسي للضوضاء هو ارتفاع معدل تراكم الضغط في مرحلة الاحتراق الأولية. للقضاء على هذه الظاهرة، من الضروري تقليل فترة تأخير الإشعال والتحكم في المسار الإضافي لعملية الاحتراق من خلال قانون إمداد الوقود.

تم تحقيق نتائج جيدة في تقليل قسوة التشغيل في محركات الديزل MAN باستخدام غرفة احتراق كروية موجودة في المكبس.

تحتوي الفوهة في محركات الديزل هذه على فتحتين فقط، يتم من خلال إحداهما حقن الجزء الأكبر من الوقود على جدار غرفة الاحتراق، ومن خلال الآخر يتم توجيه جزء تجريبي أصغر إلى منتصف الحجرة، حيث الهواء لديه أعلى درجة حرارة. يتم إعطاء الهواء الموجود في الغرفة دورانًا مكثفًا. الوقود الموجود على جدار الغرفة بارد نسبيًا وبالتالي لا يحدث اشتعال كتلته بالكامل على الفور. تدخل أبخرة الوقود تدريجيًا إلى تدفق الهواء من جدران الغرفة، وتخلط معها، ويشتعل خليط الهواء والوقود الناتج. في الوقت نفسه، يتم ضمان التشغيل الناعم والاقتصادي إلى حد ما للمحرك، فيما يتعلق بالعديد من مماثلة رسم تخطيطىخيارات لسير العمل هذا.

على وجه الخصوص، في غرفة الاحتراق الأسطوانية المصنعة من قبل شركة Deutz (ألمانيا)، يتم حقن طائرة واحدة بالتوازي مع محور الغرفة في المساحة القريبة من الجدار. ويمكن أيضًا تقييم النتائج التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة بشكل إيجابي. تجدر الإشارة إلى أنه مع تكوين الخليط هذا، يعتمد الكثير على درجة حرارة جدران غرفة الاحتراق.

عندما تتأخر عملية الاحتراق، لا يتم استخدام الحرارة المنبعثة أثناء شوط التمدد بشكل كامل (انظر الشكل 3 في مقال "تأثير نسبة الضغط على كفاءة المحرك المشار إليها")، مما يزيد من استهلاك الوقود النوعي، أي لقد تم بالفعل فقدان مزايا الحقن المباشر للوقود. في غرف الاحتراق الحلقية الأكثر استخدامًا، يتم حقن الوقود على طول نصف قطر الغرفة إلى جدارها في عدة نفاثات متناظرة تقع بزاوية كبيرة على المحور الرأسي. أثناء الاحتراق، يتفاعل جزء من الوقود أولاً، مختلطًا بالهواء عند الحائط مباشرةً. تتميز الغازات الناتجة أثناء الاحتراق بدرجة حرارة عالية وكثافة منخفضة. عندما تدور الشحنة بقوة، يدخل الهواء البارد من الجزء المركزي للغرفة إلى جدران الغرفة بسبب قوة الطرد المركزي، مما يدفع منتجات الاحتراق الخفيفة إلى المركز. مباشرة بالقرب من الجدران، يختلط الهواء بالوقود. وفي مختبر شركة ريكاردو (إنجلترا) تم تسجيل هذه العملية في فيلم.

في محركات الديزل ذات غرف الاحتراق المقسمة، من السهل جدًا إنشاء الغرفة المساعدة حتى بأقطار أسطوانة صغيرة. هذا مهم جدًا عند تحويل محرك البنزين إلى الديزل. تم حل هذه المشكلة بنجاح تحت قيادة P. Hofbauer على محرك سيارة فولكس فاجن جولف (الشكل 1).

تم تشكيل غرفة احتراق دوامية صغيرة مع حاقن وسدادة توهج في رأس الأسطوانة المصنوعة من الألومنيوم. يتم إجراء التجويف في أسفل المكبس وفتحة مخرج القناة التي تربط غرفة الدوامة بالأسطوانة بالطريقة المعتادة. كان حجم غرفة الدوامة 48% من حجم غرفة الاحتراق بأكملها. تمت زيادة إزاحة المحرك من 1100 سم3 إلى 1500 سم3، ونسبة الضغط ε = 23.5. كانت قوة محرك الديزل عند 5000 دورة في الدقيقة 37 كيلو واط.

استهلاك محدديظهر الشكل 1 الوقود بسرعة دوران n = 2500 دقيقة -1 لمحركات الديزل والبنزين في سيارة فولكس فاجن جولف. 2.

عند متوسط ​​ضغط فعال p e = 0.2 MPa، يكون استهلاك الوقود النوعي لمحرك الديزل أقل بنسبة 25%. مع زيادة الحمل، يقل الفرق في كفاءة استهلاك الوقود بين محرك البنزين ومحرك الديزل، وعند التشغيل بحمولة كاملة يكون صفراً. يعد تقليل استهلاك الوقود المحدد عند التحميل الجزئي أمرًا مهمًا للغاية، نظرًا لأن هذه هي الأوضاع الأكثر شيوعًا لسيارات الركاب عند القيادة في الظروف الحضرية.

تظهر في الشكل خيارات التصميم لمحرك ديزل فولكس فاجن، والتي تختلف في موضع الحاقن وسدادة التوهج. 1. أدى تغيير موقع شمعة التوهج إلى انخفاض في استهلاك الوقود النوعي وانخفاض في دخان غاز العادم، وهو ما ينعكس في الرسوم البيانية الموضحة في الشكل. 3، أ. يظهر في الشكل تأثير الحمل، أي متوسط ​​الضغط الفعال p e على نفس المؤشرات عندما يعمل المحرك بسرعة ثابتة تبلغ 3000 دورة في الدقيقة. 3، ب. ويظهر التحسن بوضوح في جميع أوضاع تشغيل المحرك. يختلف الخيار ب (انظر الشكل 1) في موقع شمعة التوهج بالنسبة لاتجاه دوران الهواء في غرفة الدوامة. ومع ذلك، يكون هذا التصميم معقدًا جدًا عند تنفيذه في الإنتاج.

دفعت أزمة الطاقة العديد من مصممي محركات البنزين للسيارات إلى تحويلها إلى محركات الديزل من أجل زيادة كفاءة المؤشر. حقق المصمم والباحث من ألمانيا L. Elsbett ما يصل إلى 20% عند تحويل محركات البنزين. تستخدم محركات الديزل ELKO الخاصة بها الحقن المباشر للوقود بفوهة ذات فوهة واحدة في غرفة احتراق كروية تقع في الجزء السفلي من المكبس. يقسم المحور النفاث نصف قطر الغرفة إلى النصف عند نقطة التقاطع معه. يستخدم تنظيم عملية العمل تأثير نقل منتجات الاحتراق الساخنة منخفضة الكثافة إلى مركز شحنة الهواء التي تدور في غرفة الاحتراق. ونتيجة لذلك، يحدث خلط جيد للخليط المحترق مع الهواء، وبما أن الاحتراق يحدث بشكل رئيسي في وسط الغرفة، فإن فقدان الحرارة لجدرانها يكون صغيرًا نسبيًا.

يتكون المكبس من جزأين، الجزء العلوي مع غرفة الاحتراق وحلقات المكبس الموجودة فيه مصنوعة من الفولاذ. يتمتع الفولاذ بقوة حرارية كبيرة وموصلية حرارية أسوأ من الألومنيوم، وبالتالي فإن سطح غرفة الاحتراق لديه درجة حرارة أعلى، مما يقلل بدوره من انتقال الحرارة من الغازات الساخنة إلى جدران الغرفة.

يمنع هذا الحل أيضًا زيادة تآكل أخاديد المكبس، وهو أمر نموذجي لمكابس الديزل المصنوعة من الألومنيوم.

إن تنورة المكبس، التي تعمل كدليل، مصنوعة من سبائك الألومنيوم ومتصلة بالجزء العلوي من خلال دبوس المكبس. يتميز هذا التصميم للمكبس بخصائص التقاطع، أي أنه يقلل من القوى الجانبية المؤثرة على جدار الأسطوانة والتي تنشأ أثناء حركة قضيب التوصيل، ويخلق المتطلبات الأساسية للتخلص منها، وهو أحد مصادر الضوضاء أثناء تشغيل محرك عزم الدوران المائل الذي يعمل على الجزء العلوي من المكبس.

لتقليل الضغط المحدد على دبوس المكبس، يحتوي الرأس العلوي لقضيب التوصيل ورؤوس تاج المكبس على مقطع عرضي على شكل إسفين على طول محور الدبوس. ونتيجة لذلك، فإن مساحة الجزء العلوي من رئيس تاج المكبس أكبر من الجزء السفلي. وبالمثل، فإن الجزء السفلي من جلبة قضيب التوصيل لديه أيضًا مساحة أكبر من الجزء العلوي. تمتص حواف دبوس المكبس قوى بسيطة فقط من حافة المكبس.

يتم استبعاد قنوات المياه الموجودة في رأس الأسطوانة لمحرك الديزل ELKO. تتم إزالة الحرارة فقط من الأماكن الأكثر أهمية، مثل الجسور بين الصمامات وفتحات الحاقن باستخدام الزيت المنتشر من خلال قنوات محفورة خصيصًا بقطر 6-8 مم. ومن أجل تقليل تبديد الحرارة، يتم تبريد الأسطوانات بحيث لا تتجاوز درجة حرارة منطقتها العلوية درجة الحرارة اللازمة لضمان التشحيم.

ومع هذا التخفيض في إزالة الحرارة إلى نظام التبريد، تتم إزالة كمية أكبر من الحرارة، ولكن مع غازات العادم، مما يؤدي بطبيعة الحال إلى استخدام التوربينات لاستخدام هذه الحرارة. يظهر الشكل 1 استهلاك الوقود المحدد لمحركات الديزل ELKO. 4 ، والذي يعرض الخصائص متعددة المعلمات لمحرك ديزل بخمس أسطوانات بإزاحة 2300 سم 3 وقوة 80 كيلو واط (الشكل 4 ، أ) ومحرك ديزل بست أسطوانات بإزاحة 13300 سم 3 (الشكل 4، ب). يتمتع كلا محركي الديزل بشاحن توربيني غازي فائق دون تبريد متوسط ​​لهواء الشحن.

يسمح تقليل نقل الحرارة إلى نظام التبريد باستخدام مشعاع أصغر، وبالتالي مروحة ذات طاقة أقل. إذا أخذنا في الاعتبار الحاجة إلى تسخين السيارة خلال فترة البرد، والتي تكون فيها الحرارة المستخرجة من المحرك كافية تمامًا، فقد لا تكون هناك حاجة إلى مشعاع لتبريد المحرك خلال هذه الفترة على الإطلاق.

عند مقارنة استهلاك الوقود المحدد، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار تأثير عدد من العوامل. اذا قطر أكبرالأسطوانة، كلما توفرت الظروف الأكثر ملاءمة لتحقيق استهلاك محدد منخفض للوقود. تعتبر نسبة قطر الأسطوانة إلى شوط المكبس مهمة أيضًا. يطلق L. Elsbett على محرك الديزل الخاص به اسم "معزول حراريًا"، وهي خطوة محددة للأمام نحو إنشاء محرك ثابت الحرارة، والذي سيتم مناقشته في الفصول التالية من الكتاب. تظهر بعض ميزات التصميم لمحرك الديزل ELKO في الشكل. 5.

تتمتع محركات الديزل ذات الحقن المباشر، مقارنة بمحركات الديزل ذات غرف الاحتراق المقسمة، بظروف أفضل لتقليل فقد الحرارة في نظام التبريد. سبق أن ذكرنا أعلاه عن تبريد أقل كثافة لسطح غرفة الاحتراق وانخفاض في سرعة حركة الغازات الساخنة بالقرب من الجدران. ومع ذلك، حتى مع الحقن المباشر، يمكن إنشاء ظروف مختلفة لإزالة الحرارة. كمثال في الشكل. يوضح الشكل 6 عملية تحسين غرفة الاحتراق لمحرك الديزل Tatra 111A (تشيكوسلوفاكيا).

استخدم الإصدار الأول من محرك الديزل المبرد بالهواء غرفة احتراق نصف كروية. وبهذه الطريقة، وبمساعدة الصمامات الكبيرة، سعوا إلى الحصول على تعبئة جيدة للأسطوانة، وبفضل زاوية الصمام الكبيرة، توفير إمكانية إنشاء زعانف تبريد في منطقة مقعد صمام العادم. للحصول على الحجم المطلوب لغرفة الاحتراق، كان لقاع المكبس شكل قبة، وفقدت غرفة الاحتراق اكتنازها، وأدت أسطح التبريد المتطورة إلى فقدان حرارة كبير و درجات الحرارة المنخفضةفي نهاية الضغط.

من خلال تقليل زاوية حدبة الصمام واستخدام ترتيب متوازي تقريبًا، حققنا قاعًا مسطحًا تقريبًا لرأس الأسطوانة وتقليل سطح التبريد. تم وضع غرفة الاحتراق في تاج المكبس وأصبحت أكثر إحكاما. ارتفعت درجة حرارة جدران غرفة الاحتراق في المكبس، وانخفضت إزالة الحرارة من خلالها. يضمن العنق الضيق لغرفة الاحتراق دوامة مكثفة للهواء أثناء الضغط، مما ساهم في تحسين تكوين الخليط وتنظيم عملية الاحتراق. وبالتالي، تم تقليل فقدان الحرارة أثناء الاحتراق، وتحسين ظروف البداية الباردة، وتقليل الضوضاء. انخفض استهلاك الوقود النوعي بنسبة 15%. مقارنة بين الإصدارات الأولية والحديثة لغرفة الاحتراق الموضحة في الشكل. يعتبر الشكل 6 مثالاً على كيف يمكن لتصميم غرفة الاحتراق أن يقلل من استهلاك الوقود.

أرز. 9.3. أنواع غرف الاحتراق الرئيسية

أنبوبي(أعلى في الشكل 9.3) تتكون غرفة الاحتراق من أنبوب لهب 1, يتم بداخله تنظيم عملية الاحتراق، والغلاف (الغلاف) 2. عادة ما يتم تثبيت العديد من هذه الكاميرات على المحركات. في محركات التوربينات الغازية الحديثة، لا يتم استخدام غرف الاحتراق الأنبوبية عمليا.

في حلقة أنبوبيةفي الغرفة، يتم وضع جميع أنابيب اللهب في مبيت مشترك، والذي يحتوي على أسطح داخلية وخارجية تغطي عمود المحرك.

في دائريفي غرفة الاحتراق (أسفل الشكل 9.3)، يكون لأنبوب اللهب شكل حلقة مستعرضة، والتي تغطي أيضًا عمود المحرك.

قد يختلف أيضًا موقع ونوع الحاقنات المستخدمة لتزويد غرف الاحتراق بالوقود. ومع ذلك، على الرغم من التنوع الكبير في التصميمات وأشكال التصميم لغرف الاحتراق الرئيسية، فإن عملية الاحتراق فيها منظمة بشكل متماثل تقريبًا.

من أهم مميزات تنظيم عملية الاحتراق في غرف الاحتراق الرئيسية للمحرك التوربيني الغازي أنه يجب المضي قدماً بمعاملات كبيرة نسبيا الهواء الزائد. في درجات حرارة الغاز المحققة حاليًا أمام التوربين تكون في حدود = 1800...1600 كلفن وما دون، كما ذكرنا سابقًا، يجب أن تكون قيمة معامل الهواء الزائد (المتوسط ​​للغرفة بأكملها) 2.0...3.0 أو أكثر. بمثل هذه القيم خليط الوقود والهواء المتجانس كما ذكرنا أعلاه لا يشتعل ولا يحترق. مع الانخفاض الحاد في إمداد المحرك بالوقود، والذي يمكن أن يحدث في ظل ظروف التشغيل، يمكن أن يصل معامل الهواء الزائد إلى قيم أعلى بكثير (تصل إلى 20...30 أو أكثر).

الميزة الثانية المهمة لهذه الغرف هي أن سرعة تدفق الهواء أو خليط الوقود والهواء فيها (يتم اختيارها مع مراعاة متطلبات الأبعاد الكلية للمحرك) تتجاوز بشكل كبير سرعة انتشار اللهب. وإذا لم يتم اتخاذ تدابير خاصة، فسيتم نقل اللهب بعيدًا عن طريق التدفق خارج غرفة الاحتراق

ولذلك فإن تنظيم عملية احتراق الوقود في الغرف الرئيسية للمحرك التوربيني الغازي يعتمد على المبدأين التاليين، مما يجعل من الممكن ضمان احتراق الوقود بشكل مستقر عند قيم عالية وارتفاع معدلات التدفق فيها:

1. يتم فصل تدفق الهواء بالكامل الذي يدخل إلى غرفة الاحتراق إلى قسمين، والتي يتم تغذية جزء واحد فقط منها (عادةً الجزء الأصغر) مباشرة منطقة الاحتراق(حيث يتم إنشاء تركيبة الخليط اللازمة للاحتراق المستقر بسبب هذا). ويتم إرسال الجزء الآخر لتجاوز منطقة الاحتراق (تبريد أنبوب اللهب من الخارج) إلى ما يسمى منطقة الخلط(أمام التوربين)، حيث يمتزج مع نواتج الاحتراق، فتخفض درجة حرارتها إلى الحد المطلوب؛

2. يتم ضمان استقرار اللهب في منطقة الاحتراق عن طريق الإنشاء فيه عكس المناطق الحاليةمليئة بمنتجات الاحتراق الساخنة، مما يؤدي إلى إشعال الخليط الطازج القابل للاحتراق بشكل مستمر.

أرز. 9.4. رسم تخطيطي لغرفة الاحتراق الرئيسية

ينقسم الهواء الذي يدخل غرفة الاحتراق من الضاغط إلى قسمين. يتم إرسال جزء واحد إلى منطقة الاحتراق، والجزء الثاني إلى منطقة الخلط. وينقسم جزء الهواء الذي يدخل إلى منطقة الاحتراق بدوره إلى قسمين آخرين. الجزء الأول ما يسمى أساسيهواء
(انظر الشكل 9.4)، يدخل مباشرة من خلال الجهاز الأمامي إلى موقع طائرة رش حاقن الوقود ويستخدم لتشكيل خليط وقود غني بمثل هذه التركيبة التي تضمن احتراقًا سريعًا ومستقرًا بدرجة كافية في جميع الأوضاع.

الجزء الثاني (ما يسمى ثانويهواء
) يدخل الغرفة من خلال الفتحات الجانبية في أنبوب اللهب لإتمام عملية الاحتراق (الهواء الأولي لا يكفي لهذا). إجمالي كمية الهواء الداخل إلى مناطق الاحتراق (أي:
) يزودها بمعامل هواء زائد بترتيب = 1.6…1.8 وهو ما يتوافق مع الاحتراق المستقر والاحتراق الكامل ودرجة حرارة حوالي 1800…1900 كلفن.

إذا كانت درجة حرارة الغاز المسموح بها أمام التوربين أقل من هذه القيمة، فمن الضروري تقليلها بعد الثانوي (أو خلط) يدخل الهواء إلى أنبوب اللهب من خلال الصفوف الخلفية من الثقوب أو الفتحات، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارتها بسرعة إلى مستوى مقبول. من المهم التأكيد على أنه إذا لم يكن هناك وقت لحرق جزء من الوقود قبل دخول منطقة الخلط، فلن يحدث المزيد من الاحتراق عمليا، لأن معامل الهواء الزائد يرتفع إلى قيم تتجاوز حد الاحتراق المستقر.

يتم تحديد عدد وموقع وشكل الثقوب لتزويد الهواء الثالث بطريقة تضمن مجال درجة حرارة الغاز المطلوب أمام التوربين.

يجب تنظيم إمداد الهواء الأولي والثانوي لأنبوب اللهب بحيث يتم إنشاء هيكل التدفق المطلوب في منطقة الاحتراق. يجب أن يوفر هذا الهيكل خلطًا جيدًا للوقود مع الهواء ووجود تيارات عكسية قوية، مما يضمن اشتعالًا موثوقًا للخليط الطازج في جميع أوضاع تشغيل الغرفة.

أرز. 9.5. عكس المنطقة الحالية

في غرفة الاحتراق الرئيسية

يمكن استخدام مخططات أخرى لغرف الاحتراق الرئيسية - مع عدة فوهات (عدة صفوف من الفوهات)، مع طرق أخرى لإنشاء منطقة التدفق العكسي، وما إلى ذلك. لكن المبادئ العامة لتنظيم عملية العمل فيها تظل كما هي.

بعد غرف الاحتراق وتنظيم العملية

حرق فيها

أرز. 9.6. رسم تخطيطي لغرفة الاحتراق بعد الحارق

في التين. يوضح الشكل 9.6 رسمًا تخطيطيًا نموذجيًا لغرفة احتراق احتراق لاحق مثبتة خلف توربين محرك نفاث. يوجد ناشر صغير عند مدخل الغرفة 7 . وخلفه جهاز أمامي يتكون من عدة مثبتات للهب 5 (ألواح أو حلقات على شكل حرف V) وعدد كبير (غالبًا عشرات) من الفوهات 1 ، مجتمعة في عدة مجمعات الوقود(يوجد اثنان منهم في الشكل 9.6). يضمن عدد كبير من الفوهات توحيد تكوين الخليط في جميع أنحاء حجم الغرفة، كما يسمح وجود العديد من المجمعات، عن طريق إيقاف تشغيلها جزئيًا، بالحفاظ على تركيبة الخليط اللازمة في الأوضاع المنخفضة (أي مع انخفاض إجمالي استهلاك الوقود) احتراق مستقر بالقرب من تلك الفوهات التي لم يتم إيقاف تشغيلها بعد.