Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Камера сгорания является частью двигателя внутреннего сгорания , в котором смесь топливо / воздух сгорает. Для паровых двигателей этот термин также используется для обозначения расширения топки, которая используется для обеспечения более полного процесса сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания [ править ]

В двигателе внутреннего сгорания давление, создаваемое горящей топливно-воздушной смесью, прикладывает прямую силу к части двигателя (например, для поршневого двигателя сила прилагается к верхней части поршня), что преобразует давление газа в механическое. энергия (часто в виде вращающегося выходного вала). Это контрастирует с двигателем внешнего сгорания, где сгорание происходит в отдельной части двигателя, где давление газа преобразуется в механическую энергию.

Схема расположения камеры сгорания внутри цилиндра.

Двигатели с искровым зажиганием [ править ]

Двигатель с верхним расположением распредвала - камера сгорания - это объем между поршнем (показан желтым), впускным клапаном (синий) и выпускным клапаном (красный).

В двигателях с искровым зажиганием, таких как бензиновые (бензиновые) двигатели , камера сгорания обычно расположена в головке блока цилиндров . Двигатели часто проектируются так, что нижняя часть камеры сгорания находится примерно на одной линии с верхней частью блока цилиндров .

Современные двигатели с верхними клапанами или верхним распределительным валом (-ами) используют верхнюю часть поршня (когда он находится около верхней мертвой точки ) в качестве нижней части камеры сгорания. Выше по бокам и на крыше камеры сгорания находятся впускные клапаны, выпускные клапаны и свеча зажигания. В результате образуется относительно компактная камера сгорания без каких-либо выступов в стороны (т.е. вся камера расположена непосредственно над поршнем). Общие формы для камеры сгорания обычно похожи на одну или несколько полусфер (например, полукруглая , односкатная , клиновидная или почковидная камеры).

Двигатель с плоской головкой - камера сгорания (показана желтым цветом) находится над поршнем (оранжевый) и впускным / выпускным клапаном (синий)

В более старых двигателях с плоской головкой используется камера сгорания в форме «ванны» удлиненной формы, которая находится как над поршнем, так и над клапанами (которые расположены рядом с поршнем). Двигатели IOE сочетают в себе элементы верхнеклапанных двигателей и двигателей с плоской головкой; впускной клапан расположен над камерой сгорания, а выпускной - под ней.

Форма камеры сгорания, впускных и выпускных отверстий является ключом к достижению эффективного сгорания и максимального увеличения выходной мощности. Головки цилиндров часто проектируются для достижения определенного "завихрения" (вращательная составляющая потока газа) и турбулентности , что улучшает перемешивание и увеличивает скорость потока газов. Форма верхней части поршня также влияет на величину завихрения.

Другой конструктивной особенностью, способствующей турбулентности для хорошего перемешивания топлива и воздуха, является сжатие , при котором смесь топлива и воздуха «сжимается» под высоким давлением поднимающимся поршнем. [1] [2]

Расположение свечи зажигания также является важным фактором, поскольку это начальная точка фронта пламени (передний край горящих газов), который затем движется вниз к поршню. Хорошая конструкция должна избегать узких щелей, в которых застойный «конечный газ» может скапливаться, что снижает выходную мощность двигателя и может привести к детонации двигателя . В большинстве двигателей используется одна свеча зажигания на цилиндр, однако некоторые (например, двигатель Alfa Romeo Twin Spark 1986-2009 годов ) используют две свечи зажигания на цилиндр.

Двигатели с воспламенением от сжатия [ править ]

Дизельный поршень для дизельного двигателя

Двигатели с воспламенением от сжатия, такие как дизельные двигатели , обычно классифицируются как:

  • Прямой впрыск, при котором топливо впрыскивается в камеру сгорания. Общие разновидности включают непосредственный впрыск и систему впрыска Common Rail .
  • Непрямой впрыск , при котором топливо впрыскивается в вихревую камеру или камеру предварительного сгорания . Топливо воспламеняется, когда оно впрыскивается в эту камеру, и горящая воздушно-топливная смесь распространяется в основную камеру сгорания.

Двигатели с прямым впрыском обычно обеспечивают лучшую экономию топлива, но двигатели с непрямым впрыском могут использовать более низкий сорт топлива.

Гарри Рикардо был выдающимся разработчиком камер сгорания для дизельных двигателей, самой известной из которых была комета Рикардо .

Газовая турбина [ править ]

Основная статья: Камера сгорания

В системе с непрерывным потоком, например в камере сгорания реактивного двигателя , давление регулируется, и сгорание приводит к увеличению объема. Камера сгорания в газовых турбинах и реактивных двигателях (включая ПВРД и ГПВРД ) называется камерой сгорания .

В камеру сгорания подается воздух под высоким давлением от системы сжатия, добавляется топливо и смесь сжигается, а горячие выхлопные газы высокого давления направляются в компоненты турбины двигателя или через выхлопное сопло.

Существуют различные типы камер сгорания , в основном: [3]

  • Тип банки: Камеры сгорания с банками представляют собой автономные цилиндрические камеры сгорания. Каждая «канистра» имеет свою топливную форсунку, гильзу, межсоединения, кожух. Каждая «может» получить источник воздуха через индивидуальное отверстие.
  • Канальный тип: Как и камера сгорания баночного типа, кольцевые камеры сгорания могут иметь отдельные зоны сгорания, содержащиеся в отдельных вкладышах с собственными топливными форсунками. В отличие от камеры сгорания, все зоны сгорания имеют общий воздушный кожух.
  • Кольцевой тип: кольцевые камеры сгорания избавляются от отдельных зон горения и просто имеют сплошную футеровку и кожух в кольце (кольцевом пространстве).

Ракетный двигатель [ править ]

Смотрите также: Ракетный двигатель § Камера сгорания

Если скорость газа изменяется, тяга производится, например, в сопло о наличии ракетного двигателя .

Паровые двигатели [ править ]

Основная статья: Топка (паровой двигатель) § Камера сгорания

Учитывая определение камеры сгорания, используемой для двигателей внутреннего сгорания, эквивалентной частью парового двигателя будет топка , поскольку именно здесь сжигается топливо. Однако в контексте паровой машины термин «камера сгорания» также использовался для обозначения определенной области между топкой и котлом . Это расширение топки предназначено для более полного сгорания топлива, повышения эффективности использования топлива и уменьшения образования сажи и накипи. Использование этого типа камеры сгорания в больших двигателях паровозов позволяет использовать более короткие дымовые трубы .

Микрокамеры сгорания [ править ]

Микрокамеры сгорания - это устройства, в которых сгорание происходит при очень небольшом объеме, из-за чего увеличивается отношение поверхности к объему, что играет жизненно важную роль в стабилизации пламени.

Камеры сгорания постоянного объема [ править ]

Камеры сгорания постоянного объема (CVCC) - это исследовательские устройства, которые обычно оснащены свечами зажигания, инжекторами, линиями впуска и выпуска топлива / воздуха, датчиками давления, термопарами и т. Д. [4] В зависимости от области применения они могут быть снабжены или без оптического доступа через кварцевые окна. Камеры сгорания постоянного объема широко используются с целью изучения широкого спектра фундаментальных аспектов науки о горении. Основные характеристики явлений горения, таких как предварительно смешанное пламя , [4] зажигание, [5] самовоспламенение, [6] скорость ламинарного горения , [4] скорость пламени , [4] диффузионное пламя,[7] распылители, [7] производство выбросов, [8] характеристики топлива и горения, [4] и химическая кинетика могут быть исследованы с помощью CVCC.

См. Также [ править ]

  • Крышка цилиндра
  • Объем двигателя
  • Камера сгорания
  • Переменная степень сжатия

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Настройка вашего разрешения Squish" . www.nrhsperformance.com . Дата обращения 2 августа 2020 .
  2. ^ «Как измерить зазор от сжатия головки цилиндров» . homes.ottcommunications.com . Проверено 23 марта 2018 года .
  3. ^ "Камера сгорания - Горелка" . Исследовательский центр Гленна НАСА . 2015-05-05. Архивировано из оригинала на 2020-10-29 . Проверено 8 ноября 2020 .
  4. ^ a b c d e Мороватян, Мохаммадрасул; Шахсаван, Мартия; Агилар, Джонатан; Мак, Дж. Хантер (07.08.2020). «Влияние концентрации аргона на скорость ламинарного горения и скорость пламени водородных смесей в камере сгорания постоянного объема» . Журнал технологий энергоресурсов : 1–28. DOI : 10.1115 / 1.4048019 . ISSN 0195-0738 . 
  5. ^ Мороватян, Мохаммадрасул; Шахсаван, Мартия; Шен, Мэнъянь; Мак, Дж. Хантер (4 ноября 2018 г.). «Исследование влияния шероховатости поверхности электрода на искровое зажигание» . Том 1: Двигатели большого диаметра; Топливо; Усовершенствованное горение . Сан-Диего, Калифорния, США: Американское общество инженеров-механиков: V001T03A022. DOI : 10.1115 / ICEF2018-9691 . ISBN 978-0-7918-5198-2.
  6. ^ Канг, Донгил; Каласкар, Викки; Ким, Духён; Марц, Джейсон; Виоли, Анджела; Беман, Андре (ноябрь 2016 г.). «Экспериментальное исследование характеристик самовоспламенения суррогатов Jet-A и их проверка в моторизованном двигателе и камере сгорания постоянного объема» . Топливо . 184 : 565–580. DOI : 10.1016 / j.fuel.2016.07.009 .
  7. ^ а б Шахсаван, Мартия; Мороватян, Мохаммадрасул; Мак, Дж. Хантер (июль 2018 г.). «Численное исследование закачки водорода в рабочие жидкости благородных газов» . Международный журнал водородной энергетики . 43 (29): 13575–13582. DOI : 10.1016 / j.ijhydene.2018.05.040 .
  8. ^ Яги, Шизуо; Дата, Тасуку; Лноуэ, Кадзуо (1974-02-01). "NOx выбросов и экономия топлива Honda CVCC Engine" : 741158. дои : 10,4271 / 741158 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )