Σχεδιασμός βασικών διαγραμμάτων θαλάμου καύσης. Θάλαμος καύσης. Λέβητες με κλειστό θάλαμο καύσης

· Ορισμός της εργασίας του θαλάμου καύσης.

· Κατάλογος απαιτήσεων καύσης.

· Περιγραφή της αρχής λειτουργίας του θαλάμου καύσης.

· Η δήλωση ότι η χαμηλή ταχύτητα διάδοσης του μετώπου της φλόγας είναι η αιτία διάχυσης της ροής αέρα στην είσοδο του θαλάμου καύσης.

· Ορισμός των όρων «πρωτεύον ρεύμα» και «δευτερογενές ρεύμα».

· Επεξήγηση των αναλογιών μίγματος καυσίμου:πρωτεύουσας ροής και καυσίμου:δευτερεύουσας ροής.

· Περιγραφή αλλαγών στις παραμέτρους αερίου (p, t, v) στο θάλαμο καύσης.

· Δήλωση ότι η θερμοκρασία εξόδου του θαλάμου καύσης είναι στην περιοχή από 1.000°C έως 1.500°C.

· Ονομασία των κύριων εξαρτημάτων του θαλάμου καύσης και τα καθήκοντά τους.

· Περιγραφή του συστήματος σωληνωτού θαλάμου καύσης, του θαλάμου καύσης σωλήνα-δακτυλίου, του δακτυλιοειδούς θαλάμου καύσης και του θαλάμου περιστροφής ροής και καθορισμός των διαφορών μεταξύ τους.

· Περιγραφή των αρχών λειτουργίας διαφόρων ακροφυσίων ψεκασμού.

4.1. ΣΤΟΧΟΣ ΘΑΛΑΜΟΥ ΚΑΥΣΗΣ

Ο θάλαμος καύσης πρέπει να περιέχει ένα εύφλεκτο μείγμα αέρα (προερχόμενο από τον συμπιεστή) και καυσίμου (που εξατμίζεται από τα μπεκ ψεκασμού του συστήματος καυσίμου) για να εξασφαλίζεται η μέγιστη μεταφορά θερμότητας σε σχετικά σταθερή πίεση, ώστε να παρέχεται ομοιόμορφα διαστελλόμενη, θερμαινόμενη και επιταχυνόμενη ροή αερίων στην είσοδο του στροβίλου. Αυτό δεν είναι εύκολο έργο, αλλά παρόλα αυτά, ο σχεδιασμός των θαλάμων καύσης βελτιώνεται συνεχώς για να διασφαλιστεί η αποτελεσματικότερη χρήση του καυσίμου με λιγότερη ατμοσφαιρική ρύπανση.

Η σημασία της απόδοσης καύσης αυξάνεται συνεχώς λόγω του αυξανόμενου κόστους των καυσίμων και της αυξανόμενης ευαισθητοποίησης του κοινού σχετικά με τους κινδύνους της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από τον καπνό των καυσαερίων.

4.2. ΕΠΙΤΡΕΠΤΗ ΑΝΥΨΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

Υπάρχει όριο στη μέγιστη θερμοκρασία αερίου στην έξοδο του θαλάμου καύσης. Οφείλεται στα υλικά από τα οποία κατασκευάζονται τα πτερύγια των ακροφυσίων και ο στρόβιλος. Μια ελαφρά υπέρβαση αυτού του ορίου θα σημαίνει πιθανή παραβίαση της ακεραιότητας του στροβίλου με πιθανές καταστροφικές συνέπειες.

4.3. ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ΑΝΥΨΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

Σύγχρονα υλικάικανό να αντέξει θερμοκρασίες αερίου στο θάλαμο καύσης 2.000°. Στην έξοδο από τον θάλαμο καύσης, η θερμοκρασία του αερίου πρέπει να μειωθεί στους 1.000°C - 1.500°C.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο αέρας έχει ήδη θερμανθεί με συμπίεση στον συμπιεστή σε θερμοκρασία περίπου 600°C, για να αυξηθεί περαιτέρω η θερμοκρασία είναι απαραίτητο να προστεθεί κατάλληλη ποσότητα καυσίμου.

Αυτή, φυσικά, θα είναι η θερμοκρασία των αερίων όταν ο κινητήρας λειτουργεί σε πλήρη ισχύ. Οι μειωμένες συνθήκες λειτουργίας θα απαιτήσουν λιγότερη ροή καυσίμου στον θάλαμο καύσης για τη διατήρηση σταθερής και αποτελεσματικής καύσης σε ένα ευρύ φάσμα συνθηκών λειτουργίας του κινητήρα.

4.4. ΡΥΘΜΟΣ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΦΛΟΓΑΣ ΚΗΡΟΖΙΝΗΣ

Ο αέρας εισέρχεται στο θάλαμο καύσης περίπου με την ίδια ταχύτητα που εισέρχεται στην εισαγωγή του κινητήρα, όχι ασυνήθιστα 500 πόδια ανά δευτερόλεπτο.

Η ταχύτητα διάδοσης της φλόγας κηροζίνης - η ταχύτητα με την οποία το μπροστινό άκρο της φλόγας κινείται μέσω του ατμού - είναι μόνο ένα ή δύο πόδια ανά δευτερόλεπτο. Εάν η κηροζίνη που καίγεται τοποθετηθεί σε ένα ρεύμα αέρα που κινείται με ταχύτητα 500 πόδια ανά δευτερόλεπτο, θα καεί αμέσως.

Κάτι πρέπει να γίνει για να επιβραδύνει τη ροή του αέρα μετά την έξοδο του συμπιεστή και πριν εισέλθει στην κύρια ζώνη - την περιοχή μέσα στο θάλαμο καύσης όπου αναμιγνύεται με καύσιμο και αναφλέγεται.

Στο Σχ. Το σχήμα 4.1 δείχνει πώς μειώνεται η ταχύτητα και η πίεση της ροής αέρα αυξάνεται μετά την έξοδο από τον συμπιεστή και πριν την είσοδο στον θάλαμο καύσης.

Στην πραγματικότητα, η πίεση σε αυτό το σημείο είναι η υψηλότερη στον κινητήρα. Η μείωση της ταχύτητας, ωστόσο, εξακολουθεί να μην είναι επαρκής. Είναι απαραίτητο να μειωθεί περαιτέρω ο ρυθμός ροής για να αποφευχθεί η αστοχία φλόγας.

Στο Σχ. Το Σχήμα 4.1 δείχνει πώς ο αέρας εισέρχεται στην κύρια ζώνη, διέρχεται από τη μύτη πριν διαχωριστεί σε ροή μέσω του διάτρητου κουδουνιού και του στροβιλιστή λεπίδας.

Ρύζι. 4.1. Διαχωρισμός ροής στο θάλαμο καύσης

4.5. ΠΡΩΤΟΓΕΝΟΣ ΑΕΡΑΣ

Ο πρωτογενής αέρας αποτελεί το 20% της ροής που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης. Αυτός είναι αέρας που αναμειγνύεται με καύσιμο και καίγεται.

Περνώντας μέσα από το κουδούνι και τον στροβιλιστή πτερυγίων, ο ρυθμός ροής μειώνεται και αρχίζει η ανακυκλοφορία που απαιτείται εάν η φλόγα δεν αναφλεγεί.

4.6. ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝ ΑΕΡΑ

Ο αέρας που δεν εισέρχεται στο τμήμα της μύτης περνά στον χώρο μεταξύ του σωλήνα φλόγας και του περιβλήματος αέρα. Μέρος αυτού του αέρα εισέρχεται στον σωλήνα φλόγας μέσω των δευτερευουσών οπών ροής. Ο δευτερεύων αέρας, περίπου το 20% του συνόλου, αλληλεπιδρά με την κύρια ροή που διέρχεται από τον στροβιλιστή και σχηματίζει μια σπειροειδή δίνη - μια περιοχή χαμηλής ταχύτητας ροής αέρα, που μοιάζει με ντόνατ ή δακτύλιο καπνού. Αυτό σταθεροποιεί και στερεώνει τον φακό και τον εμποδίζει να κινηθεί κατά μήκος του σωλήνα φλόγας από την περιοχή των ακροφυσίων ψεκασμού.

Η θερμοκρασία των αερίων στο κέντρο της κύριας ζώνης φτάνει τους 2.000°C. Αυτή είναι πολύ υψηλή θερμοκρασία για τα υλικά των πτερυγίων των ακροφυσίων και των πτερυγίων του στροβίλου, επομένως απαιτείται περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας των αερίων πριν φύγουν από τον θάλαμο καύσης.

Ρύζι. 4.2. Θάλαμος πρώιμης καύσης

4.7. ΤΡΙΤΟΣ ΑΕΡΑΣ

Το υπόλοιπο 60% της συνολικής ροής, ο τριτογενής αέρας, εισάγεται προοδευτικά στον σωλήνα φλόγας για να κρυώσει και να αραιώσει τα αέρια πριν εισέλθουν στον στρόβιλο. Ο τριτογενής αέρας χρησιμοποιείται για την ψύξη των αερίων στον θάλαμο καύσης και στα τοιχώματα του περιβλήματος αέρα.

Θάλαμος καύσης στο Σχ. Το 4.2 είναι ένα από τα πολλά που χρησιμοποιήθηκαν σε συστήματα πρώιμων θαλάμων σωλήνων. Χρησιμοποιούνται πιο μοντέρνα σχέδια διάφορες μεθόδουςψύξη του σώματος του αέρα, που ονομάζεται ψύξη με διαπνοή, όταν ένα φιλμ αέρα διέρχεται μεταξύ των στρωμάτων που σχηματίζουν τα τοιχώματα του σώματος αέρα.

4.8. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΑΛΑΜΟΥ ΚΑΥΣΗΣ

Στο Σχ. Το σχήμα 4.2 δείχνει μερικά ενδιαφέροντα εξαρτήματα ενός σταδιακού θαλάμου καύσης.

Οι περισσότεροι κινητήρες αεριοστροβίλου έχουν μόνο δύο αναφλεκτήρες. Στην πραγματικότητα, ο κινητήρας ξεκινά καλά με έναν αναφλεκτήρα, ωστόσο, με μόνο δύο, είναι απαραίτητο να βρεθεί ένα μέσο διάδοσης της φλόγας εκκίνησης μεταξύ των θαλάμων καύσης. Είναι μια συσκευή σύνδεσης (εσωτερικός σωλήνας).

Staz μετά εμπρησμόςη φλόγα στον θάλαμο με τον αναφλεκτήρα προκαλεί αύξηση της πίεσης εκεί. Η διαφορά πίεσης μεταξύ αυτού του θαλάμου και του σχετικού θαλάμου θέτει σε κίνηση εύφλεκτα αέρια, περνούν μέσα από τη συσκευή σύνδεσης και αναφλέγουν το μείγμα.

Αυτή η διαδικασία στον κινητήρα συνεχίζεται κυκλικά μέχρι να αναφλεγούν τα μείγματα σε όλους τους θαλάμους, όταν οι πιέσεις στους θαλάμους είναι ίσες και η ροή μέσω της συσκευής σύνδεσης έχει στεγνώσει.

O-ringστην πλευρά του στροβίλου επιτρέπει την επιμήκυνση του θαλάμου καύσης λόγω θερμικής διαστολής. Ο πλευρικός θάλαμος του συμπιεστή είναι βιδωμένος και δεν μπορεί να επεκταθεί προς αυτή την κατεύθυνση. Ο στεγανοποιητικός δακτύλιος διατηρεί τη στεγανότητα της διαδρομής του αερίου, επιτρέποντας στον θάλαμο να επεκταθεί προς τα μέσα κουτί ακροφυσίων– το τμήμα του κινητήρα που βρίσκεται ακριβώς δίπλα λεπίδες ακροφυσίων.

Κυματοειδείς συνδέσειςπεράστε την τριτογενή ροή στον σωλήνα φλόγας, προκαλώντας σταδιακή μείωση της θερμοκρασίας των αερίων πριν εισέλθουν στη συσκευή ακροφυσίου.

4.9. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΩΛΗΝΟΦΥΛΑΚΟΥ ΘΑΛΑΜΟΥ ΚΑΥΣΗΣ

Ο σχεδιασμός του ευθύγραμμου σωληνωτού θαλάμου καύσης βελτιώθηκε με βάση τον αρχικό σχεδιασμό του Sir Frank Whittle. Χρησιμοποιήθηκε σε ορισμένους πρώιμους κινητήρες αξονικής ροής και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε κινητήρες με φυγόκεντρους συμπιεστές όπως το Rolls-Royce Dart.

Αποτελείται από οκτώ ή περισσότερους θαλάμους, όπως φαίνεται στο Σχ. 4.2 που βρίσκεται γύρω από το περίβλημα του κινητήρα πίσω από το τμήμα του συμπιεστή. Κάθε θάλαμος είναι ένας σωλήνας φλόγας με ατομικό περίβλημα αέρα.

Στο Σχ. Το Σχήμα 4.3 δείχνει ένα σύστημα σωληνωτού θαλάμου καύσης παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιήθηκε στη Rolls-Royce Avon, η οποία ήταν ένας ισχυρός (για την εποχή του) κινητήρας αξονικού συμπιεστή που χρησιμοποιήθηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα σε πολλούς διαφορετικούς τύπους στρατιωτικών και εμπορικών αεροσκαφών.

Στο Σχ. 4.3 ευδιάκριτα τόξο(πρωτογενής εισαγωγή αέρα), συσκευή σύνδεσηςΚαι σωλήνες αποστράγγισης.

Οι σωλήνες αποστράγγισης έχουν σχεδιαστεί για να αντιμετωπίζουν μια αποτυχία εκκίνησης, πιο γνωστή ως εσφαλμένη εκκίνηση. Αυτό συμβαίνει όταν το μείγμα στους θαλάμους καύσης δεν αναφλέγεται κατά την εκκίνηση.

Μια σημαντική ποσότητα καυσίμου θα εισαχθεί στον κινητήρα και εάν δεν αφαιρεθεί πριν από την επόμενη εκκίνηση, θα καταλήξουμε με μια πολύ μεγάλη, υψηλή θερμοκρασία και επικίνδυνη έκρηξη φλόγας από το πίσω μέρος του κινητήρα.

Ρύζι. 4.3. Σύστημα σωληνωτού θαλάμου καύσης (βασισμένο σε πρωτότυπα σχέδια της Rolls-Royce)

4.10. ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ ΚΑΥΣΙΜΩΝ

Υπάρχουν επί του παρόντος δύο γνωστές μέθοδοι για την αφαίρεση καυσίμου από έναν κινητήρα. Το πρώτο - χρησιμοποιώντας ένα σύστημα αποστράγγισης, το δεύτερο - με εξάτμιση τοπικών υπολειμμάτων στους θαλάμους καύσης και στο ακροφύσιο πίδακα. ΣΕ σύστημα αποχέτευσηςΧρησιμοποιούνται σωλήνες αποστράγγισης που συνδέουν το χαμηλότερο μέρος κάθε θαλάμου με τον θάλαμο που βρίσκεται από κάτω.

Το καύσιμο που απομένει μετά από μια λανθασμένη εκκίνηση θα ρέει από την κορυφή του κινητήρα στον κάτω θάλαμο. Μόλις εισέλθει στον κάτω θάλαμο, το καύσιμο θα αφαιρεθεί μέσω μιας βαλβίδας αποστράγγισης με ελατήριο που βρίσκεται στη θέση 6 η ώρα. Κατά την διάρκεια κανονική λειτουργίαΗ εσωτερική πίεση του κινητήρα κρατά τη βαλβίδα στην κλειστή θέση.

Για να εξατμιστούν τυχόν τοπικά υπολείμματα καυσίμου από τους θαλάμους καύσης, ο κινητήρας ενεργοποιείται σε έναν κύκλο καθαρισμού.

Με τη βοήθεια του μοτέρ εκκίνησης, ο κινητήρας ενεργοποιείται για ένα χρονικό διάστημα που αντιστοιχεί στον κανονικό κύκλο πλήρους εκκίνησης, με την παροχή καυσίμου HP και το σύστημα ανάφλεξης κλειστά. Ο θάλαμος καύσης θα καθαριστεί με πεπιεσμένο αέρα, ο οποίος θα βοηθήσει στην εξάτμιση τυχόν υπολειπόμενου καυσίμου.

4.11. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΘΑΛΑΜΟΥ ΚΑΥΣΗΣ ΣΩΛΗΝΩΝ-ΔΑΚΤΥΛΙΩΝ

Ο σχεδιασμός του θαλάμου καύσης με σωληνωτό δακτύλιο που φαίνεται στο Σχ. 4.4, που μερικές φορές ονομάζεται δακτύλιος turbo.

Ρύζι. 4.4. Σύστημα θαλάμου καύσης σωλήνα-δακτυλίου (βασισμένο σε πρωτότυπα σχέδια της Rolls-Royce)

Διαφέρει από το σύστημα θαλάμου σωλήνων στο ότι δεν διαθέτει ξεχωριστά περιβλήματα αέρα για κάθε σωλήνα φλόγας. Το αποτέλεσμα είναι μια πιο συμπαγής συσκευή, που περιέχει πολλούς σωλήνες φλόγας σε ένα κοινό περίβλημα αέρα. Αυτή η εικόνα είναι μία από τις πολλές που δείχνουν τον αναφλεκτήρα.

4.12. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΘΑΛΑΜΟΥ ΚΑΥΣΗΣ ΔΑΚΤΥΛΙΔΙΟΥ

Η σχεδίαση του δακτυλιοειδούς θαλάμου καύσης έχει μόνο έναν σωλήνα φλόγας που περιβάλλεται από εξωτερικά και εσωτερικά περιβλήματα αέρα. Ένα τυπικό παράδειγμα μιας τέτοιας κάμερας φαίνεται στα Σχ. 4.5 και 4.5α.

Ρύζι. 4.5. Δακτυλιοειδής θάλαμος καύσης (βασισμένος σε πρωτότυπα σχέδια της Rolls-Royce)

Ρύζι. 4,5α. Λεπτομερής όψη του δακτυλιοειδούς θαλάμου καύσης (με βάση τα αρχικά σχέδια της Rolls-Royce)

Το σύστημα δακτυλιοειδούς θαλάμου καύσης έχει αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους άλλους δύο τύπους θαλάμων που περιγράφηκαν προηγουμένως από τους οποίους δημιουργήθηκε:

α) Για την ίδια ισχύ εξόδου, το μήκος του δακτυλιοειδούς θαλάμου είναι μόνο το 75% του μήκους ενός θαλάμου σωλήνα-δακτυλίου ίδιας διαμέτρου.

β) Δεν υπάρχουν προβλήματα με την εξάπλωση της φλόγας.

γ) Σε σύγκριση με το σύστημα σωλήνα-δακτυλίου, η περιοχή του περιβλήματος αέρα είναι μικρότερη και επομένως απαιτείται λιγότερος αέρας ψύξης.

δ) Η απόδοση της καύσης αυξάνεται σε σημείο όπου ουσιαστικά δεν υπάρχει άκαυστο καύσιμο, το μονοξείδιο του άνθρακα οξειδώνεται σε μη τοξικό διοξείδιο του άνθρακα.

ε) Υπάρχει πολύ καλύτερη κατανομή της πίεσης των αερίων που διέρχονται στον στρόβιλο, άρα το μεταφερόμενο φορτίο είναι πιο ομοιόμορφο.

4.13. ΑΝΑΛΟΓΙΑ ΑΕΡΑ/ΚΑΥΣΙΜΟΥ (ΣΤΟΙΧΙΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΟΓΙΑ)

Για να επιτευχθεί η μέγιστη μεταφορά θερμότητας, όπως υποδεικνύεται στην παράγραφο 4.1, πρέπει να χρησιμοποιείται η χημικά σωστή αναλογία αέρα/καυσίμου 15:1. Ενώ μια τέτοια αναλογία μπορεί να προκαλέσει έκρηξη και δυσλειτουργία σε έναν εμβολοφόρο κινητήρα, τέτοια προβλήματα δεν προκύπτουν σε έναν κινητήρα αεριοστροβίλου, επειδή δεν υπάρχουν πιέσεις αιχμής ευνοϊκές για αυτούς.

Καύσιμο και αέρας αναμιγνύονται και καίγονται στην κύρια ζώνη σε αναλογία βάρους 15 μερών αέρα προς 1 μέρος καυσίμου. Καθώς προστίθενται δευτερεύοντα και τριτογενή ρεύματα, το μείγμα αραιώνεται, επομένως η συνολική αναλογία μπορεί να κυμαίνεται από 45:1 έως 130:1.

4.14. ΑΠΩΛΕΙΑ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΟ ΘΑΛΑΜΟ

Στην παράγραφο 4.4 ειπώθηκε ότι η καύση λαμβάνει χώρα θεωρητικά σε σταθερή πίεση. Στην πραγματικότητα, όπως φαίνεται στο Σχ. 1.5, υπάρχουν μικρές απώλειες πίεσης κατά μήκος της διαδρομής του θαλάμου καύσης.

Προκαλούνται από την ανάγκη δημιουργίας του σωστού στροβιλισμού ροής και ανάμειξης. Οι απώλειες μπορεί να κυμαίνονται από 3% έως 8% της πίεσης εισόδου του θαλάμου καύσης.

4.15. ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΚΑΥΣΗΣ

Υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα, η καύση είναι αυτοφερόμενη. Το σύστημα ανάφλεξης μπορεί να απενεργοποιηθεί αποτελεσματικά όταν ο κινητήρας φτάσει σε μια αυτοσυντηρούμενη συχνότητα - μια συχνότητα μετά την εκκίνηση στην οποία ο κινητήρας μπορεί να επιταχύνει χωρίς τη βοήθεια του κινητήρα εκκίνησης.

Υπάρχουν ορισμένες συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα που απαιτούν ανάφλεξη, όπως μια φλόγα - μια φλόγα που σβήνει λόγω διαφόρων μη φυσιολογικών συνθηκών: άντληση μεγάλων ποσοτήτων νερού κατά την απογείωση από έναν μολυσμένο διάδρομο.

Ένας άλλος λόγος για να σβήσει η φλόγα μπορεί να είναι ότι το μείγμα είναι πολύ άπαχο. Αυτή η κατάσταση μπορεί να συμβεί κατά την απελευθέρωση αερίου κατά την κάθοδο, όταν συμβαίνει χαμηλή κατανάλωση καυσίμου με υψηλή ροή αέρα.

Η σταθερότητα καύσης αναφέρεται στην ομαλότητα της καύσης και στην ικανότητα διατήρησης της καύσης σε ένα ευρύ φάσμα αναλογιών μίγματος και ρυθμών ροής μάζας αέρα. Στο Σχ. Το 4.6 δείχνει περιορισμούς στη σταθερότητα της καύσης.

Από τα γραφήματα στο Σχ. 4.6 Είναι σαφές ότι η σταθερότητα της καύσης θα επιτευχθεί μόνο μεταξύ των ορίων, τα οποία στενεύουν συνεχώς με την αύξηση της ροής μάζας αέρα. Το εύρος μεταξύ των ορίων πλούσιας και άπαχου μειώνεται με την αύξηση της ροής της μάζας αέρα μέχρι ένα ορισμένο σημείο σβέσης της φλόγας.

Ο βρόχος ανάφλεξης εντός των ορίων της ζώνης ευστάθειας δείχνει ότι είναι πιο δύσκολο να ξεκινήσει η καύση παρά να διατηρηθεί μετά την ανάφλεξη.

Επομένως, εάν μια φλόγα κινητήρα αστοχήσει σε υψηλή ταχύτητα ή σε μεγάλο υψόμετρο, μπορεί να είναι απαραίτητο να μειωθούν και οι δύο παράμετροι πριν να επιτευχθεί επιτυχής επαναανάφλεξη.

Ρύζι. 4.6. Τυπικός βρόχος σταθερότητας καύσης

4.16. ΕΠΑΝΑΝΑΦΛΕΞΗ

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ικανότητα του κινητήρα να αναφλεγεί θα ποικίλλει ανάλογα με το ύψος και την ταχύτητα του αεροσκάφους προς τα εμπρός. Στο Σχ. Το Σχήμα 4.7 δείχνει το σημασιολογικό εύρος της αναφλέξεως, που αντικατοπτρίζει τις συνθήκες πτήσης στις οποίες θα είναι εγγυημένη η ανάφλεξη ενός κινητήρα που λειτουργεί.

Η ροή αέρα στον κινητήρα θα τον αναγκάσει να περιστραφεί (αυτόματη περιστροφή), έτσι ο συμπιεστής θα παρέχει αρκετό αέρα και απαιτεί μόνο άνοιγμα της βαλβίδας καυσίμου HP και ενεργοποίηση του συστήματος ανάφλεξης.

Αυτό επιτυγχάνεται με την επιλογή ενός διακόπτη επανεκκίνησης που λειτουργεί ξεχωριστά από τον κανονικό κύκλο εκκίνησης.

Ρύζι. 4.7. Εύρος αναφλέξεως

4.17. ΑΠΟΔΟΣΗ ΚΑΥΣΗΣ

Η απόδοση καύσης είναι η απόδοση με την οποία ο θάλαμος καύσης εξάγει τη δυναμική θερμότητα που πραγματικά περιέχεται στο καύσιμο. Οι σύγχρονοι κινητήρες αεριοστροβίλων έχουν πολύ αποδοτικό κύκλο καύσης.

Όταν λειτουργεί σε υψηλή ισχύ, η αποδοτικότητα καύσης που επιτυγχάνεται είναι 99%, και σε χαμηλό αέριο φτάνει το 95%. Αυτό φαίνεται στο Σχ. 4.8. Στο Σχ. Εμφανίζεται επίσης η συνολική αναλογία αέρα/καυσίμου στο κανονικό εύρος λειτουργίας του κινητήρα.

Ρύζι. 4.8. Απόδοση καύσης και αναλογία αέρα/καυσίμου

4.18. ΜΠΕΚ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

Η υψηλή απόδοση καύσης που περιγράφεται παραπάνω εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους ψεκαστήρες ψεκασμού καυσίμου που χρησιμοποιούνται σε μεγάλους σύγχρονους κινητήρες αεριοστροβίλου. Η δουλειά των μπεκ είναι να ψεκάζουν ή να εξατμίζουν το καύσιμο για να εξασφαλίσουν την πλήρη καύση. Αυτό δεν είναι εύκολο έργο δεδομένης της ταχύτητας ροής αέρα από τον συμπιεστή και της μικρής διαθέσιμης απόστασης καύσης εντός του θαλάμου καύσης.

Ένα άλλο πρόβλημα είναι οι σχετικά χαμηλές πιέσεις που δημιουργούνται από την αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης που κινείται με κινητήρα κατά την εκκίνηση. Οι αντλίες που κινούνται από κιβώτιο ταχυτήτων υψηλής ταχύτητας περιστρέφονται με ελάχιστη ταχύτητα κατά την εκκίνηση και δεν είναι ικανές να δημιουργήσουν τις υψηλές πιέσεις (1.500 - 2.000 psi) που απαιτούνται για να επιτευχθεί ένα καλό σχέδιο ψεκασμού σε αυτήν την ταχύτητα, Εικ. 4.9.

Ρύζι. 4.9. Σχέδια ψεκασμού καυσίμου σε διαφορετικές πιέσεις

Μπορεί να φανεί ξεκάθαρα ότι μια οπή σταθερού μεγέθους δημιουργεί ένα καλό σχέδιο ψεκασμού μόνο σε υψηλή πίεση καυσίμου. Για να επιτευχθεί επαρκής ψεκασμός κατά την εκτόξευση σε χαμηλές πιέσεις καυσίμου, είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν ορισμένες μέθοδοι.

4.19. ΣΥΣΤΗΜΑ AIR SPRAY

Μία από τις αρχές για την απόκτηση του απαιτούμενου σχεδίου ψεκασμού είναι ο κατακερματισμός της ροής του καυσίμου με μια ροή αέρα υψηλής ταχύτητας - ένα σύστημα ψεκασμού αέρα. Αυτό το σύστημα απαιτεί σχετικά χαμηλές πιέσεις καυσίμου, επομένως μπορεί να λειτουργήσει με γραναζωτές αντλίες, οι οποίες είναι πολύ ελαφρύτερες και πιο προηγμένες από τις αντλίες εμβόλου.

Ρύζι. 4.10. Ακροφύσιο ψεκασμού αέρα (με βάση τα αρχικά σχέδια της Rolls-Royce)

4.20. ΔΙΔΥΜΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Για μεταβλητές θύρες τροφοδοσίας, χρησιμοποιείται ένα διπλό σύστημα, που φαίνεται στο Σχ. 4.11. Σε χαμηλές πιέσεις καυσίμου, η βαλβίδα ψεκασμού κλείνει το κύριο κανάλι παροχής καυσίμου στον εγχυτήρα και το καύσιμο τροφοδοτείται μόνο μέσω του κύριου καναλιού (εκκίνησης).

Το κανάλι εκτόξευσης τροφοδοτεί το πρωτεύον στόμιο, το οποίο έχει μικρή διατομή και είναι ικανό να σχηματίζει ένα καλό σχέδιο ψεκασμού σε χαμηλές πιέσεις. Όταν ο κινητήρας επιταχύνει κατά την εκκίνηση, η πίεση καυσίμου αυξάνεται και ανοίγει η βαλβίδα ψεκασμού, επιτρέποντας στο καύσιμο να ρέει μέσω της κύριας θύρας για να συμπληρώσει την τροφοδοσία από τη θύρα εκκίνησης.

Ρύζι. 4.11. Διπλό ακροφύσιο ψεκασμού καυσίμου (βασισμένο σε πρωτότυπα σχέδια της Rolls-Royce)

4.21. ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΩΛΗΝΩΝ ΕΞΑΤΜΙΣΤΙΚΟΥ

Στη μέθοδο εξάτμισης, το Σχ. 4.12, το καύσιμο από τους σωλήνες παροχής ψεκάζεται στους σωλήνες εξάτμισης που βρίσκονται μέσα στο σωλήνα φλόγας. Ο πρωτεύων αέρας τροφοδοτείται στο σωλήνα φλόγας μέσω ενός ανοίγματος στο σωλήνα καυσίμου, καθώς και μέσω οπών στο τμήμα εισόδου του σωλήνα φλόγας. Η ροή του καυσίμου περιστρέφεται κατά 180 μοίρες και επειδή... οι σωλήνες θερμαίνονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καύσης, το καύσιμο εξατμίζεται πριν εισέλθει στον σωλήνα φλόγας.

Ρύζι. 4.11. Μέθοδος τροφοδοσίας καυσίμου με εξάτμιση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 – ΣΤΡΟΒΙΛΟΣ

Η κατανομή του καυσίμου σε όλο το σταθμό συμπίεσης πραγματοποιείται λόγω των κινητικών ενεργειών του καυσίμου και της φόρτισης του κινούμενου αέρα. Η αναλογία αυτών των ενεργειών καθορίζεται από τη μέθοδο σχηματισμού μείγματος και το σχήμα του CS. Στους σύγχρονους κινητήρες ντίζελ αυτοκινήτων έχει χρησιμοποιηθεί ο ογκομετρικός, ο σχηματισμός μεμβράνης κοντά στο τοίχωμα, ο συνδυασμένος, ο προθάλαμος και ο σχηματισμός μιγμάτων στροβιλισμού. Το CS σε συνδυασμό με τον εξοπλισμό τροφοδοσίας καυσίμου καθορίζει τις συνθήκες για τις διαδικασίες σχηματισμού μείγματος και καύσης. Οι θάλαμοι καύσης έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν:

• – πλήρης καύση καυσίμου με τον χαμηλότερο δυνατό συντελεστή και στο συντομότερο δυνατό χρόνο στο TDC.
• – ομαλή αύξηση της πίεσης κατά την καύση και επιτρεπόμενες τιμές της μέγιστης πίεσης κύκλου p z.
• – ελάχιστη απώλεια θερμότητας στους τοίχους.
• – αποδεκτές συνθήκες λειτουργίας για εξοπλισμό καυσίμων.

Ογκομετρική ανάμειξη. Εάν το καύσιμο ψεκάζεται στον όγκο των θαλάμων καύσης μονής κοιλότητας (αδιαίρετου) και μόνο ένα μικρό μέρος του εισέρχεται στο στρώμα τοιχώματος, τότε ο σχηματισμός μείγματος ονομάζεται ογκομετρικός. Τέτοια KS έχουν μικρό βάθος και μεγάλη διάμετρο, που χαρακτηρίζεται από μια αδιάστατη τιμή - ο λόγος της διαμέτρου KS προς τη διάμετρο του κυλίνδρου: d KS /D = 0,750,85. Ένα τέτοιο CS συνήθως βρίσκεται στο έμβολο και οι άξονες του ακροφυσίου, του CS και του κυλίνδρου συμπίπτουν (Εικ. 6β).

Ο κύκλος εργασίας των κινητήρων ντίζελ με ογκομετρικό σχηματισμό μίγματος χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• – Ο σχηματισμός μείγματος εξασφαλίζεται με λεπτή ψεκασμό του καυσίμου σε υψηλές μέγιστες πιέσεις ψεκασμού (ρ inprmax = 50150 MPa), ο στροβιλισμός στον καυστήρα συμβαίνει λόγω της μετατόπισης του αέρα από το διάκενο μεταξύ του ώμου του εμβόλου και της κεφαλής του κυλίνδρου όταν το έμβολο πλησιάζει το TDC ;
• – η ομοιόμορφη κατανομή του καυσίμου στον αέρα εξασφαλίζεται με αμοιβαίο συντονισμό του σχήματος του θαλάμου καύσης με το σχήμα και τη θέση των πυρσών καυσίμου.
• – η διαδικασία καύσης λαμβάνει χώρα στον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας σε b = 1,50-1,6 ή περισσότερο, επειδή Ως αποτέλεσμα της ανομοιόμορφης κατανομής του καυσίμου σε όλο τον όγκο του θαλάμου καύσης, με λιγότερο b δεν είναι δυνατό να εξασφαλιστεί καύση χωρίς καπνό, παρά το συντονισμό των σχημάτων του θαλάμου και των πυρσών, καθώς και τη χρήση υψηλή πίεσηένεση;
• – ο κύκλος λειτουργίας χαρακτηρίζεται από υψηλές μέγιστες πιέσεις καύσης p z και υψηλούς ρυθμούς αύξησης της πίεσης Dr/Dc.
• – οι κινητήρες με ογκομετρικό σχηματισμό μείγματος έχουν υψηλή απόδοση δείκτη. λόγω της σχετικά γρήγορης καύσης του καυσίμου στο TDC και της μικρότερης απώλειας θερμότητας στα τοιχώματα του καυστήρα, καθώς και των καλών ποιοτήτων εκκίνησης.

Η επιφάνεια των πίδακων καυσίμου, μέσω των οποίων οι ατμοί του καυσίμου διαχέονται στον περιβάλλοντα αέρα, είναι σημαντική. Η γωνία διασποράς των πίδακες καυσίμου συνήθως δεν υπερβαίνει τις 20°. Για να εξασφαλιστεί η πλήρης κάλυψη ολόκληρου του όγκου του θαλάμου καύσης με πίδακες και τη χρήση αέρα, ο αριθμός των οπών ψεκασμού του ακροφυσίου θα πρέπει θεωρητικά να είναι i c = 360/20 = 18.

Το μέγεθος της περιοχής ροής των οπών ψεκασμού f c καθορίζεται από τον τύπο και το μέγεθος του κινητήρα ντίζελ και τις συνθήκες μπροστά από τα στοιχεία εισαγωγής. Επηρεάζει σημαντικά τη διάρκεια και την πίεση της έγχυσης και περιορίζεται από τις συνθήκες για την εξασφάλιση καλού σχηματισμού μείγματος και απελευθέρωσης θερμότητας. Επομένως, εάν υπάρχει μεγάλος αριθμός οπών ψεκασμού, η διάμετρός τους θα πρέπει να είναι μικρή. Όσο μικρότερος είναι ο αριθμός των οπών ψεκασμού, τόσο πιο εντατικά ο αέρας οδηγείται σε περιστροφή για πλήρη καύση του καυσίμου, επειδή Σε αυτή την περίπτωση, το φορτίο πρέπει να περιστρέφεται κατά μια μεγαλύτερη γωνία σε μια χαρακτηριστική χρονική περίοδο, η οποία συνήθως θεωρείται ίση με τη διάρκεια του ψεκασμού καυσίμου. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός βιδωτού ή εφαπτομενικού καναλιού εισόδου.

Η δημιουργία περιστροφικής κίνησης του φορτίου κατά την εισαγωγή οδηγεί σε επιδείνωση της πλήρωσης των κυλίνδρων με αέρα. Μια αύξηση στη μέγιστη εφαπτομενική ταχύτητα tmax προκαλεί μείωση στο v (Εικ. 7). Σχηματισμός μίγματος κοντά στον τοίχο. Η μέθοδος σχηματισμού μείγματος, κατά την οποία το καύσιμο τροφοδοτείται στο τοίχωμα του θαλάμου καύσης και απλώνεται στην επιφάνειά του με τη μορφή λεπτής μεμβράνης πάχους 1214 μικρομέτρων, ονομάζεται τοίχος ή φιλμ.

Με τέτοιο σχηματισμό μίγματος, ο θάλαμος καύσης μπορεί να τοποθετηθεί ομοαξονικά με τον κύλινδρο και το ακροφύσιο μετατοπίζεται στην περιφέρειά του. Ένας ή δύο πίδακες καυσίμου κατευθύνονται είτε υπό οξεία γωνία προς το τοίχωμα του καυστήρα, το οποίο έχει σφαιρικό σχήμα (Εικ. 6δ), είτε κοντά και κατά μήκος του τοιχώματος του καυστήρα (Εικ. 6ε). Και στις δύο περιπτώσεις, το φορτίο οδηγείται σε μια αρκετά έντονη περιστροφική κίνηση (η εφαπτομενική ταχύτητα του φορτίου φτάνει τα 5060 m/s), η οποία προωθεί την εξάπλωση των σταγονιδίων καυσίμου κατά μήκος του τοιχώματος του θαλάμου καύσης. Το φιλμ καυσίμου εξατμίζεται λόγω της θερμότητας του εμβόλου.

Μετά την έναρξη της καύσης, η διαδικασία εξάτμισης αυξάνεται απότομα υπό την επίδραση της μεταφοράς θερμότητας από τη φλόγα στο φιλμ καυσίμου. Το εξατμισμένο καύσιμο παρασύρεται από τη ροή του αέρα και καίγεται στο μπροστινό μέρος της φλόγας που εξαπλώνεται από την πηγή ανάφλεξης. Όταν γίνεται έγχυση καυσίμου, λόγω της θερμότητας που δαπανάται για την εξάτμισή του, η θερμοκρασία φόρτισης μειώνεται σημαντικά (έως 150-200°C κατά μήκος των αξόνων των πίδακες). Αυτό καθιστά πιο δύσκολη την ανάφλεξη του καυσίμου λόγω της μείωσης του ρυθμού των χημικών αντιδράσεων που προηγούνται της φλόγας.

Μια σημαντική βελτίωση στην ευφλεκτότητα των καυσίμων χαμηλής περιεκτικότητας σε κετάνιο υποτιμάται καθώς αυξάνεται, η οποία σε ειδικούς κινητήρες ντίζελ πολλαπλών καυσίμων πρέπει να αυξηθεί σε 26. Για θαλάμους με σχηματισμό μίγματος κοντά στο τοίχωμα, ο κίνδυνος ψεκασμού με ανεπαρκές μήκος πίδακες καυσίμου είναι σημαντικά μικρότερο από ό,τι στην περίπτωση των θαλάμων με ογκομετρικό σχηματισμό μίγματος. Επομένως, η αύξηση δεν προκαλεί επιδείνωση στο σχηματισμό μείγματος. Με τη μέθοδο σχηματισμού μείγματος κοντά στο τοίχωμα, απαιτείται λιγότερο λεπτός ψεκασμός του καυσίμου. Η μέγιστη πίεση έγχυσης δεν υπερβαίνει τα 4045 MPa. Χρησιμοποιήστε μία ή δύο οπές ψεκασμού μεγάλης διαμέτρου.

Το CS που αναπτύχθηκε από το Central Scientific Research Institute Diesel (TsNIDI) έχει βρει εφαρμογή σε κινητήρες ντίζελ (Εικ. 6γ). Οι πυρσοί καυσίμου σε έναν τέτοιο θάλαμο πέφτουν στα πλευρικά τοιχώματα του κάτω από την άκρη εισόδου. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του σχηματισμού μείγματος είναι η αντίθετη κίνηση των πίδακες καυσίμου και φορτίου που μετατοπίζονται από τον χώρο πάνω από το έμβολο, γεγονός που συμβάλλει στην αύξηση της ποσότητας του καυσίμου που αιωρείται στον όγκο του θαλάμου καύσης και φέρνει αυτή τη διαδικασία πιο κοντά στο ογκομετρικό σχηματισμός μίγματος. Όταν χρησιμοποιείτε την κάμερα TsNIDI, χρησιμοποιούνται 35 οπές ακροφυσίων. Οι παράμετροι έγχυσης καυσίμου είναι κοντά σε αυτές που εμφανίζονται σε σταθμούς συμπίεσης των τύπων VTZ και YaMZ.

Σχηματισμός μίγματος όγκου-τοιχώματος. Αυτός ο σχηματισμός μίγματος συμβαίνει σε μικρότερες διαμέτρους καυστήρα, όταν μέρος του καυσίμου φτάνει στο τοίχωμά του και συγκεντρώνεται στο στρώμα κοντά στο τοίχωμα. Μέρος αυτού του καυσίμου βρίσκεται σε άμεση επαφή με το τοίχωμα του θαλάμου καύσης. Το άλλο τμήμα βρίσκεται στο οριακό στρώμα του φορτίου. Η μερική επαφή του καυσίμου στα τοιχώματα του θαλάμου καύσης και η εντατική ανάμειξη αέρα και σωματιδίων καυσίμου μειώνουν την ποσότητα των ατμών καυσίμου που σχηματίζεται κατά την περίοδο καθυστέρησης ανάφλεξης. Ως αποτέλεσμα, ο ρυθμός απελευθέρωσης θερμότητας στην αρχή της καύσης μειώνεται επίσης. Μόλις εμφανιστεί η φλόγα, οι ρυθμοί εξάτμισης και ανάμειξης αυξάνονται απότομα. Επομένως, η παροχή μέρους του καυσίμου στη ζώνη κοντά στον τοίχο δεν καθυστερεί την ολοκλήρωση της καύσης εάν η θερμοκρασία του τοίχου όπου τον χτυπούν οι πίδακες είναι εντός της περιοχής 200-300°C.

Σε d ks /D = 0,5-0,6 (Εικ. 6a, b, g), λόγω της σημαντικής επιτάχυνσης της περιστροφής του φορτίου όταν ρέει στο KS, είναι δυνατή η χρήση 35 οπών ψεκασμού επαρκώς μεγάλης διαμέτρου. Η εφαπτομενική συνιστώσα της ταχύτητας φόρτισης φτάνει τα 2530 m/s. Οι μέγιστες τιμές πίεσης έγχυσης, κατά κανόνα, δεν υπερβαίνουν τα 5080 MPa.

Λόγω του γεγονότος ότι κατά τη διάρκεια της διαδρομής διαστολής, κατά την αντίστροφη ροή φόρτισης από τον θάλαμο, μέρος του άκαυτου καυσίμου μεταφέρεται στον χώρο πάνω από τον εκτοπιστή, όπου υπάρχει αέρας που δεν έχει χρησιμοποιηθεί ακόμη για καύση. Δεν συμμετέχει πλήρως στη διαδικασία οξείδωσης. Επομένως, προσπαθούν να μειώσουν στο ελάχιστο τον όγκο φορτίου που βρίσκεται στο χώρο μεταξύ του εμβόλου (στη θέση TDC) και της κυλινδροκεφαλής, φέρνοντας το ύψος του d από (Εικ. 6a) σε 0,9-1 mm. Σε αυτή την περίπτωση, είναι σημαντικό να σταθεροποιηθεί το κενό κατά την κατασκευή και την επισκευή των κινητήρων ντίζελ. Θετικά αποτελέσματαΕλαχιστοποιεί επίσης το κενό μεταξύ της κεφαλής του εμβόλου και της επένδυσης και μειώνει την απόσταση από τον πυθμένα του εμβόλου έως τον πρώτο δακτύλιο συμπίεσης.

Σχηματισμός μίγματος σε χωριστούς θαλάμους καύσης. Οι χωρισμένοι θάλαμοι καύσης αποτελούνται από μια κύρια και μια βοηθητική κοιλότητα που συνδέονται με ένα λαιμό. Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται κυρίως καυστήρες vortex και προθάλαμοι.

Θάλαμοι καύσης Vortex.Ο θάλαμος καύσης στροβιλισμού (Εικ. 8) είναι ένας σφαιρικός ή κυλινδρικός χώρος που συνδέεται με τον χώρο πάνω από το έμβολο του κυλίνδρου μέσω ενός εφαπτομενικού καναλιού. Ο όγκος V K της δίνης KS 2 είναι περίπου 60-80% του συνολικού όγκου συμπίεσης V c, η διατομή f c του καναλιού σύνδεσης 3 είναι 1-5% της περιοχής του εμβόλου F p.

Κατά κανόνα, οι θάλαμοι καύσης vortex χρησιμοποιούν κλειστά ακροφύσια τύπου 1 ακίδας που παρέχουν ένα κοίλο ψεκασμό ψεκασμένου καυσίμου.

Όταν ο αέρας εισέρχεται στον θάλαμο στροβιλισμού από τον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης, ο αέρας στροβιλίζεται έντονα. Η δίνη του αέρα, επηρεάζοντας συνεχώς τον πυρσό καυσίμου που σχηματίζεται, προάγει τον καλύτερο ψεκασμό του καυσίμου και την ανάμειξή του με τον αέρα. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καύσης, η δίνη αέρα παρέχει την παροχή φρέσκου αέρα στον φακό και την απομάκρυνση των προϊόντων καύσης από αυτόν. Σε αυτή την περίπτωση, η ταχύτητα του στροβιλισμού πρέπει να είναι τέτοια ώστε κατά τη διάρκεια της έγχυσης καυσίμου ο αέρας να μπορεί να κάνει τουλάχιστον μία περιστροφή στο θάλαμο καύσης.

Η καύση λαμβάνει χώρα πρώτα σε έναν θάλαμο στροβιλισμού. Η αυξημένη πίεση προκαλεί τα προϊόντα καύσης και το μείγμα αέρα-καυσίμου να ρέει στον κύλινδρο, όπου ολοκληρώνεται η διαδικασία καύσης.

Στο Σχ. Το σχήμα 9 δείχνει τα δομικά στοιχεία των θαλάμων στροβιλισμού. Το κάτω μέρος του θαλάμου, κατά κανόνα, σχηματίζεται από ένα ειδικό ένθετο κατασκευασμένο από ανθεκτικό στη θερμότητα χάλυβα, το οποίο προστατεύει την κεφαλή από το κάψιμο. Η υψηλή θερμοκρασία του ενθέματος (800-900 K) βοηθά στη μείωση της περιόδου καθυστέρησης ανάφλεξης του καυσίμου στον καυστήρα. Ο έντονος σχηματισμός δίνης και η παρουσία ενός ενθέτου καθιστούν δυνατή την επίτευξη ενός σταθερού κύκλου λειτουργίας σε ένα ευρύ φάσμα συνθηκών φορτίου και ταχύτητας.

Ο κύκλος λειτουργίας του θαλάμου στροβιλισμού εξασφαλίζει καύση καυσίμου χωρίς καπνό σε χαμηλές αναλογίες περίσσειας αέρα (b = 1,2-1,3) λόγω της ευεργετικής επίδρασης μιας έντονης δίνης αέρα. Η καύση σημαντικού μέρους του καυσίμου σε έναν πρόσθετο θάλαμο που βρίσκεται έξω από τον κύλινδρο προκαλεί μείωση της μέγιστης πίεσης καύσης (ρ z = 7-8 MPa) και του ρυθμού αύξησης της πίεσης (0,3-0,4 MPa/°PKV) στο την άνω κοιλότητα του εμβόλου του κυλίνδρου σε πλήρες φορτίο.

Ο κύκλος λειτουργίας ενός κινητήρα στροβιλιζόμενου θαλάμου είναι λιγότερο ευαίσθητος στην ποιότητα του ψεκασμού καυσίμου, γεγονός που επιτρέπει τη χρήση ψεκαστών μονής οπής με χαμηλές μέγιστες πιέσεις ψεκασμού (p in = 20-25 MPa) και οπή ακροφυσίου σχετικά μεγάλης διαμέτρου - έως 1,5 mm.

Τα κύρια μειονεκτήματα του κινητήρα θαλάμου vortex είναι: αυξημένη ειδική κατανάλωση καυσίμου, που φτάνει τα 260270/(kWh) με πλήρες φορτίο, καθώς και χειρότερες ιδιότητες εκκίνησης σε σύγκριση με κινητήρες με αδιαίρετους καυστήρες. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείτε προθερμαντήρες σε θάλαμο στροβιλισμού, οι ιδιότητες εκκίνησης βελτιώνονται σημαντικά.

Η χαμηλότερη απόδοση των κινητήρων ντίζελ με στροβιλιστικούς θαλάμους εξηγείται από την αύξηση της μεταφοράς θερμότητας στα τοιχώματα των κύριων και πρόσθετων καυστήρων λόγω της πιο ανεπτυγμένης επιφάνειάς τους, της παρουσίας έντονου στρόβιλου στον καυστήρα, των μεγάλων υδραυλικών απωλειών όταν το υγρό εργασίας ρέει από τον κύλινδρο στον θάλαμο στροβιλισμού και πίσω, καθώς και συχνά μια αύξηση στη διάρκεια της διαδικασίας καύσης. Η επιδείνωση των ιδιοτήτων εκκίνησης του κινητήρα οφείλεται στη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα όταν ρέει στον θάλαμο στροβιλισμού και στην αύξηση της μεταφοράς θερμότητας στα τοιχώματα λόγω της ανεπτυγμένης επιφάνειας του πρόσθετου καυστήρα. Οι κινητήρες με σχηματισμό μίγματος θαλάμου δίνης περιλαμβάνουν κινητήρες ντίζελ τρακτέρ SMD, ZIL-136, D50, D54 και D75, κινητήρες ντίζελ αυτοκινήτων "Perkins", "Rover" (Μεγάλη Βρετανία) κ.λπ.

Ντίζελ προθάλαμου.Ο όγκος του προθάλαμου (Εικ. 10) είναι 25-35% του συνολικού όγκου συμπίεσης V s. Η περιοχή ροής των καναλιών σύνδεσης είναι ίση με 0,3-0,8% της επιφάνειας του εμβόλου. Το CS χρησιμοποιεί ένα μπεκ ψεκασμού μονής οπής (συνήθως πείρου) 1, το οποίο παρέχει έγχυση καυσίμου προς την κατεύθυνση των καναλιών σύνδεσης 3.

Σε έναν κινητήρα ντίζελ προθάλαμου, κατά τη διαδικασία συμπίεσης, ο αέρας ρέει εν μέρει στον προθάλαμο, όπου συνεχίζει να συμπιέζεται. Στο τέλος της συμπίεσης, εγχέεται καύσιμο σε αυτό, το οποίο αναφλέγεται και καίγεται, προκαλώντας ταχεία αύξηση της πίεσης. Μέρος του καυσίμου καίγεται στον προθάλαμο όγκο, γιατί η ποσότητα αέρα σε αυτό είναι περιορισμένη. Το άκαυτο καύσιμο μεταφέρεται από τα προϊόντα καύσης στον κύλινδρο, όπου επιπλέον ψεκάζεται και αναμιγνύεται επιμελώς με τον αέρα λόγω των έντονων ροών αερίου που δημιουργούνται. Η καύση μεταφέρεται στον χώρο πάνω από το έμβολο, προκαλώντας αύξηση της πίεσης του κυλίνδρου.

Έτσι, σε κινητήρες ντίζελ προθάλαμου, για το σχηματισμό μείγματος χρησιμοποιείται η ενέργεια του αερίου που ρέει από τον προθάλαμο λόγω της προκαταρκτικής καύσης μέρους του καυσίμου στον όγκο του.

Η χρήση μιας ροής αερίου για το σχηματισμό μίγματος καθιστά δυνατή την εντατικοποίηση της ανάμειξης του καυσίμου με τον αέρα με σχετικά χονδρό ψεκασμό του καυσίμου από ένα ακροφύσιο. Επομένως, οι κινητήρες ντίζελ προ-θάλαμου έχουν σχετικά χαμηλές αρχικές πιέσεις έγχυσης, που δεν υπερβαίνουν τα 10-15 MPa και ο συντελεστής περίσσειας αέρα σε πλήρες φορτίο είναι 1,3-1.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των κινητήρων ντίζελ προ-θάλαμου είναι η χαμηλή σοβαρότητα της καύσης του καυσίμου. Η πίεση αερίου στο χώρο πάνω από το έμβολο δεν είναι μεγαλύτερη από 5,56 MPa λόγω στραγγαλισμού αερίου στα κανάλια σύνδεσης.

Τα πλεονεκτήματα των κινητήρων ντίζελ προ-θάλαμου περιλαμβάνουν επίσης λιγότερη ευαισθησία του κύκλου λειτουργίας στον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται και στις αλλαγές στην ταχύτητα λειτουργίας. Το πρώτο εξηγείται από την επίδραση της θερμαινόμενης επιφάνειας του πυθμένα του προθάλαμου στις συνθήκες ανάφλεξης, το δεύτερο από την ανεξαρτησία της ενέργειας της ροής αερίου που ρέει από τον προθάλαμο από την ταχύτητα του εμβόλου. Η μέγιστη ταχύτητα περιστροφής για κινητήρες ντίζελ προθάλαμου με μικρό μέγεθος κυλίνδρου (μικρή διάμετρος) είναι 30.004.000 σ.α.λ.

Τα κύρια μειονεκτήματα του κινητήρα ντίζελ προθάλαμου είναι: η χαμηλή απόδοση καυσίμου λόγω θερμικών και υδραυλικών απωλειών που συμβαίνουν κατά τη ροή των αερίων, λόγω της εκτεταμένης διαδικασίας καύσης, καθώς και η αυξημένη συνολική επιφάνεια του θαλάμου καύσης. Η μέση πίεση των μηχανικών απωλειών p m σε κινητήρες ντίζελ προθάλαμου είναι 25-35% υψηλότερη από ό,τι σε κινητήρες με αδιαίρετους θαλάμους και η ειδική πραγματική κατανάλωση καυσίμου είναι 260.290 g/(kWh).

Όπως οι κινητήρες ντίζελ με στροβιλιζόμενο θάλαμο, οι κινητήρες ντίζελ με σχηματισμό μείγματος προθάλαμου έχουν χαμηλές ιδιότητες εκκίνησης. Ως εκ τούτου, αυτοί οι κινητήρες ντίζελ χαρακτηρίζονται συχνά από αυξημένο (έως 18-20) αναλογία συμπίεσης και είναι εξοπλισμένοι με προθερμαντήρες.

Χαρακτηριστικά σχηματισμού μείγματος κατά την υπερφόρτιση. Μια σημαντικά μεγαλύτερη παροχή κυκλικού καυσίμου θα πρέπει να πραγματοποιηθεί σε χρόνο όχι μεγαλύτερο από την παροχή καυσίμου σε έναν βασικό ατμοσφαιρικό κινητήρα ντίζελ. Για να αυξηθεί η παροχή κυκλικού καυσίμου και να διατηρηθεί η συνολική διάρκεια ψεκασμού dp, η αποτελεσματική περιοχή ροής των οπών ψεκασμού μπορεί να αυξηθεί σε ένα αποδεκτό όριο.

Η δεύτερη πιθανότητα είναι να αυξηθούν οι πιέσεις έγχυσης. Στην πράξη, συνήθως χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός αυτών των μέτρων. Η αύξηση της πίεσης έγχυσης, υπό άλλες ίδιες συνθήκες, παρέχει λεπτότερο και πιο ομοιόμορφο ψεκασμό του καυσίμου, ο οποίος μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα του σχηματισμού μείγματος. Ο απαιτούμενος βαθμός αύξησης της πίεσης έγχυσης καθορίζεται με βάση τον απαιτούμενο βαθμό επιτάχυνσης της διαδικασίας σχηματισμού μίγματος. Κατά την έγχυση σε πυκνότερο μέσο, ​​η γωνία διασποράς των πίδακες καυσίμου αυξάνεται.

Χαρακτηριστικά σχηματισμού μείγματος

Η σημειωθείσα τιμή της dp, εάν είναι απαραίτητο, μπορεί επίσης να μειωθεί με άλλες, πιο εντατικές μεθόδους εργασίας, ιδίως αυξάνοντας τη διάμετρο του εμβόλου της αντλίας καυσίμου και αυξάνοντας την κλίση των εκκέντρων της. Κατά τον εκσυγχρονισμό των υπερτροφοδοτούμενων κινητήρων ντίζελ, συχνά γίνονται σημαντικές αλλαγές σε όλα τα κύρια συστήματα και μηχανισμούς του: ο λόγος συμπίεσης, η ταχύτητα περιστροφής n μειώνονται, ο χρονισμός του ψεκασμού αλλάζει κ.λπ. Αυτά τα μέτρα, φυσικά, επηρεάζουν επίσης το σχηματισμό μείγματος στο σταθμό συμπίεσης.

Στην περίπτωση υπερτροφοδότησης αεριοστροβίλου, η πυκνότητα φόρτισης στον κύλινδρο αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας περιστροφής n και του φορτίου και η διάρκεια της περιόδου καθυστέρησης ανάφλεξης μειώνεται χρονικά. Για να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη διείσδυση πίδακες καυσίμου στο στρώμα αέρα κατά την περίοδο καθυστέρησης ανάφλεξης, ο εξοπλισμός τροφοδοσίας καυσίμου πρέπει να παρέχει μια πιο απότομη αύξηση στις τιμές πίεσης ψεκασμού με αυξανόμενη ταχύτητα περιστροφής n και φορτίο από ό,τι σε κινητήρα ντίζελ με φυσική αναπνοή. Σε υψηλά επίπεδα ώθησης, χρησιμοποιούνται μπεκ αντλίας και συστήματα καυσίμου τύπου μπαταρίας. Σε μικρού μεγέθους κινητήρες ντίζελ στροβιλιστικού θαλάμου επιβατικών αυτοκινήτων = 21-23.

Θάλαμοι καύσης Οι σύγχρονοι βενζινοκινητήρες με βαλβίδες εναέριας κυκλοφορίας χρησιμοποιούν κυρίως τους ακόλουθους τύπους θαλάμων καύσης: ημισφαιρικοί, πολυσφαιρικοί, σφηνοειδείς, επίπεδοι-οβάλ, σε σχήμα αχλαδιού, κυλινδρικοί. Υπάρχουν επιλογές μεικτού θαλάμου καύσης. Το σχήμα του θαλάμου καύσης καθορίζεται από τη θέση των βαλβίδων, το σχήμα της στεφάνης του εμβόλου, τη θέση του μπουζί και μερικές φορές δύο μπουζί και την παρουσία εκτοπιστών. Κατά το σχεδιασμό ενός κινητήρα, λαμβάνοντας υπόψη το καύσιμο που χρησιμοποιείται και μια δεδομένη αναλογία συμπίεσης, επιβάλλονται στους θαλάμους καύσης οι ακόλουθες απαιτήσεις: εξασφάλιση υψηλών ρυθμών καύσης, μείωση των απαιτήσεων για τον αριθμό οκτανίων του καυσίμου, ελάχιστες απώλειες με το ψυκτικό, χαμηλή τοξικότητα και δυνατότητα κατασκευής. Αυτό καθορίζεται από τις ακόλουθες συνθήκες:

Συμπαγής θάλαμος καύσης;
-αποτελεσματικός στροβιλισμός του μείγματος κατά την καύση.
-ελάχιστη αναλογία επιφάνειας

Θάλαμοι καύσης στον όγκο εργασίας των κυλίνδρων. Όπως έχει ήδη σημειωθεί, ένας από τους τρόπους για να αυξηθεί αποτελεσματικά Απόδοση κινητήραείναι η αύξηση του λόγου συμπίεσης. Ο κύριος λόγος για τον περιορισμό της αναλογίας συμπίεσης είναι ο κίνδυνος μη φυσιολογικών διεργασιών καύσης (έκρηξη, ανάφλεξη με λάμψη, βρυχηθμός κ.λπ.). Στους σύγχρονους κινητήρες παραγωγής με αρκετά υψηλούς λόγους συμπίεσης, η περαιτέρω αύξηση τους θα έχει σχετικά μικρό αποτέλεσμα και συνδέεται με την ανάγκη επίλυσης μιας σειράς προβλημάτων. Πρώτα απ 'όλα, αυτό είναι το περιστατικό έκρηξης. Είναι αυτό που καθορίζει τις απαιτήσεις για την αναλογία συμπίεσης και το σχήμα του θαλάμου καύσης. Μετά την ανάφλεξη του μίγματος εργασίας από έναν σπινθήρα, το μέτωπο της φλόγας εξαπλώνεται σε όλο τον θάλαμο καύσης, η πίεση και η θερμοκρασία σε αυτό το τμήμα της φόρτισης αυξάνονται στα 50...70 bar και στους 2000...2500 C, και χημικό προφλόγας αντιδράσεις συμβαίνουν στο τμήμα του μίγματος εργασίας που βρίσκεται πιο μακριά από το μπουζί. Σε χαμηλές στροφές στροφαλοφόρου, ειδικά σε κινητήρες με μεγάλες διαμέτρους κυλίνδρων, ο χρόνος για αυτές τις αντιδράσεις είναι μερικές φορές αρκετός ώστε το υπολειπόμενο φορτίο να καεί σε υψηλές ταχύτητες (έως 2000 m/s).

Η καύση έκρηξης αναγκάζει τα κρουστικά κύματα να ταξιδεύουν μέσω του θαλάμου καύσης με υψηλή ταχύτητα, προκαλώντας μεταλλικούς θορύβους χτυπήματος, που μερικές φορές λανθασμένα ονομάζονται χτύπημα των δακτύλων. Το κρουστικό κύμα, που καταστρέφει το στρώμα τοιχώματος των αερίων με χαμηλή θερμοκρασία, συμβάλλει στην αύξηση της μεταφοράς θερμότητας στα τοιχώματα του κυλίνδρου, του θαλάμου καύσης, των πλακών βαλβίδων και της κορώνας του εμβόλου, προκαλώντας την υπερθέρμανση τους και αυξάνοντας τις απώλειες θερμότητας στον κινητήρα. Η εργασία με ισχυρή έκρηξη οδηγεί σε γενική υπερθέρμανση του κινητήρα, υποβάθμιση της ισχύος και οικονομική απόδοση. Κατά την παρατεταμένη οδήγηση με έντονη έκρηξη, αρχίζει η διάβρωση των τοιχωμάτων του θαλάμου καύσης, τήξη και γδαρσίματα του εμβόλου, αυξημένη φθορά του πάνω μέρους του κυλίνδρου λόγω της διάσπασης του φιλμ λαδιού, σπάσιμο των γεφυρών μεταξύ των αυλακώσεων του οι δακτύλιοι εμβόλου και γρατσουνιές του καθρέφτη του κυλίνδρου, καύση της φλάντζας της κυλινδροκεφαλής. Μεταξύ των παραγόντων που επηρεάζουν τις απαιτήσεις για τον αριθμό οκτανίων του καυσίμου είναι η συμπαγή του θαλάμου καύσης, που χαρακτηρίζεται από το βαθμό αύξησης του όγκου του καμένου μέρους του μείγματος (σε % του συνολικού όγκου του θαλάμου καύσης) ως Το συμβατικό μέτωπο φλόγας απομακρύνεται από το μπουζί. Οι πιο συμπαγείς είναι οι ημισφαιρικοί θάλαμοι καύσης τύπου σκηνής, οι οποίοι έχουν χαμηλότερες απαιτήσεις σε οκτάνια. Ωστόσο, για να αυξηθεί ο λόγος συμπίεσης σε 9,5...10,5 σε ημισφαιρικούς ή πολυσφαιρικούς θαλάμους, μερικές φορές είναι απαραίτητο να γίνει κυρτό το κάτω μέρος του εμβόλου, γεγονός που επιδεινώνει σημαντικά τον βαθμό συμπαγούς και συνεπώς αυξάνει τις απαιτήσεις για τον αριθμό οκτανίων, οι οποίοι αυξάνονται κατά 3...5 μονάδες. Στους σύγχρονους κινητήρες με 4 βαλβίδες ανά κύλινδρο, το μπουζί βρίσκεται στο κέντρο του θαλάμου καύσης. Αυτό εξασφαλίζει τον μέγιστο βαθμό αύξησης του όγκου.

Μια άλλη παράμετρος που χαρακτηρίζει τις ιδιότητες κατά της κρούσης είναι ο βαθμός στροβιλισμού του μείγματος κατά τη διαδικασία καύσης. Η ένταση του στροβιλισμού εξαρτάται από την ταχύτητα και την κατεύθυνση της ροής του μείγματος στην είσοδο του θαλάμου καύσης. Ένας τρόπος δημιουργίας έντονων αναταράξεων είναι να αυξηθεί η περιοχή του εκτοπιστή (ο όγκος που βρίσκεται μεταξύ του πυθμένα του εμβόλου και του επιπέδου της κυλινδροκεφαλής) προκειμένου να στροβιλιστεί η φόρτιση για να αυξηθεί ο ρυθμός καύσης. Οι εκτοπιστές έχουν σφηνοειδείς, ωοειδείς θαλάμους καύσης σε σχήμα αχλαδιού. Αντικαθιστώντας τον επίπεδο οβάλ θάλαμο καύσης με έναν σε σχήμα αχλαδιού, αυξάνοντας έτσι την περιοχή του εκτοπιστή ενώ ταυτόχρονα μειώνεται το ύψος του στους κινητήρες αυτοκινήτων UAZ, ήταν δυνατή η αύξηση της σχέσης συμπίεσης κατά 0,5 χωρίς αλλαγή των απαιτήσεων για καύσιμο οκτάνιο, λόγω του οποίου η κατανάλωση καυσίμου μειώθηκε κατά 5...7 %, και η ισχύς αυξήθηκε κατά 4... 5%. Για κινητήρες UZAM 331 και ορισμένους κινητήρες φορτηγών (ZIL-508.10), για να δημιουργηθεί μια κίνηση στροβιλισμού του φορτίου μπροστά από τη βαλβίδα εισαγωγής, το κανάλι έγινε σε σχήμα σαλιγκαριού. Ωστόσο, σε υψηλές ταχύτητες μείγματος αυτό οδήγησε σε αύξηση της αντίστασης και, κατά συνέπεια, μείωση των δεικτών ισχύος. Επομένως, τα τελευταία μοντέλα κινητήρων UZAM παράγονται με συμβατικό αγωγό εισαγωγής. Οι ημισφαιρικοί, πολυσφαιρικοί κυλινδρικοί θάλαμοι καύσης δεν έχουν ουσιαστικά κανένα μετατοπιστή, επομένως οι αντικρουστικές τους ιδιότητες (σύμφωνα με τον δείκτη έκρηξης) είναι κατώτερες από τους θαλάμους με εκτοπιστές. Κατά τη μαζική παραγωγή κινητήρων, λόγω αποκλίσεων στις διαστάσεις των τμημάτων του μηχανισμού στροφάλου και του όγκου του θαλάμου καύσης, ο πραγματικός λόγος συμπίεσης ενός κινητήρα ενός μοντέλου μπορεί να διαφέρει σημαντικά (εντός μιας μονάδας). Επομένως, ένα αυτοκίνητο του ίδιου μοντέλου απαιτεί συχνά βενζίνη με διαφορετικούς αριθμούς οκτανίων. Ο πραγματικός λόγος συμπίεσης μπορεί να προσδιοριστεί κατά προσέγγιση χρησιμοποιώντας ένα μετρητή συμπίεσης.

Α - ημισφαιρικό? β - ημισφαιρικό με εκτοπιστή. γ - σφαιρικό? g - σκηνή? d - επίπεδο οβάλ. e - σφήνα?

h - κυλινδρικός θάλαμος καύσης στο έμβολο.

Για να ικανοποιηθούν αυτές οι απαιτήσεις, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί έντονη κατευθυνόμενη κίνηση του αέρα, αλλά αυτή η διαδικασία πρέπει να οργανωθεί έτσι ώστε η ποσότητα του αέρα που απαιτείται για την καύση να αναμιγνύεται με το καύσιμο που εγχέεται. Κατ' αρχήν, υπάρχουν δύο δυνατότητες για το σκοπό αυτό: η κατεύθυνση είτε του αέρα προς το καύσιμο είτε του καυσίμου στον αέρα. Οι κινητήρες ντίζελ αυτοκινήτων χρησιμοποιούν και τις δύο μεθόδους.

Στο πρώτο από αυτά, το καύσιμο εγχέεται απευθείας στον κύλινδρο με πολλούς πίδακες (δάδες), οι οποίοι φυσούνται από ένα περιστρεφόμενο ρεύμα αέρα. Ο ρυθμός ροής πρέπει να διασφαλίζει ότι ο αέρας ταξιδεύει από τον έναν πίδακα στον άλλο κατά την καύση.

Ο αριθμός των πίδακες, ωστόσο, είναι περιορισμένος, και επομένως η απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου πρέπει να εγχυθεί με μια ορισμένη ταχύτητα για να εξασφαλιστεί καλή ψεκασμός. Εάν το καύσιμο είναι καλά ψεκασμένο, ζεσταίνεται γρήγορα μετά την έγχυση στον ζεστό αέρα και ο χρόνος πριν την ανάφλεξή του (η λεγόμενη καθυστέρηση ανάφλεξης) μειώνεται. Είναι απαραίτητος ένας σύντομος χρόνος καθυστέρησης ανάφλεξης, ώστε η ποσότητα του καυσίμου που παρέχεται στον θάλαμο καύσης κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου να μην είναι τόσο μεγάλη ώστε μετά την ανάφλεξη να προκαλεί απότομη αύξηση της πίεσης και μεγαλύτερη ακαμψία του κινητήρα. Η ρύθμιση της διαδικασίας καύσης μπορεί να διασφαλιστεί από το νόμο της παροχής καυσίμου σε ένα ήδη αναφλεγμένο περιβάλλον.

Εάν καθοριστεί η ταχύτητα, ο χρόνος και η ποσότητα του παρεχόμενου καυσίμου, τότε μπορεί να υπολογιστεί η διάμετρος των οπών ισχύος του ακροφυσίου του μπεκ, λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό τους. Για την εξάλειψη του κινδύνου οπτανθρακοποίησης και τη διασφάλιση της κατασκευαστικής ικανότητας των ακροφυσίων εγχυτήρα, η ελάχιστη διάμετρος οπής περιορίζεται στα 0,25-0,3 mm. Επομένως, ο αριθμός τους στους κινητήρες ντίζελ αυτοκινήτων δεν ξεπερνά τους 4-5. Σύμφωνα με αυτό, θα πρέπει να ρυθμιστεί η ένταση της περιστροφής του αέρα. Η περιστροφική κίνηση του αέρα στον κύλινδρο μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας έναν εφαπτομενικό ή ελικοειδή αγωγό εισαγωγής. Ακριβώς όπως με τους βενζινοκινητήρες, μπορεί να δημιουργηθεί πρόσθετος στροβιλισμός φόρτισης σε έναν κινητήρα ντίζελ στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης εκτοπίζοντας τον αέρα από το χώρο μεταξύ του πυθμένα του εμβόλου και της κυλινδροκεφαλής.

Ο σχηματισμός μείγματος με τη δεύτερη μέθοδο - παροχή καυσίμου στον αέρα - είναι δύσκολος εάν δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεγάλος αριθμός μπεκ. Σε κινητήρες ντίζελ με χωριστούς θαλάμους καύσης (θάλαμος προθάλαμου και στροβιλισμού), η έγχυση πραγματοποιείται με τέτοιο τρόπο ώστε όλο το καύσιμο να τροφοδοτείται σε έναν βοηθητικό θάλαμο μικρού όγκου που περιέχει μόνο μέρος του αέρα που εισέρχεται στον κύλινδρο. Όταν το καύσιμο αναφλέγεται σε αυτόν τον θάλαμο, η πίεση αυξάνεται και μετατοπίζει το άκαυστο καύσιμο στον όγκο του κύριου θαλάμου καύσης πάνω από το έμβολο, όπου ολοκληρώνεται η καύση.

Έτσι, σύμφωνα με τη μέθοδο σχηματισμού του μείγματος, γίνεται διάκριση μεταξύ κινητήρων ντίζελ με άμεση έγχυση καυσίμου στον κύλινδρο και κινητήρων ντίζελ με διαχωρισμένο θάλαμο καύσης. Με την άμεση έγχυση, ο θάλαμος καύσης σχηματίζεται στο έμβολο, το οποίο έχει υψηλότερη θερμοκρασία από την ψυχόμενη κυλινδροκεφαλή. Αυτό μειώνει την απώλεια θερμότητας των καυτών αερίων στα τοιχώματα του θαλάμου καύσης. Ο θάλαμος καύσης πρέπει να είναι συμπαγής έτσι ώστε η απώλεια θερμότητας κατά τη συμπίεση του αέρα να μην είναι επίσης μεγάλη και, επομένως, να μην απαιτεί υπερβολική θερμότητα για να επιτευχθεί η απαραίτητη θερμοκρασία για την ανάφλεξη του καυσίμου. υψηλού βαθμούσυμπίεση. Ο λόγος συμπίεσης ενός κινητήρα ντίζελ περιορίζεται από πάνω από το φορτίο στον μηχανισμό του στρόφαλου και τις απώλειες τριβής και από κάτω από τις συνθήκες για την εξασφάλιση της λεγόμενης ψυχρής εκκίνησης. Με άμεσο ψεκασμό, ο λόγος συμπίεσης ε κυμαίνεται από 15 έως 18. Κατά την ψυχρή εκκίνηση, οι κινητήρες ντίζελ αυτού του τύπου δεν απαιτούν πρόσθετα μέτραγια να διασφαλιστεί η ανάφλεξη του καυσίμου.

Σε έναν κινητήρα ντίζελ με χωρισμένο θάλαμο καύσης, ο αέρας εισέρχεται στον βοηθητικό θάλαμο μέσω του καναλιού σύνδεσης με υψηλή ταχύτητα κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης και ταυτόχρονα ψύχεται σημαντικά. Επομένως, για να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη θερμοκρασία κατά τη στιγμή της ανάφλεξης, απαιτείται υψηλότερος λόγος συμπίεσης - από 20 έως 24, αλλά παρόλα αυτά, όταν ο κινητήρας εκκινείται κρύα, ο αέρας στον βοηθητικό θάλαμο πρέπει να προθερμανθεί χρησιμοποιώντας έναν ειδικό προθερμαντήρα , το οποίο σβήνει μετά την εκκίνηση του κινητήρα.

Η επιφάνεια των κύριων και βοηθητικών θαλάμων καύσης είναι πολύ μεγάλη και η ταχύτητα κίνησης του αέρα κοντά στα τοιχώματά τους φτάνει επίσης σε υψηλές τιμές. Αυτό σημαίνει αυξημένη μεταφορά θερμότητας στους τοίχους, δηλ. αυξημένες απώλειες θερμότητας. Από αυτή την άποψη, οι κινητήρες ντίζελ με ξεχωριστό θάλαμο καύσης έχουν υψηλότερη ειδική κατανάλωση καυσίμου από τους κινητήρες ντίζελ με άμεσο ψεκασμό.

Έτσι, οι κινητήρες ντίζελ με άμεσο ψεκασμό καυσίμου είναι πιο οικονομικοί. Το μειονέκτημά τους είναι ο σημαντικός θόρυβος κατά την καύση, αλλά στα τελευταία σχέδια αυτό το μειονέκτημα έχει πρακτικά εξαλειφθεί. Η κύρια αιτία του θορύβου είναι ο υψηλός ρυθμός συσσώρευσης πίεσης στην αρχική φάση της καύσης. Για την εξάλειψη αυτού του φαινομένου, είναι απαραίτητο να μειωθεί η περίοδος καθυστέρησης ανάφλεξης και να ελεγχθεί η περαιτέρω πορεία της διαδικασίας καύσης μέσω του νόμου της παροχής καυσίμου.

Καλά αποτελέσματα στη μείωση της σκληρότητας λειτουργίας έχουν επιτευχθεί σε κινητήρες ντίζελ MAN που χρησιμοποιούν έναν σφαιρικό θάλαμο καύσης που βρίσκεται στο έμβολο.

Το ακροφύσιο σε αυτούς τους κινητήρες ντίζελ έχει μόνο δύο οπές, μέσω της μίας από τις οποίες ο κύριος όγκος του καυσίμου εγχέεται στο τοίχωμα του θαλάμου καύσης και μέσω της άλλης, ένα μικρότερο πιλοτικό τμήμα κατευθύνεται στο μέσο του θαλάμου, όπου το ο αέρας έχει την υψηλότερη θερμοκρασία. Στον αέρα στο θάλαμο δίνεται έντονη περιστροφή. Το καύσιμο που βρίσκεται στο τοίχωμα του θαλάμου είναι σχετικά κρύο και επομένως η ανάφλεξη ολόκληρης της μάζας του δεν συμβαίνει αμέσως. Οι ατμοί του καυσίμου εισέρχονται σταδιακά στη ροή του αέρα από τα τοιχώματα του θαλάμου, αναμιγνύονται μαζί του και το μείγμα αέρα-καυσίμου που προκύπτει αναφλέγεται. Ταυτόχρονα, διασφαλίζεται η μαλακή και αρκετά οικονομική λειτουργία του κινητήρα, σε σχέση με την οποία πολλά παρόμοια σχηματικό διάγραμμαεπιλογές για αυτήν τη ροή εργασίας.

Συγκεκριμένα, σε έναν κυλινδρικό θάλαμο καύσης που κατασκευάζει η Deutz (Γερμανία), ένας πίδακας εγχέεται παράλληλα με τον άξονα του θαλάμου στον χώρο κοντά στον τοίχο. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο μπορούν επίσης να αξιολογηθούν θετικά. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι με τέτοιο σχηματισμό μείγματος, πολλά εξαρτώνται από τη θερμοκρασία των τοιχωμάτων του θαλάμου καύσης.

Όταν η διαδικασία καύσης καθυστερήσει, η θερμότητα που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της διαδρομής εκτόνωσης δεν χρησιμοποιείται πλήρως (βλ. Εικ. 3 στο άρθρο «Η επίδραση του λόγου συμπίεσης στην υποδεικνυόμενη απόδοση του κινητήρα»), γεγονός που αυξάνει την ειδική κατανάλωση καυσίμου, δηλ. τα πλεονεκτήματα του καυσίμου άμεσου ψεκασμού χάνονται στην πραγματικότητα. Στους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους δακτυλιοειδείς θαλάμους καύσης, το καύσιμο εγχέεται κατά μήκος της ακτίνας του θαλάμου στο τοίχωμά του με πολλούς συμμετρικούς πίδακες που βρίσκονται σε μεγάλη γωνία ως προς τον κατακόρυφο άξονα. Κατά τη διάρκεια της καύσης, μέρος του καυσίμου αντιδρά πρώτο, αναμεμειγμένο με αέρα ακριβώς στον τοίχο. Τα αέρια που παράγονται κατά την καύση έχουν υψηλή θερμοκρασία και χαμηλή πυκνότητα. Όταν το φορτίο περιστρέφεται έντονα, ο ψυχρός αέρας από το κεντρικό τμήμα του θαλάμου εισέρχεται στα τοιχώματα του θαλάμου λόγω της φυγόκεντρης δύναμης, ωθώντας τα ελαφριά προϊόντα καύσης προς το κέντρο. Ακριβώς κοντά στους τοίχους, ο αέρας αναμιγνύεται με το καύσιμο. Στο εργαστήριο της εταιρείας Ricardo (Αγγλία), αυτή η διαδικασία καταγράφηκε σε φιλμ.

Σε κινητήρες ντίζελ με χωρισμένους θαλάμους καύσης, ο βοηθητικός θάλαμος είναι αρκετά απλός στη δημιουργία ακόμη και με μικρές διαμέτρους κυλίνδρων. Αυτό είναι πολύ σημαντικό κατά τη μετατροπή ενός βενζινοκινητήρα σε ντίζελ. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε με επιτυχία υπό την ηγεσία του P. Hofbauer στον κινητήρα ενός αυτοκινήτου Volkswagen Golf (Εικ. 1).

Στην κυλινδροκεφαλή αλουμινίου σχηματίστηκε ένας μικρός θάλαμος καύσης στροβιλισμού με εγχυτήρα και προθερμαντήρα. Η εσοχή στον πυθμένα του εμβόλου και η έξοδος του καναλιού που συνδέει το θάλαμο στροβιλισμού με τον κύλινδρο γίνονται με τον συνήθη τρόπο. Ο όγκος του θαλάμου vortex ήταν 48% του όγκου ολόκληρου του θαλάμου καύσης. Ο κυβισμός του κινητήρα αυξήθηκε από 1100 cm 3 σε 1500 cm 3, ο λόγος συμπίεσης ε = 23,5. Η ισχύς αυτού του κινητήρα ντίζελ στις 5000 rpm ήταν 37 kW.

Ειδική κατανάλωσηκαύσιμο με ταχύτητα περιστροφής n = 2500 min -1 των κινητήρων ντίζελ και βενζίνης του αυτοκινήτου Volkswagen Golf φαίνεται στο Σχ. 2.

Σε μια μέση ενεργή πίεση p e = 0,2 MPa, η ειδική κατανάλωση καυσίμου ενός κινητήρα ντίζελ είναι 25% χαμηλότερη. Καθώς το φορτίο αυξάνεται, η διαφορά στην απόδοση καυσίμου μεταξύ ενός βενζινοκινητήρα και ενός κινητήρα ντίζελ μειώνεται και όταν λειτουργεί με πλήρες φορτίο είναι μηδενική. Η μείωση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου σε μερικό φορτίο είναι πολύ σημαντική, καθώς για τα επιβατικά αυτοκίνητα αυτά είναι τα πιο τυπικά προγράμματα οδήγησης σε αστικές συνθήκες.

Οι επιλογές σχεδίασης για έναν κινητήρα ντίζελ Volkswagen, που διαφέρουν ως προς την τοποθέτηση του μπεκ ψεκασμού και του προθερμαντήρα, φαίνονται στην Εικ. 1. Η αλλαγή της θέσης του προθερμαντήρα έφερε μείωση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου και μείωση του καπνού των καυσαερίων, κάτι που αντικατοπτρίζεται στα γραφήματα που φαίνονται στο Σχ. 3, α. Η επίδραση του φορτίου, δηλαδή η μέση ενεργός πίεση p e στους ίδιους δείκτες όταν ο κινητήρας λειτουργεί με σταθερή ταχύτητα 3000 rpm, φαίνεται στο Σχ. 3, β. Η βελτίωση είναι ξεκάθαρα ορατή σε όλους τους τρόπους λειτουργίας του κινητήρα. Η επιλογή Β (βλ. Εικ. 1) διαφέρει ως προς τη θέση του προθερμαντήρα σε σχέση με την κατεύθυνση περιστροφής του αέρα στο θάλαμο στροβιλισμού. Αυτός ο σχεδιασμός, ωστόσο, είναι αρκετά περίπλοκος όταν εφαρμόζεται στην παραγωγή.

Η ενεργειακή κρίση έχει ωθήσει πολλούς σχεδιαστές βενζινοκινητήρων αυτοκινήτων να τους μετατρέψουν σε κινητήρες ντίζελ προκειμένου να αυξήσουν την απόδοση του δείκτη. Ο σχεδιαστής και ερευνητής από τη Γερμανία L. Elsbett πέτυχε έως και 20% κατά τη μετατροπή βενζινοκινητήρων. Οι πετρελαιοκινητήρες της ELKO χρησιμοποιούν άμεσο ψεκασμό καυσίμου με ένα ακροφύσιο ενός ακροφυσίου σε έναν σφαιρικό θάλαμο καύσης που βρίσκεται στο κάτω μέρος του εμβόλου. Ο άξονας πίδακα διαιρεί την ακτίνα του θαλάμου στο μισό στο σημείο τομής με αυτόν. Η οργάνωση της διαδικασίας εργασίας χρησιμοποιεί το αποτέλεσμα της μετακίνησης θερμών προϊόντων καύσης χαμηλής πυκνότητας στο κέντρο ενός φορτίου αέρα που περιστρέφεται στον θάλαμο καύσης. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνει χώρα καλή ανάμειξη του καιόμενου μίγματος με τον αέρα και δεδομένου ότι η καύση γίνεται κυρίως στο κέντρο του θαλάμου, οι απώλειες θερμότητας στα τοιχώματά του είναι σχετικά μικρές.

Το έμβολο αποτελείται από δύο μέρη, και το πάνω μέρος με τον θάλαμο καύσης και τους δακτυλίους εμβόλου που στεγάζονται σε αυτό είναι κατασκευασμένο από χάλυβα. Ο χάλυβας έχει μεγάλη θερμική αντοχή και χειρότερη θερμική αγωγιμότητα από το αλουμίνιο, και επομένως η επιφάνεια του θαλάμου καύσης έχει υψηλότερη θερμοκρασία, η οποία, με τη σειρά της, μειώνει τη μεταφορά θερμότητας από τα θερμά αέρια στα τοιχώματα του θαλάμου.

Αυτή η λύση αποτρέπει επίσης την αυξημένη φθορά των αυλακώσεων του εμβόλου, κάτι που είναι χαρακτηριστικό για τα έμβολα ντίζελ αλουμινίου.

Η φούστα του εμβόλου, που χρησιμεύει ως οδηγός, είναι κατασκευασμένη από κράμα αλουμινίου και συνδέεται με το πάνω μέρος μέσω ενός πείρου εμβόλου. Αυτός ο σχεδιασμός του εμβόλου έχει τις ιδιότητες ενός σταυροειδούς κεφαλής, δηλαδή μειώνει τις πλευρικές δυνάμεις που ασκούνται στο τοίχωμα του κυλίνδρου που προκύπτουν κατά την κίνηση της μπιέλας και δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την εξάλειψη, η οποία είναι μία από τις πηγές θορύβου κατά την λειτουργία του ανακλινόμενου κινητήρα ροπής, που δρα στο πάνω μέρος του εμβόλου.

Για τη μείωση της ειδικής πίεσης στον πείρο του εμβόλου, η άνω κεφαλή της μπιέλας και οι προεξοχές της στεφάνης του εμβόλου έχουν μια σφηνοειδή διατομή κατά μήκος του άξονα του πείρου. Εξαιτίας αυτού, η περιοχή του πάνω μέρους της κεφαλής της στεφάνης του εμβόλου είναι μεγαλύτερη από το κάτω μέρος της. Ομοίως, το κάτω μέρος του δακτυλίου της μπιέλας έχει επίσης μεγαλύτερη επιφάνεια από το πάνω μέρος. Οι άκρες του πείρου του εμβόλου απορροφούν μόνο μικρές δυνάμεις από το περίβλημα του εμβόλου.

Εξαιρούνται τα κανάλια νερού στην κυλινδροκεφαλή του πετρελαιοκινητήρα ΕΛΚΟ. Η θερμότητα αφαιρείται μόνο από τα πιο σημαντικά σημεία, όπως γέφυρες μεταξύ βαλβίδων και οπές εγχυτήρα χρησιμοποιώντας λάδι που κυκλοφορεί μέσα από ειδικά τρυπημένα κανάλια με διάμετρο 6-8 mm. Προκειμένου να μειωθεί η απαγωγή θερμότητας, οι κύλινδροι ψύχονται έτσι ώστε η θερμοκρασία της άνω ζώνης τους να μην υπερβαίνει τη θερμοκρασία που απαιτείται για τη διασφάλιση της λίπανσης.

Με μια τέτοια μείωση της απομάκρυνσης θερμότητας στο σύστημα ψύξης, αφαιρείται μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας, αλλά με τα καυσαέρια, που φυσικά οδηγεί στη χρήση στροβίλου για τη χρήση αυτής της θερμότητας. Η ειδική κατανάλωση καυσίμου των κινητήρων ντίζελ ΕΛΚΟ φαίνεται στο Σχ. 4, το οποίο παρουσιάζει τα πολυπαραμετρικά χαρακτηριστικά ενός πεντακύλινδρου κινητήρα ντίζελ με κυβισμό 2300 cm 3 και ισχύ 80 kW (Εικ. 4, α) και ενός εξακύλινδρου κινητήρα diesel με κυβισμό 13.300 cm 3 (Εικ. 4, β). Και οι δύο κινητήρες ντίζελ διαθέτουν υπερτροφοδότηση αεριοστροβίλου χωρίς ενδιάμεση ψύξη του αέρα πλήρωσης.

Η μείωση της μεταφοράς θερμότητας στο σύστημα ψύξης επιτρέπει τη χρήση ενός μικρότερου ψυγείου και, κατά συνέπεια, ενός ανεμιστήρα χαμηλότερης ισχύος. Εάν λάβουμε υπόψη την ανάγκη θέρμανσης του αυτοκινήτου κατά την ψυχρή περίοδο, για την οποία η θερμότητα που αφαιρείται από τον κινητήρα είναι αρκετά επαρκής, τότε μπορεί να μην απαιτείται καθόλου ψυγείο για την ψύξη του κινητήρα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Κατά τη σύγκριση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η επίδραση ορισμένων παραγόντων. Έτσι, παρά μεγαλύτερη διάμετροκύλινδρο, οι πιο ευνοϊκές συνθήκες είναι διαθέσιμες για την επίτευξη χαμηλής ειδικής κατανάλωσης καυσίμου. Η αναλογία της διαμέτρου του κυλίνδρου προς τη διαδρομή του εμβόλου είναι επίσης σημαντική. Ο L. Elsbett αποκαλεί τη μηχανή ντίζελ του «θερμομονωμένη», κάτι που είναι ένα σίγουρο βήμα προς τη δημιουργία ενός αδιαβατικού κινητήρα, το οποίο θα συζητηθεί στα επόμενα κεφάλαια του βιβλίου. Ορισμένα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του κινητήρα ντίζελ ELKO φαίνονται στο Σχ. 5.

Οι κινητήρες ντίζελ άμεσου ψεκασμού, σε σύγκριση με τους κινητήρες ντίζελ με χωρισμένους θαλάμους καύσης, έχουν καλύτερες συνθήκες για τη μείωση των απωλειών θερμότητας στο σύστημα ψύξης. Αναφέρθηκε ήδη παραπάνω για λιγότερο εντατική ψύξη της επιφάνειας του θαλάμου καύσης και μείωση της ταχύτητας κίνησης των καυτών αερίων κοντά στους τοίχους. Ωστόσο, ακόμη και με άμεση έγχυση, μπορούν να δημιουργηθούν διαφορετικές συνθήκες για την απομάκρυνση της θερμότητας. Ως παράδειγμα στο Σχ. Το σχήμα 6 δείχνει τη διαδικασία βελτίωσης του θαλάμου καύσης του κινητήρα ντίζελ Tatra 111A (Τσεχοσλοβακία).

Η πρώτη έκδοση αυτού του αερόψυκτου κινητήρα ντίζελ χρησιμοποιούσε έναν ημισφαιρικό θάλαμο καύσης. Με αυτόν τον τρόπο, με τη βοήθεια μεγάλων βαλβίδων, επιδίωξαν να επιτύχουν καλό γέμισμα του κυλίνδρου και, χάρη στη μεγάλη γωνία κάμπερ της βαλβίδας, να παράσχουν τη δυνατότητα δημιουργίας πτερυγίων ψύξης στην περιοχή της έδρας της βαλβίδας εξαγωγής . Για να επιτευχθεί ο απαιτούμενος όγκος του θαλάμου καύσης, ο πυθμένας του εμβόλου είχε σχήμα θόλου, ο θάλαμος καύσης έχασε τη συμπαγή του μορφή και οι ανεπτυγμένες επιφάνειες ψύξης οδήγησαν σε μεγάλες απώλειες θερμότητας και χαμηλές θερμοκρασίεςστο τέλος της συμπίεσης.

Μειώνοντας τη γωνία κάμπερ της βαλβίδας και χρησιμοποιώντας μια σχεδόν παράλληλη διάταξη, πετύχαμε σχεδόν επίπεδο πυθμένα της κυλινδροκεφαλής και μείωση της επιφάνειας ψύξης. Ο θάλαμος καύσης τοποθετήθηκε στην κορώνα του εμβόλου και έγινε πιο συμπαγής. Η θερμοκρασία των τοιχωμάτων του θαλάμου καύσης στο έμβολο αυξήθηκε και η απομάκρυνση θερμότητας μέσω αυτών μειώθηκε. Ο στενός λαιμός του θαλάμου καύσης εξασφάλιζε έντονο στροβιλισμό αέρα κατά τη συμπίεση, γεγονός που συνέβαλε στη βελτίωση του σχηματισμού μίγματος και στη ρύθμιση της διαδικασίας καύσης. Έτσι, οι απώλειες θερμότητας κατά την καύση μειώθηκαν, οι συνθήκες ψυχρής εκκίνησης βελτιώθηκαν και ο θόρυβος μειώθηκε. Η ειδική κατανάλωση καυσίμου μειώθηκε κατά 15%. Σύγκριση της αρχικής και της εκσυγχρονισμένης έκδοσης του θαλάμου καύσης που φαίνεται στο Σχ. Το 6 είναι ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο ο σχεδιασμός του θαλάμου καύσης μπορεί να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου.

Ρύζι. 9.3.

δαχτυλίδι.Σωληνοειδής 1, (πάνω στην Εικ. 9.3) ο θάλαμος καύσης αποτελείται από ένα σωλήνα φλόγας 2. μέσα στο οποίο οργανώνεται η διαδικασία καύσης και το περίβλημα (περίβλημα)

ΣΕ σωληνοειδής-δακτύλιοςΣτο θάλαμο, όλοι οι σωλήνες φλόγας περικλείονται σε ένα κοινό περίβλημα, το οποίο έχει εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες που καλύπτουν τον άξονα του κινητήρα.

ΣΕ εγκύκλιοςΣτον θάλαμο καύσης (κάτω στο Σχ. 9.3), ο σωλήνας φλόγας έχει το σχήμα διατομής ενός δακτυλίου, ο οποίος καλύπτει επίσης τον άξονα του κινητήρα.

Η θέση και ο τύπος των μπεκ που χρησιμοποιούνται για την παροχή καυσίμου στους θαλάμους καύσης μπορεί επίσης να ποικίλλει. Ωστόσο, παρά τη μεγάλη ποικιλία σχεδίων και μορφών σχεδιασμού των κύριων θαλάμων καύσης, η διαδικασία καύσης σε αυτούς είναι οργανωμένη σχεδόν πανομοιότυπα.

Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά της οργάνωσης της διαδικασίας καύσης στους κύριους θαλάμους καύσης ενός κινητήρα αεριοστροβίλου είναι ότι πρέπει να προχωρήσει με σχετικά μεγάλους συντελεστές περίσσεια αέρα. Στις επί του παρόντος πραγματοποιηθείσες θερμοκρασίες αερίου μπροστά από τον στρόβιλο είναι της τάξης του = 1800...1600 K και κάτω, όπως έχει ήδη σημειωθεί, η τιμή του συντελεστή περίσσειας αέρα (μέσος όρος για ολόκληρο τον θάλαμο) πρέπει να είναι 2,0...3,0 ή περισσότερο. Με τέτοιες αξίες ένα ομοιογενές μείγμα καυσίμου-αέρα, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, δεν αναφλέγεται ούτε καίγεται. Με μια απότομη μείωση της παροχής καυσίμου στον κινητήρα, η οποία μπορεί να συμβεί υπό συνθήκες λειτουργίας, ο συντελεστής περίσσειας αέρα μπορεί να φτάσει ακόμη σημαντικά υψηλότερες τιμές (έως 20...30 ή περισσότερο).

Το δεύτερο σημαντικό χαρακτηριστικό αυτών των θαλάμων είναι ότι η ταχύτητα ροής αέρα ή το μείγμα καυσίμου-αέρα σε αυτούς (επιλεγμένο λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις για τις συνολικές διαστάσεις του κινητήρα) υπερβαίνει σημαντικά την ταχύτητα διάδοσης της φλόγας. Και, εάν δεν ληφθούν ειδικά μέτρα, η φλόγα θα παρασυρθεί από τη ροή έξω από τον θάλαμο καύσης

Επομένως, η οργάνωση της διαδικασίας καύσης καυσίμου στους κύριους θαλάμους του κινητήρα αεριοστροβίλου βασίζεται στις ακόλουθες δύο αρχές, οι οποίες καθιστούν δυνατή τη διασφάλιση σταθερής καύσης καυσίμου σε υψηλές τιμές και υψηλούς ρυθμούς ροής σε αυτά:

1. Ολόκληρη η ροή αέρα που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης διαχωρίζεται σε δύο μέρη, του οποίου μόνο ένα μέρος (συνήθως το μικρότερο) τροφοδοτείται απευθείας ζώνη καύσης(όπου λόγω αυτού δημιουργείται η σύνθεση μείγματος απαραίτητη για σταθερή καύση). Και το άλλο μέρος αποστέλλεται παρακάμπτοντας τη ζώνη καύσης (ψύξη του σωλήνα φλόγας από το εξωτερικό) στο λεγόμενο ζώνη ανάμειξης(μπροστά από τον στρόβιλο), όπου αναμιγνύεται με προϊόντα καύσης, μειώνοντας τη θερμοκρασία τους στον απαιτούμενο βαθμό.

2. Η σταθεροποίηση της φλόγας στη ζώνη καύσης εξασφαλίζεται με τη δημιουργία σε αυτήν ζώνες αντίστροφου ρεύματος, γεμάτο με θερμά προϊόντα καύσης, αναφλέγοντας συνεχώς το φρέσκο ​​εύφλεκτο μείγμα.

Ρύζι. 9.4. Διάγραμμα του κύριου θαλάμου καύσης

Ο αέρας που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης από τον συμπιεστή χωρίζεται σε δύο μέρη. Το ένα μέρος αποστέλλεται στη ζώνη καύσης και το δεύτερο στη ζώνη ανάμειξης. Μέρος του αέρα που εισέρχεται στη ζώνη καύσης, με τη σειρά του, χωρίζεται σε δύο ακόμη μέρη. Το πρώτο μέρος, το λεγόμενο πρωταρχικόςαέρας
(βλ. Εικ. 9.4), εισέρχεται απευθείας μέσω της μπροστινής συσκευής στη θέση του εκτοξευτήρα ψεκασμού του μπεκ ψεκασμού καυσίμου και χρησιμοποιείται για να σχηματίσει ένα πλούσιο μείγμα καυσίμου τέτοιας σύνθεσης που θα εξασφάλιζε επαρκώς γρήγορη και σταθερή καύση σε όλους τους τρόπους λειτουργίας.

Το δεύτερο μέρος του (το λεγόμενο δευτερεύωναέρας
) εισέρχεται στον θάλαμο μέσω των πλευρικών οπών του σωλήνα φλόγας για να ολοκληρώσει τη διαδικασία καύσης (ο πρωτεύων αέρας δεν αρκεί για αυτό). Η συνολική ποσότητα αέρα που εισέρχεται στις ζώνες καύσης (δηλ.
) του παρέχει συντελεστή περίσσειας αέρα της τάξης του = 1,6…1,8, που αντιστοιχεί σε σταθερή καύση, πλήρη καύση και θερμοκρασία περίπου 1800…1900 Κ.

Εάν η επιτρεπόμενη θερμοκρασία αερίου μπροστά από τον στρόβιλο είναι κάτω από αυτή την τιμή, είναι απαραίτητο να τη μειώσετε τριτογενής (ή μίξη) ο αέρας εισέρχεται στον σωλήνα φλόγας μέσω των πίσω σειρών οπών ή σχισμών, μειώνοντας γρήγορα τη θερμοκρασία τους σε ένα αποδεκτό επίπεδο. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι εάν κάποιο μέρος του καυσίμου δεν έχει χρόνο να καεί πριν εισέλθει στη ζώνη ανάμειξης, τότε η περαιτέρω καύση του πρακτικά δεν θα συμβεί, καθώς ο συντελεστής περίσσειας αέρα αυξάνεται σε τιμές που υπερβαίνουν το όριο σταθερής καύσης.

Ο αριθμός, η θέση και το σχήμα των οπών για την παροχή τριτογενούς αέρα επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε να διασφαλίζεται το επιθυμητό πεδίο θερμοκρασίας αερίου μπροστά από τον στρόβιλο.

Η παροχή πρωτογενούς και δευτερεύοντος αέρα στον σωλήνα φλόγας πρέπει να οργανωθεί έτσι ώστε να δημιουργείται η επιθυμητή δομή ροής στη ζώνη καύσης. Αυτή η δομή θα πρέπει να εξασφαλίζει καλή ανάμειξη του καυσίμου με τον αέρα και την παρουσία ισχυρών αντίστροφων ρευμάτων, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη ανάφλεξη του φρέσκου μείγματος σε όλους τους τρόπους λειτουργίας του θαλάμου.

Ρύζι. 9.5. Ζώνη αντίστροφου ρεύματος

στον κύριο θάλαμο καύσης

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλα σχήματα των κύριων θαλάμων καύσης - με πολλά ακροφύσια (πολλές σειρές ακροφυσίων), με άλλες μεθόδους δημιουργίας ζώνης αντίστροφης ροής κ.λπ. Αλλά οι γενικές αρχές οργάνωσης της εργασιακής διαδικασίας σε αυτά παραμένουν οι ίδιες.

ΜΕΤΑ ΘΑΛΑΜΟΙ ΚΑΥΣΗΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ

ΚΑΥΜΕΝΟ ΜΕΣΑ ΤΟΥΣ

Ρύζι. 9.6. Διάγραμμα του θαλάμου καύσης μετακαυστήρα

Στο Σχ. Το Σχήμα 9.6 δείχνει ένα τυπικό διάγραμμα ενός θαλάμου καύσης μετακαυστήρα που είναι εγκατεστημένος πίσω από έναν στροβιλοκινητήρα. Υπάρχει ένας μικρός διαχύτης στην είσοδο του θαλάμου 7 . Πίσω από αυτό υπάρχει μια μπροστινή συσκευή που αποτελείται από αρκετούς σταθεροποιητές φλόγας 5 (πλάκες ή δακτύλιοι v) και μεγάλος αριθμός (συχνά αρκετές δεκάδες) ακροφύσια 1 , συνδυασμένα σε πολλά πολλαπλές καυσίμου(υπάρχουν δύο από αυτά στο Σχ. 9.6). Ένας μεγάλος αριθμός ακροφυσίων διασφαλίζει την ομοιομορφία της σύνθεσης του μείγματος σε όλο τον όγκο του θαλάμου και η παρουσία αρκετών συλλεκτών επιτρέπει, μερικώς σβήνοντάς τους, να διατηρείται σε μειωμένες λειτουργίες (δηλαδή με μειωμένη συνολική κατανάλωση καυσίμου) η σύνθεση του μείγματος που απαιτείται για σταθερή καύση κοντά σε εκείνα τα ακροφύσια που δεν έχουν ακόμη απενεργοποιηθεί.