Форкамера что это такое: Форкамера: что это такое?

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
• Система форкамерно-факельного зажигания
• Плюсы и минусы предкамерных двигателей

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.

 

Как работает форкамерный дизельный двигатель

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.

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.

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.

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.

Ford изучает форкамерное зажигание по мотивам F1, как Maserati использует

| Особенности

Ваш следующий Ford F-150 может иметь некоторые хитрости с двигателем MC20, вдохновленным F1.

Дизельные двигатели, используемые для инициирования сгорания в форкамере, в которой размещалась свеча накаливания для холодного запуска, но причудливый непосредственный впрыск под высоким давлением в значительной степени убрал форкамеру. Недавно мы узнали, что двигатель Maserati MC20 Nettuno V-6 2022 года возрождается — в бензин — как способ увеличить скорость горения и извлечь больше работы и производительности из воздушно-топливной смеси. Теперь мы слышим, что Ford работает с FEV, инженерно-консалтинговой компанией, и Национальной лабораторией Ок-Риджа над двигателем с форкамерой, нацеленным на повышение эффективности.

Трехлетний проект стоимостью 10 миллионов долларов, частично финансируемый Министерством энергетики, направлен на разработку «Высокоэффективного форсированного двигателя следующего поколения». В частности, усилия направлены на повышение эффективности на 23% и снижение массы двигателя на 15% по сравнению с 3,5-литровым двигателем EcoBoost V-6 в пикапе Ford F-150 2016 года. Таким образом, в то время как Формула-1 и двигатель Nettuno Maserati MC20 (на фото ниже) используют эту концепцию для обеспечения максимальной производительности, Ford, FEV, ORNL и федеральные власти больше заинтересованы в эффективности. К счастью, они часто являются двумя сторонами одной медали.

Как выглядит форкамерное зажигание?

В верхней центральной части цилиндра находится камера гораздо меньшего размера, в которой есть собственная топливная форсунка и свеча зажигания. Команда Ford рассматривает возможность втиснуть туда еще и инжектор сжатого воздуха. Он соединен с основной камерой отверстиями, достаточно большими, чтобы обеспечить такое же сжатие в форкамере, как и в главном цилиндре, но достаточно маленькими, чтобы, когда в форкамере происходит сгорание, он выходил из этих отверстий в виде струй огня, которые помогают воспламенить смесь в главном цилиндре. камера.

Подход Форда может гарантировать наличие богатой, легко воспламеняющейся смеси возле свечи зажигания с форкамерой. Насколько мы понимаем, отверстия форкамеры Maserati MC20 достаточно велики, чтобы топливо, впрыскиваемое в основную камеру или всасываемое через форсунку, могло попасть внутрь. И в концепции Ford, и в Maserati используется портовый впрыск в дополнение к прямому инжектору в основной камере, что означает, что форкамерная система Ford имеет три форсунки (вероятно, работающие при двух разных давлениях).

Как форкамерное зажигание повышает эффективность?

В проекте, финансируемом Министерством энергетики, основное внимание уделяется пяти отдельным направлениям: уменьшение детонации двигателя, разбавленное (бедное) сгорание, управление температурным режимом, снижение трения и снижение веса. Концепция форкамеры помогает с первыми двумя, способствуя более быстрому сгоранию. Чем быстрее сгорает смесь, тем меньше необходимости рано зажигать свечу зажигания (пока поршень все еще движется вверх), чтобы вся смесь сгорела. Более позднее зажигание искры при сжигании всего топлива снижает температуру. Это снижает вероятность образования горячих точек, вызывающих детонацию (более холодное горение также снижает загрязнение NOx). Наконец, позже, более быстрое сгорание означает, что больше полезной силы от сгорания воздействует на коленчатый вал, когда он идет вниз. Бедные смеси по своей природе экономят топливо, но, как правило, их труднее воспламенить. Форсунки форкамеры помогают воспламенить обедненную смесь в основной камере.

Работает ли он и сколько топлива может сэкономить?

Исследования, опубликованные на сегодняшний день, показывают, что скорость горения выше, чем у параллельной концепции, которая включает ускорение сгорания за счет инициирования его тремя свечами зажигания в обычной камере сгорания. Это же исследование показывает, что все усилия команды по снижению детонации окупаются за счет увеличения степени сжатия с исходного уровня 10:1 до 13:1–15:1, что повышает эффективность использования топлива на 6-8 процентов. Суммарное усилие разбавленного сгорания позволяет двигателю работать в диапазоне от 30 до 50 процентов с охлаждением системы рециркуляции отработавших газов, что увеличивает эффективность использования топлива еще на 2-5 процентов.

Что составляет остальную часть 23-процентного повышения эффективности использования топлива?

Другие технологии снижения детонации включают: улучшенное охлаждение камеры сгорания с помощью разделенной системы охлаждения, в которой приоритет отдается охлаждению головки цилиндров, усиленному охлаждению поршня, а также седлам и направляющим клапана с высокой теплопроводностью. Улучшению разбавленного сгорания также способствует усовершенствованная, вероятно, электрифицированная система турбонаддува. Еще одним важным фактором является бесступенчатая регулировка фаз газораспределения, которая позволяет работать по циклу Миллера, который включает очень позднее закрытие впускных клапанов для снижения нагрузки сжатия на коленчатый вал, при этом опираясь на наддув для обеспечения достаточного количества наддувочного воздуха / EGR (Миллер в основном Аткинсон плюс наддув) . Этому приписывают 2,5-3,5 процента.

Конструкция с длинным ходом и узким каналом (соотношение диаметра цилиндра/хода 3:4) обеспечивает благоприятное соотношение площади поверхности к объему, сокращает расстояние перемещения пламени и обеспечивает высокую скорость поршня, что улучшает движение заряда, что улучшает воздушно-топливную перемешивание и скорость горения. Остальное откусывается небольшими апгрейдами, некоторые из которых уже есть (например, 2-4 процента от повышения с шести до десяти скоростей в трансмиссии и 3-4 процента для автостопа/старта). Львиная доля снижения веса (13,6 процента) приходится на упрощенный клапанный механизм и выхлопную систему, а также на встроенный головной/выпускной коллектор, ставший возможным благодаря переходу на рядную шестерку. Кованый масляный поддон из углеродного волокна дает еще 2,7 процента, а 3D-печать оптимизированной головки блока цилиндров дает еще 1,2 процента.

Нас мучает мысль о Ford F-150, оснащенном системой сгорания по аналогии с F1 и рядным шестицилиндровым двигателем с двойным турбонаддувом, как у BMW.

Trending Pages

• Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей

• Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — лучшие модели гибридных автомобилей

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это наиболее экономичные пикапы, которые можно купить

• Это внедорожники, предлагающие лучшие бензинские пробеги

Трендовые страницы

• Лучшие электромобили — верхние модели электроэнергии. Много ли Тесла? Вот разбивка цен

• Лучшие гибридные автомобили — лучшие модели гибридных автомобилей

• Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

• Это самые экономичные пикапы, которые вы можете купить

• Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Honda подает патент на форкамерную систему зажигания

Honda подает патент на форкамерную систему зажигания | Визордаун

Перейти к основному содержанию

1. Главная
2. Новости
3. Новые мотоциклы

Форкамерное зажигание существует уже несколько десятилетий, хотя эти патенты Honda могут свидетельствовать о том, что эта технология впервые была использована на двухколесном транспорте!

Simon Hancocks

Пн, 21 декабря 2020 г.

НОВЫЕ патенты Honda показывают, что, возможно, впервые форкамерное зажигание можно использовать на серийном мотоцикле.

В новой системе используется небольшая камера, которая позволяет свече зажигания воспламенять топливно-воздушную смесь до того, как она распространится в основную камеру сгорания. Форкамера отделена от камеры сгорания серией небольших отверстий, которые предназначены для разделения фронта пламени (передняя кромка расширяющегося взрыва) на более мелкие взрывные струи. Именно эта функция позволяет двигателю использовать более бедную смесь, которая производит меньше вредных выбросов.

2021 Представлена ​​Honda X-ADV

Технология, которую Honda предлагает в патенте, отличается от той, что используется в автомобилях F1 на стартовой решетке. Предкамера, показанная в патенте, может вращаться, в то время как на такте сгорания камера вращается, позволяя газам проходить через нее, а на такте сжатия она поворачивается, показывая герметичную сторону.

В патенте Honda также используются две форсунки, одна из которых используется для подачи топлива в камеру сгорания, а вторая используется только для подачи топлива в форкамеру.

Что такое форкамерное зажигание и как оно помогает?

Предкамерное зажигание — это именно то, на что это похоже, небольшая камера, которая обычно отделена от основной камеры сгорания. Используются два типа систем: активные и пассивные форкамерные системы зажигания. Активные предкамерные системы (как и патент Honda) содержат свечу зажигания и топливную форсунку. Смесь беднее, чем в стандартном двигателе. Затем эта обедненная смесь воспламеняется, при этом фронт пламени перемещается из форкамеры в основную камеру сгорания двигателя. 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.

Связанные статьи

Пассивные форкамерные системы имеют только источник воспламенения, такой как свеча зажигания.