Камера внутреннего сгорания: Камера сгорания - это... Что такое Камера сгорания?

Содержание

Камера сгорания — это… Что такое Камера сгорания?

Схема работы 4-тактного двигателя внутреннего сгорания

Камера сгорания — объём, образованный совокупностью деталей двигателя или печи (в последнем случае камера сгорания называется топкой) в котором происходит сжигание горючей смеси или твердого топлива. Конструкция камеры сгорания определяется условиями работы и назначением механизма/печи в целом; как правило используются жаропрочные материалы. Камера сгорания — устройство предназначеное для организации процеса горения ТВС.

Камеры сгорания ГТД

Типичная схема

Горячий газ занимает гораздо больший объем, чем горючая смесь, поступающая на вход в двигатель. Тем самым создается дополнительное давление, которое может двигать поршень или вращать турбину. Энергия также идет на создание дополнительной тяги при выходе газа из сопла.

Стехиометрическая камера

Форсажная камера

Для увеличения тяги в турбореактивном двигателе за турбиной можно поместить вторую, т.

н. форсажную камеру сгорания, в которой газ может нагреваться до такой же температуры, как и в прямоточном воздушно-реактивном двигателе. Форсажная камера представляет собой цилиндрическую трубу с соплом регулируемого сечения на выходе.

Требования к камере сгорания ГТД

Камера сгорания — один из самых сложных элементов конструкции двигателя. В настоящее время она должна удовлетворять следующим десяти требованиям:

Высокое значение коэффициента полноты сгорания η, равного отношению энергии, выделяющейся при сжигании 1 кг топлива к теплотворной способности топлива. Типичные значения η — 0,98..0,99.
Малые потери полного давления , так как это ведет к уменьшению тяги. Типичные значения δ: 3% (противоточные камеры), 6% (прямоточные), 8% (двухконтурные двигатели).
Малые габариты камеры для облегчения веса. При этом длина камеры обычно в 2—3 раза больше высоты.
Обеспечение широкого диапазона изменения параметров (расхода воздуха, топлива) — обеспечение возможности работать на разных режимах: , где
L₀ — стехиометрический коэффициент (количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива, принимается ≈0,1488).
Обеспечение заданной эпюры распределения температуры в выходном сечении камеры при минимальной неравномерности этой температуры в окружном направлении (при большой степени неравномерности может сгореть сопловой аппарат).
Надёжный запуск камеры при температурах до -60 °С, в том числе полетный запуск на высоте 7 км.
Малая дымность отработанных газов (для визуальной незаметности).
Концентрация токсических веществ в выхлопных газах на срезе сопла не должна превышать нормы ИКАО — более важное требование. Наиболее существенные концентрации у веществ CO, C_nH_m, NO_x.
Отсутствие вибрационного горения (автоколебаний).

Определенный срок службы (минимально 4000 часов до ремонта, 20 000 часов всего — это порядка 2 лет).

Литература

Михайлов А.И. и др. Рабочий процесс и расчет камер сгорания газотурбинных двигателей: Труды Московского ордена Ленина авиационного института имени Серго Орджоникидзе, вып. 106. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1959.

Камера сгорания — Карта знаний

Источник: Википедия

Связанные понятия

Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.

Подробнее: Бензиновый двигатель внутреннего сгорания

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС) — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.

ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу. Четырёхтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня (такта). Начиная с середины XX века — наиболее распространённая разновидность поршневого ДВС, особенно в двигателях средней и большой мощности. Нефтяной двигатель (также керосиновый двигатель, двигатель с калильной головкой, калоризаторный двигатель, полудизель) — двигатель внутреннего сгорания, воспламенение топлива в котором происходит в специальной калильной головке — калоризаторе. Двигатель может работать на различных видах топлива: керосине, лигроине, дизельном топливе, сырой нефти, растительном масле и т. д. Форсажная камера (форкамера или ФК) — камера сгорания в турбореактивном двигателе, расположенная за его турбиной.

Упоминания в литературе

Термическая эффективность и, следовательно, эффективность, с которой топливо используется для совершения полезной работы, непосредственно связана со степенью сжатия. Чем выше степень сжатия, тем меньше топлива будет использовано для получения той же самой мощности. Типичные значения степеней сжатия от 18:1 до 22:1, используемые в дизельных двигателях, частично объясняют, почему они так эффективно работают. Вдобавок к этому, для полной реализации преимуществ этой высокой степени сжатия на дизельном двигателе никогда не используется дроссельная заслонка. Другими словами, он всасывает как можно больше воздуха, практически так же, как и бензиновый двигатель при широко открытой дроссельной заслонке. Вместо ограничения количества воздуха, поступающего в двигатель, с помощью дроссельной заслонки мощность двигателя регулируется с помощью изменения количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Это значит, что даже при низких уровнях мощности (когда в камеру сгорания впрыскивается очень малое количество топлива) дизельный двигатель сжимает воздух в цилиндре очень сильно; при этом выделяется столько тепла, что его достаточно для воспламенения даже очень обедненной смеси.

Однако когда дросселируется двигатель с искровым зажиганием (бензиновый двигатель), то количество воздуха, втягиваемого в цилиндры, уменьшается, и так как это эффективная степень сжатия, то в результате топливная эффективность при частично закрытой дроссельной заслонке тоже уменьшается. Воспламенение рабочей смеси в камере сгорания происходит по двум причинам: во-первых – из-за возникшего высокого давления (напомним, что поршень при достижении ВМТ сильно сжимает рабочую смесь), а также благодаря появлению в нужный момент электрической искры между электродами свечи зажигания. Система зажигания, которая также является неотъемлемой частью двигателя внутреннего сгорания, обеспечивает своевременное воспламенение рабочей смеси. Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия, которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливо-воздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ.

У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных – 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов. Рассмотрим конструкцию и особенности работы чугунных котлов на примере «классики жанра» – котла Solida итальянской компании Sime. Тело котла представляет собой теплообменник, составленный из нескольких литых чугунных секций, которые соединяются друг с другом при помощи металлических втулок – ниппелей. Чем больше секций – тем больше номинальная мощность котла. В полость внутри теплообменника, называемую камерой сгорания, загружается топливо. При его сгорании образуются дымовые газы, которые, обтекая ребра теплообменника, отдают свое тепло циркулирующей внутри секций воде. Зола, остающаяся после прогорания топлива, просыпается через отверстия в днище камеры сгорания и попадает в специальный лоток, чтобы быть потом удаленной из котла.

При большом износе поршневых колец и цилиндров газы при рабочем ходе из камеры сгорания прорываются в картер, оттуда отсасываются во впускной трубопровод, ухудшая качество рабочей смеси и эффективность ее сгорания, отчего и снижается мощность двигателя. Для достижения необходимой скорости приходится увеличивать подачу топлива. При движении по городу расход бензина может увеличиться вдвое. Одним из показателей необходимости ремонта двигателя считают увеличение расхода топлива до 15 л на 100 км пробега.

Связанные понятия (продолжение)

Двухта́ктный дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе (за исключением двигателя Ленуара) происходят так же, как и в четырёхтактном (а значит, возможна реализация тех же термодинамических циклов, кроме цикла Аткинсона), но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за.

.. «ЖРД c открытым циклом», «ЖРД без дожигания» (англ. Gas-generator cycle) — схема работы жидкостного ракетного двигателя, использующего два жидких компонента — горючее и окислитель. Часть топлива сжигается в газогенераторе и полученный горячий газ — часто называемый генераторным газом — используется для приведения в действие топливных насосов, после чего сбрасывается. Открытую схему ЖРД также называют газогенераторным циклом. В некоторых случаях, для привода турбины используется отдельное топливо… «Цикл с фазовым переходом» (ЦФП, англ. Expander cycle) — безгенераторная схема работы жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), которая предназначена для увеличения эффективности топливного цикла. При схеме ЦФП топливо нагревается до его сжигания, обычно используя ту часть теряемого тепла главной камеры сгорания, которое идет на обогрев стенок камеры, и претерпевает фазовый переход.

Полученная за счет превращения топлива в газ разность давления используется для подачи топливных компонентов, сохранения… Комбинированный двигатель внутреннего сгорания (комбинированный ДВС) — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно-поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Штифтовая форсунка, также игольчатый инжектор (pintle injector) — тип устройства для подачи топлива в камеру сгорания ракетного двигателя. Впервые был использован в программе «Аполлон» в посадочном двигателе лунного модуля. В настоящее время широко известно использование данного типа форсунки в семействе двигателей Merlin компании SpaceX. Карбюра́тор (фр. Carburateur) — узел системы питания ДВС, предназначенный для приготовления горючей смеси наилучшего состава путём смешения (карбюрации, фр.

carburation) жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в цилиндры двигателя. Имеет широчайшее применение на различных двигателях, обеспечивающих работу самых разнообразных устройств. На массовых автомобилях с 80-х годов XX века карбюраторные системы подачи топлива вытесняются инжекторными. Двигатель Ленуара — исторически первый серийно выпускавшийся двигатель внутреннего сгорания, запатентованный 24 января 1860 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром. Жи́дкостный раке́тный дви́гатель (ЖРД) — химический ракетный двигатель, использующий в качестве топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно-, двух- и трёхкомпонентные ЖРД. Тягодутьевые машины — устройства, обеспечивающие принудительное (не зависящее от разницы плотностей нагретых газов в системе и наружного воздуха) перемещение воздуха и дымовых газов в технологических системах котельных установок, промышленных печей и других системах сжигания топлива в топках.

В настоящее время, как правило, представляют собой ротационные лопастные нагнетательные машины с 1—2 ступенями, повышающие давление среды на 0,7—3 кПа. Если требуется большее повышение давления и большее число… Газотурбинный двигатель (ГТД) — это двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Турбореактивный двигатель (ТРД, англоязычный термин — turbojet engine) — воздушно-реактивный двигатель (ВРД), в котором сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Поршневой двигатель внутреннего сгорания сегодня является самым распространённым тепловым двигателем.

Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента (бензорезок (бензо-болгарок), газонокосилок, бензопил) и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий… ЖРД замкнутой схемы (ЖРД закрытого цикла) — жидкостный ракетный двигатель, выполненный по схеме с дожиганием генераторного газа. В ракетном двигателе замкнутой схемы один из компонентов газифицируется в газогенераторе за счёт сжигания при относительно невысокой температуре с небольшой частью другого компонента, и получаемый горячий газ используется в качестве рабочего тела турбины турбонасосного агрегата (ТНА). Сработавший на турбине генераторный газ затем подаётся в камеру сгорания двигателя, куда… Ди́зельный дви́гатель (в просторечии — дизель) — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха.

Применяется в основном на судах, тепловозах, автобусах и грузовых автомобилях, тракторах, дизельных электростанциях, а к концу XX века стал распространен и на легковых автомобилях. Назван по имени изобретателя. Первый двигатель, работающий по такому принципу, был построен Рудольфом Дизелем в 1897 году… Сту́к в дви́гателе (англ. engine knock) возникает при быстром (взрывном) сгорании топливо-воздушной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. На слух он воспринимается как металлический «звон» или стук. Это нежелательный режим работы двигателя, так как в цилиндре возникает повышенное давление и перегрев, и элементы конструкции цилиндра испытывают повышенные нагрузки, на которые они не рассчитаны, мощность двигателя снижается, а выбросы вредных веществ возрастают. При интенсивном воздействии… Шеститактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, для которого за основу взят четырёхтактный двигатель, в котором полный цикл работы происходит за шесть движений поршня.

К шеститактным двигателям относят также двигатель типа M4+2, имеющий два поршня, в котором за полный рабочий цикл один поршень совершает 4 движения, а второй — 2. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — совокупность устройств, обеспечивающих подвод охлаждающей среды к нагретым деталям двигателя и отвод от них в атмосферу лишней теплоты, которая должна обеспечивать наибольшую степень охлаждения и возможность поддержания в требуемых пределах теплового состояния двигателя при различных режимах и условиях работы. Свечи накаливания (также калильные свечи) — детали в дизельном двигателе, в предпусковом подогревателе двигателя, в автономном отопителе салона (кабины) и в калильном карбюраторном двигателе (широко распространены в авиа-, судо-, и автомоделировании), служащие для облегчения его холодного пуска. В отличие от свечей зажигания, они не дают искру, а представляют собой обычный электронагревательный элемент.

Газовый двигатель — двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива сжиженные углеводородные газы (пропан-бутан) или природный газ (метан). Карбюраторный двигатель — один из многих типов двигателей внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и автономным зажиганием. Турбонаддув — один из методов агрегатного наддува, основанный на использовании энергии отработавших газов. Основной элемент системы — турбокомпрессор. Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо-воздушной смеси или выхлопных газов). Говоря более строго, объёмный КПД — это отношение (или процентное соотношение) количества рабочей среды, фактически всасываемой в цилиндр, к объёму самого цилиндра (при неизменных условиях).

Поэтому те двигатели, которые могут создавать давления на входах в трубопроводы выше давления окружающей среды, могут иметь объёмный… Газогенератор (ГГ) — это агрегат ракетного двигателя, в котором твёрдое или жидкое топливо в результате химических реакций преобразуется в продукты газогенерации (генераторный газ). Основной задачей газогенератора является получение рабочего тела заданной температуры и в заданном количестве для привода турбонасосного агрегата (ТНА). Газогенераторы на твёрдом топливе обычно используют для запуска ТНА, для привода используется жидкое топливо. Помимо этого газогенераторы используется для наддува топливных… Опереже́ние зажига́ния — воспламенение рабочей смеси в цилиндре двигателя до достижения поршнем верхней мёртвой точки. Импульсный детонационный двигатель (Пульсирующий детонационный двигатель, англ.

Pulse detonation engine, PDE) — тип двигателя, в котором горение смеси топлива и окислителя происходит путём детонации, а не дефлаграции, как в обычных двигателях. Двигатель является импульсным, так как после прохождения детонационной волны по камере сгорания требуется обновление топливно-окислительной смеси. Теоретически, ИДД работоспособен в диапазоне от дозвуковых до гиперзвуковых скоростей (около 4—5 Мах). Идеальный… Термодымовая аппаратура (ТДА) — система постановки дымовых завес на отечественных танках, основанная на принципе испарения топлива с горячих деталей двигателя (лопаток турбины газотурбинного двигателя или выпускного коллектора дизельного) с последующей конденсацией в атмосфере в белый туман. Интеркулер — промежуточный охладитель наддувочного воздуха, представляющий собой теплообменник (воздухо-воздушный, водо-воздушный), чаще радиатор, для охлаждения наддувочного воздуха.

В основном используется в двигателях с системой турбонаддува. Газораспределительный механизм (ГРМ) — механизм, обеспечивающий впуск и выпуск рабочего тела в двигателях внутреннего сгорания. Может иметь как фиксированные фазы газораспределения, так и регулируемые в зависимости от частоты вращения коленвала и других факторов. Паровой инже́ктор (фр. injecteur, от лат. injicio — вбрасываю) — вид струйного насоса, аппарат, применяемый для подачи воды в паровые котлы. Транспирационное охлаждение — метод теплозащиты, при котором внутренняя стенка камеры или её часть (если транспирационное охлаждение применяется на определенном участке) изготавливается из мелкопористого материала с диаметром пор в несколько десятков микрон. Система холостого хода (СХХ) — одна из систем карбюратора, которая обеспечивает работу двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу и на переходном режиме, а также компенсацию состава смеси на всех остальных режимах работы двигателя.

Высотный корректор – устройство помогающее регулировать отношение количества топлива к кислороду впрыскиваемое в камеру сгорания мотора. Корректор отвечает за нормальную работу двигателя на больших высотах. Двигатель Хессельмана является комбинацией бензинового и дизельного двигателя, предложен шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. Впоследствии данный тип двигателя применялся в тяжёлых грузовиках и автобусах, выпущенных в промежуток с 1920-х по 1930-е годы. По́ршень — основная деталь насосов, компрессоров и поршневых двигателей внутреннего сгорания, служащая для преобразования энергии сжатого газа в энергию поступательного движения (в компрессорах — наоборот). Для дальнейшего преобразования энергии в крутящий момент служат остальные детали КШМ — шатуны и коленчатый вал. Первый поршневой ДВС создан французским инженером Ленуаром в 1861 году, до этого поршни применялись в паровых машинах и насосах.

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ. Помпа́ж (фр. pompage — колебания, пульсация) — срывной режим работы авиационного турбореактивного двигателя, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в газовоздушном тракте двигателя из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе… Картофельная пушка (англ. «potato cannon», «spud cannon», «spudzooka») — дульнозарядное орудие, приводимое в действие сжатым воздухом или за счёт энергии, образующейся при воспламенении смеси горючего газа и воздуха (кислорода), для придания снарядам высокой скорости.

Предназначена в основном для развлекательной стрельбы кусками картофеля или другими предметами. При использовании необходимо соблюдать меры предосторожности, поскольку попадание снаряда в человека может привести к травмам, опасным для… Га́зовая турби́на (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение) — лопаточная машина, в ступенях которой энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Наддув — принудительное повышение давления воздуха выше текущего уровня атмосферного в системе впуска двигателя внутреннего сгорания, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа мотора, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) при сравнимой частоте вращения. В широком смысле, повышение удельной/литровой мощности ДВС при.

.. Теплово́й дви́гатель — аппарат, превращающий теплоту в механическую энергию, используя зависимость объёма вещества от температуры. Обычно работа совершается за счет изменения объёма вещества, но иногда используется изменение формы рабочего тела (в твёрдотельных двигателях). Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики. Для работы необходимо создать разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Для работы двигателя обязательно наличие разницы температур… Газовый котёл — устройство для получения тепловой энергии в целях, главным образом, отопления помещений (объектов) различного назначения, нагрева воды для хозяйственных и иных целей, путём сгорания газообразного топлива. Газообразным топливом для газовых котлов чаще всего является природный газ — метан или пропан-бутан. На сегодняшний день во многих регионах природный газ является наиболее дешевым видом топлива.

Гидроаккумуля́тор — сосуд, работающий под давлением, который позволяет накапливать энергию сжатого газа или пружины и передавать её в гидросистему потоком жидкости, находящейся под давлением.

Упоминания в литературе (продолжение)

Конструкция предусматривает повышенную эффективность сжигания топлива. Особенностями металлической дровяной печи, характеризующейся быстрым режимом работы, являются наличие топливника с первичной и двумя вторичными камерами сгорания, калорифера с большой поверхностью, способность догорания топлива во вторичных камерах, а также возможность забора продуктов горения из нижней зоны вторичной камеры сгорания. Образовавшаяся горючая смесь первоначально воспламеняется свечой накаливания, которую, после того как горение станет устойчивым, (спираль накалится до светло – красного цвета, бензин в камере сгорания котла воспламенится, что будет сопровождаться хлопком, переключатель устанавливают в положение 2) выключают.

Дальнейшее горение топлива происходит от ранее зажженного пламени. По мере нагревания плотность находящейся в котле жидкости уменьшается. И она поступает в рубашку охлаждения двигателя, подогревая цилиндры и впускной трубопровод, а выходящие из жаровой трубы газы направляются под нижнюю часть картера и разогревают находящееся в нем масло. После нагрева воды и появления пара из горловины радиатора рукояткой проворачивают коленчатый вал. Затем включают подогреватель поворотом ручки переключателя в положение 1 и закрывают кран топливного бачка. После прекращения гудения пламени в котле выключают вентилятор повернув ручку переключателя в положение 0. Двухтактный двигатель не имеет картера, то есть масло поступает в места трения в смеси с бензином. Это приводит к увеличению его расхода, поскольку оно сжигается в камере сгорания вместе с горючим. Детали мотора работают в экономном «масляном» режиме и изнашиваются быстрее, чем в четырехтактном двигателе.

Создаваемые в городах системы движения в режиме «зеленой волны», существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках, призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы двигателя (в частности, соотношение между массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее объему и др.). При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но возрастает выброс оксидов азота. Несмотря на то что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HmCn, NO, выбрасывают не более, чем бензиновые, они существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом, создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами. В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые.

Ярко-голубой или синий дым из выхлопной трубы автомобиля, работающего на бензине, однозначно говорит о неисправности мотора, а точнее, об износе поршневых колец. Такой цвет отработавших газов возникает в результате попадания моторного масла в камеру сгорания, из-за чего повышается его расход («двигатель ест масло»). Данному мотору требуется капитальный ремонт, который стоит весьма недешево. Горючая смесь поступает в камеру сгорания через впускной клапан, а после сгорания продукты горения, которые представляют собой выхлопные газы, выходят из камеры сгорания че рез выпускной клапан. Оба клапана открываются в тот момент, когда их толкает соответствующий кулачок распределительного вала. Как только кулачок отходит назад (это происходит очень быстро, так как распределительный вал вращается с высокой скоростью), клапаны вновь плотно закрываются: их возвращают в исходное положение мощные пружины.

Теплонакопительная печь, кроме закрытой камеры сгорания, с дозированным поступлением необходимого для горения воздуха (в отличие от камина конвекционного типа) обладает интегрированными в общую конструкцию газоходами (как правило, 3–4 колена) из кирпича или шамота. Горячие газы при прохождении остывают и отдают тепло керамическим поверхностям каналов газоходов. За счет этого температура отходящих газов понижается до 150–170 °C. Независимая фирма «ВМПАвто» (бывший официальный представитель «ВМП» в г. Санкт – Петербурге) выпустила несколько порошковых металлоплакирующих препаратов собственного производства марки «Ресурс», а также продукт комплексного металлоплакирующего и кондиционирующего действия – Remetall. В разработках фирмы был применен пористый, или канальчатый, хром. Данный тип материала используется в высокофорсированных дизельных двигателях, работающих при высоких нагрузках в камере сгорания и температуре до 250 оС, в том числе в двигателях автомобилей, участвующих в гонках «Формула-1».

Для обеспечения необходимой долговечности кольца покрывают гальваническим пористым хромом. Известно, что обыкновенный хром обладает высокой износостойкостью, но плохо смачивается маслом. Пористый хром может, как губка, удерживать масло, что позволяет выдерживать нагрузки, недоступные материалам с плотным покрытием, особенно в период приработки. Нелишне проверить и дым выхлопных газов. На холостом ходу дым, выходящий из выхлопной трубы, не должен быть виден. При нажатии на педаль газа дым должен быть виден, однако он должен быть бледно-сизого цвета. Черный дым говорит о неисправности топливной системы, синий – о поступлении масла в камеры сгорания цилиндров, густой белый дым – о поступлении в камеры сгорания тосола или воды. Следует учитывать, что в морозную и сырую погоду цвет дыма может меняться.

Камера сгорания — Википедия. Что такое Камера сгорания

Анимированная схема работы 4-тактного двигателя внутреннего сгорания

Камера сгорания — объём, образованный совокупностью деталей двигателя или печи (в последнем случае камера сгорания называется топкой) в котором происходит сжигание горючей смеси или твёрдого топлива. Конструкция камеры сгорания определяется условиями работы и назначением механизма/печи в целом; как правило используются жаропрочные материалы.

Камера сгорания — устройство, предназначенное для организации процесса горения ТВС.

Камеры сгорания ГТД

Типичная схема

Горячий газ занимает гораздо больший объем, чем горючая смесь, поступающая на вход в двигатель. Тем самым создаётся дополнительное давление, которое может двигать поршень или вращать турбину. Энергия также идёт на создание дополнительной тяги при выходе газа из сопла.

Стехиометрическая камера

Форсажная камера

Для увеличения тяги в турбореактивном двигателе за турбиной можно поместить вторую, т. н. форсажную камеру сгорания, в которой газ может нагреваться до такой же температуры, как и в прямоточном воздушно-реактивном двигателе. Форсажная камера представляет собой цилиндрическую трубу с соплом регулируемого сечения на выходе.

Требования к камере сгорания ГТД

Камера сгорания — один из самых сложных элементов конструкции двигателя. {*}}}\cdot 100\%}, так как это ведет к уменьшению тяги. Типичные значения δ: 3% (противоточные камеры), 6 % (прямоточные), 8 % (двухконтурные двигатели).

Малые габариты камеры для облегчения веса. При этом длина камеры обычно в 2—3 раза больше высоты.

Обеспечение широкого диапазона изменения параметров (расхода воздуха, топлива) — обеспечение возможности работать на разных режимах: 2≤α=GairL0Gfuel≤50{\displaystyle 2\leq \alpha ={\frac {G_{air}}{L_{0}G_{fuel}}}\leq 50}, где L₀ — стехиометрический коэффициент (количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива, принимается ≈0,1488).

Обеспечение заданной эпюры распределения температуры в выходном сечении камеры при минимальной неравномерности этой температуры в окружном направлении (при большой степени неравномерности может сгореть сопловой аппарат).

Надёжный запуск камеры при температурах до −60 °С, в том числе полётный запуск на высоте 7 км.

Малая дымность отработанных газов (для визуальной незаметности).

Концентрация токсических веществ в выхлопных газах на срезе сопла не должна превышать нормы ИКАО — более важное требование. Наиболее существенные концентрации у веществ CO, C_nH_m, NO_x.

Отсутствие вибрационного горения (автоколебаний).

Определённый срок службы (минимально 4000 часов до ремонта, 20 000 часов всего — это порядка 2 лет).

Камеры сгорания ДВС

Камеры сгорания в поршне дизельного двигателя (варианты)

В течение короткого цикла двигателя должно происходить не только сгорание, но и предварительное приготовление горючей смеси (за исключением устаревших карбюраторных моторов). Поэтому форма камеры сгорания, размещение форсунки и клапанов/окон должно обеспечивать как приготовление смеси, так и её сгорание с минимальными теплопотерями в стенки. Кроме того, важно соблюдение экологических норм.

В искровых моторах камера сгорания может быть шатрового, полусферического, линзовидного, клинового, и более редких типов. Движение фронта пламени должно обеспечивать примерно одинаковую скорость сгорания, чтобы работа двигателя не была «жёсткой». Из соображений детонационной стойкости путь пламени должен быть кратчайшим, а последняя порция смеси не должна располагаться в зоне выпускных клапанов. В системах с расслоением заряда повышение детонационной стойкости достигают обеднением последней сгорающей порции смеси.Камера должна быть компактной, чтобы уменьшить теплоотдачу в стенки. Подача топлива — через карбюратор, в коллектор, прямой впрыск в цилиндр.

В моторах с воспламенением от сжатия форма камер более разнообразна, определяется выбранным методом смесеобразования (испарения топлива). Это может быть вихрекамера или предкамера в головке блока, либо камера в поршне. Смесеобразование — плёночное, объёмно-плёночное, объёмное. Метод впрыска — только прямой. В последнее время эффективная система Common rail значительно улучшило показатели двигателей с объёмным смесеобразованием, так что разнообразие камер сократилось.

См. также

Ракетный двигатель, Двигатель внутреннего сгорания

Литература

Михайлов А.И. и др. Рабочий процесс и расчет камер сгорания газотурбинных двигателей: Труды Московского ордена Ленина авиационного института имени Серго Орджоникидзе, вып.106. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1959.

2ух тактные двигатели внутреннего сгорания

Поршневые моторы заняли ведущие позиции в хозяйственной деятельности человека. Попытка заставить 4ех тактный двигатель работать более эффективно, приводило к разработке всевозможных вероятных и невероятных конструкторских схем двигателя и процесса их работы. Одна из этого разнообразия поршневых схем с измененным процессом работы оказалась жизнеспособной и широко внедрилась в технику.

В зависимости от количества тактов рабочего цикла ДВС делятся на две основные группы: двухтактные и четырехтактные двигатели. В двухтактных моторах их есть только два: такт сжатия и такт расширения или рабочий ход. В четырехтактных их четыре: впуск, сжатие, расширение или рабочий ход и выпуск. На первый взгляд может показаться, что первый вариант более выигрышный, ведь рабочий цикл повторяется при каждом обороте коленчатого вала и энергия вырабатывается в два раза интенсивнее, но на самом деле это не совсем так, о чем напрямую свидетельствует ограниченное применение двухтактных двигателей особенно в крупных машинах, установках и агрегатах с высоким уровнем потребления топлива. Чтобы понять причины потери энергии во время рабочего цикла, нужно рассмотреть работу двигателя.

Процесс работы двигателя

Рабочий цикл 2-хтактного двигателя включает в себя следующую последовательность действий:
— на такте сжатия поршень в цилиндре перемещается из нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). Через продувочное окно топливный заряд попадает в надпоршневое пространство – камеру сгорания, после чего поршень перекрывает собой это окно. Поднимаясь выше, он постепенно перекрывает и выпускное окно, через которое удаляются продукты сгорания. При этом в пространстве под поршнем (кривошипной камере) образуется разрежение, и оно заполняется новой порцией топлива. При достижении поршнем ВМТ сжатый топливный заряд воспламеняется;
— на такте расширения газы, образовавшиеся при сгорании топлива, давят на поршень, он опускается вниз, открывая сначала выпускное окно, а затем продувочное. Через первое окно расширенные газы попадают в глушитель и выводятся наружу. Одновременно при движении поршня вниз в кривошипной камере, заполненной топливом, повышается давление. Топливо выталкивается вверх в цилиндр, заполняя надпоршневое пространство и выталкивая остатки отработанных газов. После чего цикл повторяется.

Такой принцип работы позволяет двухтактным двигателям обойтись без газораспределительной системы, характерной для четырехтактных моторов, которая управляет впускным и выпускным клапанами. С одной стороны это упрощает конструкцию и уменьшает вес, но с другой газообмен в камере сгорания далеко не идеальный. При двухтактном режиме работы при продувке цилиндра вместе с отработанными газами в глушитель попадает и определенное количество несгоревшего топлива, что влечет за собой его перерасход и повышает токсичность выхлопных газов.

Виды газораспределительной системы

Так как продувочные окна в цилиндре порой располагаются на одном уровне, то газообмен внутри цилиндра затруднен, не весь объем цилиндра продувается свежей порцией воздушной смеси, и часть отработанных газов остается в цилиндре. Для того, чтобы сменить отработанные газы на свежую порцию воздуха более эффективно и быстро, существует конструктивные особенности поршня и расположения продувочных окон в цилиндре. Различают несколько вариантов осуществления продувки цилиндров:

Контурная продувка

Контурная продувка в свою очередь делится на возвратно-петлевую, дефлекторную и высотную. Во всех этих видах есть один существенный недостаток: перерасход топлива из-за удаления несгоревшего топливного заряда во время продувки.

П- или Л-образная продувка

П- или Л-образная продувка более эффективная в плане экономии топлива, но при этом температура около выпускного окна значительно повышается. Конструктивная особенность в том, что для ее осуществления необходимы двухцилиндровое исполнение мотора. Одна пара цилиндр — поршень выступает в роли впускающих газы, а другая пара в роли выпускающая газы.