Открытый и закрытый тип камеры сгорания газового котла: что выбрать? Виды камер сгорания4. Типы основных камер сгорания гтд и организация процесса горения в них
Рис. 9.3. Типы основных камер сгорания Основные камеры сгорания авиационных ГТД могут иметь разнообразные формы проточной части и различное конструктивное выполнение. Применяются практически камеры сгорания трех основных типов (рис. 9.3): а трубчатые (индивидуальные), б трубчато-кольцевые и в кольцевые.Трубчатая (вверху на рис. 9.3) камера сгорания состоит из жаровой трубы 1, внутри которой организуется процесс горения, и корпуса (кожуха) 2. На двигателях обычно устанавливалось несколько таких камер. В современных авиационных ГТД трубчатые камеры сгорания практически не используются. В трубчато-кольцевой камере все жаровые трубы заключены в общий корпус, имеющий внутреннюю и наружную поверхности, охватывающие вал двигателя. Расположение и тип форсунок, используемых для подачи топлива в камеры сгорания, также могут быть различными. Однако, несмотря на большое разнообразие схем и конструктивных форм основных камер сгорания, процесс горения в них организуется практически одинаково. Одной из важнейших особенностей организации процесса горения в основных камерах сгорания ГТД является то, что он должен протекать при сравнительно больших коэффициентах избытка воздуха. При реализуемых в настоящее время температурах газа перед турбиной порядка = 1800...1600 К и ниже, как уже отмечалось, значение коэффициента избытка воздуха (среднее для всей камеры) должно составлять 2,0…3,0 и более. При таких значенияходнородная топливо-воздушная смесь, как было указано выше, не воспламеняется и не горит. При резком уменьшении подачи топлива в двигатель, которое может иметь место в условиях эксплуатации, коэффициент избытка воздуха может достигать еще существенно больших значений (до 20…30 и более). Вторая важная особенность этих камер состоит в том, что скорость потока воздуха или топливо-воздушной смеси в них (выбираемая с учетом требований к габаритным размерам двигателя) существенно превышает скорость распространения пламени. И, если не принять специальных мер, пламя будет унесено потоком за пределы камеры сгорания Поэтому организация процесса горения топлива в основных камерах ГТД основывается на следующих двух принципах, позволяющих обеспечить устойчивое горение топлива при больших значениях и высоких скоростях движения потока в них: 1. Весь поток воздуха, поступающий в камеру сгорания, разделяешься на две части, из которых только одна часть (обычно меньшая) подается непосредственно в зону горения (где за счет этого создается необходимый для устойчивого горения состав смеси). А другая часть направляется в обход зоны горения (охлаждая снаружи жаровую трубу) в так называемую зону смешения (перед турбиной), где смешивается с продуктами сгорания, понижая в нужной мере их температуру; 2. Стабилизация пламени в зоне горения обеспечивается путем создания в ней зоны обратных токов, заполненной горячими продуктами сгорания, непрерывно поджигающими свежую горючую смесь.
Рис. 9.4. Схема основной камеры сгорания Для примера на рис. 9.4 показана схема одного из вариантов трубчато-кольцевой камеры сгорания. Камера состоит из жаровой трубы 1 и корпуса 2. В передней части жаровой трубы, которую называют фронтовым устройством, размещаются форсунка 3 для подачи топлива и лопаточный завихритель 5. Для уменьшения скорости воздуха в камере на входе в нее (за компрессором) выполняется диффузор 4, благодаря которому скорость воздуха перед фронтовым устройством обычно не превышает 50 м/с.Воздух, поступающий в камеру сгорания из компрессора, делится на две части. Одна часть направляется в зону горения, а вторая часть в зону смешения. Часть воздуха, поступающая в зону горения, в свою очередь делится еще на две части. Первая часть, так называемый первичный воздух (см. рис. 9.4), поступает непосредственно через фронтовое устройство к месту расположения факела распыла топливной форсунки и используется для формирования богатой топливной смеси такого состава, который обеспечивал бы на всех режимах достаточно быстрое и устойчивое сгорание. Вторая его часть (так называемый вторичный воздух ) через боковые отверстия в жаровой трубе поступает в камеру для завершения процесса горения (первичного воздуха для этого недостаточно). Общее количество воздуха, поступающего в зоны горения (т.е.) обеспечивает в ней коэффициент избытка воздуха порядка= 1,6…1,8, что соответствует устойчивому горению, полному сгоранию и температуре порядка 1800…1900 К. Если допустимая температура газов перед турбиной ниже этой величины, необходимый для её уменьшения третичный (или смесительный) воздух поступает в жаровую трубу через задние ряды отверстий или щелей, быстро снижая их температуру до допустимой. При этом важно подчеркнуть, что, если какая-то часть топлива не успеет сгореть до попадания в зону смешения, то дальнейшее ее догорание практически уже не произойдет, так как коэффициент избытка воздуха возрастает до значений, превышающих предел устойчивого горения. Число, расположение и форма отверстий для подвода третичного воздуха подбираются таким образом, чтобы обеспечить желаемое поле температур газа перед турбиной. Подвод первичного и вторичного воздуха в жаровую трубу должен быть организован так, чтобы в зоне горения создавалась нужная структура потока. Эта структура должна обеспечить хорошее смешение топлива с воздухом и наличие мощных обратных токов, обеспечивающих надежное воспламенение свежей смеси на всех режимах работы камеры.
Рис. 9.5. Зона обратных токов в основной камере сгорания Структура потока в передней части жаровой трубы камеры сгорания с так называемым лопаточным завихрителем показана схематично на рис. 9.5. Воздух поступает сюда через завихритель 1, лопатки которого закручивают поток (подобно лопаткам входного направляющего аппарата компрессора). Далее воздух движется вдоль поверхности жаровой трубы в виде конической вихревой струи. Вихревое движения воздуха приводит к понижению давления в области за завихрителем, вследствие чего в эту область устремляется газ из расположенных дальше от фронтового устройства участков жаровой трубы. В результате здесь возникает зона обратных токов, граница которой показана на рисунке линией 5. Топливо-воздушная смесь, образовавшаяся за фронтовым устройством, при запуске двигателя поджигается огненной струей, создаваемой пусковым воспламенителем 6 (см. рис. 9.4). Но в последующем горячие продукты сгорания вовлекаются в зону обратных токов и обеспечивают непрерывное поджигание свежей смеси. Кроме того, горячие газы, циркулирующие в этой зоне, являются источником теплоты, необходимой для быстрого испарения топлива.Могут использоваться и другие схемы основных камер сгорания с несколькими форсунками (несколькими рядами форсунок), с другими способами создания зоны обратных токов и т.д. Но общие принципы организации рабочего процесса в них остаются такими же.
ГОРЕНИЯ В НИХ
Рис. 9.6. Схема форсажной камеры сгорания Состав горючей смеси в форсажной камере отличается от такового в основных камерах сгорания прежде всего тем, что на расчетном режиме их работы температура газа на выходе из неё составляет 2000…2300 К, что может быть достигнуто только при суммарном коэффициенте избытка воздуха , уже не требующем снижения для организации процесса горения. Поэтому в форсажной камере отпадает необходимость разделения её на зону горения и зону смешения. Кроме того, температура среды, в которую впрыскивается топливо, здесь выше, чем в основных камерах сгорания, что облегчает процесс испарения топлива и последующего воспламенения смеси. Но скорость потока газа в форсажных камерах по габаритным соображениям приходится иметь значительно более высокой, чем в основных камерах (порядка нескольких сотен м/с). Поэтому для стабилизации процесса горения в них также организуются зоны обратных токов. Кроме того, в связи с тем, что коэффициент избытка воздухав форсажной камере на её расчетном режиме близок к единице, необходимо обеспечит такое распределение впрыскиваемого топлива по пространству камеры, при котором по возможности было бы исключено местное переобогащение смеси, ведущее к неполному сгоранию.На рис. 9.6 показана типичная схема форсажной камеры сгорания, установленной за турбиной ТРД. На входе в камеру имеется небольшой диффузор 7. За ним расположено фронтовое устройство, состоящее из нескольких стабилизаторов пламени 5 (пластин или колец vобразного сечения) и большого числа (часто нескольких десятков) форсунок 1, объединенных в несколько топливных коллекторов (на рис. 9.6 их два). Большое число форсунок обеспечивает равномерность состава смеси по объему камеры, а наличие нескольких коллекторов позволяет путем их частичного отключения сохранить на пониженных режимах (т.е. при сниженном общем расходе топлива) необходимый для устойчивого горения состав смеси около тех форсунок, которые еще не отключены. studfiles.net Основные разновидности дизельных двигателейМетод впрыска топлива, его степень сжатия и геометрия камеры сгорания – три основных фактора, влияющих на качество смесеобразования. В конечном счете, мощность и шумность «дизеля» зависят от того, насколько равномерно смесь распределяется внутри камеры. Различают два основных класса дизельных двигателей: моторы с разделенной камерой сгорания и с неразделенной. «Дизели» первого из указанных типов обычно применяются в легковом транспорте. Для мотора небольшого объема характерно наличие разделенных камер сгорания, где впрыск осуществляется в дополнительную полость, расположенную в головке блока цилиндров. В свою очередь, здесь надо различать два разных метода смесеобразования: форкамерный (предкамерный) и вихрекамерный. РазделеннаяВ ходе вихрекамерного, равно как и форкамерного процесса сгорания, дизтопливо поступает в предварительную камеру, где перемешивается с воздухом и воспламеняется. Если камера выполнена в форме сферы, воздух может интенсивно закручиваться, образуя вихрь. А форкамерная конструкция предусматривает наличие тонких каналов, при прохождении которых смесь становится однороднее. Как видим, в разделенной камере любого типа топливо сгорает «в два шага». Это способствует снижению нагрузки на поршневую группу. Недостатком же являются не лучшие пусковые качества и увеличение расхода топлива, возникающее из-за дополнительных затрат на перекачивание смеси между камерами.
Различия между форкамерным и вихрекамерным процессами: — В первом случае смесь становится однороднее во время перекачивания, то есть, после воспламенения;— Во втором случае, как можно заметить, однородность смеси гарантируется наличием вихря, а интенсивное перемешивание происходит до воспламенения. Неразделенная«Дизель» с неразделенной камерой сгорания всегда оснащается системой непосредственного впрыска. Такие двигатели, разумеется, намного экономичнее моторов любой другой конструкции. Но применение прямого впрыска на «дизелях» с большой частотой вращения коленвала влечет множество разнообразных проблем. Основными из них являются вибрация и шум, которые становятся наиболее заметными в процессе разгона. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!autozam.ru ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 10Следующая ⇒Форма камеры сгорания значительно влияет на качество процесса смесеобразования, а значит и на мощность и шумность работы двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные. Несколько лет назад на рынке легкового машиностроения доминировали дизели с разделенными камерами сгорания. Впрыск топлива в этом случае осуществляется не в надпоршневое пространство, а в специальную камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров. При этом различают два процесса смесеобразования: предкамерный (его еще называют форкамерным) и вихрекамерный.
При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью. Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в определенный момент топливо хорошо перемешивается с воздухом. Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества. Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона. Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском. СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.
Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении. Существует два типа ТНВД: рядные многоплунжерные и распределительного типа. Рядный ТНВД состоит из отдельных секций по числу цилиндров дизеля, каждая из которых имеет гильзу и входящий в нее плунжер, который приводится в движение кулачковым валом, получающим вращение от двигателя. Секции таких механизмов расположены, как правило, в ряд, отсюда и название - рядные ТНВД. Рядные насосы в настоящее время практически не применяются ввиду того, что они не могут обеспечить выполнение современных требований по экологии и шумности. Кроме того, давление впрыска таких насосов зависит от оборотов коленвала. Распределительные ТНВД создают значительно более высокое давление впрыска топлива, нежели насосы рядные, и обеспечивают выполнение действующих нормативов, регламентирующих токсичность выхлопа. Этот механизм поддерживает нужное давление в системе в зависимости от режима работы двигателя. В распределительных ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам. Эти насосы компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах. В то же время они предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы. Ужесточение в начале 90-х законодательных экологических требований, предъявляемых к дизелям, заставило моторостроителей интенсивно совершенствовать топливоподачу. Сразу же стало ясно, что с устаревшей механической системой питания эту задачу не решить. Традиционные механические системы впрыска топлива имеют существенный недостаток: давление впрыска зависит от частоты вращения двигателя и нагрузочного режима. Это значит, что при низкой нагрузке давление впрыска падает, в результате топливо при впрыске плохо распыляется, попадая в камеру сгорания слишком крупными каплями, которые оседают на ее внутренних поверхностях. Из-за этого уменьшается КПД сгорания топлива и повышается уровень токсичности отработанных газов. Кардинально изменить ситуацию могла только оптимизация процесса горения топливо - воздушной смеси. Для чего надо заставить весь её объём воспламениться в максимально короткое время. А здесь необходима высокая точность дозы и точность момента впрыскивания. Сделать это можно, только подняв давление впрыска топлива и применив электронное управление процессом топливоподачи. Дело в том, что чем выше давление впрыска, тем лучше качество его распыления, а соответственно – и смешивания с воздухом. В конечном итоге это способствует более полному сгоранию топливо-воздушной смеси, а значит и уменьшению вредных веществ в выхлопе. Хорошо, спросите вы, а почему бы не сделать такое же повышенное давление в обычном ТНВД и всей этой системе? Увы, не получится. Потому что есть такое понятие, как "волновое гидравлическое давление". При любом изменении расхода топлива в трубопроводах от ТНВД к форсункам возникают волны давления, "бегающие" по топливопроводу. И чем сильнее давление, тем сильнее эти волны. И если далее повышать давление, то в какой-то момент может произойти обыкновенное разрушение трубопроводов. Ну, а о точности дозирования механической системы впрыска даже и говорить не приходится.
Насос-форсунка устанавливается в головку блока двигателя для каждого цилиндра. Она приводится в действие от кулачка распределительного вала с помощью толкателя. Магистрали подачи и слива топлива выполнены в виде каналов в головке блока. За счет этого насос-форсунка может развить давление до 2200 бар. Дозированием топлива, сжатого до такой степени и управлением угла опережения впрыска занимается электронный блок управления, выдавая сигналы на запорные электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны насос-форсунок. Насос-форсунки могут работать в многоимпульсном режиме (2-4 впрыска за цикл). Это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, что смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Недостаток насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии.
Система питания Common Rail используется в дизелях серийных моделей с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска. Система Common Rail состоит из резервуара – аккумулятора высокого давления (иногда его называют рампой), топливного насоса, электронного блока управления (ЭБУ) и комплекта форсунок, соединенных с рампой. В рампе блок управления поддерживает, меняя производительность насоса, постоянное давление на уровне 1600-2000 бар при различных режимах работы двигателя и при любой последовательности впрыска по цилиндрам. Открытием-закрытием форсунок управляет ЭБУ, который рассчитывает оптимальный момент и длительность впрыска, на основании данных целого ряда датчиков – положения педали акселератора, давления в топливной рампе, температурного режима двигателя, его нагрузки и т. п. Форсунки могуть быть электромагнитными, либо более современными- пьезоэлектрическими. Главные преимущества пьезоэлектрических форсунок - высокая скорость срабатывания и точность дозирования. Форсунки в дизелях c Common rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Сначала поступает крохотная, всего около милиграмма, доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля — двигателя с воспламенением топлива от сжатия — это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно, снижается количество вредных компонентов в выхлопе. Многократная подача топлива за один такт попутно обеспечивает снижение температуры в камере сгорания, что приводит к уменьшению образования окиси азота- одной из наиболее токсичных составляющих выхлопных газов дизеля. Характеристики двигателя с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В системах третьего поколения оно составляет 2000 бар. В ближайшее время в серию будет запущено четвертое поколение Common Rail с давлением впрыска 2500 бар. ТУРБОДИЗЕЛЬ Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя. Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала - "турбоямы". Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха - интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Наддув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения "высотности" двигателя - в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности. В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки. Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Поэтому все современные легковые дизели имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Соmmоn Rail.
Топливный насос высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя (а также бензиновых двигателей, оснащенных системой непосредственного впрыска топлива) является одним из наиболее сложных узлов системы топливоподачи дизельных двигателей. Топливные насосы предназначены для подачи в цилиндры дизеля под определенным давлением и в определенный момент точно отмеренных порций топлива, соответствующих данной нагрузке. По способу впрыска различают топливные насосы непосредственного действия и с аккумуляторным впрыском. В топливном насосе непосредственного действия осуществляется механический привод плунжера, а процессы нагнетания и впрыска протекают одновременно. В каждый цилиндр секция топливного насоса подает необходимую порцию топлива. Требуемое давление распыливания создается движением плунжера насоса. У топливного насоса с аккумуляторным впрыском привод рабочего плунжера осуществляется за счет сил давления сжатых газов в цилиндре двигателя или с помощью специальных пружин. На мощных тихоходных дизелях применяют аккумуляторные топливные насосы с гидравлическими аккумуляторами. В системах с гидравлическими аккумуляторами процессы нагнетания и впрыска протекают раздельно. Предварительно топливо под высоким давлением нагнетается насосом в аккумулятор, из которого поступает к форсункам. Эта система обеспечивает качественное распыливание и смесеобразование в широком диапазоне нагрузок дизеля, но из-за сложности конструкций такой насос широкого распространения не получил. Современные дизели используют технологию с управлением электромагнитными клапанами форсунок от микропроцессорного устройства (такое сочетание называется «common rail»). Топливные насосы высокого давления могут быть рядными, V-образными (многосекционными) и распределительными. В рядных ТНВД насосные секции располагаются друг за другом, и каждая подает топливо в определенный цилиндр двигателя. В распределительных ТНВД, которые бывают одноплунжерными и двухплунжерными, одна насосная секция подает топливо в несколько цилиндров двигателя.
Работа секции рядного ТНВД Устройство распределительного ТНВД: 1. редукционный клапан; 2. всережимный регулятор; 3. дренажный штуцер; 4. корпус насосной секции высокого давления в сборе с плунжерной парой и нагнетательными клапанами; 5. топливоподкачивающий насос; 6. лючок регулятора опережения впрыска; 7. корпус ТНВД; 8. электромагнитный клапан выключения подачи топлива; 9. кулачково-роликовое устройство привода плунжера. Подачу топлива из бака в ТНВД обеспечивает топливоподкачивающий насос (5), а редукционный клапан (1) поддерживает стабильное давление на входе в насосную секцию ТНВД, которая расположена в корпусе (4). Плунжерная пара насосной секции представляет собой золотниковое устройство, регулирующее количество впрыскиваемого топлива и распределяющее его по цилиндрам дизеля в соответствии с порядком их работы. Всережимный регулятор (2) обеспечивает устойчивую работу дизеля в любом режиме, задаваемом водителем с помощью педали акселератора, и ограничивает максимальные обороты коленчатого вала, а регулятор опережения впрыска топлива (6) изменяет момент подачи топлива в цилиндры в зависимости от частоты вращения коленвала. Топливоподкачивающий насос подает в ТНВД топливо в гораздо большем объёме, чем требуется для работы дизеля. Излишки возвращаются в бак через дренажный штуцер (3). Что касается электромагнитного клапана (8), то он предназначен для остановки дизеля. При повороте ключа в замке зажигания в положение «выключено» электромагнитный клапан перекрывает подачу топлива к плунжерной паре, а значит, и в цилиндры дизеля, это и требуется, чтобы заглушить силовой агрегат. В зависимости от давления и продолжительности впрыска, а также от величины цикловой подачи топлива существуют следующие модели рядных ТНВД: — М (4…6 цилиндров, давление впрыска до 550 бар)— А (2…12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)— P3000 (4…12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)— P7100 (4…12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)— P8000 (6…12 цилиндров, давление впрыска до 1300 бар)— P8500 (4…12 цилиндров, давление впрыска до 1300 бар)— R (4…12 цилиндров, давление впрыска до 1150 бар)— P10 (6…12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)— ZW (M) (4…12 цилиндров, давление впрыска до 950 бар)— P9 (6…12 цилиндров, давление впрыска до 1200 бар)— CW (6…10 цилиндров, давление впрыска до 1000 бар)— h2000 (5…8 цилиндров, давление впрыска до 1350 бар) [править]Общее устройство ТНВД Основные части ТНВД: § Корпус. § Крышки. § Всережимный регулятор § Муфта опережения впрыска. § Подкачивающий насос. § Кулачковый вал. § Толкатели. § Плунжеры с поводками или зубчатыми втулками, § Гильзы плунжеров. § Возвратные пружины плунжеров. § Нагнетательные клапаны. § Штуцеры. § Рейка. Принцип действия ТНВД: Вращение кулачковый вал получает через муфту опережения впрыска и зубчатую передачу от коленчатого вала. При вращении кулачкового вала кулачок набегает на толкатель и смещает его, а он в свою очередь, сжимая пружину, поднимает плунжер. При поднятии плунжера он вначале закрывает впускной канал, а затем начинает вытеснять топливо, находящееся над ним. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан, открывшийся за счёт давления, и поступает к форсунке. В момент движения плунжера вверх винтовой канал, находящийся на нём, совпадает со сливным каналом в гильзе. Остатки топлива, находящиеся над плунжером, начинают уходить на слив через осевой, радиальный и винтовой каналы в плунжере и сливной в гильзе. При опускании плунжера за счёт пружины открывается впускной канал, и объём над плунжером заполняется топливом от подкачивающего насоса. Изменение количества подаваемого топлива к форсунке осуществляется поворотом плунжеров от рейки через всережимный регулятор. При повороте плунжера, если винтовой канал совпадёт со сливным раньше, то впрыснуто топлива будет меньше. При обратном повороте каналы совпадут позже, и впрыснуто топлива будет больше. На некоторых ТНВД (например, ТНВД трактора Т — 130) часть секций отключается на холостых оборотах, соответственно, отключается и часть цилиндров двигателя. [править]Дополнительные агрегаты ТНВД Муфта опережения впрыска — служит для изменения угла опережения впрыска в зависимости от оборотов. По принципу действия является механизмом, использующим центробежную силу. Устройство: § Ведущая полумуфта. § Ведомая полумуфта. § Грузы. § Стяжные пружины грузов. § Опорные пальцы грузов Принцип действия: При минимальных оборотах грузы за счёт пружин стянуты к центру и положение между муфтами является исходным, при этом угол опережения впрыска находится в пределах отрегулированного параметра. При увеличении оборотов центробежная сила в грузах возрастает и разводит их, преодолевая сопротивление пружин. При этом муфты поворачиваются относительно друг друга и угол опережения впрыска увеличивается. Всережимный регулятор — служит для изменения количества подачи топлива в зависимости от режимов работы двигателя: запуск двигателя, увеличение/уменьшение оборотов, увеличение/уменьшение нагрузки, остановка двигателя. Устройство: § Корпус. § Крышки. § Державка. § Грузы. § Муфта. § Рычаги. § Скоба-кулисы. § Регулировочные винты. § Оттяжные пружины. Принцип действия: Запуск двигателя — перед запуском рейка за счёт пружины находится в положении максимальной подачи топлива, поэтому при запуске в двигатель подаётся максимальное количество топлива. Это способствует быстрому запуску. Как только двигатель начнёт развивать обороты, и центробежная сила в грузах начнёт расти, они, преодолевая сопротивление пружин, начнут расходиться в стороны и внутренними своими рычагами давить на муфту, которая будет воздействовать на рычаг, а рычаг будет тянуть рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты установятся в соответствии с натягом пружин. Увеличение оборотов — при нажатии на педаль «газа» натягивается пружина, которая действует на рычаг рейки и муфту. Муфта и рейка смещается, при этом преодолевается центробежная сила в грузах. Рейка смещается в сторону увеличения подачи топлива, и обороты растут. Увеличение нагрузки — при увеличении нагрузки и неизменном положении педали «газа» обороты снижаются, центробежная сила в грузах тоже. Грузы складываются и дают возможность сместиться муфте, рычагу и рейке в сторону увеличения подачи топлива. При снижении нагрузки обороты начинают увеличиваться, центробежная сила в грузах тоже, грузы начинают расходится и внутренними рычагами смещать муфту, рычаг и рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Обороты при этом прекращают расти. Остановка двигателя — при остановке двигателя поворачивается скоба, кулиса скобы воздействует на рычаг, а рычаг — на рейку. Рейка перемещается настолько в сторону уменьшения подачи, что подача прекращается, и двигатель останавливается Система охлаждения поддерживает оптимальный тепловой режим двигателя путем регулируемого отвода теплоты от наиболее нагревающихся деталей.При недостаточном отводе теплоты двигатель перегревается, из-за чего: • не развивает максимальной мощности • увеличивается расход топлива • быстро изнашиваются детали из-за недостаточной смазки Принудительный отвод теплоты в двигателях осуществляется с помощью воздушной и жидкостной систем охлаждения (воздух и жидкость). Жидкостные системы охлаждения более эффективны в работе, создают меньший шум, и обеспечивает лучший пуск в условиях низких температур. Жидкостная система охлаждения двигателя состоит из следующих элементов: • рубашки охлаждения - пространства, вокруг цилиндров двигателя и их головок, заполненного охлаждающей жидкостью• радиатора - устройства, служащего для охлаждения нагретой жидкости. Это теплообменник, в котором теплота жидкости передается потоку воздуха • патрубков, соединяющих рубашку охлаждения и радиатор • жидкостного насоса центробежного типа, обеспечивающего циркуляцию жидкости • термостата - автоматического клапана, способствующего ускорению прогрева двигателя и регулирующего количество жидкости, проходящей через радиатор. Двигатель не прогрет - закрыт клапан термостата - работает малый круг циркуляции. Двигатель прогрет - клапан термостата открывается и жидкость циркулирует по большому кругу • вентилятора, служащего для повышения скорости и количества воздуха, проходящего через радиатор • жалюзей, поддерживающих тепловой режим двигателя • заливной горловины с пробкой (в пробке имеются клапаны, через которые внутренняя система охлаждения сообщается с атмосферой) В закрытых системах охлаждения поддерживается избыточное давление (до 100 кПа) вследствие чего температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 120°С. Оптимальным температурным режимом двигателя является такой, при котором температура охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров находится в пределах 80-100°С. Некоторые марки автомобилей оснащены предпусковыми подогревателями, что облегчает пуск двигателя и замедляет изнашивание цилиндров и поршней. mykonspekts.ru
zero-100.ru Типы камер сгорания - Энциклопедия по машиностроению XXL
На первом этапе расчета выбирают тип камеры сгорания, число пламенных труб, теплонапряженность q, коэффициент избытка первичного воздуха = 1,1- 1,3 (включая воздух для охлажде- [c.263] РИС. 74. Типы камер сгорания дизелей [c.171] Наконец, третий тип камеры сгорания, показанный на фиг. 144, представляет собой группу небольших камер прямоточного типа, работающих совместно. В такой конструкции число горелок или форсунок равно числу маленьких камер. Воздух поступает из одного общего источника (от компрессора), распределяется между камерами и, пройдя их и смешавшись с продуктами сгорания топлива в виде горячих газов, поступает к турбине. [c.193] Темпе- Тип горелочного устройства Тип камеры сгорания Условия сгорания топлива Давление Тепловое напряжение Минимальный коэффициент избытка кислорода, в Состав сухих продуктов горения, % объемн. [c.96] Время запуска. Важной характеристикой системы запуска является время запуска в полете — от начала запуска до выхода ГТД на обороты высотного малого газа. Чем меньше это время, тем меньше потеря высоты самолета при запуске, а следовательно, при необходимости можно сделать больше попыток запуска при одной и той же потере высоты. Надежность и время запуска, кроме указанных эксплуатационных факторов, зависят от типа камер сгорания. В кольцевой камере сгорания воспламенение основного топлива происходит быстрее, чем в двигателе с индивидуальными камерами, где распространение (переброс) пламени по всем камерам больше зависит от скорости и высоты полета. Например, [c.68] ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ. ОСОБЕННОСТИ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА [c.62] В ГТУ типового ряда ЗА применен новый тип камеры сгорания — кольцевая (рис. 7.1, 7.2), более компактная с горизонтальной компоновкой на корпусе установки. По периметру расположены 24 гибридные горелки (см. рис. 3.21). Увеличение числа горелок и одновременное уменьшение их габаритных размеров позволяют добиться еще более укороченного факела 238 [c.238] В течение второго периода происходит сгорание всего топлива, впрыснутого в течение первого периода. Протекание процесса сгорания во втором периоде зависит от следующих факторов продолжительности первой фазы, количества подаваемого топлива в цилиндр, степени завихренности воздуха в цилиндре, типа камеры сгорания. [c.282] В двигателях с камерами вихревого типа камера сгорания также состоит из двух частей, основной и вихревой, соединенной с основной камерой широким каналом, расположенным тангенциально по отношению к днищу поршня. [c.76] Однокамерные дизели. На рис. И. 105 представлена схема однокамерного дизеля с одним из типов камер сгорания над поршнем. Воздух, поступивший в дизель, при движении поршня к в. м. т. сжимается. Вблизи в. м. т. в камеру сгорания через форсунку топливным насосом под давлением 25,0—30,0 МПа (255—306 кгс/см ) и выше впрыскивается топливо. Диаметр отверстий в форсунке 0,15—0,45 мм, поэтому топливо мелко распыливается и, смешиваясь со сжатым воздухом, воспламеняется и сгорает. Образовавшиеся газы расширяются, производя работу, и затем удаляются. [c.247] Поршень I изготовлен из высококремнистого алюминиевого сплава. В головке поршня имеются три канавки, в которые вставлены поршневые кольца. В толстостенном днище поршня выполнена открытая тороидальная неразделенного типа камера сгорания. Поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова или другого антифрикционного материала для улучшения приработки поршня к гильзе. Юбки поршней в нижней части имеют боковые выемки для прохода противовесов вала при его вращении. [c.44] Максимальный диаметр горловины ограничивается возможностью размещения клапанов в головке блока при заданных диаметре D цилиндра, конструктивной схеме газораспределения и типе камеры сгорания. В связи с этим значение d ov впускного клапана, полученное по формуле (343), не должно быть больше [c.284] Типы камер сгорания [c.78] Форсунка предназначена для введения топлива в цилиндр и для распыливания его на мельчайшие капли. Требования, предъявляемые к форсунке в отношении качества распыливания, определяются в основном типом камеры сгорания. [c.248] Тип камеры сгорания и способ смесеобразования [c.121]Смесеобразование в дизелях и типы камер сгорания [c.206] Для быстрого испарения топлива в воздушной среде, имеющей в конце процесса сжатия (даже если наддув отсутствует) сравнительно высокую температуру (примерно 750—800 К) и давление (примерно 3,2—3,8 МПа), необходимо топливо впрыскивать в камеру сгорания под высоким давлением. Его среднее значение в зависимости от типа камеры сгорания и скоростного режима двигателя составляет 20— 80 МПа. [c.57] Для эффективного протекания процесса сгорания необходимо, чтобы к концу сжатия в камере сгорания и.мелось организованное движение смесп. Скорость и направление движения смеси зависят от системы впуска, частоты вращения коленчатого вала п типа камеры сгорания. [c.98] На рис. 99 для дизелей с различными типами камер сгорания приведены зависимости содержания N0 . и СО от нагрузки. Наименьшие значения концентраций N0,. и СО достигаются прп использовании вихревой камеры. [c.174] Для авиационных двигателей следует добавить малые габаритные размеры и массу. Основными типами камер сгорания являются трубчатые, кольцевые и трубчато-кольцевые. В большинстве современных конструкций камер сгорания для повышения качества организации рабочего процесса используют закрутку потока с помощью центробежных фо унок, фронтовых устройств и воздушных завихрителей, устанавливаемых перед основной кольцевой зоной горения камер сгорания с двухступенчатым сжиганием топлива, обеспечиваюших сравнительно низкий уровень вредных выбросов. На рис. 1.10 показан вариант конструкции современной камеры сгорания. Разработка и доводка камер сгорания КС — трудоемкий процесс, пока не поддающийся достаточно надежному теоретическому расчетному обоснованию. Обычно в первичной зоне КС создается область интенсивно закрученного вихревого потока, что сопровождается некоторым падением давления, но обусловливает появление таких важных положительных моментов, как повышение эффективности сгорания устойчивая работа равномерное поле температуры легкий запуск пониженная эмиссия загрязняющих веществ сравнительно малая длина камеры. [c.32]
Процесс сгорания в ТКВРД и типы камер сгорания. Коэффициент выделения тепла и к.п.д. камеры сгорания. [c.175] Разработаны специальные станки с несколькими электро-эрозионными головками. Чаще всего применяются станки с двумя и тремя го.човками, но для некоторых целей разработаны станки с девятью головками. Для цилиндрических деталей, типа камер сгорания, с большим количеством отверстий по периметру обычно применяются поворотные столы с приводом от шаговых двигателей. [c.214] Высота головок цилиндров карбюраторных двигателей с жидкостным охлаждением (зависит от типа камеры сгорания) Нтоп = (1.0 1,2) 0-, в двигателях с полусферическими камерами сгорания Ягод = (1,6 -ь 2,0) в карбюраторных двигателях с воздушным охлаждением высота отъемных головок Ягол = = (1,25 -7- 1,80) Д и головок на резьбе Ягол = (1,4 1,5) О, где В — диаметр цилиндра. [c.122] Высота головок цилиндров дизелей зависит также от типа камеры сгорания и, кроме того, от угла наклона и размеров форсунки. В дизелях с жидкостным охлаждением Я л = (0,81,2)0, в дизелях с воздушным охлаждением Ягол = (1,0 1,7)0. [c.122] Несмотря на появление новых типов камер сгорания, экономичность работы двигателей с воспламенением от сжатия мало изменяется и удельные расходы топлива сравнительно редко получаются пиже 200—230 г/э. л.-час, даже в условиях заводских испытаний. Некоторое исключение, и то не всегда, представляют двигатели со струйным распыливанием сравнительно большого Jштpaжa (О > 120 мм) и некоторые двигатели с комбинированными камерами. [c.219] Дизели относят к двигателям с внутренним смесеобразованием. Впрыск топлива в цилиндр двигателя производится в конце процесса сжатия через форсунку, скорость струи топлива достигает 150— 400 м/ с. Трение о воздух струи топлива и его гидродинамическое воздействие вызывают разрушение струи на капельки диаметром 2—3 MKbi. Хорошее протекание процесса сгорания будет в том случае, если впрыскиваемое топливо будет равномерно распределено в заряде воздуха и тонко и однородно распылено. Распыливание топлива и организация движения воздуха и рабочей смеси в цилиндре зависят от применяемой топливоподающей аппаратуры и типа камеры сгорания. [c.81] В иреднолагаемых изделиях с тарельчатыми соплами форма пх дозвуковых частей будет определяться типом камеры сгорания, ее засноложенпем и другими особенностями конструкции. При отсутствии информации подобного рода естественно, как ив [1], начать с простейшей (хотя и нереализуемой) прямой звуковой лпнпп - отрезка прямой, параллельной оси симметрии. В таком случае при = О и Хао = 1 геометрия минимального сеченпя определяется единственной [c.558] Для двигателей с внутренним смесеобразованием также большое значение придается сочетанию параметров топливонодающей аппаратуры с принятым методом смесеобразования и типом камеры сгорания. Принимаются меры для достижения хорошего теплоиспользования при сравнительно нерезком нарастании давления в процессе сгорания топлива. За последний период времени и для этих двигателей разрабатываются мероприятия по снижению токсических составляющих и дымности продуктов сгорания. [c.60] Отношение F IVk для заданного типа камеры сгорания зависит от отношения S/D, рабочего объема цилиндра F, и стеиени сжатия е. Отношение Fk /Fk наименьшее у полусферической камеры сгорания (рнс. 82, е). [c.157] По всей вероятности, наименее псщходящий тип камеры сгорания для получения удовлетворительных экологических и экономических показателей. Представляет интерес только для анализа получаемых результатов по сравнению с другими камерами [12]. [c.17] Концентрация СН в продуктах сгорания по мере увеличения степени рециркуляции возрастает для всех типов камер сгорания вследствие общего недостатка окислителя. При этом минимальная концентрация наблюдается для плоской камеры, а максимальная - для крестооб- [c.27] mash-xxl.info Открытый и закрытый тип камеры сгорания газового котла: что выбрать?Газовые котлы классифицируют по нескольким основным факторам, одним из которых является тип камеры сгорания. Существуют агрегаты с закрытой и открытой камерой сгорания. В открытой камере сгорания потребление кислорода происходит за счет естественной тяги прямо из помещения, в котором, собственно, и находится газовый котел. Внутри этого же помещения происходит освобождение продуктов горения. Это является существенным недостатком котлов такого типа. Чтобы избежать крайне негативного влияния на здоровье от их эксплуатации, в помещениях, где установлено оборудование, обязательно должна быть качественная, постоянно действующая вентиляция. Как правило, открытой камерой сгорания оснащены мощные (свыше 30 кВт) напольные модели газовых котлов, устанавливаемые в специальных котельных или нежилых помещениях, в которых есть специальный дымоход длиной около 4 метров. Такие меры гарантируют обеспечение естественной тяги и достаточное поступление воздуха, чтобы сгорание природного газа было полным без образования угарного газа. Особенности закрытой камеры сгорания Турбированная камера сгорания отличается рядом преимуществ. Большинство настенных моделей газовых котлов небольшой мощности (до 35 Квт), применяемых в быту, оборудованы именно камерой сгорания закрытого типа. Конструкция коаксиального дымохода «труба в трубе» обеспечивает приток уличного воздуха и безопасный процесс горения. Продукты сгорания удаляются из помещения наружу принудительно через отверстие внутри трубы дымохода. Из-за такой системы труб перегревания дымохода не происходит. В эксплуатации оборудование с камерой такого устройства надежно и безопасно. Ко всему, нет необходимости в помещении с газовым котлом ни устанавливать дополнительную систему вентиляции, ни постоянно его проветривать. Минус в этом случае только один – энергозависимость, так как система вентиляторов работает от электричества. Коаксиальный дымоход выполняется с горизонтальным наклоном для обеспечения активной тяги. Причем, стоимость такого дымохода ниже вертикального дымохода для образования естественной тяги. Так что газовый котел с закрытой камерой – это еще и гораздо более экономичное решение для частного дома. Особенности установки компенсаторов, их достоинства и недостаткиПайка полипропиленовых труб своими руками - ничего сложного www.684015.ru Типы камер сгорания дизельных двигателейФорма камеры сгорания значительно влияет на качество процесса смесеобразования, а значит и на мощность и шумность работы двигателя. Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные. Несколько лет назад на рынке легкового машиностроения доминировали дизели с разделенными камерами сгорания. Впрыск топлива в этом случае осуществляется не в надпоршневое пространство, а в специальную камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров. При этом различают два процесса смесеобразования: предкамерный (его еще называют форкамерным) и вихрекамерный. При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью. Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в определенный момент топливо хорошо перемешивается с воздухом. Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества. Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.
diesel-tis.com | |||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
В результате были разработаны два новых типа систем питания – в первом форсунку и плунжерный насос объединили в один узел (насос-форсунка), а в другом ТНВД начал работать на общую топливную магистраль (Common Rail), из которой топливо поступает на электромагнитные (или пьезоэлектрические) форсунки и впрыскивается по команде электронного блока управления. Но с принятием Евро 3 и 4 и этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизелей внедрили сажевые фильтры и катализаторы.
