Форкамеры это: Форкамера. Что это и для чего? — Вентиляция и кондиционирование

Содержание

Форкамера. Что это и для чего? — Вентиляция и кондиционирование

Автор adminzhur На чтение 5 мин Просмотров 2.2к. Опубликовано

Очистка воздуха в любом помещении, будь это торговый комплекс, пекарня, кинотеатр, общественный транспорт или жилой дом – довольно сложная задача, решить которую не всегда легко.

На то, как качественно будет проводиться работа, влияет множество факторов: требуется учитывать параметры и особенности системы вентиляции, площадь и тип помещения, климатические условия, в которых оно находится, иные важные характеристики – их бывает достаточно много.

Если помещение находится в экологически чистом районе, можно обойтись кондиционером или простой вентиляцией, но если атмосферный воздух достаточно загрязнен, придется прибегнуть к более сложным способам его очистки. Для этого применяют специальное помещение для очистки воздуха, именуемое форкамерой

Как очищаются большие объемы воздуха?

Форкамера – это предварительное помещение, расположенное перед системой очистки, в нем происходит свободное движение воздуха, его обмен с атмосферой, для этого существует специальный воздушный клапан. Имеется также фильтр, позволяющий предварительно очистить атмосферный воздух, разделив внутреннюю и внешнюю вентиляцию. Это позволяет доставить до системы очистки уже отчасти отфильтрованный воздушный поток.

Благодаря этому большинство частиц, засоряющих кислород, остается на улице и изначально не попадает в вентиляционную систему. Лишние летучие соединения будут отводиться обратно в атмосферу благодаря клапану.

Схема работы форкамеры

Вентиляторы

В предварительной камере устанавливают специальный вентилятор, в зависимости от того, насколько большой объем помещения и какие качественные характеристики у воздуха, может меняться оснащение данной комнаты. Вентилятор с приводом от двигателя помогает разогнать потоки, создать необходимую тягу; чем площадь больше, тем мощнее должно быть устройство.

Если помещение небольшое, то хватит и направляющего вентилятора: он, как правило, не имеет мощного мотора, меньше шумит и стоит дешевле. Его задачей является разделение воздуха на каналы, входящий и исходящий. Часто систему дополняют специальными фильтрами, которые позволяют создать шумовой барьер, иначе в основном помещении будет слышна работа вентилятора, что не очень приятно, если постоянно там находиться. Узнать больше как бороться с шумом вентиляции можно в этой публикации http://ventilation-conditioning.ru/zdorove/shum-ventilyacii.html.

Особенности форкамер

Любая современная климатическая система, используемая в быту, предусматривает наличие такого приспособления. Так, используется форкамера в самолете, бассейне, поезде, применяется на кораблях, чтобы в каюты подавался свежий воздух. О системе вентиляции в самолете можно прочитать здесь.

Для понимания стоит рассмотреть работу устройства на примере типового помещения, по сути, оно работает везде одинаково. Система кондиционирования имеет несколько блоков – внешний и внутренний, оба достаточно сложно организованы. Чтобы в помещении можно было создать оптимальные условия, предусмотрены различные фильтры, иные блоки, работа которых нацелена на создание нужного микроклимата. Однако если помещение большое, обычный кондиционер со своей задачей справиться не сможет.

Для больших территорий, например, подземных парковок и супермаркетов, наряду с установкой противодымовой вентиляцией, применяются иные специальные установки.

Они имеют мощные моторы, впускной воздушный клапан, позволяющий регулировать количество воздуха, проходящего через фильтры, выпускной воздушный клапан, через который выходит загрязненный и отработанный воздух. Это позволяет не только разделить потоки на два канала, но и сделать работу системы эффективной. На любой квадратуре такая вытяжка справится с обработкой большого объема, при этом затрачено на это будет минимальное количество времени. Для того чтобы установка правильно работала, требуется соблюдение следующих условий:

  • Качественная изоляция шума. Форкамера и остальная система работает достаточно громко;
  • Правильный расчет работы вентиляторов, слишком большая скорость потока воздуха создает сквозняки, а это неуместно для торговых центров;
  • Если оборудование устанавливается в рабочем цеху, наоборот, потребуются мощные двигатели, так как здесь нужен мощный поток воздуха, способный отвести все загрязнения на улицу через клапан;
  • Контроль над температурой. Мощные воздушные потоки в зависимости от термальных условий могут менять микроклимат помещения, поэтому важно все сбалансировать в нужных пропорциях.

Востребованность форкамер

Форкамера дает возможность контролировать воздушные массы, она устанавливается непосредственно перед системой очистки. Например, форкамера в электровозе – это небольшое помещение, через которое фильтруется воздух и позже по системе вентиляции попадает в вагоны, где им пользуется кондиционеры. Иными словами, благодаря этому в систему попадает предварительно отфильтрованный воздух.

В помещении предусмотрена возможность разделения воздушных масс на каналы. Если нужно, чтобы воздух был теплым, там ставят термостат, который позволяет регулировать температуру воздушных потоков и контролировать ее. В зимнее время системы вентиляции в поездах и больших помещениях используют как систему отопления. Радиатор в данном случае будет не нужен: в каналах для воздушных потоков устанавливают специальные решетки, и этого достаточно для полного контроля над помещениями.

При необходимости воздух в форкамере можно подвергнуть технической обработке, например, санитарной. Приспособление применяется для вентиляционных систем закрытого и полузакрытого типа при учете их большой площади. Закладка такого помещения происходит при строительстве здания, однако если его нет, форкамеру можно достроить или превратить в нее пустующую комнату.

Если форкамера нужна в частном доме, разрешение не требуется, но для многоквартирного придется его получить. В любом случае, чтобы устройство могло работать правильно, требуется грамотно составленный проект, в противном случае от него будет мало пользы. Кроме этого, должна быть грамотно рассчитана вентиляция с учетом особенностей климата, площади помещения и иных нюансов

Форкамера: что это такое?

Форкамера (предкамера) представляет собой специальную полость, которая расположена в головке цилиндров ДВС. Данная полость конструктивно сообщается с основной камерой сгорания в надпоршневом пространстве посредством одного и более каналов. Предкамерный (форкамерный) двигатель может быть как бензиновым, так и дизельным.

ДВС подобного типа представляет собой конструкцию, в которой смесеобразование и наполнение цилиндров происходит следующим образом:

  • топливно-воздушная смесь подается в предкамеру;
  •  далее происходит частичное воспламенение смеси;
  • в результате сгорания давление в форкамере нарастает;
  • под действием такого давления разогретые пары топлива и газы от частичного сгорания в форкамере проникают в основную камеру сгорания в надпоршневом пространстве;

Содержание статьи

Для чего нужна форкамера в двигателе

Предкамера является предварительной камерой сгорания, в которую подается часть от общего заряда топливно-воздушной смеси, где происходит воспламенение топлива. Объем форкамеры составляет около 30% от общего объема основной камеры сгорания.  Назначением данного решения выступает улучшение наполнения цилиндров, более эффективная организация газовых потоков в основной камере, а также повышение качества смесеобразования.

Данная схема позволяет реализовать более плавное и равномерное нарастание давления в основной камере сгорания, что снижает ударные нагрузки в цилиндрах ДВС.

Моторы с форкамерой работают мягче и полноценно сжигают топливно-воздушную смесь, уменьшается токсичность выхлопа, повышается КПД и снижается расход горючего.

Система форкамерно-факельного зажигания

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру.  Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и ГБЦ. Смесь в форкамеру подается переобогащенной, для чего в карбюраторе присутствует отдельная секция. Предкамера также имеет отдельный впускной клапан. Далее происходит поджиг указанной смеси при помощи искры от свечи зажигания. В этот момент открывается впускной клапан основной камеры сгорания, который приводится в действие распредвалом ГРМ. В основную камеру поступает топливно-воздушная смесь. Порция этой смеси обедненная.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гидрокомпенсатор. Из этой статьи вы узнаете о назначении и функции гидротолкателей в устройстве ГРМ.

Предкамера соединяется с основной камерой специальными сопловыми каналами, через которые в основную камеру прорывается пламя, газы и пары горючего из форкамеры. От контакта с ними обедненная смесь в основной камере также воспламеняется. Получается, форкамера представляет собой своеобразный механический «подвпрыск», отдаленно напоминая принцип двухступенчатой работы современных дизельных инжекторных форсунок.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Внедрение предкамеры в устройство бензинового ДВС не получило широкого распространения. Определенные сложности конструкции и недостаточная эффективность работы системы во время реальной эксплуатации привели к отказу от схемы форкамерно-факельного зажигания.

Одновременно с уменьшением расхода топлива и снижением токсичности отработавших газов предкамерные двигатели отличались меньшей надежностью и стабильностью работы в определенных режимах.

Что касается дизельных моторов, предкамерные дизели встречаются чаще. Форкамерные дизельные двигатели имеют низкое давление впрыска сравнительно с другими дизельными агрегатами. Использование форкамеры в дизеле позволило снизить дымность силовой установки на разных режимах работы агрегата. Еще одним плюсом предкамеры на дизельном моторе выступает меньшая требовательность таких двигателей к качеству дизтоплива.

Главным недостатком предкамерного дизеля считается затрудненный пуск холодного мотора. Дело в том, что для уверенного пуска необходим качественный прогрев форкамеры. Использование электрических калильных свечей для эффективного нагрева воздуха в полости предкамеры не всегда обеспечивает облегченный пуск двигателя.

 

Читайте также

Форкамера — специфика, особенности и востребованность

Создание комфортного микроклимата и очистка воздуха в помещении – далеко не всегда является настолько простой задачей, как может показаться на первый взгляд. Тип и размер помещения, окружающие его климатические условия, сложность используемой вентиляционной системы – соблюдаемых условий может оказаться много.

Помещению в экологически чистой зоне достаточно установки современного кондиционера. А вот промышленным постройкам и супермаркетам для нормального кондиционирования требуется наличие специального помещения – воздушной камеры, форкамеры.

Содержание статьи

Специфика очистки больших объёмов воздуха

Можно легко оценить тот факт, насколько необходимой является форкамера в вентиляции, рассмотрев, что это такое детальнее. Приставка “фор” переводится “перед”, что позволяет рассматривать форкамеру, как предварительное помещение, в котором производится вентиляционный газообмен. Для мест с сильно загрязнённой атмосферой она становится отличным “фильтром” разделяющим внутреннюю систему вентиляции помещения и внешнюю.

Благодаря этой системе разделения открывается возможность надежно отсечь большинство факторов, способных ухудшать состояние воздуха в проветриваемом помещении. Или наоборот – оперативно отводить образующиеся внутри него летучие соединения наружу.

Для этих целей создается отдельное помещение – предварительная область или предкамера, в которой создается рабочий вентиляционный узел. Его техническое оснащение меняется в зависимости от скорости и качества проходящих воздушных потоков.

В некоторых случаях достаточно специального направляющего вентилятора, который разделяет входящий и выходящий воздух в предназначенные для этого каналы. Может понадобиться монтаж воздушных фильтров для очистки, обустройство шумоизоляции.

Особенности “предварительных” воздушных камер

Современные бытовые климатические системы, предназначенные для типовых помещений, как правило, не требуют обустройства форкамеры. Система кондиционирования, состоящая из внутреннего и внешнего блока, представляет собой сложное устройство. В нем уже имеются различные очищающие воздух фильтры и другие блоки, задача которых – создание оптимальных климатических условий в помещении. Но их рабочие возможности весьма ограничены. Даже мощные бытовые кондиционеры могут не справляться с охлаждением больших помещений. Их использование может оказаться экономически неоправданным.

Идея установки обычных кондиционеров в огромных промышленных постройках, подземных парковках, помещениях, размеры которых превышают несколько сотен квадратных метров – будет нецелесообразной. Для них существуют отдельные мощные установки, способные обрабатывать огромную кубатуру воздушных масс за минимальное время. Но такая вентиляция требует соблюдения нескольких условий для нормальной работы:

  • Хорошая звукоизоляция. Прохождение большого количества воздуха сопровождается заметным шумом.
  • Сбалансированная подача на рабочие точки. Скорость забора и передачи воздуха мощными кондиционерами способна создавать сильный поток, который не подходит для супермаркетов.
  • Контроль скорости воздуха в системе. Мощный воздушный поток, предназначенный для отведения примесей, образующихся в результате производства, способен вместе с ними “захватить” и мелкие детали, используемые в работе.
  • Сохранение постоянного температурного режима. При высокой скорости движения больших объёмов воздуха их температура способна серьезно влиять на микроклимат помещения.

Итог: насколько востребованы форкамеры

Основное назначение форкамер – возможность управления поступающими внутрь помещения большими объёмами воздушных масс. В этом специальном помещении происходит разделение поступающих основных масс на рабочие каналы, предварительная очистка, нормализация скорости потоков и их температуры.

В зависимости от технического оснащения воздух может подвергаться дополнительной санитарной и другой необходимой обработке. Благодаря тому, что для этих целей выделено отдельное помещение, все вышеупомянутые процессы протекают незаметно и без неудобств.

Форкамера – обязательный элемент для обеспечения качественной вентиляции современных помещений закрытого и полузакрытого типа с большой квадратурой. Обычно ее создание планируется еще на этапе проектировки, поэтому любые связанные с ней строительные вопросы не возникают.

Желание создать предварительную воздушную камеру в частном порядке требует получения разрешения, но не всегда. Оно требуется, если речь идёт о многоквартирных домах и других постройках, в которых форкамера способна повлиять на нормальное движение воздушных масс.

Помните, что обустройство форкамеры – не такое простое занятие, как может показаться на первый взгляд. Без грамотного подхода к проекту можно получить лишь пристройку сомнительной пользы.

Схема вентиляции с форкамерой

Форкамера в вентиляции что это такое? Для чего нужна форкамера в вентиляции

Форкамера

Создание комфортного микроклимата и очистка воздуха в помещении – далеко не всегда является настолько простой задачей, как может показаться на первый взгляд. Тип и размер помещения, окружающие его климатические условия, сложность используемой вентиляционной системы – соблюдаемых условий может оказаться много.

Помещению в экологически чистой зоне достаточно установки современного кондиционера. А вот промышленным постройкам и супермаркетам для нормального кондиционирования требуется наличие специального помещения – воздушной камеры, форкамеры.

Как очищаются большие объемы воздуха?

Форкамера – это предварительное помещение, расположенное перед системой очистки, в нем происходит свободное движение воздуха, его обмен с атмосферой, для этого существует специальный воздушный клапан. Имеется также фильтр, позволяющий предварительно очистить атмосферный воздух, разделив внутреннюю и внешнюю вентиляцию. Это позволяет доставить до системы очистки уже отчасти отфильтрованный воздушный поток.

Благодаря этому большинство частиц, засоряющих кислород, остается на улице и изначально не попадает в вентиляционную систему. Лишние летучие соединения будут отводиться обратно в атмосферу благодаря клапану.

Вентиляторы

В предварительной камере устанавливают специальный вентилятор, в зависимости от того, насколько большой объем помещения и какие качественные характеристики у воздуха, может меняться оснащение данной комнаты. Вентилятор с приводом от двигателя помогает разогнать потоки, создать необходимую тягу; чем площадь больше, тем мощнее должно быть устройство.

Если помещение небольшое, то хватит и направляющего вентилятора: он, как правило, не имеет мощного мотора, меньше шумит и стоит дешевле. Его задачей является разделение воздуха на каналы, входящий и исходящий. Часто систему дополняют специальными фильтрами, которые позволяют создать шумовой барьер, иначе в основном помещении будет слышна работа вентилятора, что не очень приятно, если постоянно там находиться.

Особенности форкамер

Любая современная климатическая система, используемая в быту, предусматривает наличие такого приспособления. Так, используется форкамера в самолете, бассейне, поезде, применяется на кораблях, чтобы в каюты подавался свежий воздух. О системе вентиляции в самолете можно прочитать здесь.

Для понимания стоит рассмотреть работу устройства на примере типового помещения, по сути, оно работает везде одинаково. Система кондиционирования имеет несколько блоков – внешний и внутренний, оба достаточно сложно организованы. Чтобы в помещении можно было создать оптимальные условия, предусмотрены различные фильтры, иные блоки, работа которых нацелена на создание нужного микроклимата. Однако если помещение большое, обычный кондиционер со своей задачей справиться не сможет.

  • Качественная изоляция шума. Форкамера и остальная система работает достаточно громко;
  • Правильный расчет работы вентиляторов, слишком большая скорость потока воздуха создает сквозняки, а это неуместно для торговых центров;
  • Если оборудование устанавливается в рабочем цеху, наоборот, потребуются мощные двигатели, так как здесь нужен мощный поток воздуха, способный отвести все загрязнения на улицу через клапан;
  • Контроль над температурой. Мощные воздушные потоки в зависимости от термальных условий могут менять микроклимат помещения, поэтому важно все сбалансировать в нужных пропорциях.

Специфика очистки больших объёмов воздуха

Можно легко оценить тот факт, насколько необходимой является форкамера в вентиляции, рассмотрев, что это такое детальнее. Приставка “фор” переводится “перед”, что позволяет рассматривать форкамеру, как предварительное помещение, в котором производится вентиляционный газообмен. Для мест с сильно загрязнённой атмосферой она становится отличным “фильтром” разделяющим внутреннюю систему вентиляции помещения и внешнюю.

Благодаря этой системе разделения открывается возможность надежно отсечь большинство факторов, способных ухудшать состояние воздуха в проветриваемом помещении. Или наоборот – оперативно отводить образующиеся внутри него летучие соединения наружу.

Для этих целей создается отдельное помещение – предварительная область или предкамера, в которой создается рабочий вентиляционный узел. Его техническое оснащение меняется в зависимости от скорости и качества проходящих воздушных потоков.

В некоторых случаях достаточно специального направляющего вентилятора, который разделяет входящий и выходящий воздух в предназначенные для этого каналы. Может понадобиться монтаж воздушных фильтров для очистки, обустройство шумоизоляции.

Для чего нужна система вентиляции во влажном помещении?

Прежде чем перейти к особенностям устройства вентиляции во влажных помещениях, нужно понять, для чего вообще нужна вентиляция в доме. Рассмотрим следующий пример: в среднем, взрослый человек проводит в доме от 10 до 15 часов в день. За это время он вдыхает до 20 тыс. литров воздуха. Если в помещении нет постоянного воздухообмена и притока свежего воздуха, то это негативно отразится на самочувствии всех членов семьи.

.

Микроклимат в помещениях зависит от следующих параметров:

  • температуры воздуха;
  • влажности воздуха;
  • скорости движения воздуха;
  • температуры ограждающих конструкций;
  • степени концентрации вредных веществ (например, углекислого газа).

По российским нормам, весь объём воздуха в доме должен полностью обновляться за 1 час.

– Основная задача вентиляции – поддержание чистоты воздуха в замкнутом помещении путём одновременного притока более чистого наружного и удаления наружу более грязного внутреннего.

Во влажных помещениях – бассейне, зимнем саду, постирочной, бане и т.д. при стирке, приёме ванной или посещении парной образуется избыточное количество водяных паров.

Эти пары дополнительно увеличивают концентрацию влаги, которая содержится в воздухе, циркулирующем по дому.

Если ее вовремя не отвести, то можно столкнуться с рядом неприятных явлений, например, повышенной влажностью, сыростью, плесенью и отсыреванием элементов интерьера, особенно во влажных помещениях.

Т.к. водяные пары имеют свойство постепенно накапливаться в предметах и ограждающих конструкциях, то избыток влаги со временем приводит к разрушению строительных конструкций. Кроме этого, повышенная влажность в доме негативно отражается на самочувствии людей.

Постоянная сырость, вызванная отсутствием вентиляции, способствует росту различных бактерий, что может привести к распространению болезней в доме.

Решить проблему избыточной влажности в «мокрых» помещениях помогает устройство системы вентиляции, которая:

  • предотвращает появление конденсата;
  • удерживает относительную влажность воздуха в пределах нормы;
  • не допускает возникновения сквозняков в местах пребывания людей.

– При расчёте системы вентиляции влажных помещений следует создать отрицательный дисбаланс, при котором вытяжной поток будет преобладать над притоком.

Благодаря этому исключается перетекание неприятных запахов в жилые комнаты. Для работы вытяжной системы необходимо обеспечить переток воздуха из смежных помещений. Для этого предусматриваются щели под дверями санузлов или переточные решётки. При этом скорость воздуха не должна превышать 0.3 м/с, чтобы исключить неприятные ощущения сквозняка у человека, посещающего санузел.

Если в доме построен бассейн, то систему вентиляции необходимо спроектировать так, чтобы струи воздуха не попадали прямо на поверхность воды, т.к. это может увеличить скорость испарения воды и повысить влажность в помещении.

Особенности “предварительных” воздушных камер

Современные бытовые климатические системы, предназначенные для типовых помещений, как правило, не требуют обустройства форкамеры. Система кондиционирования, состоящая из внутреннего и внешнего блока, представляет собой сложное устройство. В нем уже имеются различные очищающие воздух фильтры и другие блоки, задача которых – создание оптимальных климатических условий в помещении. Но их рабочие возможности весьма ограничены. Даже мощные бытовые кондиционеры могут не справляться с охлаждением больших помещений. Их использование может оказаться экономически неоправданным.

Идея установки обычных кондиционеров в огромных промышленных постройках, подземных парковках, помещениях, размеры которых превышают несколько сотен квадратных метров – будет нецелесообразной. Для них существуют отдельные мощные установки, способные обрабатывать огромную кубатуру воздушных масс за минимальное время. Но такая вентиляция требует соблюдения нескольких условий для нормальной работы:

  • Хорошая звукоизоляция. Прохождение большого количества воздуха сопровождается заметным шумом.
  • Сбалансированная подача на рабочие точки. Скорость забора и передачи воздуха мощными кондиционерами способна создавать сильный поток, который не подходит для супермаркетов.
  • Контроль скорости воздуха в системе. Мощный воздушный поток, предназначенный для отведения примесей, образующихся в результате производства, способен вместе с ними “захватить” и мелкие детали, используемые в работе.
  • Сохранение постоянного температурного режима. При высокой скорости движения больших объёмов воздуха их температура способна серьезно влиять на микроклимат помещения.

Принцип действия форкамерного дизельного двигателя

Как вы знаете, сегодня многие производители ищут варианты того, как увеличить экономичность двигателей внутреннего сгорания. Они нашли один из возможных выходов из этого затруднительного положения. Метод заключается в том, чтобы мотор работал на топливных смесях, содержащих меньший процент горючего. При таком подходе не только удастся увеличить топливную экономичность, но и, более того, сократить выброс вредных отходов. Но в этом способе есть изъян: когда смесь содержит небольшое количество горючего, она хуже воспламеняется. Поэтому разработчики пришли к выводу, что для стабильной работы мотора нужен начальный очаг горения, от которого распространение огня произойдёт быстро по всему пространству топливно-воздушного заряда.

По итогу сейчас существуют два варианта получения подобного очага: искра повышенной энергии и послойное распределение смеси (к тому времени, как производится искра образуется легковоспламеняющаяся смесь). Второй путь включает в себя несколько вариантов. Мы же сегодня рассмотрим подробнее вариант под названием форкамерно-факельное зажигание.

Полость, находящаяся в голове цилиндров двигателя внутреннего сгорания, именуется форкамерой, или же предкамерой. Она, используя один или несколько каналов, соединяется с главной камерой сгорания горючего. Этот тип мотора выступает как в формате дизельного, так и бензинового. Вообще промежуточная камера может носить и другое название: вихрекамера. Исходя из названия, нам становится ясным то, что топливо в такой камере закручивается. Этот эффект содействует лучшему перемешиванию горючего с воздухом. Но, описывая работу ДВС с форкамерой, важно отметить, что изначально горючее, попадая в предварительную полость, сталкивается с её стеночками и перемешивается с воздухом, в этом этот вид мотора уступает своему подобию.

Воспламеняясь, топливо быстро направляется в ключевую камеру, используя уже известные нам каналы соединения. Отличным фактором, которым обладают такие каналы, в сравнении со своими аналогами, выступает то, что сечения в них согласованы так, чтобы между форкамерой и ключевым цилиндром создавалась существенная разница давлений. Топливо разливается по всей площади предкамеры и сгорает там почти полностью. Заключительная фаза – это сгорание горючего в главной камере, точнее сказать его остатков.

Из-за того, что в главном отсеке солярка уже догорает и ей уже не нужно продолжать свой путь, параметры углублений в поршнях небольшие.

Что представляют собой инженерные расчёты вентиляции

Вентиляция жилых, общественных и производственных объектов составляет важную часть их инженерной начинки. Её работа влияет на основные показатели микроклимата внутренних помещений, таких, как температура, влажность, кратность воздухообмена, предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК). Проект включает в себя инженерные расчёты вентиляции. Выполнить полный комплекс мероприятий, от сбора исходных данных до подбора вентиляционного оборудования, могут только профессиональные проектировщики, способные к всесторонней оценке каждого объекта исследования.

Общие сведения

Вентиляция помещений

Суть вентилирования – замена отработанного воздуха на свежий с сохранением Суть вентилирования – замена отработанного воздуха на свежий с сохранением нормативной температуры и влажности. Есть несколько методик расчёта, ориентированных на удаление тепловых излишков, осушение или фильтрацию, а также разбавку загрязнённых воздушных масс до норм ПДК, указанных в требованиях СНиП и ГОСТ.

Инженерная часть проекта основывается на нормативных данных СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» и других справочниках. Подбор нормативной базы зависит от вида здания, типа вентсистемы, технического задания и корректировки заказчика. Например, для цеха по пошиву одежды вентиляция проектируется исходя из тепловыделений оборудования, которое выбирает заказчик. Задача проектировщика состоит в том, чтобы вписать мощности в систему воздухообмена без потери качества микроклимата.

Основные различия в расчётах вызваны типом объекта:

  • Жилой одноэтажный дом. Применяется приточно-вытяжная система с естественным побуждением и простые кондиционеры.
  • Многоквартирный жилой дом. Аналогично с добавлением механической приточки, а также противопожарной вентиляции.
  • Общественное здание. Сложная приточно-вытяжная система вентилирования с механическим побуждением. Для охлаждения используются полноценные климатические установки, чиллеры, канальные кондиционеры. Также предусматривается противопожарная система дымоудаления эвакуационных коридоров, лестничных клеток и шахт лифтов. Подробнее о вентсистемах общественных зданий можно прочитать в статьях «Особенности проектирования воздухообменных систем для офисных зданий» и «Системы вентилирования торговых центров и небольших магазинов».
  • Промышленные здания. Мощная механическая вентиляция на приточку/вытяжку. Обогрев воздуха осуществляется за счёт: калориферов и рекуперации; вариации с системой фильтров на вход/выход; наличия форкамер для предварительной обработки и местных систем вентилирования; вытяжки от вакуумных насосов для химической, металлургической и электротехнической промышленности.

Расчет вентиляции жилых зданий

Диффузоры

В частных коттеджах монтируется естественная вентиляция. Согласно нормам, необходимый воздухообмен должен составлять 3 м3/ч на один квадратный метр площади. Количество людей при расчетах не учитывается. Воздух забирается через решётки (диффузоры), установленные в верхней части стен; венткороба проходят в полости стен или под подвесным потолком; шахта поднимается над крышей не менее, чем на 2 000 мм. Все это требуется для побуждения движения. Вентшахта закрывается оголовком, защищающим от попадания внутрь воды и мусора.

Для многоэтажных домов выполняется расчёт канальной вентиляции с естественным побуждением. Это система вертикальных каналов, которые забирают отработанный воздух из кухни, ванной комнаты, туалета.

Давление принуждения в канальной вентиляции вычисляется по формуле:

Ре = (ρвн – ρн)×h×g, где

ρвн – плотность воздуха внутри, кг/м3;
ρн — плотность воздуха снаружи, кг/м3;h – расстояние от вытяжки до приточки по вертикали, м;

g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.у»

Об особенностях систем вентиляции в многоэтажных жилых домах мы писали в статье «Способы устройства вентсистем многоквартирных жилых домов».

Расчёт промвентиляции

Промышленная вентиляции рассчитывается на подержание требуемой кратности воздухообмена, ассимиляцию тепла, влаги и вредных примесей. На первом этапе составляется техническое задание, оно содержит описание объекта и производственного процесса; тип используемого оборудования, число посетителей за сутки или работников за смену. Также оно включает планировку здания, с описание каждого помещения.

Подбор калорифера и вентилятора

Промвентиляция обязательно должна включать в себя отопление, т.е., воздух должен не только заменяться, но и нагреваться за счёт калориферов. Это водяные или электрические установки, через которые проходит приточка. Чтобы добиться нормативной температуры на выходе из воздуховода, надо соотнести мощность калорифера с объём перекачиваемого материала и дальность подачи. В любом случае она не должна быть выше +440С.

Надо помнить, что минимальная температура для большей части производственных помещений равна +180С.

В более «продвинутых» системах вентиляции применяются утилизаторы теплоты, т.е. рекуператоры. Принцип работы состоит в отдаче энергии отработанного воздуха на приточку. Подбор мощности осуществляется исходя из параметров внутреннего микроклимата. Часто подобные установки работают вместе с калориферами. Обслуживание комбинированных систем сложнее, чем простых, но зато и производительность намного выше.

Подробности проектирования систем вентиляции на промышленных предприятиях расписаны в статье «Сложнокомпонентная вентсистема для промышленных объектов».

Подбор вентилятора, его мощности и размера осуществляется по показателям воздухообмена. Более подробно этапы вычислений приведены в статье «Как рассчитываются параметры вентиляционных систем».

Расчёт фильтров

Они подбираются по стандарту EN779 ассоциации Евровент. Согласно градации есть четыре типа:

  1. Грубая очистка. Обозначаются G1-G
  2. Глубокая очистка F5-F9.
  3. Улучшенная очистка h20-h24.
  4. Сверхэффективная очистка U15-U

Формула расчёта требуемой поверхности фильтрации:

Объём обрабатываемого воздуха равен приточки. Правила расчёта приведены в статье «Как рассчитываются параметры вентиляционных систем».

Кратность воздухообмена

Интенсивность работы приточно-вытяжной вентсистемы определяется по кратности. Она отличается для разных типов помещения: если в комнате отдыха достаточно 2-3 раза за час от общеобменной вентиляции, то для многих типов лабораторий, где работают с токсичными и опасными реагентами, закладывается более, чем 20-ти кратный обмен. Многоступенчатая фильтрация приточки и вытяжки, точечные отсосы над рабочими местами.

Расчёт вентиляции местных вытяжек

На некоторых производствах есть проблема точечного удаления вредных выбросов и тепла от станков или рабочих мест, которая решается установкой местных вытяжек. Это не общеобменная вентиляция, а отдельная ветка.

В первую очередь вычисляются размеры заборного устройства:

A(B) = a(b) + 0.8×z – формула вытяжки квадратного сечения, где

A(B) – длина/ширина заборного зонта, см;a(b) – длина/ширина области локального загрязнения, см;z – расстояние от источника загрязнения до вытяжки, см.D = d + 0.8z – формула вытяжки круглого сечения, гдеD – диаметр зонта, см;

d – диаметр зоны загрязнения, см.

Локальный воздухообмен определяется по формуле:

L = 3600×Vз х Sз, где

Vз – скорость движения воздуха внутри локального канала;
Sз — площадь сечения заборного зонта.

Климатические показатели

Определяются по нормативной документации. Входят: средняя температура снаружи в зимний и летний период; влажность; температура внутри помещения. Они влияют на выбор систем обогрева и кондиционирования. Например, для теплых регионов не предусматривается установка калориферов, достаточно рекуперации, и воздушными завесами оборудуются не все входные тамбур-шлюзы. На выбор оказывает влияние температура в зимний и переходный период.

Обслуживание

Вентиляция промышленного или общественного объекта состоит из десятков модулей и километров воздуховодов. Ей требуется постоянное сервисное обслуживание, в которое входит контроль над состоянием автоматических систем управления и датчиков, санация воздуховодов и вентиляторов, периодические замеры качества приточки и вытяжки. В большинстве случае договор на сервисное обслуживание заключается с монтажной организацией. Это удобно обеим сторонам: одни получают дополнительную выгоду от «присмотра» за своей системой, вторые — скидки и надежного сервисного оператора. Расчёт финансовых затрат на обслуживание закладывается в годовой бюджет организации.

Инженерные расчёты вентиляции позволяют точно определить набор оборудования, схемы расположения, мощность, производительность. Нет разницы между многоэтажным жилым домом и заводским цехом: кратность воздухообмена, температура и влажность — вот основа проекта вентиляции.

Распределение воздушных масс

Подбор места установки приточных вентиляторов с точки зрения максимальной интенсивности подачи. Воздух подаётся в виде струй, они бывают плоские, конические, веерные. От геометрии зависит эффективность продувание того или иного участка. Существует регламент по допустимой скорости и температуре. Например, температура струи при канальном способе кондиционирования, всегда ниже, чем у окружающего воздуха. Это приводит к искажению траектории струи, что надо учитывать при составлении проекта.

Вентиляционный диффузор и его разновидности

Вентиляционный диффузор является одним из видов устройств для забора и распределения воздуха. Наравне с решетками и анемостатами он является неотъемлемой частью вытяжной или приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления.

Назначение диффузоров

Любая вентиляция предназначена для подачи некоторого количества воздуха в необходимую зону или удаления его наружу. Для этого применяется большое количество устройств и механизмов: движение воздуха осуществляется механическими вентиляторами или под действием перепада давления в естественных системах; транспортировка его проводится в основном по различным воздуховодам (гибким и жестким), а распределения заданного количества воздуха или забор его из конкретной точки осуществляется воздухораспределительными устройствами.

Диффузор для подвесного потолка

Они предназначены не только для подачи воздуха в помещение, но и для обеспечения распределения потоков определенным образом. Представим, как поток воздуха выходит из отверстия, в котором нет ни решетки, ни диффузора. В таком случае воздух рассеивается недалеко от отверстия без определенного направления.

В общем, назначением любого диффузора является:

  • подача или забор воздуха из помещения;
  • создание определенных воздушных потоков нужной силы и направления.

Также существуют устройства, которые не только выполняют указанные функции, но и при этом позволяют регулировать объем перемещаемого воздуха, а также полностью перекрывать его движение.

Также рассматриваемые изделия выполняют функции элемента декора помещения. Именно поэтому важно выбрать не только технические характеристики, но и внешний вид изделия, для того чтобы оно хорошо вписался в дизайн

Классификация

Диффузоры для вентиляции бывают разных типов и изготавливается из различных материалов Все изделия можно условно классифицировать по нескольким факторам: по материалу, месту монтажа, наличию регуляции, геометрической форме, характеристике потока воздуха.

По материалу изделия разделяются на такие типы:

  • Металлические. Изготавливают из алюминия, окрашенного или анодированного, нержавеющей или оцинкованной стали. Отличаются прочностью и долговечностью. Но при устройстве металлических изделий в системе кондиционирования следует иметь в виду, что из-за теплотехнических свойства металла он быстро охлаждается и на нем могут возникать капли конденсата.
  • Пластиковые. Отличаются меньшей ценой, чем металлические, но по большинству эксплуатационных свойств ничем не хуже. У них лишь меньшая прочность и они могут деформироваться под действием высоких температур. Изготавливают из ПВХ, полистирола и других видов пластика.
  • Деревянные. Применяют редко и в основном по индивидуальному заказу. Популярны в банях и саунах, а также для создания определенного дизайна в помещении.

В зависимости от того, в каком направлении движется воздух, воздухораспределительные устройства бывают:

  • приточными;
  • вытяжными;
  • универсальными.

По месту монтажа все воздухораспределительные устройства разделяются на две большие группы:

Существуют также и разновидности диффузоров для напольного монтажа. Но для этих целей в основном используются изделия двух вышеописанных категорий. Диффузоры для потолка в основном отличаются расположением щелей и возможностью направление потока на четыре стороны.

Существуют специальные модели потолочных устройств, которые разработаны для монтажа в подвесной потолок типа «Армстронг». Они имеют квадратную форму размером 60х60 см и монтируются в ячейку на каркасе.

По геометрической форме изделия разделяют на такие формы:

Круглые иногда путают с анемостатами. Но это разные изделия. В состав анемостата входит диск, с помощью которого меняется просвет для подачи воздуха. Диффузоры, как правило, содержат несколько щелей и в большинстве случаев они не регулируются.

Также рассматриваемые устройства бывают:

  • регулируемые;
  • нерегулируемые.

В нерегулируемых диффузорах щели и другие отверстия для подачи не меняют свой просвет и направление. Для них возможно применение отдельных механизмов, которые позволяют проводить регуляцию изделий.

Распределение потоков

Каждый производитель выпускает устройства разной формы и конструкции воздухораспределителя. Не существует строгой классификации диффузоров по характеристике потока воздуха, но их можно разделить на такие типы:

  • Щелевые – распределение потока проходит через несколько щелей, как в решетках.
  • Струйные – подача воздуха происходит одной или несколькими струями большой скорости и на большие расстояния.
  • Перфорированные – в их поверхности устроено большое количество отверстий небольшого размера, через которые воздух поступает в помещение или удаляется из него равномерно и с небольшой скоростью.
  • Вихревые – щели в них расположены таким образом, чтобы воздух поступал в помещение, закручиваясь в виде воронки.
  • Линейные – удлиненной формы с малым количеством щелей.

Существуют и другие типы узкого применения или для определенных систем.

Вентиляционный диффузор – подбор

Любое воздухораспределительное устройство требует правильного подбора и расчета. Каждый диффузор выпускается нескольких типоразмеров. Они отличаются размером, диаметром, площадью живого поперечного сечения щелей и отверстий, шумовыми характеристиками. И все же, расчет – что это такое в применении к устройствам распределения воздуха?

Схема потолочного квадратного диффузора

Любая решетка и диффузор требует подбора, который осуществляется в таком порядке:

  1. Определение количества воздуха, которое будет проходить через устройство.
  2. Расчет приемлемой скорости воздушного потока.
  3. Определение вида зависимости от того, как требуется направить воздушные потоки.
  4. По показателю скорости проводят подбор диффузора с требуемой площадью поперечного сечения таким образом, чтобы шум не превышал нормативные значения. В среднем, скорость воздуха в решетке не должна превышать 2 м/с, а шум – 45 дБА в ночное время в жилых помещениях. В дневное – 55 дБА.

После чего в каталоге производителя подбирается изделие с нужными характеристиками.

Правильно подобранный диффузор позволяет создать комфортную и грамотную систему вентиляции любого помещения. Не стоит пренебрегать тщательным выбором этого изделия.

Как работает форкамерный дизельный двигатель


Форкамера (предкамера) представляет собой специальную полость, которая расположена в головке цилиндров ДВС. Данная полость конструктивно сообщается с основной камерой сгорания в надпоршневом пространстве посредством одного и более каналов. Предкамерный (форкамерный) двигатель может быть как бензиновым, так и дизельным.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что будет, если в дизельный автомобиль залить бензин. Из этой статьи вы узнаете о возможных последствиях такой заправки для дизельного мотора

ДВС подобного типа представляет собой конструкцию, в которой смесеобразование и наполнение цилиндров происходит следующим образом:

  • топливно-воздушная смесь подается в предкамеру;
  • далее происходит частичное воспламенение смеси;
  • в результате сгорания давление в форкамере нарастает;
  • под действием такого давления разогретые пары топлива и газы от частичного сгорания в форкамере проникают в основную камеру сгорания в надпоршневом пространстве;

Система форкамерно-факельного зажигания

Основными элементами, составляющими дизельный двигатель с форкамерой, являются:

Примечание: мы будем проходить путь вместе с топливом для того, чтобы полностью понять принцип работы форкамерного двигателя.

  1. Канал ведёт солярку в предкамеру.
  2. Затем проходит секция, предназначенная для переобогащённой смеси.
  3. Клапан самой форкамеры.
  4. Свеча зажигания выполняет свою основную роль (поджог топлива, когда форсунки его впрыскивают).
  5. Одновременно с тем, как от искры загорелось горючее, распредел ГРМ впускает в главную камеру топливо, посредством того, что открывает клапан.
  6. Теперь горючее на финишной прямой – в центральной камере ДВС.

Сейчас, мы надеемся, вам стало ясно, как работает форкамерный дизель и из чего состоит устройство форкамеры.

Особенности «предварительных» воздушных камер

Современные бытовые климатические системы, предназначенные для типовых помещений, как правило, не требуют обустройства форкамеры. Система кондиционирования, состоящая из внутреннего и внешнего блока, представляет собой сложное устройство. В нем уже имеются различные очищающие воздух фильтры и другие блоки, задача которых – создание оптимальных климатических условий в помещении. Но их рабочие возможности весьма ограничены. Даже мощные бытовые кондиционеры могут не справляться с охлаждением больших помещений. Их использование может оказаться экономически неоправданным.

Идея установки обычных кондиционеров в огромных промышленных постройках, подземных парковках, помещениях, размеры которых превышают несколько сотен квадратных метров – будет нецелесообразной. Для них существуют отдельные мощные установки, способные обрабатывать огромную кубатуру воздушных масс за минимальное время. Но такая вентиляция требует соблюдения нескольких условий для нормальной работы:

  • Хорошая звукоизоляция. Прохождение большого количества воздуха сопровождается заметным шумом.
  • Сбалансированная подача на рабочие точки. Скорость забора и передачи воздуха мощными кондиционерами способна создавать сильный поток, который не подходит для супермаркетов.
  • Контроль скорости воздуха в системе. Мощный воздушный поток, предназначенный для отведения примесей, образующихся в результате производства, способен вместе с ними «захватить» и мелкие детали, используемые в работе.
  • Сохранение постоянного температурного режима. При высокой скорости движения больших объёмов воздуха их температура способна серьезно влиять на микроклимат помещения.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Упоминая о двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине, можно с уверенностью заявить об их неэффективности, так как устройство было несовершенным и в движении показало себя с самых худших сторон. Поэтому никто из производителей не захотел полагаться на такой выбор, и в итоге подобные конструкции сейчас не используются. Конечно, изначально люди отдавали предпочтение таким аналогам из-за экономичности в расходе топлива и, одновременно с этим, уменьшением токсичности выбрасываемых отходов. Но пользователи поменяли своё мнение, испытав агрегаты на прочность в езде

Плюсы и минусы предкамерных агрегатов

С одной стороны, изменение конструкции двигателя с внедрением форкамеры не нашли широкого применения из-за значительного усложнения конструкции двигателя.

Хотя экологичность таких двигателей была выше, да и расход топлива меньше, они имели меньший ресурс эксплуатации, чем обычные ДВС.

Для дизельного двигателя форкамера подходит лучше. Она снижаем сильную задымленность из выхлопной трубы. К тому же форкамерные дизели способны работать на некачественном дизельном топливе.

Основной минус форкамерных двигателей — это трудный запуск мотора на холодную. Если нагревать предкамеру, то такой двигатель заводится без проблем

В каких случаях требуется организация венткамер

Центральное вентиляционное оборудование, как известно, издаёт шум и вибрации при работе, а потому его не следует устанавливать в помещениях, предназначенных для постоянного пребывания людей (более 2 часов подряд). Его за подшивным потолком технических помещений или в отдельных специально предназначенных для этого помещениях (венткамерах).

Причём стандартами определено значение максимальной производительности вентиляционного оборудования, которое допускается размещать за подшивным потолком — 5000 кубометров в час (п. 7.9.3 СП 60.13330.2012). Для более мощных установок следует предусматривать венткамеры. О требованиях и устройстве этих помещений речь и пойдёт ниже.

Как очищаются большие объемы воздуха?

Форкамера – это предварительное помещение, расположенное перед системой очистки, в нем происходит свободное движение воздуха, его обмен с атмосферой, для этого существует специальный воздушный клапан. Имеется также фильтр, позволяющий предварительно очистить атмосферный воздух, разделив внутреннюю и внешнюю вентиляцию. Это позволяет доставить до системы очистки уже отчасти отфильтрованный воздушный поток.

Благодаря этому большинство частиц, засоряющих кислород, остается на улице и изначально не попадает в вентиляционную систему. Лишние летучие соединения будут отводиться обратно в атмосферу благодаря клапану.

Итог: насколько востребованы форкамеры

Основное назначение форкамер – возможность управления поступающими внутрь помещения большими объёмами воздушных масс. В этом специальном помещении происходит разделение поступающих основных масс на рабочие каналы, предварительная очистка, нормализация скорости потоков и их температуры.

В зависимости от технического оснащения воздух может подвергаться дополнительной санитарной и другой необходимой обработке. Благодаря тому, что для этих целей выделено отдельное помещение, все вышеупомянутые процессы протекают незаметно и без неудобств.

Форкамера – обязательный элемент для обеспечения качественной вентиляции современных помещений закрытого и полузакрытого типа с большой квадратурой. Обычно ее создание планируется еще на этапе проектировки, поэтому любые связанные с ней строительные вопросы не возникают.

Желание создать предварительную воздушную камеру в частном порядке требует получения разрешения, но не всегда. Оно требуется, если речь идёт о многоквартирных домах и других постройках, в которых форкамера способна повлиять на нормальное движение воздушных масс.

Помните, что обустройство форкамеры – не такое простое занятие, как может показаться на первый взгляд. Без грамотного подхода к проекту можно получить лишь пристройку сомнительной пользы.

Источники

  • https://dom-srub-banya.ru/forkamera-v-stroitelstve-chto-eto-takoe/
  • https://avtoskupka61.ru/forkamera-v-ventilyatsii-chto-eto-takoe/
  • https://dtp-avarii.ru/forkamera-v-ventiljacii-chto-jeto-takoe/
  • https://lkard-lk.ru/avtolyubitelyu/vidy-ventilyatsii-funktsii-harakteristiki-tseny-ventilyatsionnye-sistemy-preimuschestva-i-nedostatki
  • https://TopVentilyaciya.ru/ventilyaciya/elementy/forkamera.html
  • https://lada-avia.ru/motor/dlya-chego-nuzhna-forkamera.html
  • https://avtodrive16.ru/forkamera-v-ventilyatsii-chto-eto-takoe/
  • https://avtonomnaya-gazifikaciya.ru/dvigatel/forkamernoe-zazhiganie.html
  • https://ReForever.ru/vidy-dvigatelej/forkamera-pomeshchenie.html

[свернуть]

Форкамера | АВТОСТУК.РУ

Форкамера — это специальная полость в головке блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Полость форкамеры сообщается с основной полостью камеры сгорания через один или более каналов. Бензиновый и дизельный двигатель могут быть форкамерными, то есть предкамерными.

Содержание статьи:

  1. Для чего нужна форкамера в ДВС ?
  2. Что такое и как работает система форкамерно-факельного зажигания?
  3. Плюсы и минусы предкамерных агрегатов.
  4. Видео.

 

Форкамера

Как мы уже описали выше, форкамерный двигатель имеет следующий принцип действия в работе:

  • в предкамерную полость подается топливно-воздушная смесь;
  • смесь частично воспламеняется;
  • по мере сгорания смеси, давление в форкамере увеличивается;
  • из-за создающегося давления, пары и газы сгоревшей смесь выталкиваются в рабочую полость цилиндров над поршнями.Форкамера имеет объем 30% от основного объема рабочей полости камеры сгорания. Смысл применения данной конструкции в ДВС в том, чтобы улучшить наполнение цилиндров и улучшить качество образования смеси.

Главный плюс двигателя с форкамерой — это низкие ударные нагрузки деталей цилиндро-поршневой группы во время работы ДВС. Это обеспечивается, как раз таки, за счет плавного нарастания давления, а не скачками.

К тому же, форкамерные двигатели качественно сжигают топливо, уменьшают количество выброса вредных веществ, уменьшают расход топлива и повышают КПД силового агрегата.

 

Что такое и как работает система форкамерно-факельного зажигания

Если есть форкамера в моторе, значит уже понятно, что есть основная камера сгорания топлива, а есть еще дополнительная.

Во впускном коллекторе и головке блока цилиндров есть специальный канал. Такой двигатель с форкамерой устанавливают, например, на не некоторые модели автомобилей Газа «Волга». В предкамеру подается переобогащенная смесь, которая создается в отдельной камере карбюратора. В форкамере есть еще впускной клапан. Далее свеча зажигания вырабатывает искру и происходит поджиг топливно-воздушной смеси в предкамере. После этого распределительный вал открывает впускной клапан основной камеры, после чего в основную камеру поступает уже обедненная смесь.

Полости форкамеры и основной камеры сгорания сообщаются специальными соплами — каналами. Через них в основную камеру попадает пламя, пары и газы уже успевшей сгореть части воздушно-топливной смеси. В результате этого обедненная смесь в основной камере воспламеняется.

Таким образом, форкамера — это подвпрыск, который по принципу действия похож на принцип двухступенчатой работы новых дизельных инжекторных форсунок.

 

Плюсы и минусы предкамерных агрегатов

С одной стороны, изменение конструкции двигателя с внедрением форкамеры не нашли широкого применения из-за значительного усложнения конструкции двигателя.

Хотя экологичность таких двигателей была выше, да и расход топлива меньше, они имели меньший ресурс эксплуатации, чем обычные ДВС.

Для дизельного двигателя форкамера подходит лучше. Она снижаем сильную задымленность из выхлопной трубы. К тому же форкамерные дизели способны работать на некачественном дизельном топливе.

Основной минус форкамерных двигателей — это трудный запуск мотора на холодную. Если нагревать предкамеру, то такой двигатель заводится без проблем.

 

Видео

ГБЦ форкамерных двигателей.

Форкамера Мерседес ОМ 601-603.

Как заменить форкамеры.

Автор публикации

15 Комментарии: 25Публикации: 324Регистрация: 04-03-2016

Форкамера двигателя внутреннего сгорания

Система форкамерно-факельного зажигания

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру.  Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и ГБЦ. Смесь в форкамеру подается переобогащенной, для чего в карбюраторе присутствует отдельная секция. Предкамера также имеет отдельный впускной клапан. Далее происходит поджиг указанной смеси при помощи искры от свечи зажигания. В этот момент открывается впускной клапан основной камеры сгорания, который приводится в действие распредвалом ГРМ. В основную камеру поступает топливно-воздушная смесь. Порция этой смеси обедненная.

Предкамера соединяется с основной камерой специальными сопловыми каналами, через которые в основную камеру прорывается пламя, газы и пары горючего из форкамеры. От контакта с ними обедненная смесь в основной камере также воспламеняется. Получается, форкамера представляет собой своеобразный механический «подвпрыск», отдаленно напоминая принцип двухступенчатой работы современных дизельных инжекторных форсунок.

Система форкамерно-факельного зажигания

Основными элементами, составляющими дизельный двигатель с форкамерой, являются:

  1. Канал ведёт солярку в предкамеру.
  2. Затем проходит секция, предназначенная для переобогащённой смеси.
  3. Клапан самой форкамеры.
  4. Свеча зажигания выполняет свою основную роль (поджог топлива, когда форсунки его впрыскивают).
  5. Одновременно с тем, как от искры загорелось горючее, распредел ГРМ впускает в главную камеру топливо, посредством того, что открывает клапан.
  6. Теперь горючее на финишной прямой — в центральной камере ДВС.

Сейчас, мы надеемся, вам стало ясно, как работает форкамерный дизель и из чего состоит устройство форкамеры.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Упоминая о двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине, можно с уверенностью заявить об их неэффективности, так как устройство было несовершенным и в движении показало себя с самых худших сторон. Поэтому никто из производителей не захотел полагаться на такой выбор, и в итоге подобные конструкции сейчас не используются. Конечно, изначально люди отдавали предпочтение таким аналогам из-за экономичности в расходе топлива и, одновременно с этим, уменьшением токсичности выбрасываемых отходов. Но пользователи поменяли своё мнение, испытав агрегаты на прочность в езде.

Ситуация совершенно иная, если это касается дизельных моторов, которые и являются нашим основным объектом изучения. Плюсами в движке с предкамерным двигателем выступают незначительная дымность силовой установки, не зависимо от способа езды и, что тоже весомо, такие установки не нуждаются в отборном топливе.

Вернёмся к отрицательным сторонам, куда уж без них. Непрогретый мотор плохо запускается. Из-за чего же так происходит? Суть в том, что для стабильного пуска требуется изначально хороший прогрев предкамеры, но, по причине того, что в этой системе устанавливаются электрические калильные свечи, воздух прогревается не в полной мере.

В заключении можно отметить, что принцип работы подобных двигателей имеет мало недостатков, поэтому вы можете смело отдавать ему предпочтение. Приятных поездок и не забывайте оставлять свои комментарии ниже.

Форкамера – печь

Форкамеры печей иногда засоряются мазутным коксом, поэтому их надо периодически прочищать через зажигательное отверстие специальным штырем с расклепанным лопаткой концом.

Дутьевые устройства печей кипящего слоя.

Для предотвращения спекания огарка удельный расход воздуха в форкамеру печи должен в 1 8 – 2 раза превышать его подачу в непровальную часть пода. Распределение воздуха регулируется изменением положения задвижек, устанавливаемых на воздухопроводах.

Для улучшения работы печей кипящего слоя НМУИФ ом предложено демонтировать форкамеры печей. Вместо форкаыер устанавливают загрузочные карманы с грибками особой конструкции с тан-гениальным выходом воздуха из грибков. В грибках новой конструкции происходит нь.

Огарок периодически выводится из кипящего слоя, главным образом из-под провальной решетки форкамеры печи через разгрузочное устройство 8, состоящее из секторного и дроссельного затворов и, по мере необходимости, с пода печи, через клапанные разгрузочные устройства. Огарковая пыль из котла-утилизатора, бункера циклонов и электрофильтра непрерывно выгружается также с помощью одинарных ( а лучше двойных) клапанных разгрузочных устройств 9 в закрытые скребковые конвейеры 10, выводится из печного отделения и направляется в бункера для перегрузки огарка в железнодорожные вагоны или автотранспорт.

Розжиг форсунок следует производить в такой последовательности: внести горящий факел в форкамеру печи, открыть слегка воздух и затем осторожно открыть мазут до воспламенения.

Розжиг форсунок следует производить в такой последовательности: внести горящий факел в форкамеру печи, открыть вентиль для воздуха и затем осторожно открыть вентиль для мазута до воспламенения.

Технологическая схема печного отделения с печами кипящего слоя.

Выгрузка огарка производится периодически ( в соответствии с заданной высотой кипящего слоя) через провальную решетку форкамеры печи при помощи секторного затвора. В случае необходимости огарок выгружается также и с непровального пода печи. Из бункеров котла-утилизатора, циклонов и сухих электрофильтров огарок удаляется непрерывно через клапанные затворы.

Секторный затвор.| Клапанный затвор.

Секторный затвор ( рис. V-20) выполняется из легированной стали и применяется для герметизации выгрузки огарка при температуре до 800 С обычно из провальной зоны форкамеры печи. Выгрузка огарка через затвор производится периодически, при достижении определенной величины сопротивления кипящего слоя. Клапанный грузовой затвор ( рис. V-21) предназначен для непрерывного выпуска из бункеров аппаратов печного отделения ( котла, циклонов) горячей огарковой пыли, вынесенной из печи КС.

Напорная характеристика вентилятора и сети.

Максимальная потеря напора в воздушном тракте без учета сопротивления слоя составляет примерно 300 мм вод. ст. для печей КС-100 и КС-200. В связи с тем что для печей большей производительности сопротивление решетки должно быть более высоким ( для равномерного распределения воздуха), общее сопротивление воздушного тракта возрастает до 400 – 500 мм вод. ст. Необходимо отметить, что общее сопротивление воздушного тракта в значительной степени зависит от конфигурации и диаметра участка воздухопроводов к решетке форкамеры печи.

Нефтешлам извлекается из накопителей насосным агрегатом А-1 и подается по трубопроводу на установку сжигания непосредственно в один из двух аппаратов М-1 и М – la, представляющих собой емкости, которые оборудованы перемешивающими устройствами и боковыми по. Перемешивающее устройство предназначено для усреднения состава нефтешлама, поступающего в печь на сжигание, что необходимо для упрощения регулирования топки. Из аппарата нефтешлам насосом Н-1 или Н – la подается в печь П-1 на дисковую центробежную форсунку Ф-1, установленную аксиально в форкамере печи.

Нефтешлам извлекается из накопителей насосным агрегатом А-1 и подается по трубопроводу на установку сжигания непосредственно в один из двух аппаратов М-1 и М – la, представляющих собой емкости, которые оборудованы перемешивающими устройствами и боковыми подогревателями. Перемешивающее устройство предназначено для усреднения состава нефтешлама, поступающего в печь на сжигание, что необходимо для упрощения регулирования топки. Из аппарата нефтешлам насосом Н-1 или Н – la подается в печь П-1 на дисковую центробежную форсунку Ф-1, установленную аксиально в форкамере печи.

Бесконтактная система зажигания БСЗ

   Установка бесконтактного зажигания – действительно нужная вещь. Почувствуете разницу! Для Москвича выпускаются два различных бесконтактных распределителя. Отличаются датчиками: АТЭ2 с Холлом,  СОАТЭ с индукцией. АТЭ2 в стоит ~1300р. В его комплект входит трамблёр, катушка, коммутатор и жгут. Ставится на привод РР147, если РР118, то нужно прикупить ещё и привод. Не забудете купить новые силиконовые высоковольтные провода.

   Коммутатор прикрепляется рядом с катушкой. После установки всего этого на автомобиль не забудьте увеличить искровой промежуток свечей примерно до 0.8 мм.

Переходник под трамблер от ВАЗ-2108 для Москвича


    Трамблер от Ваз-2108  можно установить помощью переходника. Такая БСЗ в течении двух лет успешно эксплуатируется на двух автомобилях: М-412(1,8л.) и М2141(2)(1,7л.).

   В качестве узла, передающего вращательный момент, используется доработанный вал от старого москвичевского привода и хвостовик со штифтом от родного трамблера, вращающийся в шарикоподшипнике №6203 и двух стартерных медно-графитовых втулках, внутренний диаметр которых после запрессовки разворачивается до диаметра 13 мм.

   Поскольку внутренний диаметр подшипника и диаметр вала имеют разный размер, на вал предварительно напрессовывается промежуточная втулка.

   Фланец переходника фрезеруется, как видно на снимке, сверлятся отверстия и нарезается резьба под винты.

ВНИМАНИЕ! Переходник рассчитан под привод трамблера нового образца, с хомутом-обжимкой

Форкамера специфика, особенности и востребованность

Создание комфортного микроклимата и очистка воздуха в помещении – далеко не всегда является настолько простой задачей, как может показаться на первый взгляд.

Тип и размер помещения, окружающие его климатические условия, сложность используемой вентиляционной системы – соблюдаемых условий может оказаться много. Помещению в экологически чистой зоне достаточно установки современного кондиционера.

А вот промышленным постройкам и супермаркетам для нормального кондиционирования требуется наличие специального помещения – воздушной камеры, форкамеры.

Специфика очистки больших объёмов воздуха

Можно легко оценить тот факт, насколько необходимой является форкамера в вентиляции, рассмотрев, что это такое детальнее.

Приставка «фор» переводится «перед», что позволяет рассматривать форкамеру, как предварительное помещение, в котором производится вентиляционный газообмен.

Для мест с сильно загрязнённой атмосферой она становится отличным «фильтром» разделяющим внутреннюю систему вентиляции помещения и внешнюю.

Для этих целей создается отдельное помещение – предварительная область или предкамера, в которой создается рабочий вентиляционный узел. Его техническое оснащение меняется в зависимости от скорости и качества проходящих воздушных потоков.

В некоторых случаях достаточно специального направляющего вентилятора, который разделяет входящий и выходящий воздух в предназначенные для этого каналы. Может понадобиться монтаж воздушных фильтров для очистки, обустройство шумоизоляции.

Особенности «предварительных» воздушных камер

Современные бытовые климатические системы, предназначенные для типовых помещений, как правило, не требуют обустройства форкамеры. Система кондиционирования, состоящая из внутреннего и внешнего блока, представляет собой сложное устройство.

В нем уже имеются различные очищающие воздух фильтры и другие блоки, задача которых – создание оптимальных климатических условий в помещении. Но их рабочие возможности весьма ограничены. Даже мощные бытовые кондиционеры могут не справляться с охлаждением больших помещений.

Их использование может оказаться экономически неоправданным.

Идея установки обычных кондиционеров в огромных промышленных постройках, подземных парковках, помещениях, размеры которых превышают несколько сотен квадратных метров – будет нецелесообразной.

Но такая вентиляция требует соблюдения нескольких условий для нормальной работы:

  • Хорошая звукоизоляция. Прохождение большого количества воздуха сопровождается заметным шумом.
  • Сбалансированная подача на рабочие точки. Скорость забора и передачи воздуха мощными кондиционерами способна создавать сильный поток, который не подходит для супермаркетов.
  • Контроль скорости воздуха в системе. Мощный воздушный поток, предназначенный для отведения примесей, образующихся в результате производства, способен вместе с ними «захватить» и мелкие детали, используемые в работе.
  • Сохранение постоянного температурного режима. При высокой скорости движения больших объёмов воздуха их температура способна серьезно влиять на микроклимат помещения.

Итог: насколько востребованы форкамеры

Основное назначение форкамер – возможность управления поступающими внутрь помещения большими объёмами воздушных масс. В этом специальном помещении происходит разделение поступающих основных масс на рабочие каналы, предварительная очистка, нормализация скорости потоков и их температуры.

В зависимости от технического оснащения воздух может подвергаться дополнительной санитарной и другой необходимой обработке. Благодаря тому, что для этих целей выделено отдельное помещение, все вышеупомянутые процессы протекают незаметно и без неудобств.

Форкамера – обязательный элемент для обеспечения качественной вентиляции современных помещений закрытого и полузакрытого типа с большой квадратурой. Обычно ее создание планируется еще на этапе проектировки, поэтому любые связанные с ней строительные вопросы не возникают.

Помните, что обустройство форкамеры – не такое простое занятие, как может показаться на первый взгляд. Без грамотного подхода к проекту можно получить лишь пристройку сомнительной пользы.

Схема вентиляции с форкамерой

форкамерный двигатель Форкамерно-факельное зажигание. Кто нибудь знаком с таким видом двигателя 22 ответа



форкамерный двигатель газ 3102

В разделе Сервис, Обслуживание, Тюнинг на вопрос Форкамерно-факельное зажигание. Кто нибудь знаком с таким видом двигателя? заданный автором Денис Андреев лучший ответ это Принцип форкамерно-факельного зажигания был разработан Горьковским автомобильным заводом (автор – Эварт Г. В. ) в сотрудничестве со специалистами Института химической физики АН СССР еще в 50-е годы. Авторское свидетельство на разработку было получено 18 декабря 1956 года.Толчком к созданию двигателя с форкамерно-факельным зажиганием на «ГАЗе» послужил серийный выпуск в 1972 году таких моторов японской фирмой Honda, которая смогла обойти приоритетность отечественного патента. Советский двигатель получил обозначение ГАЗ-4022.10. От своего предшественника ГАЗ-24Д он отличается новой головкой блока цилиндров с иными газовыми каналами, дополнительными маленькими впускными клапанами для форкамер, системой впуска воздуха, настроенным выпуском, увеличенным ходом клапанов, модернизированным распредвалом. Кроме того, были разработаны карбюратор К-156 оригинальной конструкции, распределитель зажигания, новая система охлаждения двигателя (как у двигателя ВАЗ-2101), а водяной насос внедрили в блок цилиндров. Впервые на этих моторах ГАЗ был применен воздушный фильтр с бумажным фильтрующим элементом.Приемочные испытания автомобиля ГАЗ-3102, на который устанавливался двигатель ГАЗ-4022.10, были проведены в 1980 году. Они показали преимущество этого автомобиля перед ГАЗ-24 по топливной экономичности и токсичности отработавших газов, особенно по показателю выброса окиси углерода. В том же году были выпущены первые 25 автомобилей с данным мотором.Затем документацию по изготовлению двигателей ГАЗ-4022.10 передали Заволжскому моторному заводу, который с 1981 года начал их серийное производство, но уже под новым названием – ЗМЗ-4022.10. Наибольшее количество этих моторов было выпущено в 1986 году – 4000 шт. Всего за 11 лет произведено около 27 тыс. автомобилей ГАЗ-3102 с двигателями ЗМЗ-4022.10.Однако последующая эксплуатация автомобилей ГАЗ-3102 с двигателями ЗМЗ-4022.10 не подтвердила их значительной топливной экономичности. Сложность конструкции и необходимость финансовых затрат на доводку моторов обусловили прекращение их выпуска в 1992 году. На смену этим двигателям пришли модели ЗМЗ-402.10 и ЗМЗ-406.10.

ссылкаПервоисточник сейчас это уже все в прошлом

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Форкамерно-факельное зажигание. Кто нибудь знаком с таким видом двигателя?

Ответ от CatSoupА как жеж, целая глава истории отечественного гавномобилестроения, правда на помойке они уже все…

Ответ от Johniна Волгу 3102, такие движки ставили, ЗМЗ-4022.10.

Ответ от Николайвсе дизеля на этом принципе работают правда у КАМАЗа нет таковойА у других марок почти у всех есть.Правда она перкочевала из ГБЦ в днище поршня – КрАЗ, МАЗ, ИСУДЗУ, НИССАН-ДИЗЕЛЬ, и др.на заре развития были такие дизеля которые имели калильное зажигание, чтобы запустить такой дизель нужно было раскалить докрасна шар чугунный и вставить его в спец приспособление в ГБЦ.В более поздних был кран-декомпрессор с фитилем внутри, байонетного крепления, у него была трубочка на конце, в которую вкладывался фитить, поджигался, затем раскрычивали кривым стартеров маховик и втыкали в гнездо этот кран-деромпрессок в еще более поздних дизелях эта система умерла сменившись на воспламенение от сжатия. Но камера форсгорания оставалась долгое время в ГБЦ, и тлько в 40- перекочевала в поршень..

Ответ от NIKЭто дизельные двигателя с такой конструкцией

Ответ от Ёергей СёминОно померло так и не родившись….

Ответ от Serzh .В США в 60-х уже инжекторы были, а мы в 80-х форкамеры на допотопный карбюратор приделали…

Привет! Вот еще темы с нужными ответами:

Факельное зажигание

Мы отнюдь не отрицаем того, что факельное зажигание, которое сейчас привлекает у нас столько внимания, не заслуживает к себе самого серьезного отношения

Однако мне хотелось бы подчеркнуть, что это мероприятие не должно заслонить или ослабить внимание к другим, на наш взгляд, не менее важным вопросам, что, к сожалению, наблюдается в ряде случаев.
 . Воспламенение очень бедной смеси требует применения предкамер, факельного зажигания и других подобных устройств.

Воспламенение очень бедной смеси требует применения предкамер, факельного зажигания и других подобных устройств.

Двигатели, использующие газ низкого давления, с факельным зажиганием, работают по тем же принципам, что и двигатели с высоким давлением газа, но горючий газ у них смешивается с воздухом при меньшем давлении во впускном трубопроводе или в предкамере и затем поступает в цилиндр. После этого в цилиндр впрыскивается дистиллятное топливо, которое инициирует процесс сгорания. У этих двигателей несколько короче процесс газообмена, что понижает термический КПД.

Еолыпое значение в деле расширения применения га-зодизплей имеет применение факельного зажигания га-зовоздушпой смеси, осуществляемого запальным жидким топливом. Этот способ важен для работы по газожидкостному циклу двухтактных дизелей во всем диапазоне нагрузок и при параллельной работе, чего не удавалось достигнуть для двухтактных дизелей с обычным искровым зажиганием.

Двигатели, работающие на газе высокого давления, с факельным зажиганием, действуют по принципу газодизеля, когда заряд вспомогательного топлива ( обычно дистиллятного, около 5 % общего количества топлива) впрыскивается через топливный клапан непосредственно перед ВМТ и инициирует процесс сгорания. Газ воспламеняется по мере поступления в цилиндр, что обеспечивает полноту сгорания без детонации и преждевременного воспламенения. В этих двигателях около 5 – 7 % эффективной мощности затрачивается на сжатие газового заряда. При прекращении подачи газа они могут переводиться на работу на дистиллятном топливе.

Безусловно, мощным средством интенсификации зажигания бедных смесей является так называемое факельное зажигание. Работы по этому типу зажигания широко ведутся в промышленности и в научно-исследовательских институтах. Тем не менее мне не представляется целесообразным подробно останавливаться на этом вопросе.

Схема камеры сгорания Головка цилиндра ГАЗ-51Ф двигателя с факельным зажига – с факельным зажиганием. нием смеси.| Нагрузочные характеристики двигателей.

На рис. 34 показана головка одного из цилиндров двигателя ГАЗ-51Ф с факельным зажиганием, разработанного на Горьков-ском автомобильном заводе. Го-ловка цилиндров имеет предкамеры 2, которые соединены с основными камерами сгорания 6 двумя каналами А, расположенными под углом.

Только в последнее время стало возможно применение переобедненных смесей на двигателях специальной конструкции с факельным зажиганием смеси, от вспышки нормальной или экономичной смеси в запальной зоне камеры сгорания двигателя.

В нашей стране сейчас подготавливается выпуск новых грузовиков ГАЗ-52, на которых будет установлен верхнеклапанный двигатель с факельным зажиганием ( форкамерный), что позволит на 10 – 15 % снизить, расход топлива, а также значительно уменьшить загрязнение воздуха окисью углерода и повысить скорости автомобилей.

Наиболее перспективными являются двигатели с наддувом, газотурбинные, с непосредственным впрыском легкого топлива и принудительным воспламенением, с факельным зажиганием, а также роторно-поршневые и многотопливные двигатели.

Диаграммы идеальных циклов.

По смешанному: а иклу работают дизельные двигатели с воспламенением от сжатия, а также газодизельные и газовые двигатели с факельным зажиганием.

Схема работы газодизеля с факельным зажиганием.

При сжатии ( рис. 140, б) ( положения / и / /) клапаны 1 и 3 закрыты, газовоздушная смесь поступает в камеру факельного зажигания, разбавляя воздухом находящийся в ней газ.

Плазменная свеча зажигания

Рис. 1 Плазменная свеча ажигания:
1 — корпус свечи; 2 — изолятор; 3 — центральный электрод; 4 — камера под электродом; 5 — искровой разряд; 6 — плазменный факел.

Реализовать плазменный способ зажигания в двигателе внутреннего сгорания, однако, не так просто. Плазменная свеча зажигания изображена на рис. 1. Под центральным электродом в изоляторе свечи выполнена небольшая камера. При возникновении электрического разряда большой длины между центральным электродом и корпусом свечи газ в камере нагревается до очень высокой температуры и, расширяясь, выходит через отверстие в корпусе свечи в камеру сгорания. Образуется плазменный факел длиной около 6 мм, благодаря чему возникает несколько очагов пламени, способствующих воспламенению и сгоранию бедной смеси.

Форкамера

Во вращающейся форкамере угол наклона может быть достаточно мал, чтобы шихта не проваливалась в печь, и в то же время расплав не будет неподвижен в силу вращения камеры.

В циклонной форкамере достигнуты удовлетворительные результаты безфорсуночного сжигания топлива. Однако тяжелые условия работы кладки циклона ( разрушение пережимов у выхода из циклона) пока что лимитируют широкое применение безфорсуночного циклонного сжигания мазутов для котельных установок.

В форкамере аэродинамической трубы находится воздух [ k cp / tv: 1 4; R 287 Дж / ( кг – К) ] при температуре Т0 293 К.

Над форкамерой и средней частью печи свод прямой, а к концу печи – понурый. Свод служит около 6 месяцев.

В форкамерах дизелей, куда практически не попадает масло, в реактивных двигателях, когда сжигается топливо без примесей масла, на стенках камер откладывается нагар чисто топливного происхождения В тех же машинах и механизмах, где совершенно нет сгорания топлива, как например, в компрессорах, наблюдается образование нагара чисто масляного происхождения. В карбюраторных двигателях, а также в дизелях, в основной камере сгорания, нагар образуется одновременно и из топлива, и из масла.

ПРЕДКАМЕРА, форкамера, аванкамера – полость в головке цилиндра двигателя внутр.

Горелка с огнеупорными перегородками в туннеле производительностью 3 000 м. ч доменного газа конструкции ВНИИМТ.

Нижняя часть форкамеры выкладывается в виде прямоугольного раструба с промазкой углов. Верхняя часть форкамеры состоит из ряда полуколец и арок, внутренние поверхности которых подтесаны по опалубке.

Сирена дискретного действия. / – форкамера. 2 – диск. 3 – рупор. 4 – электродвигатель. 5 – тиристорный привод электродвигателя. 6 – датчик обратной связи. 7 – задвижка. 8 – дроссель. 9 – ресивер.

Геометрические размеры форкамеры должны быть такими, чтобы заключенный в ней объем воздуха не создавал резонанса на низшей собственной частоте. Для уменьшения пульсаций давления, которые могут возбуждаться рабочим колесом в форкамере, внутренние поверхности ее облицовывают звукопоглощающим материалом.

В центре форкамеры установлена мазутная форсунка, применяемая в случае перерыва в подаче газа. Давление газа перед горелками поддерживается до 0 5 ати.

Изменяя размеры форкамеры и производительность машины, регулируют время пребывания угля под давлением. Изотермическое выдерживание нагретого угля в условиях немедленного наложения давления в форкамере непрерывного действия обеспечивает протекание термохимических процессов разложения угля в наиболее благоприятном направлении – происходит сохранение и накапливание смолистых веществ в жидком состоянии и хорошая пластификация слабоспекающихся углей.

При осмотре форкамеры, снятой с двигателя после работы с испарительным охлаждением, установлена чешуйчатая структура нагара; на отдельных поверхностях форкамеры и контрольном участке съемной вставки нагара вообще не было, а имевшиеся слои нагара легко удалялись.

Повторным взвешиванием форкамеры и ее вставки с контрольным участком установлено уменьшение массы этих деталей на 51 мг по сравнению с массой, полученной перед проведением эксперимента.

Увеличивать длину форкамеры L свыше 3 5Яф нецелесообразно, так как это не дает существенного снижения расхода газа.

Для чего нужны форкамеры, впускной и выпускной клапан

Форкамера (предкамера) представляет собой специальную полость, которая расположена в головке цилиндров ДВС. Данная полость конструктивно сообщается с основной камерой сгорания в надпоршневом пространстве посредством одного и более каналов. Предкамерный (форкамерный) двигатель может быть как бензиновым, так и дизельным.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что будет, если в дизельный автомобиль залить бензин. Из этой статьи вы узнаете о возможных последствиях такой заправки для дизельного мотора

ДВС подобного типа представляет собой конструкцию, в которой смесеобразование и наполнение цилиндров происходит следующим образом:

  • топливно-воздушная смесь подается в предкамеру;
  • далее происходит частичное воспламенение смеси;
  • в результате сгорания давление в форкамере нарастает;
  • под действием такого давления разогретые пары топлива и газы от частичного сгорания в форкамере проникают в основную камеру сгорания в надпоршневом пространстве;

Для чего нужна форкамера в двигателе

Предкамера является предварительной камерой сгорания, в которую подается часть от общего заряда топливно-воздушной смеси, где происходит воспламенение топлива. Объем форкамеры составляет около 30% от общего объема основной камеры сгорания. Назначением данного решения выступает улучшение наполнения цилиндров, более эффективная организация газовых потоков в основной камере, а также повышение качества смесеобразования.
Данная схема позволяет реализовать более плавное и равномерное нарастание давления в основной камере сгорания, что снижает ударные нагрузки в цилиндрах ДВС.

Моторы с форкамерой работают мягче и полноценно сжигают топливно-воздушную смесь, уменьшается токсичность выхлопа, повышается КПД и снижается расход горючего.

Форкамера

Как мы уже описали выше, форкамерный двигатель имеет следующий принцип действия в работе:

Главный плюс двигателя с форкамерой — это низкие ударные нагрузки деталей цилиндро-поршневой группы во время работы ДВС. Это обеспечивается, как раз таки, за счет плавного нарастания давления, а не скачками.

К тому же, форкамерные двигатели качественно сжигают топливо, уменьшают количество выброса вредных веществ, уменьшают расход топлива и повышают КПД силового агрегата.

Для чего нужна форкамера в двигателе

Теперь разберемся в самом главном вопросе: для чего же нужна форкамера в двигателе?

Первостепенно такая система была создана с той целью, чтобы убрать, пусть и частично, нагрузку на поршни. Это же, в свою очередь, положительно сказалось на общей работе мотора. Более того, выбирая форкамерный двигатель, вы сокращаете количество токсичных отходов, так как, говоря конкретно о нашем случае, солярка полностью сгорает. Делаем из этого вывод – ваши расходы на горючее уменьшатся.

Принцип работы дизельного двигателя

И все-таки в чем принцип работы дизельного двигателя? Принцип работы дизеля состоит в компрессионном воспламенении топлива в камере сгорания при смешивании с разогретой воздушной смесью.

Подача смеси происходит раздельно ‒ сначала нагнетается воздух, затем поршень сжимает его и в верхней мертвой точке происходит впрыск топлива через форсунку

Воздух, в процессе сжатия разогревается до 800ºС , топливо поступает давлением до 30 МПа, происходит самовоспламенение.

Этот процесс сопровождается вибрациями и шумом. То есть дизель ‒ более шумный по сравнению с бензиновым движком.

Принцип работы дизельного двигателя позволяет быть двигателям как двух, так и четырехтактными, но основная масса автомобилей, все-таки, оснащены четырехтактными движками.

В двухтактном дизеле, по сравнению с четырёхтактным, ввиду другого принципа работы, совмещения двух тактов, впуска и выпуска (продувки).

Двухтактный вариант мощнее аналогичного по объёму четырёхтактного примерно в полтора раза.

Система непосредственного смешивания топлива с распределением по стенкам (М — система)

В этой системе впрыска для стационарных и коммерческих дизельных двигателей теплосодержание (теплоемкость) стенок углубления в поршне используется для испарения топлива, и топливо-воздушная смесь образуется с помощью соответствующего управления воздухом для сжатия.

Рис. Система непосредственного смешивания топлива с распределением по стенкам

Система работает с помощью одноструйной форсунки (т.е. форсунки с одним отверстием) при относительно низком давлении впрыска. Если движение воздуха в камере сгорания правильно отрегулировано, то может быть получена очень однородная топливо-воздушная смесь с длительной продолжительностью сгорания, низким ростом давления и, таким образом, более мягкое сгорание. Однако это увеличивает расход топлива по сравнению с системами с распределением воздуха.

Система форкамерно-факельного зажигания

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру. Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и ГБЦ. Смесь в форкамеру подается переобогащенной, для чего в карбюраторе присутствует отдельная секция. Предкамера также имеет отдельный впускной клапан. Далее происходит поджиг указанной смеси при помощи искры от свечи зажигания. В этот момент открывается впускной клапан основной камеры сгорания, который приводится в действие распредвалом ГРМ. В основную камеру поступает топливно-воздушная смесь. Порция этой смеси обедненная.

Рекомендуем также прочитать статью о том,

что такое гидрокомпенсатор

. Из этой статьи вы узнаете о назначении и функции гидротолкателей в устройстве ГРМ.

Предкамера соединяется с основной камерой специальными сопловыми каналами, через которые в основную камеру прорывается пламя, газы и пары горючего из форкамеры. От контакта с ними обедненная смесь в основной камере также воспламеняется. Получается, форкамера представляет собой своеобразный механический «подвпрыск», отдаленно напоминая принцип двухступенчатой работы современных дизельных инжекторных форсунок.

Форкамерный двигатель газ 3102 характеристики

Дизельный двигатель: преимущества и недостатки
Самый первый двигатель ЗМЗ 4022.10 ( 1981 г.-1992 г. )

Толчком к созданию двигателя с форкамерно-факельным зажиганием на «ГАЗе» послужил серийный выпуск в 1972 году таких моторов японской фирмой Honda, которая смогла обойти приоритетность отечественного патента. Советский двигатель получил обозначение ГАЗ-4022.10. От своего предшественника ГАЗ-24Д он отличается новой головкой блока цилиндров с иными газовыми каналами, дополнительными маленькими впускными клапанами для форкамер, системой впуска воздуха, настроенным выпуском, увеличенным ходом клапанов, модернизированным распредвалом.

Кроме того, были разработаны карбюратор К-156 оригинальной конструкции, распределитель зажигания, новая система охлаждения двигателя (как у двигателя ВАЗ-2101), а водяной насос внедрили в блок цилиндров. Впервые на этих моторах ГАЗ был применен воздушный фильтр с бумажным фильтрующим элементом. Затем документацию по изготовлению двигателей ГАЗ-4022.10 передали Заволжскому моторному заводу, который с 1981 года начал их серийное производство, но уже под новым названием – ЗМЗ-4022.10. Наибольшее количество этих моторов было выпущено в 1986 году – 4000 шт. Всего за 11 лет произведено около 27 тыс. автомобилей ГАЗ-3102 с двигателями ЗМЗ-4022.10.

В головке цилиндров находятся основные камеры сгорания 16 и рядом с ними форкамеры 14. Каждая форкамера соединяется с основной камерой сгорания двумя отверстиями (соплами) диаметром по 3,5 мм. Объем форкамеры небольшой (3,8 см3), и в нее ввернута свеча зажигания 13. Во время вращения распределительного вала 19 кулачок набегает на толкатель 18 и перемещает его вверх вместе со штангой 17. Она поворачивает общее коромысло 9, имеющее боек 8, расположенный над торцом стержня впускного клапана 7 и дополнительное плечо с регулировочным винтом 10. При повороте коромысла открывается дополнительный клапан 12 форкамеры и затем (почти одновременно) впускной клапан 7 основной камеры сгорания. Горючая смесь поступает в форкамеру из форкамерной секции 4 карбюратора 5 по отдельному каналу 3 питания, выполненному во впускном трубопроводе и в головке цилиндров. При открытом дополнительном клапане 12 в форкамеру поступает обогащенная (IX = 0,85 -;- 0,90) горючая смесь, а в основную камеру и цилиндр двигателя (при открытом впускном клапане при движении поршня 2 вниз очень бедная (IX = 1,8) горючая смесь. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания 13 проскакивает электрическая искра, и рабочая смесь в форкамера воспламеняется. Из форкамеры продукты сгорания смеси выбрасываются через два сопла в основную камеру сгорания в виде двух горящих факелов. Они завихряют и воспламеняют бедную рабочую смесь. Этим достигается быстрое, надежное и полное сгорание рабочей смеси в основной камере сгорания. Форкамерно-факельный способ зажигания рабочей смеси обеспечивает высокие скорости сгорания и эффективное сжигание бедных смесей при работе двигателя на обычных эксплуатационных режимах. Это значительно улучшает экономичность двигателя. Применение бедных горючих смесей исключает недогорание топлива, что существенно снижает токсичность отработавших газов. Только для получения максимальной мощности двигателя, когда дроссельные заслонки карбюратора открыты почти полностью, состав смеси обогащается. Применение форкамерно-факельного зажигания рабочей смеси в двигателе повлекло за собой и некоторые изменения в карбюраторе. На двигателе установлен карбюратор K-156 с падающим потоком горючей смеси, имеющий две основные и одну дополнительную для форкамерной системы камеры. Открытие дроссельных заслонок основных камер происходит последовательно, как и в карбюраторе K-126r, устанавливаемого на двигателе автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Открытие дроссельной заслонки форкамерной секции карбюратора происходит вследствие кинематической связи с дроссельной заслонкой первичной камеры карбюратора.

Технические характеристики :

Модель — ЗМЗ-4022.10 Тип — карбюраторный , четырехцилиндровый , с форкамерно — факельным зажиганием Диаметр цилиндра и ход поршня — 92*92 Рабочий объем цилиндров , л — 2,445 Степень сжатия — 8,0 Максимальная мощность , л.с. — 105 Максимальный крутящий момент при 2500-3000 об/мин , кгс*м — 18,5 Сорт бензина — АИ-93 Масса незаправленного двигателя со сцеплением и коробкой передач , кг — 210

Однако последующая эксплуатация автомобилей ГАЗ-3102 с двигателями ЗМЗ-4022.10 не подтвердила их значительной топливной экономичности. Сложность конструкции и необходимость финансовых затрат на доводку моторов обусловили прекращение их выпуска в 1992 году. На смену этим двигателям пришли модели ЗМЗ-402.10 и ЗМЗ-406.10.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Форкамера имеет две дверцы: наружную – для подачи в фор-камеру радиоактивных веществ, посуды, инструмента из помещения операторской и внутреннюю – для подачи радиоактивных веществ и других предметов внутрь камеры.  [1]

Форкамера оборудована двумя дверцами: наружной – для подачи в форкамеру радиоактивных веществ, посуды, инструментов из помещений ремонтной зоны или операторской и внутренней – для подачи радиоактивных веществ и других предметов внутрь камеры. Светильник имеет высоту 100 мм, ширину 200 мм и длину 560 мм.  [2]

Форкамера оборудована двумя дверцами: наружной – для подачи в форкамеру радиоактивного вещества, посуды, инструмента из помещений ремонтной зоны или операторской и внутренней – для подачи радиоактивного вещества и других предметов внутрь камеры.  [3]

Форкамерный шнековый пресс производительностью 7 т / ч ( ПФК-7.  [4]

Форкамера 4 с наружным обогревом через газовую рубашку аналогична автоклаву непрерывного действия, в котором нагретый полидисперсный уголь в условиях непрерывного перемещения под определенным давлением, агрегируясь, превращается в монолитную пластическую массу.  [5]

Форкамера представляет собой канал, выложенный огнеупором.  [6]

Форкамеры были футерованы жаропрочным бетоном и охлаждались проточной водой. Приемная камера для жидкого расплава выполнялась в двух вариантах: в одном была выложена из огнеупоров, в другом имела охлаждаемый водой кессон.  [8]

Форкамера имеет шторки, которые открываются только при подаче отжигаемых пластин.  [9]

Форкамеры оборудованы провальными решетками. Воздух подается в печь тремя потоками. Обжиговый газ через газоход поступает в футерованный циклон возврата.  [10]

Форкамера с металлическими качающимися шторками при изменении высоты загрузки не требует переоборудования, меняется лишь угол наклона шторок при прохождении под ними изделий.  [11]

Форкамера проходной печи с газовыми завесами.  [12]

Форкамера; 3 – нагревательная камер г, 4 изделие или печной конвейер.  [13]

Форкамера служит для выравнивания и успокоения потока. В ней устанавливаются хонейкомб и детурбулизирующие сетки.  [14]

Схема установки регулятора уровня ПРУДВ.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Форкамера — печь

Форкамеры печей иногда засоряются мазутным коксом, поэтому их надо периодически прочищать через зажигательное отверстие специальным штырем с расклепанным лопаткой концом.  

Дутьевые устройства печей кипящего слоя.  

Для предотвращения спекания огарка удельный расход воздуха в форкамеру печи должен в 1 8 — 2 раза превышать его подачу в непровальную часть пода. Распределение воздуха регулируется изменением положения задвижек, устанавливаемых на воздухопроводах.  

Для улучшения работы печей кипящего слоя НМУИФ ом предложено демонтировать форкамеры печей. Вместо форкаыер устанавливают загрузочные карманы с грибками особой конструкции с тан-гениальным выходом воздуха из грибков. В грибках новой конструкции происходит нь.  

Огарок периодически выводится из кипящего слоя, главным образом из-под провальной решетки форкамеры печи через разгрузочное устройство 8, состоящее из секторного и дроссельного затворов и, по мере необходимости, с пода печи, через клапанные разгрузочные устройства. Огарковая пыль из котла-утилизатора, бункера циклонов и электрофильтра непрерывно выгружается также с помощью одинарных ( а лучше двойных) клапанных разгрузочных устройств 9 в закрытые скребковые конвейеры 10, выводится из печного отделения и направляется в бункера для перегрузки огарка в железнодорожные вагоны или автотранспорт.  

Розжиг форсунок следует производить в такой последовательности: внести горящий факел в форкамеру печи, открыть слегка воздух и затем осторожно открыть мазут до воспламенения.  

Розжиг форсунок следует производить в такой последовательности: внести горящий факел в форкамеру печи, открыть вентиль для воздуха и затем осторожно открыть вентиль для мазута до воспламенения.  

Технологическая схема печного отделения с печами кипящего слоя.  

Выгрузка огарка производится периодически ( в соответствии с заданной высотой кипящего слоя) через провальную решетку форкамеры печи при помощи секторного затвора. В случае необходимости огарок выгружается также и с непровального пода печи. Из бункеров котла-утилизатора, циклонов и сухих электрофильтров огарок удаляется непрерывно через клапанные затворы.  

Секторный затвор.| Клапанный затвор.  

Секторный затвор ( рис. V-20) выполняется из легированной стали и применяется для герметизации выгрузки огарка при температуре до 800 С обычно из провальной зоны форкамеры печи. Выгрузка огарка через затвор производится периодически, при достижении определенной величины сопротивления кипящего слоя. Клапанный грузовой затвор ( рис. V-21) предназначен для непрерывного выпуска из бункеров аппаратов печного отделения ( котла, циклонов) горячей огарковой пыли, вынесенной из печи КС.  

Напорная характеристика вентилятора и сети.  

Максимальная потеря напора в воздушном тракте без учета сопротивления слоя составляет примерно 300 мм вод. ст. для печей КС-100 и КС-200. В связи с тем что для печей большей производительности сопротивление решетки должно быть более высоким ( для равномерного распределения воздуха), общее сопротивление воздушного тракта возрастает до 400 — 500 мм вод. ст. Необходимо отметить, что общее сопротивление воздушного тракта в значительной степени зависит от конфигурации и диаметра участка воздухопроводов к решетке форкамеры печи.  

Нефтешлам извлекается из накопителей насосным агрегатом А-1 и подается по трубопроводу на установку сжигания непосредственно в один из двух аппаратов М-1 и М — la, представляющих собой емкости, которые оборудованы перемешивающими устройствами и боковыми по. Перемешивающее устройство предназначено для усреднения состава нефтешлама, поступающего в печь на сжигание, что необходимо для упрощения регулирования топки. Из аппарата нефтешлам насосом Н-1 или Н — la подается в печь П-1 на дисковую центробежную форсунку Ф-1, установленную аксиально в форкамере печи.  

Нефтешлам извлекается из накопителей насосным агрегатом А-1 и подается по трубопроводу на установку сжигания непосредственно в один из двух аппаратов М-1 и М — la, представляющих собой емкости, которые оборудованы перемешивающими устройствами и боковыми подогревателями. Перемешивающее устройство предназначено для усреднения состава нефтешлама, поступающего в печь на сжигание, что необходимо для упрощения регулирования топки. Из аппарата нефтешлам насосом Н-1 или Н — la подается в печь П-1 на дисковую центробежную форсунку Ф-1, установленную аксиально в форкамере печи.  

Итог: насколько востребованы форкамеры

Основное назначение форкамер – возможность управления поступающими внутрь помещения большими объёмами воздушных масс. В этом специальном помещении происходит разделение поступающих основных масс на рабочие каналы, предварительная очистка, нормализация скорости потоков и их температуры.

В зависимости от технического оснащения воздух может подвергаться дополнительной санитарной и другой необходимой обработке. Благодаря тому, что для этих целей выделено отдельное помещение, все вышеупомянутые процессы протекают незаметно и без неудобств.

Форкамера – обязательный элемент для обеспечения качественной вентиляции современных помещений закрытого и полузакрытого типа с большой квадратурой. Обычно ее создание планируется еще на этапе проектировки, поэтому любые связанные с ней строительные вопросы не возникают.

Желание создать предварительную воздушную камеру в частном порядке требует получения разрешения, но не всегда. Оно требуется, если речь идёт о многоквартирных домах и других постройках, в которых форкамера способна повлиять на нормальное движение воздушных масс.

Помните, что обустройство форкамеры – не такое простое занятие, как может показаться на первый взгляд. Без грамотного подхода к проекту можно получить лишь пристройку сомнительной пользы.

Схема вентиляции с форкамерой

Как очищаются большие объемы воздуха?

Форкамера – это предварительное помещение, расположенное перед системой очистки, в нем происходит свободное движение воздуха, его обмен с атмосферой, для этого существует специальный воздушный клапан. Имеется также фильтр, позволяющий предварительно очистить атмосферный воздух, разделив внутреннюю и внешнюю вентиляцию. Это позволяет доставить до системы очистки уже отчасти отфильтрованный воздушный поток.

Благодаря этому большинство частиц, засоряющих кислород, остается на улице и изначально не попадает в вентиляционную систему. Лишние летучие соединения будут отводиться обратно в атмосферу благодаря клапану.

Схема работы форкамеры

Вентиляторы

В предварительной камере устанавливают специальный вентилятор, в зависимости от того, насколько большой объем помещения и какие качественные характеристики у воздуха, может меняться оснащение данной комнаты. Вентилятор с приводом от двигателя помогает разогнать потоки, создать необходимую тягу; чем площадь больше, тем мощнее должно быть устройство.

Если помещение небольшое, то хватит и направляющего вентилятора: он, как правило, не имеет мощного мотора, меньше шумит и стоит дешевле. Его задачей является разделение воздуха на каналы, входящий и исходящий. Часто систему дополняют специальными фильтрами, которые позволяют создать шумовой барьер, иначе в основном помещении будет слышна работа вентилятора, что не очень приятно, если постоянно там находиться. Узнать больше как бороться с шумом вентиляции можно в этой публикации https://ventilation-conditioning.ru/zdorove/shum-ventilyacii.html.

Читать дальше: Фильмы про старые автомобили

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Внедрение предкамеры в устройство бензинового ДВС не получило широкого распространения. Определенные сложности конструкции и недостаточная эффективность работы системы во время реальной эксплуатации привели к отказу от схемы форкамерно-факельного зажигания.

Одновременно с уменьшением расхода топлива и снижением токсичности отработавших газов предкамерные двигатели отличались меньшей надежностью и стабильностью работы в определенных режимах.

Что касается дизельных моторов, предкамерные дизели встречаются чаще. Форкамерные дизельные двигатели имеют низкое давление впрыска сравнительно с другими дизельными агрегатами. Использование форкамеры в дизеле позволило снизить дымность силовой установки на разных режимах работы агрегата. Еще одним плюсом предкамеры на дизельном моторе выступает меньшая требовательность таких двигателей к качеству дизтоплива.

Главным недостатком предкамерного дизеля считается затрудненный пуск холодного мотора. Дело в том, что для уверенного пуска необходим качественный прогрев форкамеры. Использование электрических калильных свечей для эффективного нагрева воздуха в полости предкамеры не всегда обеспечивает облегченный пуск двигателя.

Сравнение различных систем

Недостатки двигателей с предкамерой, касающиеся шума, более заметны при работе холодного двигателя. Недостаточное смесеобразование, вызванное не только рассеянием тепла стенками камеры сгорания, приводит к относительно длительному периоду задержки воспламенения и к детонационным шумам при сгорании. При прогреве двигателя двиг атель с вихревой камерой также имеет тенденцию к повышенному шуму в диапазоне низких нагрузок и низких оборотов. Метод с предкамерой, с другой стороны, имеет преимущества, касающиеся температуры камеры и задержки воспламенения.

Главное преимущество системы непосредственного впрыска состоит в уменьшении расхода топлива до 20% по сравнению с двигателями с разделенной камерой сгорания. Недостатками систем непосредственного впрыска являются, однако, повышенный шум при работе (в частности, при разгоне) и ограниченные максимальные обороты. Система с непосредственным впрыском всегда требует повышенных давлений впрыска и, таким образом, более сложной системы впрыска топлива.

Преимуществами системы непосредственного впрыска являются преобладающими для таких условий работы, где решающими являются расход топлива и экономия, а вопросы комфорта играют второстпенную роль. Интенсивные исследования работы в области смесеобразования, которые включают усовершенствование систем впрыска, в скором времени приведут к возможности использования систем с непосредст венным впрыском топлива в двигателях легковых автомобилей.

Форкамера: что это такое? — Автосервис

Как вы знаете, сегодня многие производители ищут варианты того, как увеличить экономичность двигателей внутреннего сгорания. Они нашли один из возможных выходов из этого затруднительного положения. Метод заключается в том, чтобы мотор работал на топливных смесях, содержащих меньший процент горючего.

При таком подходе не только удастся увеличить топливную экономичность, но и, более того, сократить выброс вредных отходов. Но в этом способе есть изъян: когда смесь содержит небольшое количество горючего, она хуже воспламеняется.

Поэтому разработчики пришли к выводу, что для стабильной работы мотора нужен начальный очаг горения, от которого распространение огня произойдёт быстро по всему пространству топливно-воздушного заряда.

По итогу сейчас существуют два варианта получения подобного очага: искра повышенной энергии и послойное распределение смеси (к тому времени, как производится искра образуется легковоспламеняющаяся смесь). Второй путь включает в себя несколько вариантов. Мы же сегодня рассмотрим подробнее вариант под названием форкамерно-факельное зажигание.

Полость, находящаяся в голове цилиндров двигателя внутреннего сгорания, именуется форкамерой, или же предкамерой. Она, используя один или несколько каналов, соединяется с главной камерой сгорания горючего. Этот тип мотора выступает как в формате дизельного, так и бензинового. Вообще промежуточная камера может носить и другое название: вихрекамера.

Исходя из названия, нам становится ясным то, что топливо в такой камере закручивается. Этот эффект содействует лучшему перемешиванию горючего с воздухом.

Но, описывая работу ДВС с форкамерой, важно отметить, что изначально горючее, попадая в предварительную полость, сталкивается с её стеночками и перемешивается с воздухом, в этом этот вид мотора уступает своему подобию.

Воспламеняясь, топливо быстро направляется в ключевую камеру, используя уже известные нам каналы соединения.

Отличным фактором, которым обладают такие каналы, в сравнении со своими аналогами, выступает то, что сечения в них согласованы так, чтобы между форкамерой и ключевым цилиндром создавалась существенная разница давлений.

Топливо разливается по всей площади предкамеры и сгорает там почти полностью. Заключительная фаза — это сгорание горючего в главной камере, точнее сказать его остатков.

Из-за того, что в главном отсеке солярка уже догорает и ей уже не нужно продолжать свой путь, параметры углублений в поршнях небольшие.

Принцип сгорания топлива в дизельном двигателе

В системе с предкамерой (форкамерой), используемой для дизельных двигателей легковых автомобилей, топливо впрыскивается в горячую предкамеру (дополнительную камеру). Здесь начинается предварительное воспламенение, чтобы достичь образования качественной смеси и уменьшения задержки воспламенения для основного процесса сгорания.

Топливо впрыскивается с помощью игольчатой форсунки при относительно низком давлении (до 300 бар). Специально разработанная поверхность экрана в центре камеры распределяет струю топлива, которая разбивается на части и интенсивно перемешивается с воздухом.

Сгорание начинается и продвигает частично воспламененную топливо-воздушную смесь через отверстия на нижнем конце предкамеры в основную камеру сгорания над поршнем и смесь нагревается в процессе еще больше.

При этом имеет место интенсивное перемешивание топлива с воздухом в основной камере сгорания, сгорание продолжается и завершается.

Малый период задержки воспламенения и контролируемое высвобождение энергии при общем низком уровне давления в основной камере сгорания приводит к «мягкому» сгоранию с небольшим шумом и уменьшением нагрузки на двигатель.

Оптимизированная версия предкамеры обеспечивает сгорание с пониженным содержанием токсичных соединений в выхлопных газах и уменьшение выбросов в среднем на 40%. Модифицированная форма предкамеры с углублением для испарения и измененная форма и положение поверхности экрана (шаровой стержень) обеспечивают специфическое завихряюшее действие на воздух, после того как он поступает из цилиндра в предкамеру после сжатия. Топливо впрыскивается под углом в 5° относительно оси предкамеры.

Рис. Системы с предкамерой

Накальная свеча располагается ниже воздушного потока для предотвращения помех при сгорании. Управляемый последующий накал в течение времени до 1 минуты после запуска холодного двигателя (в зависимости от температуры охлаждающей жидкости) служит для уменьшения состава выхлопных газов и уменьшения шумов при прогреве двигателя.

Востребованность форкамер

Форкамера дает возможность контролировать воздушные массы, она устанавливается непосредственно перед системой очистки. Например, форкамера в электровозе – это небольшое помещение, через которое фильтруется воздух и позже по системе вентиляции попадает в вагоны, где им пользуется кондиционеры. Иными словами, благодаря этому в систему попадает предварительно отфильтрованный воздух.

В помещении предусмотрена возможность разделения воздушных масс на каналы. Если нужно, чтобы воздух был теплым, там ставят термостат, который позволяет регулировать температуру воздушных потоков и контролировать ее. В зимнее время системы вентиляции в поездах и больших помещениях используют как систему отопления. Радиатор в данном случае будет не нужен: в каналах для воздушных потоков устанавливают специальные решетки, и этого достаточно для полного контроля над помещениями.

При необходимости воздух в форкамере можно подвергнуть технической обработке, например, санитарной. Приспособление применяется для вентиляционных систем закрытого и полузакрытого типа при учете их большой площади. Закладка такого помещения происходит при строительстве здания, однако если его нет, форкамеру можно достроить или превратить в нее пустующую комнату.

Создание комфортного микроклимата и очистка воздуха в помещении – далеко не всегда является настолько простой задачей, как может показаться на первый взгляд. Тип и размер помещения, окружающие его климатические условия, сложность используемой вентиляционной системы – соблюдаемых условий может оказаться много.

Помещению в экологически чистой зоне достаточно установки современного кондиционера. А вот промышленным постройкам и супермаркетам для нормального кондиционирования требуется наличие специального помещения – воздушной камеры, форкамеры.

Устройство топливной системы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя обуславливает важность подачи в камеру сгорания строго дозированной порции смеси в определенный момент времени и под четко рассчитанным давлением. Система впрыска включает в себя следующие основные компоненты.

Топливный насос высокого давления (ТНВД).

Этот элемент предназначается для забора порции горючего от расположенного в баке насоса подкачки и поочередной раздачи дозированных порций в индивидуальные трубопроводы форсунок на каждый цилиндр. Конструкция таких распылителей подразумевает их открытие при повышении давления в топливных магистралях. В зависимости от технологических решений различают следующие типы ТНВД:

  • Многоплунжерные рядные. Этот вариант насоса состоит из отдельных секций, по одной на цилиндр. Как правило, блоки имеют рядную сборку. Каждая секция снабжена гильзой и плунжером, который приводится в движение мотором через кулачковый вал. Давление в подаваемом горючем зависит от частоты оборотов коленвала. Специфика конструкции такого насоса обуславливает высокий уровень шума при его работе и сложность в соблюдении актуальных экологических норм.
  • Распределительные. Этот тип насосов поддерживает необходимое давление в соответствии с режимом эксплуатации двигателя и отличаются равномерностью подачи горючего по цилиндрам, а также – стабильной работой на высоких оборотах. Конструкции данного типа имеют один плунжер, который перемещается в двух плоскостях. Поступательные движения обеспечивают нагнетание порции горючего, а вращательные – распределяют его по форсункам. Специфика распределительных насосов обуславливает требовательность к качеству топлива, так как оно служит для смазки трущихся деталей, а прецизионные элементы имеют минимально допустимые зазоры.

Топливные фильтры.

Эта деталь дизельного двигателя предназначается для отделения и последующего отвода воды из заправленного в бак горючего, для чего используется сливная пробка в нижней части. Удаление воздуха из системы производится с помощью ручного насоса, расположенного на верхней стороне корпуса. Несмотря на относительную простоту конструкции, фильтр требует внимательного подбора по таким параметрам, как пропускная способность, тонкость очистки и т.д. Для предотвращения забивания кристаллизующимися парафинами и облегчения запуска в холодное время года система может снабжаться электроподогревом.

Турбонаддув.

Этот элемент предназначен для нагнетания в цилиндры дополнительного объема воздуха, что позволяет увеличить подачу горючего и повысить мощность силового агрегата. Принцип работы дизельного двигателя подразумевает высокое давление выхлопных газов, которое дает возможность обеспечить эффективность наддува с низких оборотов и при этом избежать эффекта «турбо-ямы». Отсутствие дроссельной заслонки в силовых агрегатах этого типа упрощает схему управления компрессором и позволяет поддерживать эффективность наполнения цилиндров во всем диапазоне оборотов. В первую очередь, наддув позволяет оптимизировать процессы сгорания смеси в ситуациях, в которых атмосферный силовой агрегат будет испытывать нехватку воздуха. Наличие турбины обеспечивает повышение мощности при меньшем рабочем объеме и меньшей массе мотора. При этом снижается жесткость его работы. Установка дополнительного интеркулера – промежуточного охладителя воздуха, позволяет дополнительно повысить мощность силового агрегата на 15% и более за счет увеличения массового наполнения цилиндров.

Специфика работы турбины обуславливает срок ее эксплуатации, значительно меньший, чем ресурс самого дизельного двигателя. При этом, в связи с форсированием, снижается и срок работы силового агрегата, в камерах сгорания которого постоянно поддерживается повышенная температура, требующая охлаждения подаваемым через дополнительные форсунки маслом. Эта конструктивная особенность влечет за собой критическую требовательность мотора к качеству смазочных материалов.

Форсунки

. Этот элемент топливной системы предназначен для подачи строго отмеренной дозы горючего в точно рассчитанный момент времени. Появление электронного управления подачей топлива позволило организовать его двухступенчатую подачу неравномерными порциями. При воспламенении первичной дозы повышается температура в камере, после чего в нее поступает основной «заряд» на этот цикл. Такая схема дала возможность исключить скачкообразное нарастание давления и снизить шум работы двигателя. В зависимости от конструкции различают два типа распылителей.

  • Насос-форсунки. Эта конструкция объединяет в себе распылитель и плунжерный насос. Данный элемент устанавливается по одному на каждый цилиндр и приводится в действие толкателем, соединенным с кулачком распредвала. Линии подачи и слива горючего представляют собой технологические каналы в головке блока, благодаря чему может быть достигнуто давление до 2200 бар. Электронный блок управления отвечает за дозирование порции топлива и контроль угла опережения впрыска путем отправки сигналов на запорные пьезоэлектрические или электромагнитные клапаны. Конструкция насос-форсунок позволяет эксплуатировать их в многоимпульсном режиме, совершая от 2 до 4 впрысков за один цикл. Такая технология позволяет смягчить работу силового агрегата и снизить токсичность выхлопа.
  • Common Rail. Эта конструкция представляет собой общую топливную магистраль (рампу), в которой накапливается горючее, после чего по команде электронного управляющего блока впрыскивается через пьезоэлектрические или электромагнитные форсунки. Конструкция данного типа подразумевает применение ТНВД только для нагнетания давления в аккумуляторе, не используя его для регулировки момента впрыска и дозирования порций топлива. Такое конструктивное решение позволило сократить расход горючего до 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах до 25%. Электронный блок управления распылителями контролирует длительность фазы впрыска и оптимальный момент ее проведения по показателям ряда датчиков – температурного режима мотора, текущей нагрузки на него, давления в рампе, положение педали акселератора и т.д.

Сочетания турбины и системы Common Rail на сегодняшний день считается наиболее эффективным способом увеличения мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении токсичности его выхлопа.

Виды форсунок

Для чего выполняют удаление егр?

Форсунки различаются в зависимости от способа осуществления впрыска топлива. Давайте рассмотрим основные виды форсунок

  • Электромагнитные форсунки;
  • Электрогидравлические форсунки;
  • Пьезоэлектрические форсунки.

Устройство электромагнитной форсунки

1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 – пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 – уплотнение; 9 — сопло форсунки.

Электромагнитная форсунка нашла свое применение на бензиновых двигателях, в том числе оборудованных системой непосредственного впрыска. Электромагнитной форсунка имеет простую конструкцию, которая включает электромагнитный клапан с иглой и соплом.

Как работает электромагнитная форсунка

Работа электромагнитной форсунки осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом в электронный блок управления. Электронный блок в определенный момент подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Вследствие этого создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло форсунки, после чего производится впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Устройство электрогидравлической форсунки

1 — сопло форсунки; 2 – пружина; 3 — камера управления; 4 — сливной дроссель; 5 — якорь электромагнита; 6 — сливной канал; 7 — электрический разъем; 8 — обмотка возбуждения; 9 — штуцер подвода топлива; 10 — впускной дроссель; 11 – поршень; 12 — игла форсунки.

Электрогидравлическая форсунка применяется на дизельных двигателях. Электрогидравлическая форсунка включает электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Как работает электрогидравлическая форсунка

Работа электрогидравлической форсунки основана на использовании давления топлива при впрыске. В обычном положении электромагнитный клапан закрыт и игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Давление топлива на иглу меньше давления на поршень, благодаря этому впрыск топлива не происходит.

Когда электронный блок управления дает команду на электромагнитный клапан, открывается сливной дроссель. Топливо вытекает из камеры управления через сливной дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали, вследствие чего давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу форсунки не изменяется. Игла форсунки поднимается и происходит впрыск топлива.

Устройство пьезоэлектрической форсунки

1 — игла форсунки; 2 – уплотнение; 3 — пружина иглы; 4 — блок дросселей; 5 — переключающий клапан; 6 — пружина клапана; 7 — поршень клапана; 8 — поршень толкателя; 9 – пьезоэлектрический элемент; 10 — сливной канал; 11 — сетчатый фильтр; 12 — электрический разъем; 13 — нагнетательный канал.

Пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка) является самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива в современных автомобилях. Форсунка применяется на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. Основные преимущества пьезоэлектрической форсунки в точности дозировки и быстроте срабатывания. Благодаря этому пьезофорсунка обеспечивает многократный впрыск на протяжении одного рабочего цикла.

Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)

Работа пьезофорсунки основана на изменении длины пьезокристалла при подачи напряжения. Пьезоэлектрическая форсунка состоит из: корпуса, пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана и иглы.

Системы впрыска

Механический впрыск

Самая простая система впрыска дизельного топлива- это механическая с обычным механическим ТНВД (рядным либо распределенного впрыска) и механическими форсунками, которые открываются под давлением, создаваемым топливным насосом. Система надёжная, эффективная, но довольно устаревшая- невозможно точно дозировать топливо и момент впрыска, так как производится всего один впрыск. Эти системы пытались модернизировать, устанавливая электронику на насос, но толку от этого было мало, разница между механической топливной системой и Common Rail, как между карбюратором и инжектором, поэтому в настоящее время применяется только на каких-нибудь дешёвых китайских грузовиках.

Насос-форсунки

Более прогрессивная система, форсунка сама нагнетает топлива, сама и впрыскивает. Располагается под крышкой головки цилиндров и приводится в действие распредвалом- кулачок давит на плунжер, нагнетая давление топлива, а открывается форсунка с помощью электронной системы, что даёт возможность качественно дозировать количество топлива, поступаемого в цилиндр и момент впрыска, что даёт стабильную работу двигателя.

Common Rail

Эта система чем-то похожа на бензиновый инжектор- топливный насос высокого давления нагнетает дизельное топливо в аккумулирующую рейку, а оттуда топливо поступает к форсункам. Давление в рейке поддерживается постоянное и может достигать 2000 бар, а на последних моделях двигателей даже больше.

Форсунки управляются электроникой, и могут осуществлять несколько впрысков за раз- от 4-х на старых образцах, до 7-ми на последних двигателях. Топливо впрыскивается до достижения ВМТ- подготовительные впрыски, чтобы разогреть камеру, в районе ВМТ- основной впрыск и во время движения поршня вниз- небольшой пшик вдогонку.

Это обеспечивает мягкую бесшумную работу двигателя, почти как на бензиновых, отличную мощность и крутящий момент. Современные дизели не уступают своим бензиновым аналогам в мощности, но всё так же экономичны.

Патент США на форкамеру сгорания (Патент № 5,934,244, выдан 10 августа 1999 г.)

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к форкамере сгорания для двигателя с искровым зажиганием или дизельным двигателем, которая образована по меньшей мере двумя компонентами, верхний компонент включает, например, устройство впрыска или зажигания, и нижний компонент, который герметизирует форкамеру. из основной камеры сгорания цилиндра двигателя.

2. Описание предшествующего уровня техники

По производственным причинам форкамеры сгорания обычно состоят из нескольких частей. В частности, производственные затраты на форкамеры сгорания, состоящие из нескольких частей, существенно снижаются по сравнению с форкамерами, которые изготавливаются как единое целое из одного материала, без ухудшения процесса сгорания или срока службы форкамеры сгорания. Это связано с тем, что наиболее термически нагруженная деталь состоит из высококачественного материала, в то время как другая деталь или детали могут быть изготовлены из более дешевого материала.

Известны форкамеры предшествующего уровня техники, имеющие более одной части, в которых отдельные компоненты, образующие форкамеру, сварены вместе, образуя линию разъема. Предкамера сгорания этого типа описана, например, в немецкой ссылке DE 1065215.

.

Для соединения таких компонентов уже использовались различные процессы сварки. Примеры известных способов сварки для соединения таких компонентов включают вольфрамовую сварку в среде инертного газа (TIG), сварку металлов в среде инертного газа (MIG), сварку металлов в среде активного газа (MAG) и лучевую сварку с использованием лазера или электронного луча.

Однако эти процессы соединения сложны и дороги. Кроме того, сварное соединение не может быть без надрезов. Прежде всего, на внутренней стенке, образующей форкамеру, остается несваренный стык, в результате чего в этом месте существует опасность зарождающихся трещин.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание форкамеры сгорания, состоящей по крайней мере из двух компонентов, таким образом, чтобы без ухудшения процесса сгорания и срока службы было возможно простое и экономичное производство по сравнению со сварным соединение, в котором соединительный шов по меньшей мере двух отдельных компонентов не имеет надрезов и имеет высокую прочность.

Согласно изобретению цель достигается в форкамере, состоящей из более чем одного компонента, когда соединительный шов между компонентами форкамеры выполняется с помощью процесса пайки. Эта мера, с одной стороны, позволяет соединять детали из одного и того же или разных материалов, а с другой стороны, обеспечивает высокую прочность соединения. Кроме того, выполнен соединительный шов без надрезов.

В частности, высокотемпературная пайка обеспечивает очень термостойкое соединение.Высокотемпературная пайка представляет собой процесс термического соединения и нанесения покрытия в вакууме или в атмосфере инертного газа с использованием припоев с температурой плавления выше 900°С. C. Металлы, которые чаще всего используются при пайке, представляют собой припои на основе никеля, золото/никель и другие припои на основе благородных металлов, а также медь и припои на основе меди.

Твердая пайка также обеспечит стойкое к ударам соединение. Твердые припои, используемые в этом случае, предпочтительно представляют собой сплавы меди и цинка (латунные припои), а для легких металлов — сплав алюминия/кремния, сплав цинка/олова или сплав цинка/алюминия/кадмия.

Выбор материалов для компонентов форкамеры зависит от тепловой нагрузки форкамеры. Тепловое расширение стыковочных элементов должно быть примерно одинаковым.

Конфигурация стыковых точек соединяемых деталей форкамеры осуществляется в соответствии с определенными правилами, что обеспечивает оптимальное течение припоя, а значит, наилучшее смачивание поверхностей раздела и наилучшую прочность соединительный шов.

Следует рассматривать как особо выгодную меру снабдить один из компонентов, в частности менее термически нагруженный верхний компонент форкамеры, в стыковой точке кольцевым буртиком для внешнего центрирования в стыковой точке другого компонента, в частности нижнего, термически более нагруженного компонента, для снижения термических напряжений, действующих на паяный шов, и, следовательно, для повышения прочности компонента.

Принимая во внимание все эти меры, высокотемпературная вакуумная пайка оказалась наиболее выгодным процессом соединения.

Различные признаки новизны, характеризующие изобретение, подробно указаны в пунктах формулы изобретения, прилагаемых к раскрытию и являющихся его частью. Для лучшего понимания изобретения, его эксплуатационных преимуществ и конкретных целей, достигаемых при его использовании, следует обратиться к чертежам и описательным материалам, на которых проиллюстрированы и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение описано ниже на примере форкамеры сгорания, показанной на чертеже.

РИС. 1 представляет собой сечение по продольной осевой линии форкамеры сгорания по настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

Предкамера сгорания 1 состоит из верхнего компонента 2 и нижнего компонента 3. В верхнем компоненте 2 находится устройство (не показано), которым может быть, например, система впрыска жидкого топлива. Нижний элемент 3 изолирует форкамеру от основной камеры сгорания цилиндра (не показана).Каждый из верхнего компонента 2 и нижнего компонента 3 содержит полукамеру 4а, 4b. Нижний компонент 3, который выступает в основную камеру сгорания, дополнительно заключает в себе каналообразную камеру 5, которая примыкает к полукамере 4b. Соединение воздуховодной камеры 5 с основной камерой сгорания включает одно или несколько отверстий 6, выполненных под определенным углом к ​​оси форкамеры 1.

В стыковой точке 7 верхняя деталь 2 содержит кольцевой буртик 8, расположенный по внешнему периметру и центрирован кольцевым буртиком 8 на стыковой точке 10 нижнего звена 3.Верхняя часть 2 соединена с нижней частью 3 в местах стыка 7, 10 соединительным швом 9, образованным пайкой.

В частности, в предпочтительном варианте осуществления используется высокотемпературная пайка с использованием припоев металлов, таких как припои на основе никеля, золото/никель и другие припои на основе благородных металлов, а также медь и припои на основе меди для формирования соединительного шва 9

В другом варианте используется твердая пайка верхнего компонента 2 с нижним компонентом 3.Твердые припои, используемые в этом случае для формирования соединительного шва 9, предпочтительно представляют собой сплавы меди и цинка (латунные припои), а для легких металлов — сплав алюминия/кремния, сплав цинка/олова или сплав цинка/алюминия/кадмия.

Выбор материалов для верхнего и нижнего компонентов форкамеры 2, 3 зависит от тепловой нагрузки форкамеры. В предпочтительном варианте тепловое расширение соединительных элементов одинаково.

Конфигурация стыковых точек соединяемых деталей форкамеры осуществляется в соответствии с определенными правилами, что обеспечивает оптимальное течение припоя, а значит, наилучшее смачивание поверхностей раздела и наилучшую прочность соединительный шов.

Предкамера сгорания 1, выполненная таким образом, может быть использована известным образом в головке блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, как описано, например, в DE-A 27 53 266. Также возможно использовать эту предкамера сгорания 1 таким же образом для двухтопливного двигателя, который может работать опционально на природном газе вместо дизельного топлива и, например, работает в соответствии с так называемым процессом впрыска газа низкого давления. В этом процессе горючий газ вводится в цилиндр во время впускного цикла, сжимается вместе с воздухом для горения и воспламеняется при впрыске небольшого количества дизельного топлива или мазута в предкамеру сгорания.

Изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления, которые представлены только в качестве примеров, но могут быть модифицированы различными способами в рамках объема охраны, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Экспериментальное исследование влияния конструкции отверстия на газовый двигатель с форкамерой, работающий на метане, для автомобильного применения

Образец цитирования: Баумгартнер Л., Карманн С., Бакес Ф., Штадлер А.и др., «Экспериментальное исследование влияния конструкции отверстия на газовый двигатель с форкамерой, работающий на метане, для автомобильного применения», Технический документ SAE 2017-24-0096, 2017 г., https://doi.org/10.4271/2017-24-0096.
Скачать ссылку

Автор(ы): Лаура Софи Баумгартнер, Стефан Карманн, Фабиан Бакес, Андреас Стадлер, Георг Вахтмайстер

Филиал: Технический университет Мюнхена

Страниц: 8

Событие: 13-я Международная конференция по двигателям и транспортным средствам

ISSN: 0148-7191

Электронный ISSN: 2688-3627

Объяснение системы форкамерного зажигания

— Maserati MC20 Engine Tech

После нескольких месяцев тизеров Maserati наконец-то представила свой суперкар MC20 в начале этого месяца.В его основе находится новый двигатель V-6 с двойным турбонаддувом, получивший название «Nettuno», в котором, как указала итальянская компания, используется технология, полученная из Формулы-1, внутри головки блока цилиндров, называемая «предкамера», предназначенная для повышения эффективности. и производительность. Вот как это работает на самом деле.

Автор проекта Road & Track Джейсон Фенске недавно опубликовал на своем канале YouTube, Engineering Explained, видео, в котором подробно рассказывается о процессе сгорания топлива в Nettuno. Предкамеры — это именно то, на что они похожи: отдельные камеры внутри головки цилиндров, соединенные с областью главного цилиндра.Бывают двух типов: активные и пассивные. Активные форкамеры содержат свечу зажигания и топливную форсунку и воспламеняются после того, как в цилиндр подается обедненная топливно-воздушная смесь. В норме этой смеси не хватило бы топлива для самовоспламенения, но топлива из форкамеры достаточно для создания оптимального соотношения воздух-топливо и ускорения процесса сгорания, повышения эффективности.

Пассивные форкамеры, с другой стороны, имеют только свечу зажигания в форкамере без добавления топлива или воздуха внутри.Когда свеча зажигания воспламеняется, камера распространяет пламя на большую площадь по всему цилиндру, обеспечивая сверхбыстрый цикл сгорания. Этот тип форкамеры использует Maserati, и производитель утверждает, что он позволяет увеличить степень сжатия на 15 процентов, при этом сохраняя способность соблюдать законы о выбросах.

Система форкамеры Maserati использует как порт, так и непосредственный впрыск, что является обычным усовершенствованием для повышения эффективности мощности. Распределенный впрыск создает лучшую топливно-воздушную смесь, а непосредственный впрыск охлаждает смесь в цилиндре, обеспечивая большую мощность.Система также имеет вторую свечу зажигания непосредственно внутри основной камеры для стабилизации сгорания при низких нагрузках.

Как отмечает Фенске, это довольно сложная установка, поэтому в долгосрочной перспективе надежность может стать проблемой. Также стоит отметить, что топливо или воздух не проходят через предкамеру Nettuno во время цикла сгорания, поэтому накопление углерода с течением времени также может быть проблемой. Нам просто нужно подождать несколько лет и посмотреть, как все обернется.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

границ | Система, позволяющая смешивать контролируемое сгорание с высокооктановым топливом с использованием форкамеры и прямого впрыска высокого давления

Введение

Мотивация: потребность в чистом смешивании двигателей с регулируемым сгоранием

Транспорт является сердцем мировой экономики. Ожидается, что глобальный спрос на энергию для транспорта вырастет примерно на 25 % в течение следующих двух десятилетий (ExxonMobil 2020).Большая часть роста приходится на страны, не входящие в ОЭСР, из-за их развивающейся инфраструктуры и экономики. Однако даже в странах ОЭСР прогнозируется рост коммерческих перевозок. Таким образом, во всем мире существует насущная потребность в повышении эффективности, сокращении выбросов и повышении устойчивости транспорта.

Перед растущей транспортной отраслью стоят сложные задачи. Из-за большого спроса на энергию есть опасения по поводу потребления нефти и выбросов парниковых газов (ПГ).Кроме того, необходимо сокращать и контролировать такие загрязняющие вещества, как оксиды азота (NOx), твердые частицы (ТЧ) и летучие органические соединения (ЛОС), которые оказывают разрушительное воздействие на местное и глобальное качество воздуха. Из-за прямой зависимости между транспортом и экономическим ростом, особенно коммерческим транспортом, стоимость новых технологических инноваций должна быть масштабируемой, при этом удовлетворяя требования клиентов в отношении совокупной стоимости владения, производительности, надежности, долговечности и долговечности.

Кажется, что не будет «серебряной пули» или одного решения, которое решит все эти проблемы из-за огромного масштаба проблемы. Электромобили с полной батареей и автомобили на водородных топливных элементах привлекательны с точки зрения местных выбросов загрязняющих веществ и могут сократить выбросы ПГ по сравнению с ДВС, если электричество, используемое для зарядки батареи или производства водорода, поступает из источника с низким содержанием CO 2 . Однако важно иметь в виду, что эти технологии могут не быть оптимальным решением для всех транспортных приложений и иметь проблемы с масштабируемостью из-за их высокой стоимости и отсутствия инфраструктуры.

По оценкам, в секторе большегрузных автомобилей для полного электрического грузовика класса 8 потребуется аккумуляторная батарея мощностью ~ 1000 кВт·ч, которая будет стоить не менее 125 000 долларов США и весить не менее 13 000 фунтов. С современным быстрым зарядным устройством для зарядки этой батареи потребуется 12 часов (Kalghatgi 2018). Стоимость одного только аккумуляторного блока аналогична общей стоимости грузовика с дизельным двигателем. Кроме того, батареи изготавливаются из ценных природных ресурсов, таких как литий и кобальт, и было показано, что перевод всех транспортных средств на электрические батареи маловероятен с точки зрения поставок полезных ископаемых (Olivetti et al., 2017). Наконец, электромобили не являются транспортными средствами с нулевым уровнем выбросов. Требуется полный анализ жизненного цикла продукта, и на данном этапе неясно, есть ли большое преимущество с точки зрения сокращения выбросов CO 2 .

Водородные топливные элементы — еще одна привлекательная технология, когда речь идет о сокращении местных выбросов загрязняющих веществ. Важно иметь в виду, что водород — это просто носитель энергии, как и электричество. Таким образом, для значительного увеличения производства водорода потребуется значительный рост электрической сети для производства зеленого водорода, как и в случае с аккумуляторной электроникой.Дополнительная проблема с водородом — хранение топлива и мобильность. Водород является легким газом и имеет очень небольшую удельную энергию по объему. Его трудно обрабатывать и эффективно транспортировать. Потребуются очень большие инвестиции в инфраструктуру хранения водорода, транспорта и заправочных станций, а также в электрическую сеть для масштабирования транспортных средств на водородных топливных элементах. Недавнее исследование оценило затраты, связанные с переводом всех транспортных средств в Китае на электрические батареи или водородные топливные элементы в 2050 году.Инвестиции в инфраструктуру, связанные с аккумуляторными электромобилями, составят около 1 триллиона долларов, а для водорода — около 3 триллионов долларов (Shih et al., 2018). Это масштабные инвестиции, которые вряд ли будут осуществлены своевременно, и необходимость снижения воздействия транспорта на окружающую среду является насущной.

Существует насущная необходимость ограничить потребление ископаемого топлива. Это должно быть достигнуто с помощью сочетания технологий, одной из которых является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). За последние несколько десятилетий ДВС претерпел значительные изменения, направленные на снижение выбросов и повышение эффективности использования топлива.Эти инвестиции не следует выбрасывать, а наоборот, общество должно продолжать совершенствовать эти двигатели и инвестировать в виды топлива и стратегии сжигания, которые соответствуют целям общества в области выбросов и борьбы с изменением климата, при этом используя нашу существующую инфраструктуру жидкого топлива. Это представляется наиболее прагматичным, доступным и простым подходом к снижению воздействия на окружающую среду и обеспечению устойчивости транспорта в будущем.

Чистое горение, возобновляемое жидкое биотопливо обладает большим потенциалом для сокращения выбросов NOx, сажи и выбросов CO 2 в течение жизненного цикла от двигателей внутреннего сгорания.В настоящее время биотопливо в основном производится из различных источников биомассы, таких как сельскохозяйственные культуры, травы и водоросли. В более долгосрочной перспективе такие технологии, как солнечное топливо, производимое из секвестрированного CO 2 , являются отличными кандидатами на замыкание углеродного цикла и создание большого количества углеродно-нейтрального топлива. Солнечное топливо по существу имитирует биологический процесс фотосинтеза, при котором CO 2 , вода и солнечный свет используются для создания источника топлива. По сути, солнечное топливо хранит солнечную энергию в своих связях и, таким образом, является энергоносителем, как батареи и водород.Однако они являются более привлекательными энергоносителями, поскольку с ними легко обращаться, они энергоемки и легко вписываются в существующую топливную инфраструктуру. Самым простым солнечным топливом является метанол (CH 3 OH), и в этом исследовании он будет рассматриваться как альтернатива дизельному топливу (Shih et al., 2018; Tountas et al., 2019).

Смешивание контролируемого сгорания с высокооктановым топливом благодаря форкамере

В современном дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, которая самовоспламеняется и образует турбулентное диффузионное пламя.Это иногда в просторечии называют «дизельным сгоранием», но более официально известно как сгорание, контролируемое смешиванием (MCC), поскольку скорость смешивания топлива и воздуха определяет скорость сгорания. Есть много привлекательных характеристик двигателей, использующих этот процесс сгорания. Двигатели MCC работают на бедной смеси с высокой степенью сжатия, что обеспечивает высокую термодинамическую эффективность и высокую эффективность сгорания. Двигатели MCC устойчивы к различным условиям окружающей среды, управляемы и могут развивать очень высокий крутящий момент на низких оборотах, поскольку детонация в концевых газах и преждевременное зажигание не являются проблемой из-за отсутствия предварительно смешанного топлива.

Более чистое горючее возобновляемое топливо, такое как спирты, как правило, устойчиво к самовоспламенению (т. е. имеет высокое октановое число) и, таким образом, обычно используется в двигателях с искровым зажиганием (SI) с предварительно смешанным зарядом. Двигатели SI имеют много недостатков, таких как работа с пиковым крутящим моментом с ограничением детонации, опасение преждевременного зажигания на низкой скорости, плохая плотность крутящего момента, плохая реакция на мгновенный крутящий момент, высокий уровень циклической изменчивости и относительно низкий тепловой КПД. Низкотемпературные (LTC) режимы горения с преобладанием предварительного смешения, такие как воспламенение от сжатия с гомогенным зарядом (HCCI) и воспламенение от сжатия с регулируемой реактивностью (RCCI), доказали свою высокую эффективность и низкий уровень выбросов NOx и сажи при использовании высокооктанового топлива, но по-прежнему имеют проблемы. с управляемостью, диапазоном рабочих нагрузок и эффективностью сгорания (Dempsey et al., 2013б; Демпси и др., 2014). Таким образом, представляет интерес разработка технологий, позволяющих использовать высокооктановые топлива в режиме МСС.

Компания Westport Innovations Inc. занимается разработкой двухтопливной концентрической игольчатой ​​форсунки для решения этих проблем в двигателях большой мощности за счет использования без предварительного смешивания, смешивая регулируемое сгорание с природным газом. Технология Westport с непосредственным впрыском высокого давления (HPDI) использует сжиженный природный газ (СПГ) и дизельное топливо в одном инжекторе (McTaggart-Cowan et al., 2014; McTaggart-Cowan и др., 2015 г.; Мамфорд и др., 2017). Концепция HPDI впрыскивает предварительное количество дизельного топлива в конце такта сжатия. Дизель легко воспламеняется и увеличивает температуру в цилиндрах, особенно вблизи наконечника форсунки. Затем, около верхней мертвой точки, форсунка подает природный газ под высоким давлением, который быстро воспламеняется из-за сгорания пилотного дизельного топлива, что приводит к контролируемому сгоранию природного газа без предварительного смешивания.

Практическим ограничением технологии HPDI является необходимость двух топливных систем высокого давления, что является сложным и дорогим.Каммель и др. (Kammel et al., 2019) разработали инновационную систему для решения этой проблемы, которая представляет собой систему сгорания HPDI с форкамерным зажиганием, для которой не требуется дизельное топливо, а только природный газ. В этой системе объем кольцевой форкамеры вставляется в отверстие инжектора, а один прямой инжектор, который питается природным газом под высоким давлением, устанавливается по центру через центр кольцевой форкамеры. Каммель и др. Первоначально эта система была разработана с использованием CFD-моделирования, и моделирование показало, что концепция однотопливного HPDI с форкамерным зажиганием приводит к смешиванию контролируемого сгорания природного газа, что обеспечивает характеристики дизельного двигателя.В последующем исследовании Zelenka et al. (Zelenka et al., 2020) экспериментально продемонстрировали эту концепцию сжигания природного газа HPDI с форкамерным зажиганием на большом одноцилиндровом исследовательском двигателе объемом 6 л. Им удалось экспериментально показать, что концепция обеспечивает характеристики сгорания дизельного двигателя, такие как высокий тепловой КПД и точный контроль начала сгорания и скорости выделения энергии сгорания. Концепция HPDI с форкамерой обеспечивает более высокие выбросы CO и UHC, но более низкие выбросы NOx.С топливом СПГ все еще остается много практических проблем, таких как работа с отводимым газом и погружным криогенным насосом высокого давления. Даже с учетом последних технологических достижений системы СПГ с прямым впрыском обычно работают при пиковом давлении закачки 500–600 бар (McTaggart-Cowan et al., 2015; Mumford et al., 2017; Zelenka et al., 2020).

Представляет интерес разработать эту концепцию для традиционных жидких видов топлива, которые проще обрабатывать и транспортировать в существующей глобальной инфраструктуре.Кроме того, топливная система высокого давления двигателя будет более традиционной и легко рассчитана на давление впрыска 2500 + бар, что обеспечивает эксплуатационную гибкость, более высокую эффективность и снижение выбросов в цилиндрах во время работы MCC. На рис. 1 показано, как эта концепция может быть реализована в обычном поршневом двигателе с одним источником топлива. В данном исследовании эта концепция будет называться управляемым сгоранием при смешивании с включенной форкамерой (PC-MCC).

РИСУНОК 1 .Форкамера позволила реализовать концепцию контролируемого горения при смешивании (PC-MCC).

Топливо должно быть достаточно летучим, чтобы обеспечить испарение и избежать закоксовывания или воспламенения в форкамере. Кроме того, топливо должно иметь достаточно высокую устойчивость к самовоспламенению (т. е. высокое октановое число), чтобы избежать преждевременного воспламенения в форкамере. Форкамерное зажигание запускается свечой зажигания, чтобы обеспечить адекватный и воспроизводимый контроль над процессом форкамерного сгорания. Топливо, подобное бензину, пропан, СПГ и спирты, такие как метанол, этанол, пропанол и бутанол, являются отличными кандидатами для этой концепции.

Это исследование было посвящено метанолу. Метанол является привлекательным биотопливом, поскольку его можно производить из различных источников биомассы, и он является простейшим солнечным топливом будущего (Bromberg and Cheng 2010; Shih et al., 2018). Из-за его высокой теплоты парообразования и высокой устойчивости к самовоспламенению довольно сложно обеспечить надежную работу МСС с метанолом. Таким образом, стратегия PC-MCC демонстрируется в этом исследовании с метанолом, поскольку он будет одним из самых сложных видов топлива для воспламенения.Однако считается, что эта концепция гибка в отношении топлива и применима к любому топливу с достаточной летучестью и устойчивостью к самовоспламенению.

В этой работе проводится сравнение между обычным дизельным сгоранием (CDC), смешанным контролируемым сгоранием метанола, легированного присадкой, улучшающей цетановое число (MCC-MD), и концепцией смешивания с управляемым сгоранием с использованием форкамеры (PC-MCC) с топливом из чистого метанола. . Экспериментальные данные двигателя были получены от одноцилиндрового дизельного двигателя в режиме CDC и MCC-MD.Была построена CFD-модель двигателя, и модель проверена на точность прогнозирования процессов зажигания и сгорания во время работы CDC и MCC-MD. Затем модель CFD была использована для демонстрации и изучения концепции PC-MCC с метанолом. Были смоделированы и проанализированы параметрические изменения размера форкамеры и диаметра канала. Наконец, устойчивость горения, которая определяется как нечувствительность процесса горения к граничным условиям, была оценена для трех стратегий горения.

Одноцилиндровый экспериментальный двигатель

Эксперименты проводились на четырехтактном дизельном двигателе на базе платформы General Motors (GM) объемом 1,9 л. В таблице 1 показаны геометрия двигателя и технические характеристики топливных форсунок. Лаборатория экспериментальных двигателей находится в Исследовательском центре двигателей Университета Висконсин-Мэдисон. Двигатель имеет топливную систему Common Rail высокого давления. Инжектор прямого действия (DI), использованный в этом исследовании, представлял собой Bosch CRI2.2, который устанавливался по центру в цилиндре двигателя.Камера поршня представляла собой стандартный поршень дизельного двигателя GM объемом 1,9 л, который имел степень сжатия 16,7 и форму камеры повторного входа, которая была обычной для дизельных двигателей малой грузоподъемности этого года выпуска.

ТАБЛИЦА 1 . Характеристики одноцилиндрового двигателя General Motors 1,9 л и топливной форсунки.

Для каждой установившейся рабочей точки было получено 300 последовательных циклов данных о давлении в цилиндре. Данные о давлении каждого отдельного цикла были сглажены с использованием фильтра нижних частот серии Фурье с функцией спада Гаусса, обеспечивающей передачу 100 % от 0 до 6 кГц и снижающейся до 1 % при 8 кГц.Эти частоты немного выше, чем первая мода вибрации для отверстия цилиндра этого двигателя. Это делается для того, чтобы сохранить как можно больше информации в данных о давлении в цилиндре, но отфильтровать высокочастотный шум, который содержит очень мало полезной информации и затрудняет интерпретацию расчетной скорости тепловыделения (Brunt et al., 1998; Dempsey et al. др., 2019).

После фильтрации кривые давления в цилиндре использовались для расчета кажущейся скорости тепловыделения (AHRR) для каждого отдельного цикла.AHRR представляет собой скорость химического выделения тепла за вычетом скорости теплоотдачи стенкам камеры сгорания и определяется как

AHRR = dQdθ|химический-dQdθ|стенка, HTX=1γ−1VdPdθ+γγ−1PdVdθ, (1)

, где P — давление в цилиндре, V — объем цилиндра, γ — коэффициент теплоемкости, θ — угол поворота коленчатого вала. В этой работе предполагается, что γ является константой, равной 1,33. Из AHRR можно рассчитать накопленное тепловыделение. Рассчитываются параметры фазы сгорания, такие как СА10, СА50 и СА90, которые представляют положение угла поворота коленчатого вала, при котором накопленное тепловыделение достигает 10%, 50% и 90% своего максимального значения соответственно.Полный указанный цикл включает только такты сжатия и расширения, от -180° до 180° ВМТ, где 0° ВМТ соответствует верхней мертвой точке такта сжатия. Общий цикл представляет интерес при изучении стратегий сгорания в двигателе, поскольку он фокусируется на термодинамике цикла и не включает вспомогательные эффекты, такие как трение и нагнетание. Полное указанное среднее эффективное давление (IMEPg) было рассчитано как

IMEPg=∫−180°180°PdVVd,(2)

, где V d — рабочий объем двигателя.Общий указанный КПД (GIE) измеряет эффективность процессов сгорания и извлечения работы и включает влияние термодинамики рабочей жидкости, теплопередачи, неполного сгорания и прорыва газов из цилиндра. ЭДД был рассчитан как

ЭДД=∫−180°180°PdVmfuelLHVfuel,(3)

где м топливо — масса впрыскиваемого топлива за цикл, а LHV топливо стоимость топлива.

В этом исследовании исследовался режим работы одного двигателя в установившемся режиме со средней нагрузкой: 1900 об/мин и ∼10 бар IMEPg.Были проведены две экспериментальные кампании: одна с ДИ дизельным топливом, а другая с ДИ метанолом, смешанным с 12% по массе ди-трет-бутилпероксида (DTBP). Свойства этих видов топлива показаны в Таблице 2. Дизельное топливо представляло собой насосное топливо, которое было проанализировано независимой лабораторией для определения его свойств. Метанол был приобретен у VP Racing Fuels и представляет собой продукт, обозначаемый как M1, и свойства считаются чистым метанолом от Heywood (Heywood 1988).

ТАБЛИЦА 2 .Свойства топлива для насосного дизельного топлива, метанола и ди-трет-бутилпероксида (ДТБП).

DTBP представляет собой коммерчески доступную топливную добавку, которая используется в дизельном топливе для повышения цетанового числа (Schwab et al., 1999). Его также изучали в качестве присадки к топливу для повышения реакционной способности высокооктанового топлива для использования в усовершенствованных режимах сгорания, таких как HCCI и RCCI (Mack et al., 2005; Splitter and Hanson, 2010; Kaddatz et al., 2012). ; Демпси и др., 2013а). Демпси и др. использовали эксперименты с двигателями с обедненной смесью HCCI, чтобы охарактеризовать влияние DTBP на реакционную способность высокооктановых топлив, таких как бензин, метанол и этанол (Dempsey et al., 2013). Реакционная способность базового топлива, смешанного с присадкой, улучшающей цетановое число, оценивалась как через эффективное число основного эталонного топлива (PRF), которое определяется путем проведения экспериментов с топливами PRF в соответствующих рабочих условиях. Метанол, смешанный с 12% DTBP по массе, имел эффективное число PRF (т.е. октановое число) примерно 72.

Экспериментальные рабочие условия показаны в Таблице 3. Оба рабочих режима представляют собой стратегии без предварительного смешивания и контролируемого сгорания, в которых используется однократный впрыск вблизи верхней мертвой точки.В обычном режиме дизельного сгорания (CDC) использовалось бедное общее отношение эквивалентности без внешней рециркуляции отработавших газов (EGR), давление впрыска 800 бар и условия впуска, характерные для дизельного двигателя с турбонаддувом и промежуточным охладителем наддувочного воздуха. Одномерная имитационная модель цикла (GT-Power) двигателя была построена для прогнозирования состояния заблокированного цилиндра при закрытии впускного клапана (IVC) (Dempsey et al., 2013). Было обнаружено, что существует линейная зависимость между температурой впускного уравнительного бака и температурой захваченного газа в НПВ, которая составляет

Tivc[C]=0.924∗Tintake[C]+29,(4)

где T ivc — расчетная температура газа в цилиндре на уровне IVC, а T — заданное граничное условие для впускного расширительного бачка. температура. Эта взаимосвязь используется для инициализации моделирования CFD в IVC.

ТАБЛИЦА 3 . Экспериментальные условия работы одноцилиндрового двигателя GM 1,9 л.

Стратегия метанола, смешанного с DTBP, обозначенная как MCC-MD, была аналогичной с двумя важными отличиями, которые вытекают из свойств топлива.Чтобы добиться аналогичного начала сгорания, стратегия MCC-MD требовала сочетания более раннего начала впрыска (SOI) и более высокой температуры на впуске. SOI был увеличен на три градуса угла поворота коленчатого вала (CAD), а температура на впуске почти удвоилась до 111°C. Это проблема, связанная с использованием высокооктанового топлива в двигателях с воспламенением от сжатия — они требуют повышенных температур на впуске, которых может быть сложно достичь на практике при сохранении высокой эффективности системы двигателя (Jun et al., 2007; Kumar et al., 2017). Это исследование демонстрирует, что концепция PC-MCC снижает потребность в повышенных температурах на впуске при использовании топлива с высоким октановым числом.

Форсунка CRI2.2 DI, которая использовалась в экспериментах с двигателем, была протестирована на трубчатом измерителе скорости впрыска (ROI) Bosch (Bosch 1966; Bower and Foster 1991). Измерения рентабельности инвестиций проводились для дизельного топлива при различных давлениях в рампе и продолжительности впрыска, все с фиксированным противодавлением в трубке 40 бар. Результаты этих экспериментов с ROI и более подробную информацию о том, как они проводились, можно найти у Демпси (Dempsey 2013).Измерения рентабельности инвестиций, полученные с дизельным топливом для форсунки CRI2.2, используются непосредственно в CFD-моделировании дизельного топлива. Общая форма измеренного ROI была сохранена на основе данных о впрыске дизельного топлива, но профиль был изменен для метанола с учетом плотности топлива и большей продолжительности впрыска. Очевидно, что это предположение потребует более тщательного изучения в будущем.

Моделирование вычислительной гидродинамики

В этой работе одноцилиндровый дизельный двигатель был смоделирован с использованием кода моделирования вычислительной гидродинамики (CFD) CONVERGE версии 2.3.16. CONVERGE использует модифицированный декартовый метод с разрезными ячейками, чтобы устранить необходимость в том, чтобы расчетная сетка соответствовала интересующей геометрии. Этот подход позволяет использовать ортогональные сетки и автоматизирует процесс создания сетки (Senecal et al., 2007). Подробное описание всех моделей, использованных в данной работе, см. в руководстве CONVERGE (Richards et al., 2016). Двигатель считается осесимметричным относительно оси цилиндра, поэтому использовалась геометрия 1/7 сектора (т. е. угол сектора 51,4°).

Частицы жидкого топлива впрыскиваются в виде сфер с таким же диаметром, что и эффективная площадь отверстия сопла форсунки, но представляют собой распределение диаметров капель топлива.В газовой фазе Эйлера решаются усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса (RANS) для определения полей скорости и давления в цилиндре двигателя. Незамкнутый тензор напряжений в уравнении импульса RANS моделируется турбулентной вязкостью, которая добавляется к молекулярной вязкости. Здесь турбулентная вязкость моделируется с использованием модели турбулентности k-ε группы ренормализации (RNG). В этом исследовании используются рекомендуемые константы модели, опубликованные Convergent Science (Richards et al., 2016). Эта модель турбулентности была тщательно проверена для моделирования RANS сгорания дизельного топлива с регулируемым смешиванием (Dempsey et al., 2018).

На рис. 2 показана смоделированная геометрия сектора для двигателя GM 1,9 л в условиях эксплуатации CDC. На рисунке показано место впрыска порции жидкого топлива и представлена ​​иллюстрация настроек динамической вычислительной сетки, используемых в модели. Было использовано разрешение базовой сетки 1,4 мм. Все поверхности цилиндров залиты одним слоем ячеек в точке 0.Разрешение 7 мм. Коническая область длиной 10 мм была заделана ячейками размером 0,35 мм рядом с соплом инжектора, чтобы устранить высокоскоростное распыление. Наконец, адаптивное уточнение сетки (AMR) CONVERGE использовалось для разрешения градиентов температуры и скорости с разрешением 0,35 мм. Предыдущие исследователи показали, что эти лагранжево-капельные, эйлерово-флюидные модели распыления и смешивания чувствительны к разрешению эйлеровой сетки (Abani et al., 2008; Wang et al., 2010; Dempsey et al., 2012). Исследования показали, что использование модели, подобной этой, приводит к приемлемой сходимости сетки длины отрыва и толщины зоны реакции для распыления дизельного топлива с размерами ячеек 0.35 мм (Senecal et al., 2013a; Senecal et al., 2013b; Pomraning et al., 2014). Таким образом, это было использовано в качестве минимального размера ячейки в этой работе.

РИСУНОК 2 . Секторное моделирование условий работы CDC, иллюстрирующее настройки расчетной сетки. Вертикальная секущая плоскость, окрашенная температурой газа на оси распыла при 8° ATDC.

Физические свойства (т. е. плотность, поверхностное натяжение, давление пара, теплота парообразования и т. д.) жидкого дизельного топлива определяются как единый компонент со свойствами из предопределенной базы данных свойств жидкостей CONVERGE: DIESEL2 (Richards et al., 2016). Физические свойства смеси метанол/ДТБФ принимают за свойства чистого метанола. После испарения в газовую фазу дизельное топливо химически моделируется как н-гептан, а смесь метанол/DTBP обрабатывается как таковая, предписанная бинарная смесь метанола и DTBP.

Используемая модель горения представляет собой непосредственно интегрированную химическую кинетику, которая решается с помощью химического решателя CONVERGE SAGE (Richards et al., 2016). Каждая ячейка CFD рассматривается как хорошо перемешиваемый гомогенный химический реактор.Не существует подсеточной модели, учитывающей химические взаимодействия турбулентности. Использовалась модель химической кинетики Wang et al. (Ванг и др., 2014). Это скелетный механизм, состоящий из 80 видов и 349 путей реакций элементов. Механизм включает первичные эталонные топлива (PRF) н-гептан и изооктан, а также метанол, этанол и ди-трет-бутилпероксид (DTBP). Механизм был подтвержден Wang et al. (Wang et al., 2014) для прогнозирования воспламенения и последующего сгорания во время работы двигателя HCCI со смесями PRF и топливными смесями спирт/DTBP.Механизм точно предсказал влияние добавления DTBP на задержку воспламенения.

В этой работе будет использоваться коэффициент эквивалентности по кислороду ( Φ ox ). Отношение эквивалентности по кислороду рассчитывается в каждой ячейке CFD как Из видов I и η C, I , η H, I

2 , и η o, I — количество углерода (C), атомы водорода (H) и кислорода (O) в соединениях и соответственно (Richards et al., 2016). Для чистых углеводородных топлив коэффициент эквивалентности на основе кислорода и классический коэффициент эквивалентности на основе соотношения воздух/топливо идентичны. Однако для кислородсодержащих топлив Мюллер показал, что коэффициент эквивалентности на основе кислорода отличается от коэффициента эквивалентности на основе воздуха / топлива. Метод на основе кислорода является более подходящей мерой мгновенной близости смеси реагентов к химической стехиометрии (Mueller 2005).

На рис. 3 экспериментальное давление в цилиндре и AHRR сравниваются с данными, предсказанными моделью CFD для работы CDC и MCC-MD.AHRR из модели CFD рассчитывается точно так же, как описано ранее для экспериментов, с использованием того же полосового фильтра и постоянного коэффициента теплоемкости. В обеих моделях задержка воспламенения предсказывается точно, но количество тепловыделения во время «всплеска предварительного смешения», который является первой фазой управляемого горения при смешивании (декабрь 1997 г.), прогнозируется с помощью CFD-моделирования. Это говорит о том, что скорость смешивания завышена в течение периода задержки воспламенения. Это характерно для моделей RANS CFD, в которых используется химия реактора с хорошим перемешиванием из-за искусственного избыточного перемешивания в каждой отдельной ячейке.Фаза горения, контролируемая смешением, хорошо предсказывается в обеих моделях, как до конца впрыска, так и после окончания впрыска.

РИСУНОК 3 . Давление в цилиндре и AHRR из экспериментов с двигателем GM 1,9 л и моделирования CFD при IMEPg ~ 10 бар для работы CDC (слева) и MCC-MD (справа) .

На рис. 3 также показано сравнение экспериментального и рассчитанного методом CFD ЭДД. Модель CFD завышает ЭДД для обеих операционных стратегий примерно на 1% в абсолютном выражении.Однако тенденция к небольшому снижению ЭДД примерно на 1% в абсолютном выражении при переходе от CDC к стратегии MCC-MD достаточно хорошо отражена в моделировании. Считается, что это небольшое снижение эффективности связано с более высокими потерями теплопередачи для стратегии MCC-MD, возникающими из-за более крупного тепловыделения предварительного смешения и большей продолжительности впрыска, что может привести к продолжительному периоду высокой теплопередачи в цилиндре. коэффициенты на стенах.

В оставшейся части этого исследования используется моделирование CFD, чтобы продемонстрировать новую стратегию управляемого сгорания с использованием форкамеры для высокооктановых топлив и продемонстрировать ее желаемые характеристики в отношении надежности сгорания.На данном этапе разработки концепции выбросы загрязняющих веществ не рассматриваются, и, следовательно, прогнозы выбросов на основе CFD-моделирования не будут представлены.

CFD-моделирование управляемого горения с включением смешивания в форкамере

CFD-моделирование использовалось для демонстрации концепции использования кольцевой форкамеры с активным топливом для воспламенения распыленного метанольного топлива с прямым впрыском, как показано на рисунке 1. На рисунке 4 показана геометрия сектора CFD. модель была изменена, чтобы включить кольцевую предкамеру и проход.При добавлении кольцевой форкамеры и прохода высота сжатия двигателя, которая представляет собой расстояние между верхней частью днища поршня и топкой в ​​ВМТ, регулируется для поддержания геометрической степени сжатия (CR) 16,7. Принимая во внимание допущение о вертикальной осесимметрии, эта модель по своей сути предполагает, что существует один проход для каждого распылительного шлейфа НВ, что означает семь проходов и семь шлейфов распыления НВ в этой модели. Прямо над каждым шлейфом распыления DI будет горячее факельное пламя форкамеры, которое будет служить источником воспламенения.Мы надеемся, что это устранит проблемы с циклической изменчивостью воспламенения каждого шлейфа метанола. Мюллер и др. изучал контролируемое сгорание метанола при помощи свечи накаливания и обнаружил, что при использовании одной свечи накаливания начало горения сильно варьируется, что нежелательно (Mueller and Musculus 2001).

РИСУНОК 4 . Секторная геометрическая модель CFD форкамеры позволила реализовать концепцию управляемого горения при смешивании (PC-MCC) в ВМТ. Показанная модель имеет диаметр прохода форкамеры (D проход ) 1.5 мм и высотой (H шт ) 20 мм (D1,5 – h30).

В таблице 4 показаны геометрические характеристики всех исследованных форкамер. Диаметр прохода (D проход ) и высота кольцевой предкамеры (H pc ) параметрически варьировались в этом исследовании, при этом ширина кольца форкамеры (W pc ) была зафиксирована на уровне 5 мм. Объем форкамеры в процентах от объема ВМТ колеблется от 7,6% до 19,1%. На рис. 5 показаны более подробные сведения о настройке моделирования CFD для моделирования PC-MCC.Кольцевая форкамера обернута вокруг установленной по центру форсунки прямого впрыска Common Rail. Показана схема прямого инжектора, помогающая визуализировать систему, но не имеющая значения для моделирования. Для моделирования PC-MCC используется дополнительный уровень измельчения сетки. Поверхность канала покрыта двумя слоями ячеек толщиной 0,175 мм для дальнейшего улучшения процессов течения, горения и теплообмена в канале.

ТАБЛИЦА 4 . Варианты конструкции кольцевой форкамеры и канала, смоделированные с помощью модели CFD.

РИСУНОК 5 . Иллюстрация установки CFD-моделирования для форкамеры с включенным моделированием контролируемого горения при смешивании (PC-MCC) с проходом D = 1,5 мм и H pc = 20 мм (слева) Вертикальная плоскость сечения на оси распыления, окрашенная кислородом на основе коэффициента эквивалентности при времени зажигания ПК (справа) Вертикальная плоскость сечения на оси распыления окрашена температурой газа в начале деионизированного метанола.

В моделировании CFD PC-MCC в верхней части кольцевой форкамеры вводится источник энергии для имитации свечи зажигания.Источник энергии представляет собой небольшую сферу диаметром 1,0 мм, которая выступает на 1,0 мм в верхнюю часть форкамеры и центрируется по ширине кольца. Свеча зажигания концептуально показана на рисунке 5. Источник высвобождает небольшое количество энергии в две фазы, чтобы имитировать фазу пробоя и дуги свечи зажигания (Richards et al., 2016). Учитывая, что это моделирование секторов, наличие источника искры в кольцевой форкамере вне центральной оси домена означает, что во всей форкамере будет семь отдельных свечей зажигания.Это не то, что предназначено для этой концепции. Скорее, как показано на рисунке 1, предполагается использовать только один источник искрового зажигания. Эффект семи различных мест воспламенения, вероятно, приведет к завышенному прогнозу скорости горения в форкамере, но все же позволяет этой простой модели CFD предоставить доказательство концепции для этой стратегии сжигания и проиллюстрировать ее сильные и слабые стороны.

В моделировании PC-MCC используются те же рабочие условия, что и в стратегии MCC-MD в таблице 3, с некоторыми заметными отличиями.Начальная температура газа в ВАХ (т. е. в начале моделирования CFD) в форкамере и проходном канале была установлена ​​равной 450 К. Это оценка, но она была установлена ​​относительно высокой, чтобы учесть, что эти области останутся горячими после предыдущего цикла. Начальная температура в основной камере была установлена ​​на уровне 360 К. Это свидетельствует о том, что концепция PC-MCC не требует высоких уровней нагрева впуска для высокооктановых топлив. В этом случае имитируемая температура впускного уравнительного бака составляет 63°C, как и при работе CDC.

Канал и основная камера сгорания инициализируются сухим воздухом (21% O 2 и 79% N 2 по молям). Для всех моделей PC-MCC, проведенных в этом исследовании, форкамера инициализировалась гомогенной смесью метанола и сухого воздуха при коэффициенте эквивалентности по кислороду, равном 3,7. Это произвольное значение, но будет показано, что это приводит к бедной, но воспламеняющейся смеси в форкамере во время зажигания. Эта предварительная инициализация является упрощением для демонстрации концепции.На практике должна быть топливная форсунка, которая подает топливо в форкамеру во время такта сжатия. Учитывая, что все форкамеры начинаются с Φ ox , равного 3,7, общее количество метанола в форкамере зависит от объема форкамеры. В форкамерах высотой 20 мм и объемом 4,7 см3 использовалось 7,5 мг/цикл метанола. В форкамерах высотой 10 мм, 15 мм и 25 мм количество топлива в форкамерах составляло 3,7 мг/цикл, 5,6 мг/цикл и 9,4 мг/цикл соответственно. Эти количества топлива в форкамере относятся ко всему кольцевому пространству форкамеры, а не только к геометрии сектора.Наконец, подача метанола DI оставалась фиксированной на уровне 49,1 мг/цикл с синхронизацией SOI -4,9° ATDC.

Как показано слева на рис. 5, во время такта сжатия воздух из основной камеры выталкивается в форкамеру, создавая обедненную смесь во время сжатия. При моменте зажигания форкамеры (-10 ° ATDC) смесь в форкамере перестает быть гомогенной. Наиболее обедненная смесь находится прямо над проходом, а в правом нижнем углу форкамеры смесь близка к стехиометрической.На свече зажигания Φ ox составляет ∼0,5 для этой конструкции форкамеры. На рис. 6 показано пространственное усреднение форкамеры Φ ox во время такта сжатия для различных форкамер. Все случаи начинались с однородного Φ ox 3,7 в IVC и постепенно уменьшались во время сжатия. При моменте зажигания (-10 ° ATDC) среднее значение Φ ox в форкамере колеблется от ∼0.от 45 до ~0,65. Это повлияет на скорость горения, температуру пламени и скорость повышения давления в форкамере.

РИСУНОК 6 . Эволюция пространственно усредненного коэффициента эквивалентности по кислороду ( Φ ox ) в форкамере во время такта сжатия для каждой исследованной геометрии форкамеры.

Демонстрация регулируемого горения с использованием форкамеры (PC-MCC) с топливом из чистого метанола 1.5 мм. В нижней части рисунка 7 показаны давление в форкамере и основной камере, скорость тепловыделения в форкамере и основной камере (HRR) и профиль рентабельности инвестиций метанола DI, все в зависимости от угла поворота коленчатого вала. В верхнем ряду рисунка показаны изображения прогнозируемой температуры газа в цилиндрах. Имеются две плоскости среза, одна вертикальная и одна под зонтичным углом инжектора, обе совпадают с осью распыления DI.

РИСУНОК 7 . Форкамера обеспечивает контролируемое сгорание при смешивании (PC-MCC), работающее на чистом метаноле.Высота форкамеры (H шт. ) 20 мм и диаметр канала (D проход ) 1,5 мм. Момент зажигания форкамеры -10 ° ATDC и метанол DI-SOI -4,9 ° ATDC.

Во время сжатия давление в форкамере немного отстает от давления в основной камере, что ожидается, поскольку масса выталкивается из основной камеры в форкамеру через проход. Если топливо обладает высокой устойчивостью к самовоспламенению, то преждевременное воспламенение в форкамере не должно вызывать беспокойства. При температуре -10 ° ATDC источник искрового зажигания начинается в верхней центральной части форкамеры.Прогнозируется, что продолжительность тепловыделения в форкамере составит ∼9 CAD, что является относительно быстрым. Прогнозируется, что продолжительность горения форкамеры будет очень короткой из-за семи различных источников воспламенения, как моделируется геометрией сектора. Из-за сгорания в форкамере давление в форкамере возрастает максимум до 13 МПа при температуре -3 ° ВМТ, в то время как давление в основной камере составляет 9,5 МПа. Эта разность давлений выбрасывает горячую струю пламени из форкамеры примерно в верхней мертвой точке.

Метанол DI уже впрыскивается в основную камеру, и форкамерная струя почти сразу же воспламеняет топливный спрей метанола DI и устанавливает событие MCC в основной камере.Горение в основной камере развивается пространственно аналогично работе CDC, при этом пламя без предварительного смешения перемещается вниз на дно чаши вдоль входной стенки чаши и вверх в область хлюпанья. Скорость сгорания в основной камере относительно постоянна от начала сгорания до конца сгорания и регулируется скоростью впрыска метанольного топлива DI и последующим турбулентным перемешиванием, создаваемым распылением, движением поршня и распылением/распылением. взаимодействие со стеной.Это идеальная ситуация для управления процессом сгорания, поскольку его можно адаптировать за счет конструкции топливной форсунки (количество отверстий, скорость потока и угол распыления), формы камеры поршня, момента впрыска и объемного движения в цилиндре. . Это управляемый процесс сгорания, который является ключевым для реальных двигателей.

CFD-моделирование вариантов конструкции форкамеры

На рис. 8 показаны результаты изменения диаметра проходного отверстия от 1,0 до 1.75 мм. Каждый корпус имеет одинаковые общие условия эксплуатации. Каждая форкамера заправляется 7,5 мг/цикл метанола, а непосредственно впрыскивается 49,1 мг/цикл метанола. При моменте зажигания (-10 ° ATDC) средние значения Φ ox колеблются от ~ 0,65 для наименьшего прохода до ~ 0,45 для самого большого прохода, как показано на рисунке 6. Маленький проход 1,0 мм явно слишком ограничительным, так как давление в форкамере значительно отстает от давления в основной камере. Это приводит к «насосным» потерям при обмене массы между двумя камерами.Это отражено в низком предсказанном CFD ЭДД, равном 42,7%.

РИСУНОК 8 . CFD спрогнозировал давление и скорость тепловыделения для работы PC-MCC по параметрической развертке диаметра прохода. Эксплуатация на чистом метанольном топливе.

По мере увеличения размера прохода давление в форкамере более точно соответствует давлению в основной камере, и ЭДД увеличивается с максимальным значением 45,6% для форкамеры диаметром 1,5 мм. Указанная эффективность близка к предсказанным значениям CFD для CDC (GIE CDC = 46.5%) и MCC-MD (GIE MCC-MD = 46,0%). Считается, что несколько более низкая эффективность работы PC-MCC связана с дополнительными потерями теплопередачи в форкамере и проходе, но для подтверждения этого потребуются дополнительные исследования. Эти потери, а также потери при перекачивании от камеры к камере потенциально могут быть уменьшены за счет уменьшения размера форкамеры и длины прохода.

Еще одна параметрическая вариация конструкции форкамеры, ориентированная на размер форкамеры.Высота форкамеры варьировалась от 10 мм до 25 мм, всегда используя диаметр прохода 1,5 мм. Заправка форкамеры варьируется в зависимости от размера форкамеры, от 3,7 мг/цикл до 9,4 мг/цикл. На рис. 6 показано, как изменяются средние значения Φ ox по форкамере во время сжатия до момента зажигания. На рис. 9 показаны результаты CFD-моделирования различной высоты форкамеры. Самая короткая форкамера (H pc = 10 мм) привела к полным пропускам зажигания метанольного топлива DI.Это связано с низкой заправкой форкамеры, в результате чего пламя струи форкамеры было слабым и очень мало проникало в основную камеру. Увеличение высоты форкамеры до 15 мм привело к сгоранию метанола DI в основной камере, но с более длительной задержкой воспламенения ~12 CAD по сравнению с более крупными форкамерами, у которых задержка воспламенения метанола DI составляет ~5 CAD. Более длительная задержка воспламенения приводит к сгоранию с частичным предварительным смешением, что дает сравнимую указанную эффективность, но имеет тенденцию к увеличению шума, создаваемого сгоранием (Dempsey et al., 2016). Форкамеры высотой 20 мм и 25 мм обеспечивают очень похожие процессы сгорания, но форкамера большего размера имеет более низкий ЭДД, что, вероятно, связано с высокими потерями теплопередачи в форкамере из-за увеличенной площади поверхности.

РИСУНОК 9 . CFD спрогнозировал давление и скорость тепловыделения для работы PC-MCC по параметрической развертке высоты форкамеры. Эксплуатация на чистом метанольном топливе.

Последним параметрическим изменением стратегии PC-MCC, исследованным в этом исследовании, было влияние момента зажигания форкамеры.Момент зажигания форкамеры варьировался от -25° до -10° ATDC с использованием форкамеры высотой 20 мм с каналом диаметром 1,5 мм. Заправка метанолом DI была зафиксирована с использованием тех же ROI и SOI -4,9 ° ATDC, что и на протяжении всего этого исследования. Важно помнить, что коэффициент кислородного эквивалента в форкамере меняется в зависимости от момента зажигания, как показано на рисунке 6. , обеспечивает самую короткую задержку воспламенения деионизированного метанола и очень стабильную скорость тепловыделения, контролируемую перемешиванием.По мере того, как время зажигания форкамеры увеличивается, скорость выделения тепла в основной камере значительно замедляется, что приводит к постепенному снижению ЭДД. Интересно, что начало сгорания в основной камере является относительно постоянным для трех передовых форкамерных моментов зажигания. На рис. 10 показаны максимальная и средняя температура газа в основной камере в зависимости от угла поворота коленчатого вала для различных симуляций момента зажигания. Для последнего момента зажигания -10 ° ATDC горячее пламя форкамерной струи входит в основную камеру при ~ -2.5 ° ATDC, немедленно влияя на распыление метанольного топлива DI, которое началось при -4,9 ° ATDC. Однако для более продвинутых моментов зажигания пламя форкамерной струи входит в основную камеру перед непрямым впрыском метанола. В этих случаях факельное пламя служит для предварительного нагрева основной камеры, но не для непосредственного воспламенения спрея метанола DI.

РИСУНОК 10 . CFD предсказал A .) давление и скорость выделения тепла, B .) максимальную температуру в основной камере и C .) средняя температура основной камеры для работы PC-MCC с чистым метанолом по параметрической развертке момента зажигания форкамеры. Высота форкамеры 20 мм и диаметр прохода 1,5 мм.

Для опережающих моментов зажигания струя пламени входит в основную камеру через несколько градусов угла поворота коленчатого вала после искры, на что указывает быстрое увеличение максимальной температуры основной камеры. Пиковая температура струйного пламени зависит от коэффициента эквивалентности в форкамере, который выше для более ранних моментов зажигания, и приводит к более высокой температуре струйного пламени, поступающего в основную камеру.Как только давление в форкамере падает до уровня основной камеры, выброс горячей струи из форкамеры резко прекращается. Высокотемпературная струя в основной камере быстро смешивается, и пиковые температуры в основной камере для трех опережающих моментов зажигания сходятся к ~1100 К по ВМТ. Это приводит к относительно постоянной задержке воспламенения факела метанола DI, которая больше, чем если бы метанол DI воспламенялся непосредственно пламенем форкамерной струи.

Демонстрация надежности сгорания форкамеры Смешанное контролируемое сгорание

Основной целью PC-MCC является возможность использования высокооктанового топлива в режиме сгорания, который сохраняет все преимущества CDC, такие как устойчивость, стабильность, управляемость, отсутствие -knock ограниченная работа и высокая эффективность.Надежность определяется как нечувствительность процесса сгорания к граничным условиям двигателя, так что двигатель является устойчивым и не подвержен влиянию различных условий окружающей среды, переходных процессов, межцилиндровых и межцикловых изменений в ловушках, а также различных процессов впрыска топлива. . Чтобы проиллюстрировать надежность сгорания, температура ВАХ в цилиндре широко варьируется в моделировании CFD для различных изученных стратегий сгорания: CDC с дизельным топливом, MCC-MD с различными смесями метанола и DTBP и PC-MCC с чистым метанолом.Результаты показаны на рисунке 11. На рисунке 11A по вторичной оси x показана расчетная температура впускного расширительного бачка, необходимая для достижения предписанной температуры IVC в цилиндре, которая была определена по уравнению. 4 с использованием одномерной модели двигателя.

РИСУНОК 11 . A .) CFD спрогнозировал начало сгорания (CA10) по размаху температуры на впуске для CDC с дизельным топливом, MCC-MD с различными смесями метанола и DTBP и работы PC-MCC с чистым метанолом. B .), C .) и D .) CFD спрогнозировал скорость тепловыделения для различных стратегий сжигания, контролируемого смешиванием, при изменении температуры на входе. Моделирование PC-MCC проводилось с форкамерой высотой 20 мм с проходом 1,5 мм.

Сгорание в обычном дизельном топливе (CDC) демонстрирует устойчивость к сгоранию, поскольку начало сгорания практически постоянно, в то время как температура на впуске варьировалась в диапазоне ~55°C. Работа PC-MCC с чистым метанолом и форкамерой высотой 20 мм с диаметром 1.Канал диаметром 5 мм также демонстрирует превосходную устойчивость к горению в аналогичном диапазоне температур на впуске. Это чрезвычайно важно и предполагает, что стратегия PC-MCC сохраняет нечувствительность к температуре впуска, что является желательной характеристикой.

Операция MCC-MD дает разные результаты. Начало сгорания показывает значительную чувствительность к температуре впуска для всех исследованных смесей метанол/DTBP. Поскольку концентрация DTBP снижается с 12% по массе до 0% по массе (чистый метанол), требования к температуре на входе значительно возрастают.Для чистого метанола, чтобы иметь фазировку сгорания, подобную работе CDC и PC-MCC, необходимая температура на входе составляет ~160°C, что является довольно высоким и труднодостижимым в широком рабочем пространстве в реальных силовых установках.

Наконец, на Рисунке 11 также показаны различные примеры расчетных скоростей тепловыделения CFD в зависимости от изменений температуры на входе. Работа CDC и PC-MCC устойчива к широкому диапазону температур на входе, поскольку скорость тепловыделения в основной камере практически не изменяется.Для PC-MCC на тепловыделение форкамеры влияет изменение температуры ВАХ основной камеры. Скорее всего, это результат нескольких факторов. Плотность воздуха в основной камере увеличивается по мере снижения температуры на впуске, поэтому больше воздуха передается в форкамеру во время процессов сжатия, уменьшая коэффициент эквивалентности в форкамере во время зажигания. Кроме того, по мере снижения температуры на входе снижается температура несгоревшего газа в форкамере, что приводит к снижению скорости пламени в форкамере.Начало горения при работе ГЦК-МД весьма чувствительно к температуре в ловушке ВАХ. Эта чувствительность приводит к сильно различающимся пиковым скоростям выделения тепла во время фазы сгорания предварительно смешанной смеси, что приводит к широкому различию шума двигателя и создает проблемы с контролем времени сгорания.

Резюме и заключение

Это исследование было сосредоточено на разработке концепции сжигания, которая позволила бы использовать высокооктановое топливо в стратегии контролируемого смешивания топлива.В концепции использовались кольцевая форкамера и инжектор высокого давления с центральным креплением. Топливом, используемым в этом исследовании, был метанол, который является очень подходящим топливом для этой концепции. Однако концепция PC-MCC является гибкой в ​​отношении топлива, если топливо имеет достаточную летучесть и относительно высокую устойчивость к самовоспламенению, чтобы избежать преждевременного воспламенения в форкамере.

В этой работе использовались эксперименты с одноцилиндровым двигателем для демонстрации эффективности смешивания регулируемого сгорания с дизельным топливом (CDC) и смешивания регулируемого сгорания со смесями метанол/DTBP (MCC-MD).Модель CFD была построена для имитации этих стратегий сжигания и концепции PC-MCC, работающей на чистом метаноле. Ниже приводится краткое изложение результатов этого расследования.

1. Работа МЦК-МД с непосредственным впрыском метанола, смешанного с 12% по массе ДТБФ, была успешно использована для замены дизельного топлива при средних нагрузках в двигателе КИ легкого режима — 1900 об/мин и ∼10 бар IMEPg. По сравнению с дизельным топливом, для достижения аналогичного начала сгорания момент впрыска был увеличен примерно на 3 CAD, а температура на впуске почти удвоилась до 111°C.

2. Стратегия MCC-MD давала ЭДД, подобную дизельному топливу, но было продемонстрировано, что MCC-MD не обладала устойчивостью к горению, поскольку начало горения было очень чувствительным к температуре в НПВ. Это имело место для различных уровней DTBP, смешанного с метанолом, и для чистого метанола. Одним из преимуществ работы CDC является устойчивость горения к изменяющимся граничным условиям. Таким образом, для использования в двигателях MCC альтернатив дизельному топливу с чистым сгоранием они должны быть в состоянии продемонстрировать надежность сгорания.Похоже, что метанол с повышенной реакционной способностью НЕ демонстрирует устойчивость к горению в исследованных здесь условиях.

3. Стратегия PC-MCC с использованием чистого метанола продемонстрировала нечувствительность к изменению температуры на впуске и, следовательно, аналогичный уровень надежности сгорания по сравнению с работой CDC. Стратегия PC-MCC была параметрически изучена с метанолом, варьируя размер форкамеры, диаметр прохода и время зажигания форкамеры. Диаметр прохода 1,5 мм дал самый высокий ЭДД.Размер форкамеры не менее 3,5 куб. см был необходим для создания факела форкамеры, проникающего в основную камеру и воспламеняющего метаноловый спрей DI. Развертки синхронизации зажигания форкамеры показали, что существует по существу два режима работы PC-MCC: один, в котором пламя форкамерной струи непосредственно воспламеняет топливную струю ВВ, и второй, когда форкамера зажигается достаточно рано, и в этом случае пламя форкамерной струи просто предварительно нагревается. основная камера сгорания.

Будущая работа и видение Перспективы

Основываясь на выводах этого исследования, стратегия сгорания PC-MCC может обеспечить указанную эффективность, подобную дизельной, и сохранить надежность сгорания, ожидаемую в дизельном двигателе.Концепция PC-MCC была продемонстрирована здесь с метанолом, но ожидается, что это будет стратегия, которая может использовать самые разные виды топлива, такие как бензин, пропан, СПГ и спирты. Исследование, проведенное в этом исследовании, было просто проверкой концепции, а не оптимизацией. Есть много областей исследований, необходимых для дальнейшего развития этой стратегии сжигания. Основное внимание будущих исследований в этой области необходимо будет уделять следующему:

1. Будущие CFD-симуляции должны проводиться на полной геометрии двигателя.Таким образом, можно полностью представить кольцевую форкамеру и смоделировать процесс распыления топлива и смесеобразования в форкамере. Следует включить более точное представление об источнике искрового воспламенения и распространении пламени в форкамере. С учетом полной геометрии форкамеры длина, угол и количество каналов также могут быть оптимизированы. В будущем при моделировании CFD необходимо будет проводить исследования сходимости сетки, чтобы повысить достоверность результатов моделирования.

2. Используя модель CFD с полной геометрией, PC-MCC следует продемонстрировать с широким спектром топлива, учитывая требования к летучести с учетом впрыска топлива в форкамеру и требования к реактивности, чтобы избежать преждевременного воспламенения в форкамере.

3. Рабочее пространство должно быть разработано для каждого вида топлива. Например, форкамеру не нужно запускать при любых условиях. Двигатель можно было запускать, работать на холостом ходу и работать с малой нагрузкой при работе форкамеры и PC-MCC. Однако по мере увеличения нагрузки топливо с более низким октановым числом, такое как нафта и бензин с более низким октановым числом, скорее всего, не потребует помощи форкамеры для обеспечения работы MCC. Для топлива с более высокой устойчивостью к самовоспламенению, такого как спирты и природный газ, может потребоваться использование форкамеры при любых условиях.Наконец, возможно, существуют рабочие условия, при которых форкамера с активным топливом может использоваться в качестве источника воспламенения турбулентной струи для стехиометрического заряда предварительно смешанной смеси, и в этом случае прямой инжектор не будет использоваться.

4. В этом исследовании внутренний радиус кольцевой форкамеры составлял 5 мм, а внешний радиус — 10 мм. Таким образом, инжектор прямого действия, используемый в этой системе, должен иметь диаметр корпуса инжектора не более 10 мм. Это относительно мало для современных современных топливных форсунок прямого действия, и поэтому влияние этого предположения необходимо будет изучить в будущих исследованиях этой концепции.Затем можно сконструировать и испытать кольцевую форкамеру с подходящим инжектором прямого действия.

5. Наконец, выбросы от работы PC-MCC должны быть оценены и поняты количественно. При использовании топлива с высоким содержанием кислорода, такого как спирты с низким содержанием углерода, выбросы сажи, вероятно, будут очень небольшими или отсутствующими. Тем не менее, PC-MCC, безусловно, будет иметь высокие выбросы NOx на выходе двигателя. Для топлива с очень низким уровнем образования сажи может быть возможность использовать стехиометрический режим PC-MCC и использовать трехкомпонентный катализатор для контроля выбросов NOx.Эти типы мыслей нуждаются в дальнейшем исследовании, чтобы быть реализованными.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Авторские вклады

AD является ведущим автором и выполнил написание и моделирование предварительной камеры. JZ разработала кольцевые форкамеры. MW провела моделирование CDC и MCC.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность Convergent Science за использование академических лицензий для CONVERGE и TECPLOT. Особая благодарность команде высокопроизводительных вычислений Университета Маркетт за поддержку кластера. Авторы хотели бы поблагодарить Кейси Аллена (Университет Маркетта), Джима Шибиста (Национальная лаборатория Ок-Риджа), Сейджа Кокджона (Университет Висконсин-Мэдисон) и Бена Лоулера (Университет Клемсона) за полезные беседы и, наконец, Рольфа Рейца за использование данные двигателя из Университета Висконсин-Мэдисон.

Ссылки

Abani, N., Kokjohn, S., Park, S.W.M. Bergin, Munnannur, A., Ning, W., Sun, Y., et al. (2008). «Улучшенная модель распыления для уменьшения зависимостей числовых параметров при моделировании CFD дизельного двигателя», на Всемирном конгрессе и выставке SAE, Детройт, штат Мичиган, апрель 2018 г. doi:10.4271/2008-01-0970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бош, В. (1966). Индикатор расхода топлива: новый измерительный прибор для отображения характеристик индивидуального впрыска.SAE International, Технический документ 660749. doi:10.4271/660749

CrossRef Full Text | Google Scholar

Бауэр Г. Р. и Фостер Д. Э. (1991). «Сравнение счетчиков скорости впрыска Bosch и zuech», на Международном конгрессе и выставке (Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International) doi:10.4271/910724

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бромберг Л. и Ченг В. К. (2010). Метанол как альтернативное транспортное топливо в США.С.: варианты устойчивого и энергобезопасного транспорта . Кембридж, Англия: Слоанская автомобильная лаборатория, Массачусетский технологический институт.

Брант, М.Ф.Дж., Понд, К.Р., и Бьюндо, Дж. (1998). Анализ детонации бензинового двигателя с использованием данных о давлении в цилиндре», в International congress & exposition (Warrendale, Pennsylvania: SAE International. doi:10.4271/980896

CrossRef Full Text | Google Scholar

Dec, JE (1997). Концептуальная модель сгорания дизеля ДИ на основе лазерного листа.SAE International, Технический документ 970873.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси А.Б., Карран С.Дж. и Вагнер Р.М. (2016). Взгляд на ряд стратегий сгорания бензина с воспламенением от сжатия для повышения эффективности двигателя и снижения выбросов NOx и сажи: влияние расслоения топлива в цилиндрах. Междунар. J. Рез. двигателя 17 (8), 897–917. doi:10.1177/1468087415621805

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Демпси, А.Б., Зайлер, П.Дж., и Джонсон, С. (2019). Сравнение измерений давления в цилиндрах дизельного двигателя большой мощности с использованием переключающего адаптера. Дж. Инж. Gas Turbines Power 141 (8), 81014. doi:10.1115/1.4043408

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси А. Б., Зайлер П., Свенссон К. и Ци Ю. (2018). Комплексная оценка прогнозов CFD-моделирования дизельных двигателей с использованием полуэмпирической модели сажи для широкого диапазона систем сгорания. Международный SAE.J. Двигатели 11 (6), 1399–1420. doi:10.4271/2018-01-0242

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси А.Б., Уокер Н.Р. и Рейц Р. (2013). Влияние присадок, улучшающих цетановое число, на реакционную способность бензина, этанола и метанола и последствия для сжигания RCCI. Международный SAE. J. Fuels Lubricants 6 (1), 170–187. doi:10.4271/2013-01-1678

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б., Уокер, Н. Р. Э. Гингрич, и Рейц, Р. Д. (2014).Сравнение стратегий низкотемпературного сгорания для усовершенствованных двигателей с воспламенением от сжатия с упором на управляемость. Науки о горении. Технология 186 (2), 210–241. doi:10.1080/00102202.2013.858137

CrossRef Full Text | Google Scholar

Демпси, А.Б. (2013). Двухтопливное воспламенение от сжатия с регулируемой реактивностью (RCCI) с альтернативными видами топлива . Кандидатская диссертация. Мэдисон (Висконсин): Университет Висконсин-Мэдисон.

Демпси, А. Б., Уокер, Н.Р. и Рейц Р. Д. (2013a). Влияние присадок, улучшающих цетановое число, на реакционную способность бензина, этанола и метанола и последствия для сжигания RCCI. Международный SAE. J. Топливная смазка. 6 (1), 170–187. doi:10.4271/2013-01-1678

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси А.Б., Уокер Н.Р. и Рейц Р.Д. (2013b). Влияние геометрии камеры поршня на воспламенение от сжатия с регулируемой реактивностью двойного топлива (RCCI) в двигателе малой грузоподъемности, работающем на бензине/дизеле и метаноле/дизеле. Международный SAE. J. Двигатели 6 (1), 78–100. doi:10.4271/2013-01-0264

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси А. Б., Ван Б.-Л., Рейц Р. Д., Петерсен Б., Саху Д. и Майлз П. К. (2012). Сравнение количественных измерений коэффициента эквивалентности в цилиндрах с прогнозами CFD для легкого дизельного двигателя с низкотемпературным сгоранием. Международный SAE. J. Двигатели 5 (2), 162–184. doi:10.4271/2012-01-0143

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ExxonMobil (2020). Перспективы ExxonMobil в области энергетики: перспективы до 2040 года . Техас, Техас: ExxonMobil.

Хейвуд, Дж. Б. (1988). Основы двигателя внутреннего сгорания. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Книжная компания McGraw-Hill.

Google Scholar

Джун Дж. Х., Сонг С. Х., Чун К. М. и Ли К. С. (2007). «Сравнение уровня NOx и BSFC для систем HPL EGR и LPL EGR дизельного двигателя большой мощности». на Азиатско-Тихоокеанской автомобильной инженерной конференции. 5–8 августа 2018 г., Голливуд, Калифорния, SAE International.doi:10.4271/2007-01-3451

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каддац Дж., Андри М., Рейц Р. и Кокджон С. (2012). Горение с воспламенением от сжатия с регулируемой реактивностью для легких условий эксплуатации с использованием присадки, улучшающей цетановое число. SAE International, Технический документ 2012-01-1110.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Калгатги, Г. (2018). Действительно ли это конец двигателей внутреннего сгорания и бензина на транспорте?. Заяв. Энерг. 225, 965–974. дои: 10.1016 / j.apenergy.2018.05.076

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каммель Г., Майр Ф., Зеленка Дж., Лакнер М., Виммер А., Коглер Г. и др. (2019). Предварительный расчет на основе моделирования и экспериментальная проверка концепции сжигания газа HPDI с форкамерным зажиганием. SAE International, Технический документ 2019-01-0259. doi:10.4271/2019-01-0259

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумар П., Чжан Ю., Трэвер М. и Клири Д. (2017). Проект воздушной системы с управляемым моделированием для бензиноподобного топлива с низкой реакционной способностью при сгорании с частичным предварительным смешиванием в дизельном двигателе большой мощности.SAE International, Технический документ 2019-01-0259. doi:10.4271/2017-01-0751

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мак Дж. Х., Диббл Р. В., Буххольц Б. А. и Флауэрс Д. Л. (2005). Влияние добавки ди-трет-бутилпероксида (DTBP) на горение HCCI топливных смесей этанола и диэтилового эфира. SAE International, Технический документ 2005-01-2135.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

МакТаггарт-Коуэн Г., Манн К., Хуанг Дж., Сингх А., Патычук Б., Чжэн, З. Х., и Мунши, С. (2015). Непосредственный впрыск природного газа под давлением до 600 бар в сверхмощном двигателе с пилотным зажиганием. Стажер SAE. Дж. англ. 8 (3), 981–996. doi:10.4271/2015-01-0865

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мактаггарт-Коуэн Манн Г.К., Ву Н. и Мунши С. (2014). Эффективный двигатель с непосредственным впрыском природного газа для большегрузных автомобилей. Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International. doi:10.4271/2014-01-1332

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер, К.J. и Musculus, MP (2001). Зажигание и сгорание метанола при свечах накаливания в дизельном двигателе с прямым впрыском. Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International. doi:10.4271/2001-01-2004

CrossRef Full Text | Google Scholar

Mueller, CJ (2005). Количественное определение стехиометрии смеси, когда молекулы топлива содержат элементы-окислители или молекулы окислителя содержат элементы топлива. SAE International, Технический документ 2005-01-3705.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Мамфорд, Д., Гуди, Д., и Сондерс, Дж. (2017). «Потенциал и проблемы HPDI», на 9-й международной конференции AVL по коммерческим силовым агрегатам 2017 г., 10–11 мая 2017 г., Грац, Австрия. Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International. doi:10.4271/2017-01-1928

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оливетти, Э. А., Седер, Г., Гаустад, Г. Г., и Фу, X. (2017). Вопросы цепочки поставок литий-ионных аккумуляторов: анализ потенциальных узких мест в критических металлах. Дж 1 (2), 229–243.doi:10.1016/j.joule.2017.08.019

CrossRef Full Text | Google Scholar

Помранинг Э., Ричардс К. и Сенекал П. К. (2014). Моделирование турбулентного горения с использованием модели RANS, детальной химии и адаптивного уточнения сетки. SAE International, Технический документ 2014-01-1116.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Ричардс К. Дж., Сенекал П. К. и Помранинг Э. (2016). Converge v2.3 Руководство. Мэдисон, Висконсин: конвергентная наука.

Google Scholar

Шваб, С.Д., Гюнтер Г.Х., Хенли Т.Дж. и Миллер К.Т. (1999). Влияние 2-этилгексилнитрата и ди-трет-бутилпероксида на выбросы выхлопных газов дизельного двигателя большой мощности. SAE International, Технический документ 1999-01-1478. doi:10.4271/1999-01-1478

CrossRef Full Text | Google Scholar

Сенекал П. К., Помранинг Э., Андерс Дж. В., Вебер М. Р., Герке С. Р., Полоновский С. Дж. и др. (2013а). Прогнозы переходной длины отрыва пламени по сравнению с экспериментами с одноцилиндровым оптическим двигателем.136 (11), 111505. doi:10.1115/1.4027653

Google Scholar

Сенекал П.К., Помранинг Э., Ричардс К.Дж. и Сом С. (2013b). Исследование сходимости сетки для моделирования распыления с использованием модели турбулентности LES. SAE International, Технический документ 2013-01-1083.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Сенекал П. К., Ричардс К. Дж., Помранинг Э., Ян Т., Дай М. З., Макдэвид Р. М. и др. (2007). Новый декартовский CFD-код с параллельными ячейками для быстрого создания сетки, примененный к моделированию внутрицилиндровых дизельных двигателей.SAE International, Технический документ 2007-01-0159. doi:10.4271/2007-01-0159

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ши, К.Ф., Чжан, Т., Ли, Дж., и Бай, К. (2018). Заряжая будущее жидким солнечным светом. Дж 2 (10), 1925–1949 гг. doi:10.1016/j.joule.2018.08.016

CrossRef Full Text | Google Scholar

Сплиттер, Д., и Рейц, Р. Д. (2010). Высокоэффективное сгорание RCCI с низким уровнем выбросов за счет использования присадки к топливу. Международный SAE. J. Топливная смазка. 3 (2), 742–756. doi:10.4271/2010-01-2167

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tountas, A.A., Peng, X., Tavasoli, A.V., Duchesne, P.N., Dingle, T.L., Dong, Y., et al. (2019). К солнечному метанолу: прошлое, настоящее и будущее 6 (8), 1801903. doi:10.1002/advs.201801903 |

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван Х., Демпси А. Б., Яо М., Цзя М. и Рейц Р. Д. (2014). Кинетическое и численное исследование влияния добавки ди-трет-бутилпероксида на реакционную способность метанола и этанола. Энергетика и топливо 28 (8), 5480–5488. doi:10.1021/ef500867p

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ван, Ю., Ге, Х.-В., и Рейц, Р. Д. (2010). Проверка моделей распыления, не зависящих от сетки и временных интервалов, для многомерного CFD-моделирования двигателя. Международный SAE. J. Топливная смазка. 3 (1), 277–302. doi:10.4271/2010-01-0626

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зеленка Дж., Каммель Г., Виммер А., Беров Э. и Хушенбетт М. (2020).Анализ концепции сжигания газа HPDI с форкамерным зажиганием. SAE International, Технический документ 2020-01-0824. doi:10.4271/2020-01-0824

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дизели с непрямым впрыском и непосредственным впрыском

Дизель с непрямым впрыском и дизель с непосредственным впрыском

IDI по сравнению с DI

IDI — дизельный двигатель с непрямым впрыском

В дизельных двигателях

IDI используется камера предварительного сгорания, обычно называемая вихревой камерой или форкамерой.Топливо впрыскивается в форкамеру, где оно быстро смешивается с воздухом и происходит самовоспламенение. Поскольку фронт пламени расширяется в форкамере, он заставляет топливо быстро поступать в камеру сгорания, эффективно смешивая топливо с воздухом в цилиндре, и достигается распыление. Свеча накаливания также расположена в форкамере, а форма поршней в IDI имеет тенденцию напоминать поршни бензинового двигателя.

DI — дизельный двигатель с непосредственным впрыском

Дизельные двигатели

DI впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания прямо в верхнюю часть поршня.Поршни в двигателе с прямым впрыском обычно имеют выточенную чашу или чашу, в которую направляется топливо. Двигатели с прямым впрыском работают при более высоком давлении впрыска, поэтому происходит более полное распыление, а это означает, что в этих двигателях не требуется форкамера для обеспечения надлежащей диффузии топлива в воздух.

Двигатели

IDI ушли в прошлое, так как дизельный двигатель с непосредственным впрыском топлива работает с гораздо более высокой эффективностью при значительно более низком уровне выбросов и большей производительности. Это, однако, не означает, что бывшие в употреблении модели потеряли свой лоск.Двигателям IDI 80-х и 90-х годов не хватает современной сложности, и поэтому они относительно просты и недороги в обслуживании. Отсутствие электроники и средств контроля выбросов, как правило, способствует большей надежности двигателей IDI, поскольку система гораздо менее сложна. Кроме того, пикапы с оборудованием IDI обычно можно дешево купить на рынке подержанных автомобилей. Несмотря на привлекательность старых дизелей IDI, дизельные двигатели с непосредственным впрыском, как правило, имеют следующие преимущества по сравнению с сопоставимым аналогом IDI:

• Более высокая тепловая эффективность

• Снижение выбросов NOx и твердых частиц (сажи)

• Снижение уровня шума, вибрации и резкости (NVH)

• Более высокий потенциал производительности

• Более высокая производительность на большой высоте (по сравнению с безнаддувными двигателями IDI)

Дэу Корандо.Инструкция — стр. 80

1B3-30 OM600 ДВИГАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИЙ

Необходимые инструменты

2. Установите скользящий молоток в форкамеру.

Скользящий молоток 667 589 03 63 00

Процедура снятия и установки

1. С помощью зубчатого ключа (4) снимите кольцо с резьбой

.

(1).

Зубчатый ключ 603 589 00 09 00

3. Снимите перкамеру (2).

Уведомление

После снятия форкамеры накройте отверстия чистой ветошью
.

603 589 00 09 00 Зубчатый ключ

667 589 03 63 00 Раздвижной молоток

4. Осмотрите форкамеру.

Уведомление

Если посадочные места форкамер в головке цилиндров негерметичны или
если форкамеры заменены, уплотнительные поверхности в
головке цилиндров должны быть обработаны заново.

OM600 ДВИГАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИЙ 1B3-31

Процедура сборки

Уведомление

В случае повторного использования форкамер тщательно осмотрите
форкамеры, если шаровой палец сломан
нагревом и огнем, его нельзя использовать.

1. Очистите уплотнительную поверхность форкамеры.

2. Вставьте форкамеру в головку блока цилиндров так же

момент совмещения кулачка на буртике форкамеры с
прорезью в головке блока цилиндров.

Уведомление

Если на форкамерах установлены распорные кольца, распорные кольца
следует заменить кольцами той же толщины.

Толщина распорного кольца

0,3, 0,6, 1,0 мм

3.Смажьте резьбовое кольцо маслом и соберите кольцо с помощью

.

с помощью зубчатого ключа.

Момент затяжки

130 Н·м

1B3-32 OM600 ДВИГАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИЙ

ФРЕЗЕРОВАНИЕ УПЛОТНИТЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРЕДКАМЕРЫ

1 Оправка
2 Втулка
3 Фреза

4 Контрраковина (специальный инструмент — 601 589 00 66)
5 Головка цилиндра

Момент затяжки

0,3, 0,6, 1,0 мм

Фрезерование уплотнительной поверхности форкамеры

Уведомление

Уплотнительная поверхность форкамеры может быть подвергнута повторной обработке
только один раз с установленной головкой блока цилиндров.Необходимо приклеить
к указанному выступу «С» форкамеры 7,6–
8,1 мм.

Это обеспечивает необходимый зазор между форкамерой
и днищем поршня, когда поршень находится в ВМТ. По этой причине
необходимо вставить распорные кольца на заново обработанные уплотнительные поверхности
.

Если прокладочное кольцо уже установлено или на головке блока цилиндров
нанесена маркировка, головку блока цилиндров необходимо снять и измерить размер
«C», если необходима дальнейшая обработка уплотнительной поверхности форкамеры
.

Необходимые инструменты

601 589 00 66 00 Раковина

667 589 00 23 00 Высотомер

OM600 ДВИГАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИЙ 1B3-33

6. Измерьте «X» с помощью штангенциркуля.

7. Установите токарный инструмент на зенкер и поверните

вправо ок. 5 оборотов легким нажатием.

1. Снимите форсунку.

2. Снимите форкамеру.

3. Закройте отверстие форкамеры во избежание падения стружки

в камеру сгорания.

4. Снимите защитный кожух с зенковки и

поверните зенкер в отверстие форкамеры, чтобы
обработать до упора.

Раковина 601 589 00 66 00

5. Сохраняйте размер «X» от верхнего края оправки до вершины

край гильзы с калибром.

Высотомер 667 589 00 23 00

Функциональная эндоскопическая хирургия околоносовых пазух. Концепция, показания и результаты методики Мессерклингера

Техника Мессерклингера представляет собой в первую очередь диагностическую эндоскопическую концепцию, демонстрирующую, что лобные и верхнечелюстные пазухи являются подчиненными полостями.Заболевание обычно начинается в носу и распространяется через решетчатые предкамеры в лобные и верхнечелюстные пазухи, при этом инфекции этих последних пазух обычно носят вторичный характер. Стандартной риноскопии и рентгенографии пазух часто бывает недостаточно для выявления основных причин хронического или рецидивирующего острого синусита в расщелинах передних решетчатых пазух. Сочетание диагностической эндоскопии боковой стенки носа с обычной или компьютерной томографией в коронарной плоскости оказалось идеальным методом исследования воспалительных заболеваний придаточных пазух носа.Таким образом, болезни и поражения, которые в противном случае могли бы остаться недиагностированными, могут быть идентифицированы и, следовательно, вылечены. На основе этого диагностического подхода была разработана эндоскопическая хирургическая концепция, направленная на выявление основных причин заболеваний носовых пазух, а не на вторично вовлеченные более крупные пазухи. При обычно очень ограниченных оперативных вмешательствах оперируют пораженные решетчатые отделы, расширяют стенозированные расщелины и освобождают от болезни предкамеры лобных и верхнечелюстных пазух. По нашему опыту, необходимость в крупных манипуляциях внутри больших пазух как таковых возникает редко.Основываясь на точном диагнозе, используемая хирургическая техника позволяет очень индивидуализировать стадирование в соответствии с преобладающей патологией. В крайнем случае, с помощью этой техники можно выполнить тотальную сфеноэтмоидэктомию, хотя истинное преимущество техники состоит в том, что даже в случаях массивного заболевания таких радикальных процедур можно избежать. При восстановлении синусовой вентиляции и дренирования через естественные устья также отпадает необходимость в фенестрации нижнего носового хода. Техника Мессерклингера может применяться при широком спектре показаний, кроме полипоза носа.Метод имеет свои четкие ограничения, а также свои специфические проблемы. Для хирургического доступа требуется соответствующая подготовка и опыт, поскольку эта техника несет в себе все риски и опасности всех видов эндоназальной этмоидальной хирургии, но имеет минимальную частоту осложнений в руках опытного хирурга. Представлены и подробно обсуждены результаты и осложнения серии из более чем 4500 пациентов за период более 10 лет.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *