Brennraum des Motors- Dies ist ein geschlossener Raum, ein Hohlraum zum Verbrennen von gasförmigem oder flüssigem Kraftstoff in Motoren Verbrennungs. In der Brennkammer wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch aufbereitet und verbrannt.

Neben der Gewährleistung einer optimalen Gemischbildung ⭐ sollen Brennräume dazu beitragen, eine hohe Wirtschaftlichkeit und gute Starteigenschaften der Motoren zu erreichen. Abhängig von der Bauart und der verwendeten Gemischbildungsmethode werden Dieselbrennkammern in zwei Gruppen eingeteilt:

• ungeteilt
• getrennt

Ungeteilte Brennkammern stellen ein einzelnes Volumen dar und haben meist eine einfache Form, die in der Regel mit der Richtung, Größe und Anzahl der Kraftstoffstrahlen bei der Einspritzung übereinstimmt. Diese Kammern sind kompakt und verfügen über eine relativ kleine Kühlfläche, was den Wärmeverlust reduziert. Motoren mit solchen Brennräumen haben ordentliche Leistung Ökonomische Indikatoren und gute Starteigenschaften.

Ungeteilte Brennkammern gibt es in den unterschiedlichsten Formen. Am häufigsten werden sie im Kolbenboden durchgeführt, manchmal teilweise im Kolbenboden und teilweise im Zylinderkopf, seltener im Kopf.

Die Abbildung zeigt einige Ausführungen ungeteilter Brennkammern.

Reis. Die Brennkammern von Dieselmotoren sind vom ungeteilten Typ: a - Ringkern im Kolben; b - halbkugelförmig im Kolben und Zylinderkopf; c - halbkugelförmig im Kolben; g - zylindrisch im Kolben; d – zylindrisch im Kolben mit seitlicher Anordnung; e – Oval im Kolben: g – Kugel im Kolben; h - Ringkern im Kolben mit Hals; und – zylindrisch, gebildet durch die Kolbenköpfe und Zylinderwände; k - Wirbel im Kolben; l - trapezförmig im Kolben; m - zylindrisch im Kopf unter dem Auslassventil

In den in der Abbildung dargestellten Brennkammern A-D-Qualität Die Gemischbildung erfolgt ausschließlich durch die Zerstäubung des Kraftstoffs und die Anpassung der Form der Kammern an die Form der Kraftstoffeinspritzbrenner. In diesen Kammern kommen meist Mehrlochinjektoren zum Einsatz und hohe Einspritzdrücke. Solche Kammern verfügen über minimale Kühlflächen. Sie zeichnen sich durch ein niedriges Kompressionsverhältnis aus.

Die in Abb. dargestellten Brennkammern e-h, sie haben eine stärker entwickelte Wärmeübertragungsfläche, was die Starteigenschaften des Motors etwas verschlechtert. Durch die Verdrängung von Luft aus dem Raum oberhalb des Kolbens in das Kammervolumen während des Kompressionsvorgangs ist es jedoch möglich, intensive Wirbelladungsströmungen zu erzeugen, die zu einer guten Vermischung von Kraftstoff und Luft beitragen. Dies stellt sicher hohe Qualität Gemischbildung.

Die in der Abbildung dargestellten Brennkammern werden in Mehrstoffmotoren eingesetzt. Sie zeichnen sich durch das Vorhandensein streng gerichteter Ladungsströme aus, die die Verdampfung des Kraftstoffs und seine Einführung in die Verbrennungszone in einer bestimmten Reihenfolge gewährleisten. Um den Arbeitsprozess in der zylindrischen Brennkammer im Kopf unter dem Auslassventil (Abb. m) zu verbessern, wird die hohe Temperatur des Auslassventils, das eine der Wände der Kammer darstellt, genutzt.

Geteilte Brennkammern

Geteilte Brennkammern bestehen aus zwei separaten Volumina, die über einen oder mehrere Kanäle miteinander verbunden sind. Die Kühlfläche solcher Kammern ist viel größer als die von ungeteilten Kammern. Daher haben Motoren mit geteilten Brennräumen aufgrund großer Wärmeverluste meist schlechtere Wirtschaftlichkeits- und Starteigenschaften und in der Regel höhere Verdichtungsverhältnisse.

Bei getrennten Brennkammern kann jedoch durch die Nutzung der kinetischen Energie der von einem Hohlraum zum anderen strömenden Gase eine qualitativ hochwertige Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gewährleistet werden, wodurch eine weitgehend vollständige Verbrennung des Kraftstoffs erfolgt erreicht und Rauch am Auslass wird beseitigt.

Reis. Die Brennkammern von Dieselmotoren sind vom geteilten Typ: a - Vorkammer; b – Wirbelkammer im Kopf; c – Wirbelkammer im Block

Darüber hinaus kann die Drosselwirkung der Verbindungskanäle der getrennten Kammern die „Steifigkeit“ des Motorbetriebs erheblich verringern und die maximale Belastung der Teile des Kurbeltriebs verringern. Eine gewisse Reduzierung der „Härte“ des Betriebs von Motoren mit geteilten Brennkammern kann auch durch eine Erhöhung der Temperatur einzelner Teile der Brennkammern erreicht werden.

Brennkammer eines periodischen Motors

Brennraum des Motors- das von der Gesamtheit der Motorteile gebildete Volumen, in dem die Verbrennung des brennbaren Gemisches stattfindet. Die Gestaltung der Brennkammer wird durch die Betriebsbedingungen und den Zweck des Mechanismus bestimmt; In der Regel werden hitzebeständige Materialien verwendet. Abhängig von der in einer kontinuierlichen Brennkammer entwickelten Temperatur werden als Konstruktionsmaterialien für ihre Herstellung verwendet:

• bis 500 °C – Chrom-Nickel-Stähle;
• bis 900 °C – Chrom-Nickel-Stähle mit Titanzusatz;
• über 950 °C – Sonderwerkstoffe.

Die Brennkammer- Dies ist ein geschlossener Raum, ein Hohlraum zum Verbrennen von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff Verbrennungsmotoren.
Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks- ein Gerät, bei dem durch die Verbrennung von Kraftstoff die Temperatur der eintretenden Luft (des Gases) ansteigt.

Einstufung

Nach dem Funktionsprinzip

• Kontinuierliche Aktion(für Gasturbinentriebwerke (GTE), Turbostrahltriebwerke (TRD), luftatmende Strahltriebwerke (WRE), Flüssigkeit Raketentriebwerke(LPRE)).
• Periodische Aktion(für Kolben-Verbrennungsmotoren (ICE));

Kontinuierliche Brennkammern wiederum werden klassifiziert als:
Nach Verwendungszweck

• Basic;
• Reservieren;
• Zwischenheizung;

In Richtung des Luftstroms und der Verbrennungsprodukte

• gerade durch;
• Gegenstrombrennkammern (letztere werden aufgrund des hohen hydraulischen Widerstands selten verwendet).

Nach Layout

• Eingebaut;
• Fernbedienung;

Entsprechend den Konstruktionsmerkmalen von Gehäuse und Flammrohr

• Ring;
• Rohrring;
• Rohrförmig;

Periodische Brennkammern wiederum werden klassifiziert als:
Nach verbrauchtem Kraftstoff

• Benzin;

Von Entwurf Benzinbrennkammern sind unterteilt in:

• • Seitlich
  • Zentral
  • Halbkeil
  • Klinovaya
• Diesel.

Von Entwurf Dieselbrennkammern sind unterteilt in:

• • Ungeteilt (haben nur einen Raum, in dem sowohl die Gemischbildung als auch die Kraftstoffverbrennung stattfinden)
  • Geteilt (in zwei Teile geteilt: Haupt- und Zusatzkammer, durch einen Hals miteinander verbunden. In diesem Fall wird Kraftstoff in die Zusatzkammer eingespritzt)

Nach der Methode der Gemischbildung

• • Volumetrisch (für ungeteilte Brennkammern);
  • Film;
  • Kombiniert.

Durchgehende Brennkammer

Kontinuierliche Brennkammern gehören zu den wichtigsten Komponenten von Luft- und Raumfahrtantriebssystemen, Spezial- und Transportgasturbineneinheiten, die im Energiesektor weit verbreitet sind. Chemieindustrie, auf der Eisenbahn Transport-, See- und Flussschiffe.

Arbeitsprinzip

Die Brennkammer ist ein Bestandteil eines Gasturbinentriebwerks (GTE), in dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch aufbereitet und verbrannt wird. Zur Herstellung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird der Brennkammer über Einspritzdüsen Kraftstoff und vom Kompressor Luft zugeführt. Beim Starten des Motors wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch einen elektrischen Funken (oder eine Startvorrichtung) gezündet und im weiteren Betrieb wird der Verbrennungsprozess durch den Kontakt des entstehenden Luft-Kraftstoff-Gemisches mit heißen Verbrennungsprodukten kontinuierlich aufrechterhalten. Das in der Brennkammer gebildete Gas wird zur Verdichterturbine geleitet.

Die Stabilität und Perfektion der Prozesse in der Brennkammer gewährleisten weitgehend den zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb eines Gasturbinentriebwerks.

Anforderungen an eine kontinuierliche Brennkammer

• Stabilität des Verbrennungsprozesses unter allen möglichen Modi und Flugbedingungen. Es ist notwendig, dass die Verbrennung des Kraftstoffs kontinuierlich erfolgt und es zu keinem Flammenausfall oder einer pulsierenden Verbrennung kommt, die zum Abschalten des Motors führen kann. Wenn sich die Betriebsart des Triebwerks und die Flugbedingungen ändern, ändert sich das Verhältnis von Kraftstoff und Luft, die in die Brennkammer eintreten, d.h. die Qualität der Mischung ändert sich.
• Gewährleistung eines gleichmäßigen Gastemperaturfeldes vor der Turbine. Brennkammern verfügen in der Regel über mehrere Einspritzdüsen zur Kraftstoffzufuhr, sodass beim Austritt der Gase aus der Brennkammer tendenziell Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen entstehen. Erhebliche Ungleichmäßigkeiten im Gastemperaturfeld können zur Zerstörung von Turbinenschaufeln führen.
• Mindestflammenlänge, d.h. Der Verbrennungsprozess muss innerhalb der Brennkammer enden. Andernfalls gelangt die Flamme auf die Schaufeln des Düsenapparates, was zu deren Durchbrennen führen kann.
• Zuverlässiger Betrieb, lange Lebensdauer, einfache Steuerung und Wartung. Die Gewährleistung eines langfristigen und zuverlässigen Betriebs der Brennkammer wird sowohl durch eine Reihe konstruktiver Maßnahmen als auch durch die strikte Einhaltung der Flug- und Flugbedingungen erreicht technischer Betrieb. Um eine maximale Erfüllung der aufgeführten Anforderungen zu gewährleisten, wird für jeden Motortyp der passende Brennkammertyp ausgewählt.

Chargenbrennkammer

Mit Benzin betriebene Brennkammer

Benzinmotor mit Keilbrennkammer

Halbkugelförmige Brennkammer

Die Bauformen der Brennräume von Automobilmotoren sind unterschiedlich. Motoren mit hängenden Ventilen verwenden zentrale Kammern sowie Halbkeil- und Keilkammern. Durch die unten angeordneten Ventile wird das Hauptvolumen des Brennraums von der Zylinderachse weg verschoben (L-förmig); Dieses Kammerdesign verstärkt die Turbulenz des brennbaren Gemisches und verbessert die Gemischbildung. Bei modernen Motoren werden häufig Halbkeil- und Keilbrennkammern verwendet.

Keilbrennkammer- aus flachen ovalen Eckventilen hergestellt, um eine bessere Form der Gaskanäle zu erhalten. Die Zündkerze wird in diesem Fall in Richtung Auslassventil verschoben, die Bewegung der Ladung in der Kammer ist in Richtung Zündkerze gerichtet. In einer keilförmigen Brennkammer konzentriert sich der größte Teil ihres Volumens in der Nähe der Zündkerze, wodurch die größte Ladungsmenge zuerst verbrennen sollte, und in der Zone der Brennkammer, die am weitesten von der Zündkerze entfernt ist, wo Gefahr besteht Die Detonation sollte relativ gering sein große Menge unterkühltes Gemisch im Verdrängerspalt. Diese Kammer sorgt für eine sanfte Verbrennung und geringe Wärmeverluste. Die Härte des Motorbetriebs wird anhand der Druckanstiegsgeschwindigkeit beurteilt, d der Mischung) und TDC. Der Verbrennungsprozess gilt als weich, wenn die Druckanstiegsrate im Bereich von 0,2 – 0,6 MPa pro 1° Kurbelwellendrehwinkel liegt. Der Geräuschpegel beim Motorbetrieb hängt auch vom Spiel zwischen Kolben und Zylinder sowie zwischen der Welle und ihren Lagern ab.

Früher weit verbreitet Halbkeilbrennkammer befindet sich derzeit im Umbruch. Eine Kammer dieser Form wird in Motoren von Sport- und Rennwagen eingesetzt, um eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Durch die Verwendung von zwei Nockenwellen im Zylinderkopf und einem großen Ventilwinkel können Ventile mit großem Durchmesser im Zylinderkopf untergebracht werden. In diesem Fall ist die Oberfläche der Brennkammer im Verhältnis zu ihrem Volumen recht klein. Außerdem ist ein guter Ladungsfluss über die Ventile in den Zylinder gewährleistet, da dieser nicht durch die Wände des Zylinders oder des Brennraums behindert wird. Die Einlass- und Auslasskanäle sind kurz und haben eine kleine Oberfläche. Motoren mit einer solchen Brennkammer haben einen recht hohen Wirkungsgrad.

Diesel-Brennkammer

A- Halbkugelförmige ungeteilte Brennkammer zur volumetrischen Gemischbildung
B– toroidale ungeteilte Brennkammer zur volumetrischen Gemischbildung
G- Ungeteilte Brennkammern zur Filmmischungsbildung
D- ungeteilte Brennräume zur kombinierten Gemischbildung

Bei Dieselmotoren werden die Anforderungen an die Form des Brennraums durch den Gemischbildungsprozess bestimmt. Die Bildung eines Arbeitsgemisches dauert nur sehr wenig, da fast unmittelbar nach Beginn der Kraftstoffeinspritzung die Verbrennung beginnt und der Rest des Kraftstoffs der Verbrennungsumgebung zugeführt wird. Jeder Kraftstofftropfen muss so schnell wie möglich mit Luft in Kontakt kommen, damit zu Beginn des Expansionshubs Wärme freigesetzt wird.

Bildung einer Filmmischung Wird in einer Reihe von Brennkammerkonstruktionen verwendet, bei denen fast der gesamte Brennstoff in die wandnahe Zone geleitet wird. Ungefähr 5–10 % des vom Injektor eingespritzten Kraftstoffs gelangen in den zentralen Teil der Brennkammer. Der Rest des Kraftstoffs verteilt sich in Form eines dünnen Films (10–15 Mikrometer) an den Wänden der Brennkammer. Zunächst wird ein Teil des Kraftstoffs, der in den zentralen Teil der Brennkammer gelangt, entzündet, wo normalerweise keine Ladungsbewegung stattfindet und sich die höchste Temperatur einstellt. Wenn es anschließend verdampft und sich mit Luft vermischt, breitet sich die Verbrennung auf den Hauptteil des Kraftstoffs aus und wird in die wandnahe Schicht geleitet. Die Bildung eines Filmgemisches erfordert eine weniger feine Zerstäubung des Kraftstoffs. Es werden Düsen mit einem Düsenloch verwendet. Der Kraftstoffeinspritzdruck überschreitet 17–20 MPa nicht.

Das Filmmischen sorgt im Vergleich zum volumetrischen Mischen für eine bessere wirtschaftliche Leistung des Motors und vereinfacht die Konstruktion der Kraftstoffausrüstung.

Der Hauptnachteil ist das schlechte Startverhalten des Motors bei niedrigen Temperaturen aufgrund der geringen Kraftstoffmenge bei der anfänglichen Verbrennung. Dieser Nachteil wird durch die Erwärmung der Luft am Einlass oder durch die Erhöhung der Brennstoffmenge, die an der Bildung der anfänglichen Verbrennungsquelle beteiligt ist, beseitigt.

Kombiniertes Mischen wird bei kleineren Durchmessern der Brennkammer erreicht, wenn ein Teil des Brennstoffs die Wand erreicht und sich in der wandnahen Schicht konzentriert. Der andere Teil der Kraftstofftröpfchen befindet sich im Innenvolumen der Ladung. Ungefähr 50 % des Kraftstoffs setzen sich auf der Oberfläche der Kammer ab. Beim Eintritt in die Kammer entsteht keine Rotationsbewegung der Ladung. Beim Verdrängen aus dem Raum oberhalb des Kolbens in den Brennraum wird die Ladung in Bewegung gesetzt und es entsteht ein Wirbel. Die Geschwindigkeit der Ladung erreicht 40–45 m/s.

Besonderheit Bei der Filmmischungsbildung handelt es sich um die Gegenbewegung von Kraftstoff- und Ladungsstrahlen, die aus dem Raum über dem Kolben verdrängt werden, was dazu beiträgt, die im Volumen der Brennkammer suspendierte Kraftstoffmenge zu erhöhen und den Prozess der volumetrischen Gemischbildung näher zu bringen. Düsen werden bei Sprühgeräten mit 3–5 Düsenlöchern verwendet

Brennkammern mit volumetrischer Gemischbildung. Bei Dieselmotoren mit solchen Kammern wird der Kraftstoff durch eine Düse mit einem Arbeitsdruck von 15–30 MPa, die über Mehrlochdüsen (5–7 Löcher) mit kleinem Durchmesser der Düsenkanäle (0,15–30 MPa) verfügt, direkt in den Brennraum eingespritzt. 0,32 mm). Derart hohe Einspritzdrücke werden verwendet, weil in diesem Fall die Zerstäubung des Kraftstoffs und seine Vermischung mit Luft hauptsächlich durch die kinetische Energie erreicht wird, die dem Kraftstoff während der Einspritzung verliehen wird. Um eine gleichmäßige Kraftstoffverteilung in der Kammer zu gewährleisten, sind die Einspritzdüsen solcher Motoren häufig mit mehreren Löchern versehen.

Anforderungen an alle Motorbrennräume

Die Grundvoraussetzungen für alle Durchlaufbrennkammern sind:

• Stabilität des Verbrennungsprozesses
• hohe thermische Intensität
• maximale Verbrennungseffizienz
• minimaler Wärmeverlust
• Zuverlässiger Betrieb während der angegebenen Motorlebensdauer.

Siehe auch

Literatur

• Ionin A.A. Haupt- und Nachbrennerbrennkammer eines Turbostrahltriebwerks / Nenishev A.S., Lebedev V.M. - Omsk: Staatliche Technische Universität Omsk, 2005. - 92 S.

Brennkammern von Dieselmotoren

Für eine gute Gemischbildung ist es gleichzeitig äußerst wichtig, die Kraftstoffzerstäubung und die Luftbewegung im Brennraum richtig zu kombinieren. Dadurch wird die Kraftstoffverteilung in der Kammer verbessert und der Verbrennungsprozess mit der geringsten Luftmenge durchgeführt.

Die Form der Brennkammer sollte:

• entsprechen der Richtung und Reichweite des eingespritzten Kraftstoffstrahls;
• Gewährleistung einer organisierten Bewegung des Luftstroms, einer intensiven Vermischung von Kraftstoff und Luft sowie einer vollständigen Verbrennung des Kraftstoffs in kurzer Zeit mit der geringsten Luftmenge;
• sanfter Druckanstieg im Zylinder, moderater Maximaldruck bei der Verbrennung und minimale Wärmeverluste;
• Bedingungen für einen leichteren Motorstart schaffen.

Dieselmotoren werden konstruktionsbedingt in zwei Hauptkategorien eingeteilt: mit ungeteiltem und mit getrenntem Brennraum. Ungeteilte Kammern haben nur einen Raum, in dem sowohl die Gemischbildung als auch die Kraftstoffverbrennung stattfinden. Die geteilten Kammern sind in zwei Teile unterteilt: den Haupt- und den Zusatzraum, die durch einen Hals miteinander verbunden sind. In diesem Fall wird Kraftstoff in die Zusatzkammer eingespritzt.

Das Verfahren unterscheidet zwischen volumetrischer, Film- und kombinierter Gemischbildung.

Bei der volumetrischen Gemischbildung wird der Kraftstoff im Volumen der Brennkammer zerstäubt und nur ein kleiner Teil davon gelangt in die Wandschicht. Die volumetrische Gemischbildung erfolgt in ungeteilten Brennräumen.

Die Filmmischung wird in einer Reihe von Brennkammerkonstruktionen eingesetzt, bei denen fast der gesamte Brennstoff in die wandnahe Zone geleitet wird. Ungefähr 5–10 % des vom Injektor eingespritzten Kraftstoffs gelangen in den zentralen Teil der Brennkammer. Der Rest des Kraftstoffs verteilt sich in Form eines dünnen Films (10–15 Mikrometer) an den Wänden der Brennkammer. Zunächst wird ein Teil des Kraftstoffs, der in den zentralen Teil der Brennkammer gelangt, entzündet, wo normalerweise keine Ladungsbewegung stattfindet und sich die höchste Temperatur einstellt. Wenn es anschließend verdampft und sich mit Luft vermischt, breitet sich die Verbrennung auf den Hauptteil des Kraftstoffs aus und wird in die wandnahe Schicht geleitet. Die Bildung eines Filmgemisches erfordert eine weniger feine Zerstäubung des Kraftstoffs. Es werden Düsen mit einem Düsenloch verwendet. Der Kraftstoffeinspritzdruck überschreitet 17–20 MPa nicht. Das Filmmischen sorgt im Vergleich zum volumetrischen Mischen für eine bessere wirtschaftliche Leistung des Motors und vereinfacht die Konstruktion der Kraftstoffausrüstung. Der Hauptnachteil ist das schlechte Startverhalten des Motors bei niedrigen Temperaturen aufgrund der geringen Kraftstoffmenge bei der anfänglichen Verbrennung. Dieser Nachteil wird durch die Erwärmung der Luft am Einlass oder durch die Erhöhung der Brennstoffmenge, die an der Bildung der anfänglichen Verbrennungsquelle beteiligt ist, beseitigt.

Eine kombinierte Gemischbildung wird bei kleineren Durchmessern der Brennkammer erreicht, wenn ein Teil des Kraftstoffs die Wand erreicht und sich in der Wandschicht konzentriert. Der andere Teil der Kraftstofftröpfchen befindet sich im Innenvolumen der Ladung. Ungefähr 50 % des Kraftstoffs setzen sich auf der Oberfläche der Kammer ab. Beim Eintritt in die Kammer entsteht keine Rotationsbewegung der Ladung. Beim Verdrängen aus dem Raum oberhalb des Kolbens in den Brennraum wird die Ladung in Bewegung gesetzt und es entsteht ein Wirbel. Die Geschwindigkeit der Ladung erreicht 40–45 m/s. Ein charakteristisches Merkmal der Filmmischungsbildung ist die Gegenbewegung der aus dem Raum über dem Kolben verdrängten Kraftstoff- und Ladungsstrahlen, die dazu beiträgt, die im Volumen der Brennkammer suspendierte Kraftstoffmenge zu erhöhen und den Prozess näher an die volumetrische Mischung heranzuführen Formation. Düsen werden bei Sprühgeräten mit 3–5 Düsenlöchern verwendet.

Brennkammern mit Direkteinspritzung. Bei Dieselmotoren mit solchen Kammern wird der Kraftstoff durch eine Düse mit einem Arbeitsdruck von 15–30 MPa, die über Mehrlochdüsen (5–7 Löcher) mit kleinem Durchmesser der Düsenkanäle (0,15–30 MPa) verfügt, direkt in den Brennraum eingespritzt. 0,32 mm). Derart hohe Einspritzdrücke werden verwendet, weil in diesem Fall die Zerstäubung und Vermischung des Kraftstoffs mit Luft hauptsächlich durch die kinetische Energie erreicht wird, die dem Kraftstoff während der Einspritzung verliehen wird. Um eine gleichmäßige Kraftstoffverteilung in der Kammer zu gewährleisten, sind die Einspritzdüsen solcher Motoren häufig mit mehreren Löchern versehen.

In Abb. Abbildung 6.4 zeigt die Brennräume von Motoren mit Direkteinspritzung und volumetrischer Gemischbildung.

Reis. 6.4. Ungeteilte Brennräume zur volumetrischen Gemischbildung:

a – halbkugelförmig, b – toroidförmig

Reis. 6.6. Ungeteilte Brennräume zur Filmgemischbildung:

a – Dieseltyp MAN, b – Typ Gesselman

Darüber hinaus wird der Brennraum bei der Filmgemischbildung plattenförmig ausgebildet (Abb. 6.6b). Der Kraftstoffstrahl aus der Düse erreicht aufgrund der kurzen Distanz den Boden der Kammer und setzt sich in Form eines Films ab.

Kraftstoffstrahlen treffen in einem spitzen Winkel auf die Wand und legen eine relativ kurze Strecke zurück. Ungefähr 50 % des Kraftstoffs setzen sich auf der konischen Oberfläche der Kammer ab.

Der Hauptvorteil von Brennkammern mit Direkteinspritzung im Vergleich zu Kammern anderer Typen ist folgender.

1. Die einfache und kompakte Form der Brennkammer sorgt für weniger Wärmeverluste während des Verbrennungsprozesses und einen höheren effektiven Wirkungsgrad.

2. Eine weniger starke Abkühlung der Luft während der Kompressionsperiode (Kompaktheit der Kammer und relativ geringe Wirbelbewegung der Luft) schafft Bedingungen für einen leichteren Start. Die Startzeit eines Motors mit Direkteinspritzung ist 1,8- bis 3,6-mal kürzer als beim Starten von Motoren mit anderen Brennräumen.

3. Das Design des Zylinderkopfes wird vereinfacht.

Die Nachteile von Brennkammern mit Direkteinspritzung sind wie folgt.

1. Die Gemischbildung erfolgt bei hohen Einspritzdrücken (bis zu 30 MPa). Dadurch steigen die Anforderungen an die Kraftstoffversorgungsanlagen.

2. Der Verbrennungsprozess ist durch erhebliche Drücke gekennzeichnet. Die Druckanstiegsgeschwindigkeit ist hoch. Aufgrund der zunehmenden Belastung des Kurbeltriebs ist es notwendig, den Sicherheitsspielraum der Motorkomponenten zu erhöhen.

3. Kleine Düsenlöcher des Einspritzzerstäubers (0,1–0,25 mm) erfordern eine präzise Ausführung und können verstopfen, wenn der Kraftstoff nicht ausreichend gereinigt ist. Aus diesem Grund muss Kraftstoff mit großer Sorgfalt gereinigt werden. Geringe Abweichungen der Kraftstoffqualität von der Norm beeinträchtigen die Motorleistung.

Vorkammern. Vorkammer-Dieselmotoren haben einen zweigeteilten Brennraum (Abb. 6.8). Die Hauptkammer befindet sich direkt über dem Kolben. Sein Volumen beträgt 0,75–0,60 des Gesamtvolumens der Brennkammer. Die Vorkammer befindet sich im Zylinderkopf. Es nimmt 0,25–0,40 Volumina des Gesamtvolumens der Kammer ein. Die Vorkammer ist über einen oder mehrere Kanäle mit der Hauptkammer verbunden.

Dabei werden 20 bis 30 % des eingespritzten Kraftstoffs verbrannt, was der in der Vorkammer enthaltenen Luftsauerstoffmenge entspricht.

Wenn ein Teil des Kraftstoffs verbrennt, steigen Temperatur und Druck in der Vorkammer. Brennende Gase und unverbrannter Brennstoff strömen von der Vorkammer in die Hauptkammer. Hier setzt sich die Verbrennung des Kraftstoffs fort und endet im Prozess der Expansion.

Bei Vorkammermotoren wird eine intensive Gemischbildung hauptsächlich durch die Energie des Kraftstoffs erreicht, der teilweise in der Vorkammer verbrannt wird. Diese Energie verursacht einen Druckunterschied zwischen der Vorkammer und der Hauptkammer (normalerweise 1,5 MPa), der die Voraussetzungen für eine intensive Gemischbildung und eine feinere Zerstäubung des zuvor in der Vorkammer zerstäubten Kraftstoffs schafft.

Die Gemischbildung wird durch die Bildung von Wirbelbewegungen der Luft begünstigt, wenn diese sich während des Verdichtungsvorgangs von der Hauptkammer in die Vorkammer bewegt. Der Injektor solcher Motoren ist üblicherweise mit einem Loch ausgeführt.

Wirbelkammern. Motoren mit Wirbelkammern haben wie Vorkammermotoren eine zweigeteilte Kammer (Abb. 6.9). Die Hauptkammer befindet sich direkt über dem Kolben und hat ein relativ kleines Volumen. Die Wirbelkammer befindet sich im Zylinderkopf, hat eine stromlinienförmige Form (eine Kugel oder eine abgeflachte Kugel) und wird durch Wasser gekühlt. Sein Volumen beträgt 50 bis 75 % des Gesamtvolumens der Brennkammer. Dieses Volumen ermöglicht die Beteiligung einer großen Luftmenge an der Wirbelbewegung. Die Wirbelkammer ist über einen Hals mit der Hauptkammer verbunden.

Während der Verbrennungsperiode steigt der Druck in der Wirbelkammer stark an. In diesem Fall strömen Verbrennungsprodukte und der unverbrannte Teil des Kraftstoffs in die Hauptkammer. Hier setzt sich der Verbrennungsprozess fort und endet mit der Expansion.

Bei Motoren mit Wirbelkammern werden zur Gemischbildung hauptsächlich Wirbelluftströme genutzt, die beim Verdichtungsvorgang in der Wirbelkammer entstehen. Der Druckunterschied zwischen den Kammern ist relativ gering (normalerweise 0,6 MPa). Injektoren für solche Motoren werden üblicherweise mit einem Loch verwendet. Der Förderanfangsdruck beträgt 8–10 MPa.

Dieselmotoren mit getrennten Brennräumen erreichen einen rauchfreien Betrieb bei niedrigen Luftüberschussverhältnissen. Die Anforderungen an die Qualität der Kraftstoffzerstäubung werden deutlich reduziert und es kommen geschlossene Injektoren mit einem Düsenloch mit großem Durchmesser (1–2 mm) zum Einsatz. Der Kraftstoffeinspritzdruck beträgt 12–15 MPa und ist gewährleistet sanfte Arbeit Motor. Diese Dieselmotoren sind die schnellsten aller Dieselmotoren.

Die Hauptnachteile getrennter Brennkammern:

Brennkammern von Dieselmotoren – Konzept und Typen. Einteilung und Merkmale der Kategorie „Brennräume von Dieselmotoren“ 2017, 2018.

Es ist klar, dass Brennkammern nicht nur sorgen müssen
Keine schlechte Gemischbildung und noch bessere Leistung
Wirkungsgrad und Starteigenschaften des Motors. Es gibt zwei konstruktive
Gruppen von Brennräumen von Dieselmotoren, nicht nur voneinander getrennt
Design und das Prinzip der Bildung des Kraftstoffgemisches in der Kammer. Das
gebrochene und ungeteilte Brennkammern.

Defekte Brennkammern

Solche Kammern verfügen über zwei vom Volumen unabhängige Verbindungskanäle:

• Vorkammer;
• Wirbelkammer.

Die Wirbelkammer kann wahlweise im Blockkopf platziert werden
Zylinder und im Block selbst. Die Kühlfläche der gebrochenen Kammern ist sehr groß
hoch. In dieser Hinsicht ist der Motor anfällig für erhebliche Wärmeverluste,
was zu einer Verschlechterung der Starteigenschaften und einer negativen Auswirkung auf den Faktor führt
Effizienz. Typischerweise Dieselmotoren mit kaputten Brennräumen
bieten ein ziemlich hohes Kompressionsverhältnis.

Der Hauptvorteil kaputter Brennkammern ist
Herstellung einer nahezu idealen Kraftstoffkonsistenz. Dank der Verwendung
kinetische Energie von Gasen aufgrund der Strömung zwischen Kammerhohlräumen,
Die Kraftstoffverbrennung wird deutlich erhöht und der Abgasrauch minimiert
Systeme.

Hinzu kommt das Zusammenspiel der Kanäle bei defekten Kameras
verleiht dem Motor während seines Betriebs Stabilität. Das Wichtigste
Belastungen auf so wichtige Teile wie Pleuel, Kurbelwelle, Kolbenbolzen.
Um die sogenannte Rauheit des Dieselbetriebs irgendwie zu reduzieren
Defekte Brennkammern können auch auf einen Temperaturanstieg zurückzuführen sein
Modus bestimmter Kamerabereiche.

Ungeteilte Brennkammern

Im Gegensatz zu kaputten Brennkammern gibt es ungeteilte Brennkammern
nur Volumen und die einfachste Form, im Einklang mit Richtung, Anzahl und
die Größe der Kraftstoffströme des eingespritzten Kraftstoffs. Solche Kameras haben sehr
kleine Größen haben wie folgt eine kleine Kühlfläche.
Dadurch geht bei Motoren mit ungeteilten Kammern Wärmeenergie verloren
Die Verbrennung ist deutlich geringer als bei Motoren mit gebrochenen Kammern. Solch
Diesel hat gute Start- und Wirtschaftlichkeitseigenschaften.

Die Formen ungeteilter Brennkammern zeichnen sich durch ihre aus
Vielfalt. Häufiger sind sie in den Kolbenköpfen ausgeführt. Aber es kommt vor
Anordnung der Kammern im Zylinderkopf, teilweise auch in den Kolbenköpfen
und teilweise im Kopf.

Es ist möglich, die ungeteilten Brennräume von Dieselmotoren aufzubrechen
Motoren entsprechend ihrer grundlegenden strukturellen Anordnung gefolgt von
Weg:

1. Ringkern im Kolben.
2. Halbkugelförmig im Kolben und Kopf
   Zylinder
3. Halbkugelförmig im Kolben.
4. Zylindrisch im Kolben.
5. Zylindrischer Kolben mit seitlicher Platzierung.
6. Im Kolben abgerundet.
7. Kugeln im Kolben.
8. Ringkern mit Hals im Kolben.
9. Zylindrisch, mit Kolbenboden und geformt
   Zylinderwand.
10. Wirbel im Kolben.
11. Trapezförmig im Kolben.
12. Zylindrisch im Zylinderkopf unten
    Auslassventil.

In Brennkammern der Typen 1, 2, 3,
4, 5 wird ein sehr hoher Grad an Kraftstoferreicht
dank der Zerstäubung des Kraftstoffs und der Koordination der Formen seiner Kraftstoffströme
Kameraformen. In solchen Brennkammern werden häufig Düsen eingebaut,
mit Mehrlochdüsen, mit denen Sie die Kraftstoffformen steuern können
Für größere Durchflussmengen ist auch ein hoher Einspritzdruck zu verwenden. Diese Kameras
haben sehr kleine Kühlflächen. Für Dieselmotoren mit
Die aufgeführten Brennkammertypen zeichnen sich durch niedrige Gradeigenschaften aus
Kompression.

Für Brennkammern Typ 6, 7, 8,
9 verfügt über größere Kühlflächen. Obwohl dies unkonventionell ist,
aber es beeinflusst immer noch die Startleistung des Motors. Aber dabei
Verdrängung der Luft über dem Kolben in den Brennraum im Moment der Kompression
Es entstehen wirbelartige Strömungen, die eine gute Luftdurchmischung begünstigen
mit Kraftstoff, wodurch ein ziemlich hochwertiges Kraftstoffgemisch entsteht.

Brennkammern Typ 10, 11, 12
Wird nicht nur in Dieselmotoren verwendet, sondern auch in Motoren mit
Möglichkeit der Nutzung verschiedene Arten Kraftstoff. Das entsprechende Merkmal solcher Kameras
ist eine schwerwiegende Richtung von Wirbelströmen, die die Verdunstung fördert
Kraftstoff und liefert ihn in einer bestimmten Reihenfolge an den gewünschten Ort
Verbrennung. Zur Leistungsverbesserung in zylindrischen Kammern im Kopf
Der Zylinderblock unter dem Auslassventil weist die höchsten Abgastemperaturen auf
Ventil, das unmittelbar die Wand der Brennkammer bildet.

Arten von Brennkammern
Es stehen verschiedene Brennkammerkonstruktionen für Dieselmotoren zur Verfügung, die jeweils darauf ausgelegt sind, die effizienteste Wirbelströmung zu erzeugen. Diese Designs können in zwei Hauptklassen unterteilt werden:
*Brennkammer mit Direkteinspritzung
* Brennkammer mit indirekter Einspritzung.
Bei der ersten Bauart wird der Kraftstoff direkt am geschlossenen Ende des Zylinders eingespritzt, während bei der zweiten Bauart der Kraftstoff in einen separaten zusätzlichen Brennraum eingespritzt wird, der über einen kleinen Kanal mit dem Zylinder verbunden ist.
Direkte Injektion
In Abb. Abbildung 30.2 zeigt eine offene Brennkammer. Direkteinspritzende Brennkammern werden seit vielen Jahren in schweren Fahrzeugen eingesetzt und sind in leicht abgewandelter Form heute auch in Fahrzeugen mit 2-Liter-Motor üblich.
Die tiefe Aussparung im Kolben enthält Luft, wenn sich der Kolben im oberen Totpunkt sehr nahe am flachen Zylinderkopf befindet. Um das erforderliche Verdichtungsverhältnis zu erreichen, sind Überkopfventile erforderlich. Flache Aussparungen im Kolbenkopf sorgen für die von den Zylinderköpfen benötigten Freiräume.

Eine falsche Ventileinstellung führt dazu, dass die Ventile gegen den Kolben schlagen. Der Mehrlochinjektor fördert fein zerstäubten Kraftstoff unter hohem Druck (175 bar) in einen schnell bewegten Luftstrom und gelangt sofort in die Kolbenmulde (Brennraum).
Der Wirbel wird in zwei Ebenen gebildet, vertikal und horizontal. Wenn der Kolben ansteigt, dringt die Luft direkt in die Aussparung ein und bewegt sich ungefähr wie in der Abbildung gezeigt. Wenn der Kolben den OT erreicht, wird diese Bewegung durch die Turbulenzen des Kolbens zwischen Kolben und Boden beschleunigt. Ein horizontaler oder rotierender Wirbel kann durch die Neigung des Einlasskanals tangential zum Zylinder oder durch die Verwendung eines Wirbelkörpers am Einlassventil erreicht werden. In Abb. Abbildung 30.2a zeigt das gebräuchlichste Design. Durch die Kombination zweier Wirbelströme entsteht in der Vertiefung ein „Luftstrudel“ und sorgt für eine gute Sauerstoffversorgung des Verbrennungsbereichs.
Indirekte Injektion
Bis etwa Mitte der 1980er-Jahre waren indirekt einspritzende Motoren (IDI – InDirect Injection) die am häufigsten in Kleinwagen verbauten Motoren. Im Vergleich zu herkömmlichen Hochleistungsmotoren mit Direkteinspritzung kann der Motor mit indirekter Einspritzung ruhiger laufen; Bei einem solchen Motor kann mit einem geringeren Einspritzdruck gearbeitet werden, außerdem bietet dieser Motor einen größeren Drehzahlbereich.
Die meisten Brennkammern von Motoren mit indirekter Einspritzung haben das von Ricardo Comet vorgeschlagene Design, das in Abb. 30.3. Dieses Design verfügt über eine Wirbelkammer, die über einen Kanal mit der Hauptkammer verbunden ist, was den Betrieb bei einer Temperatur ermöglicht, die höher ist als die Temperatur des umgebenden Metalls.
Während der Kompression wird Luft durch den heißen Kanal in die Wirbelkammern gedrückt, so dass sich am Ende dieses Hubs sehr heiße Luft mit einem hohen Grad an Verwirbelung in der Kammer befindet. Der Kraftstoff wird in diese sich schnell bewegende Luftmasse eingespritzt und schnell in sehr feine Partikel zerstäubt. Diese Zerstäubung ist auch dann sehr effektiv, wenn der Kraftstoff als „weicher“ Strahl mit einem Stiftinjektor oder einem Düsensatz bei relativ niedrigem Druck (ca. 100 bar) eingespritzt wird.
Nach dem Einleiten der Verbrennung in der Wirbelkammer wird der brennende Kraftstoff zusammen mit unverbranntem oder teilweise verbranntem Kraftstoff in die im Kolbenboden befindliche Hauptbrennkammer geleitet. Wenn die Einspritzzeit verlängert wird, um mehr Motorleistung bereitzustellen, entzündet sich der größte Teil des am Ende der Einspritzperiode eingespritzten Kraftstoffs erst, wenn er sich mit der Luft in der Hauptkammer vermischt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Verbrennung relativ lange andauern kann, bis irgendwann ein Stadium erreicht wird, in dem der Brennstoff nicht mehr über genügend Sauerstoff zum Verbrennen verfügt. Von diesem Zeitpunkt an beginnt schwarzer Smog auszustoßen, und das Auftreten dieses Smogs zeigt die maximale Kraftstoffmenge an, die ohne Einbußen bei der Effizienz eingespritzt werden kann, sowie die maximale Leistung, die vom Motor erzielt werden kann.

Reis. 30.3
Doppelhohlraum-Brennkammer eines Selbstzündungsmotors – indirekte Kraftstoffeinspritzung
Bei einem indirekt einspritzenden Motor führt die Kombination aus heißer Luft und sehr feiner Zerstäubung zu einer kurzen Zündverzögerung. Im Vergleich zu einem Direktgiermotor ist die Intensität des „harten“ Betriebs des Motors geringer, der Motor läuft ruhiger; Solche Motoren können Kraftstoff mit einer niedrigeren Cetanzahl verwenden. Alle Selbstzündungsmotoren erfordern spezielle Maßnahmen, um einen Kaltstart zu gewährleisten. Um einen Motor mit kalter Selbstzündung zu starten, ist es üblich, mehr Kraftstoff einzuspritzen und mehr brennbare Anteile im Einspritzteil zu haben, aber der größere Wärmeverlust bei Motoren mit indirekter Einspritzung erfordert zusätzliche Mittel, um einen Kaltstart sicherzustellen. Im Vergleich zu Motoren mit Direkteinspritzung, die ein Verdichtungsverhältnis von 16 verwenden, verwenden Motoren mit indirekter Einspritzung ein Verdichtungsverhältnis von etwa 22, in einigen Fällen bis zu 30.
Neben der Gewährleistung des Kaltstarts ist ein hohes Verdichtungsverhältnis auch erforderlich, um den thermischen Wirkungsgrad, also die Wirtschaftlichkeit, wie bei einem Direkteinspritzer zu erhöhen. Dadurch werden die großen Wärmeverluste ausgeglichen, die durch die größere Oberfläche des Brennraums eines indirekt einspritzenden Motors entstehen.
Um den Kaltstart eines Motors mit indirekter Einspritzung sicherzustellen, werden eines oder mehrere der folgenden zusätzlichen Mittel verwendet:
1 Glühkerze ist ein elektrisch beheiztes Gerät, das in einer Wirbelkammer installiert ist. Die Luft in der Kammer wird einige Sekunden vor dem Starten eines kalten Motors elektrisch erwärmt. Heutzutage werden solche Glühkerzen meist automatisch gesteuert.
2 Kollektorheizungen - elektronische Geräte, entworfen, um die Luft, die durch den Ansaugkrümmer zu den Zylindern strömt, elektrisch zu erwärmen.
3 Pintox-Injektor – ein Pin-Injektor mit einem zusätzlichen Loch für die direkte Kraftstoffzufuhr durch einen speziellen Kanal in die Brennkammer, während die Motorkurbelwelle mit dem Anlasser durchgedreht wird.
Moderne Motoren für den Einbau konzipiert Autos
Der Einsatz kleiner Selbstzündungsmotoren in Automobilen ist sehr attraktiv, da solche Kleinmotoren bis zu 40 Prozent weniger Kraftstoff verbrauchen als Ottomotoren ähnlicher Leistung. Dieser Vorteil ist noch attraktiver, wenn das Auto sehr stark genutzt wird und die Kraftstoffeinsparungen dann möglicherweise die höheren Anschaffungskosten eines teureren Motors übersteigen.
Dieser Vorteil, gepaart mit der allgemein steigenden Nachfrage nach diesen Motorentypen, hat dazu geführt, dass viele Automobilhersteller den kleinen Dieselmotoren mehr Aufmerksamkeit schenken.
In der Vergangenheit waren Selbstzündungsmotoren sehr laut und konnten nicht mit Ottomotoren mithalten, aber in In letzter Zeit In diesem Bereich wurden große Verbesserungen erzielt. Durch die Verbesserung der Brennraumform und den Einsatz von Schalldämpfern konnte der Geräuschpegel gesenkt und durch den Einbau eines Motors mit etwas größerem Hubraum der Leistungsunterschied zu Ottomotoren verringert werden.