Cámara de combustión del motor- este es un espacio cerrado, una cavidad para quemar combustible gaseoso o líquido en motores Combustión interna. En la cámara de combustión se prepara y quema la mezcla de aire y combustible.

Además de garantizar una formación óptima de la mezcla, las cámaras de combustión deben contribuir a obtener un alto rendimiento económico y buenas cualidades de arranque de los motores. Según el diseño y el método de formación de la mezcla utilizado, las cámaras de combustión diésel se dividen en dos grupos:

• indiviso
• apartado

Cámaras de combustión indivisas Representan un solo volumen y suelen tener una forma simple que, por regla general, corresponde a la dirección, el tamaño y el número de los chorros de combustible durante la inyección. Estas cámaras son compactas y tienen una superficie de enfriamiento relativamente pequeña, lo que reduce la pérdida de calor. Los motores con tales cámaras de combustión tienen un rendimiento decente. indicadores económicos y buenas cualidades iniciales.

Las cámaras de combustión indivisas vienen en una amplia variedad de formas. La mayoría de las veces se realizan en la cabeza del pistón, a veces parcialmente en la cabeza del pistón y parcialmente en la culata, con menos frecuencia en la culata.

La figura muestra algunos diseños de cámaras de combustión indivisas.

Arroz. Las cámaras de combustión de los motores diésel son de tipo indiviso: a - toroidales en el pistón; b - semiesférico en el pistón y la culata; c - semiesférico en el pistón; g - cilíndrico en el pistón; d - cilíndrico en el pistón con colocación lateral; e - óvalo en el pistón: g - bola en el pistón; h - toroidal en el pistón con cuello; y - cilíndrico, formado por las cabezas de los pistones y las paredes del cilindro; k - vórtice en el pistón; l - trapezoidal en el pistón; m - cilíndrico en la cabeza debajo de la válvula de escape

En las cámaras de combustión que se muestran en la figura, calidad del anuncio La formación de la mezcla se logra exclusivamente atomizando el combustible y haciendo coincidir la forma de las cámaras con la forma de los sopletes de inyección de combustible. Estas cámaras suelen utilizar inyectores de orificios múltiples y presiones de inyección altas. Estas cámaras tienen superficies de refrigeración mínimas. Se caracterizan por una baja relación de compresión.

Las cámaras de combustión mostradas en la Fig. e-h, tienen una superficie de transferencia de calor más desarrollada, lo que empeora algo las propiedades de arranque del motor. Sin embargo, al desplazar el aire desde el espacio encima del pistón hacia el volumen de la cámara durante el proceso de compresión, es posible crear intensos flujos de carga de vórtice, que contribuyen a una buena mezcla del combustible con el aire. Esto asegura alta calidad formación de la mezcla.

Las cámaras de combustión que se muestran en la figura se utilizan en motores multicombustible. Se caracterizan por la presencia de flujos de carga estrictamente dirigidos, que aseguran la evaporación del combustible y su introducción en la zona de combustión en una secuencia determinada. Para mejorar el proceso de trabajo en la cámara de combustión cilíndrica en el cabezal debajo de la válvula de escape (Fig. m), se aprovecha la alta temperatura de la válvula de escape, que es una de las paredes de la cámara.

Cámaras de combustión divididas

Cámaras de combustión divididas Constan de dos volúmenes separados conectados entre sí por uno o más canales. La superficie de enfriamiento de tales cámaras es mucho mayor que la de las cámaras de tipo indiviso. Por lo tanto, debido a las grandes pérdidas de calor, los motores con cámaras de combustión divididas suelen tener peores cualidades económicas y de arranque y, por regla general, relaciones de compresión más altas.

Sin embargo, con cámaras de combustión separadas, debido al uso de la energía cinética de los gases que fluyen de una cavidad a otra, es posible garantizar una preparación de alta calidad de la mezcla de aire y combustible, por lo que se logra una combustión bastante completa del combustible. se consigue y se elimina el humo en la salida.

Arroz. Las cámaras de combustión de los motores diésel son de tipo dividido: a - precámara; b - cámara de vórtice en la cabeza; c - cámara de vórtice en el bloque

Además, el efecto estrangulador de los canales de conexión de las cámaras separadas puede reducir significativamente la "rigidez" del funcionamiento del motor y reducir la carga máxima sobre las partes del mecanismo de manivela. También se puede lograr cierta reducción en la “dureza” de funcionamiento de los motores con cámaras de combustión divididas aumentando la temperatura de las partes individuales de las cámaras de combustión.

Cámara de combustión de un motor periódico.

Cámara de combustión del motor- el volumen formado por el conjunto de piezas del motor en el que se produce la combustión de la mezcla combustible. El diseño de la cámara de combustión está determinado por las condiciones de funcionamiento y la finalidad del mecanismo; Como regla general, se utilizan materiales resistentes al calor. Dependiendo de la temperatura desarrollada en una cámara de combustión continua, se utilizan como materiales estructurales para su fabricación los siguientes:

• hasta 500 °C - aceros al cromo-níquel;
• hasta 900 °C - aceros al cromo-níquel con adición de titanio;
• por encima de 950 °C - materiales especiales.

La cámara de combustión- este es un espacio cerrado, una cavidad para quemar combustible gaseoso o líquido en motores de combustión interna.
Cámara de combustión de un motor de turbina de gas.- un dispositivo en el que, como resultado de la combustión del combustible, aumenta la temperatura del aire (gas) que ingresa.

Clasificación

Según el principio de funcionamiento

• Acción continua(para motores de turbina de gas (GTE), motores turborreactores (TRD), motores a reacción que respiran aire (WRE), líquido motores de cohetes(LPRE)).
• Acción periódica(para motores de combustión interna de pistón (ICE));

Las cámaras de combustión continua, a su vez, se clasifican en:
A proposito

• Básico;
• Reservar;
• Calefacción intermedia;

En la dirección del flujo de aire y de los productos de combustión.

• directo;
• Cámaras de combustión de contraflujo (estas últimas rara vez se utilizan debido a su alta resistencia hidráulica).

Por diseño

• Incorporado;
• Remoto;

Según las características de diseño de la carcasa y del tubo de llama.

• Anillo;
• Anillo tubular;
• Tubular;

Las cámaras de combustión periódica, a su vez, se clasifican en:
Por combustible utilizado

• Gasolina;

Por diseño Las cámaras de combustión de gasolina se dividen en:

• • Lateral
  • Central
  • Media cuña
  • Klinovaia
• Diesel.

Por diseño Las cámaras de combustión diésel se dividen en:

• • Indiviso (tiene un solo compartimento en el que se produce tanto la formación de la mezcla como la combustión del combustible)
  • Dividido (dividido en dos partes: principal y adicional, conectadas entre sí por un cuello. En este caso, el combustible se inyecta en la cámara adicional)

Según el método de formación de la mezcla.

• • Volumétrico (para cámaras de combustión indivisas);
  • Película;
  • Conjunto.

Cámara de combustión continua

Las cámaras de combustión continua se encuentran entre los componentes más importantes de los sistemas de propulsión aeronáutica y espacial, así como de las unidades de turbinas de gas especiales y de transporte, que se utilizan ampliamente en el sector energético. industria química, en el ferrocarril transporte, embarcaciones marítimas y fluviales.

Principio de funcionamiento

La cámara de combustión es un componente de un motor de turbina de gas (GTE) en el que se prepara y quema la mezcla de aire y combustible. Para preparar la mezcla de aire y combustible, se suministra combustible a la cámara de combustión a través de inyectores y se suministra aire desde el compresor. Al arrancar el motor, la mezcla de aire y combustible se enciende mediante una chispa eléctrica (o dispositivo de arranque), y durante el funcionamiento adicional, el proceso de combustión se mantiene continuamente debido al contacto de la mezcla de aire y combustible resultante con productos de combustión calientes. El gas formado en la cámara de combustión se dirige a la turbina del compresor.

La estabilidad y perfección de los procesos en la cámara de combustión garantizan en gran medida el funcionamiento fiable y económico de un motor de turbina de gas.

Requisitos para una cámara de combustión continua.

• Estabilidad del proceso de combustión en todos los modos y condiciones de vuelo posibles. Es necesario que la combustión del combustible sea continua y no se produzcan llamas o combustión pulsante, que pueda provocar el apagado del motor. A medida que cambian el modo de funcionamiento del motor y las condiciones de vuelo, cambia la proporción de combustible y aire que ingresa a la cámara de combustión, es decir. la calidad de la mezcla cambia.
• Garantizar un campo uniforme de temperatura del gas delante de la turbina. Las cámaras de combustión suelen tener múltiples inyectores para suministrar combustible, por lo que existe una tendencia a tener zonas de temperaturas variables a medida que los gases salen de la cámara de combustión. Una irregularidad significativa en el campo de temperatura del gas puede provocar la destrucción de los álabes de la turbina.
• Longitud mínima de la llama, es decir El proceso de combustión debe finalizar dentro de la cámara de combustión. De lo contrario, la llama llega a las palas del aparato de boquilla, lo que puede provocar que se quemen.
• Operación confiable, larga vida útil, facilidad de control y Mantenimiento. Garantizar un funcionamiento confiable y a largo plazo de la cámara de combustión se logra mediante una serie de medidas de diseño y mediante el estricto cumplimiento de las normas de vuelo y operación técnica. Para garantizar el máximo cumplimiento de los requisitos enumerados, se selecciona el tipo apropiado de cámara de combustión para cada tipo de motor.

Cámara de combustión discontinua

Cámara de combustión funcionando con gasolina.

Motor de gasolina con cámara de combustión en cuña.

Cámara de combustión semiesférica

Los diseños de las cámaras de combustión de los motores de automóviles son diferentes. Los motores con válvulas en cabeza utilizan cámaras centrales, así como cámaras de tipo cuña y semicuña. Con las válvulas ubicadas en la parte inferior, el volumen principal de la cámara de combustión se aleja del eje del cilindro (en forma de L); Este diseño de cámara mejora la turbulencia de la mezcla combustible y mejora la formación de la mezcla. En los motores modernos, se utilizan ampliamente cámaras de combustión de tipo cuña y semicuña.

Cámara de combustión en forma de cuña- Obtenido a partir de válvulas planas ovaladas en ángulo para obtener una mejor forma de los canales de gas. En este caso, la bujía se desplaza hacia la válvula de escape, el movimiento de la carga en la cámara se dirige hacia la bujía. En una cámara de combustión en forma de cuña, la mayor parte de su volumen se concentra cerca de la bujía, por lo que la mayor cantidad de carga debe arder primero, y en la zona de la cámara de combustión más alejada de la bujía, donde existe un peligro. de detonación, debería haber relativamente poca un gran número de mezcla sobreenfriada en el espacio del desplazador. Esta cámara garantiza una combustión suave y bajas pérdidas de calor. La dureza del funcionamiento del motor se evalúa por la tasa de aumento de presión, es decir, el aumento de presión en el cilindro cuando se gira el cigüeñal tiene una importancia decisiva: la sección de giro correspondiente al intervalo entre la formación de una descarga de chispa (encendido de la mezcla) y PMS. El proceso de combustión se considera suave cuando la tasa de aumento de presión está en el rango de 0,2 a 0,6 MPa por cada ángulo de rotación del cigüeñal de 1°. El nivel de ruido durante el funcionamiento del motor también depende de las holguras entre el pistón y el cilindro y entre el eje y sus cojinetes.

Ampliamente utilizado en el pasado. cámara de combustión semicuña actualmente está sufriendo cambios. Una cámara de esta forma se utiliza en motores de coches deportivos y de carreras para lograr una alta densidad de potencia. Mediante el uso de dos árboles de levas en la culata y un gran ángulo de válvula, se pueden alojar válvulas de gran diámetro en la culata. En este caso, la superficie de la cámara de combustión en relación a su volumen es bastante pequeña. También se garantiza un buen flujo de carga a través de las válvulas hacia el cilindro, ya que no se ve obstaculizado por las paredes del cilindro o la cámara de combustión. Los canales de entrada y salida son de longitud corta y tienen una superficie pequeña. Los motores con dicha cámara de combustión tienen una eficiencia bastante alta.

Cámara de combustión diésel

A- Cámara de combustión hemisférica no dividida para la formación de mezcla volumétrica
b– cámara de combustión toroidal no dividida para la formación de mezcla volumétrica
GRAMO- Cámaras de combustión no divididas para la formación de mezclas de película.
d- cámaras de combustión no divididas para la formación de mezclas combinadas

En los motores diésel, los requisitos en cuanto a la forma de la cámara de combustión vienen determinados por el proceso de formación de la mezcla. Se necesita muy poco tiempo para crear una mezcla de trabajo, ya que casi inmediatamente después del inicio de la inyección de combustible, comienza la combustión y el resto del combustible se suministra al ambiente en llamas. Cada gota de combustible debe entrar en contacto con el aire lo más rápido posible para que se libere calor al inicio de la carrera de expansión.

Formación de mezclas de películas. Se utiliza en varios diseños de cámaras de combustión, cuando casi todo el combustible se dirige a la zona cercana a la pared. Aproximadamente entre el 5% y el 10% del combustible inyectado por el inyector ingresa a la parte central de la cámara de combustión. El resto del combustible se distribuye por las paredes de la cámara de combustión en forma de una fina película (de 10 a 15 micras). Inicialmente se enciende parte del combustible que llega a la parte central de la cámara de combustión, donde no suele haber movimiento de la carga y se establece la temperatura más alta. Posteriormente, a medida que se evapora y se mezcla con el aire, la combustión se propaga a la mayor parte del combustible, dirigiéndose a la capa cercana a la pared. La formación de una mezcla de película requiere una atomización menos fina del combustible. Se utilizan boquillas con un orificio para boquilla. La presión de inyección de combustible no supera los 17-20 MPa.

La mezcla de película en comparación con la mezcla volumétrica proporciona un mejor rendimiento económico del motor y simplifica el diseño del equipo de combustible.

La principal desventaja son las bajas propiedades de arranque del motor a bajas temperaturas debido a la pequeña cantidad de combustible involucrado en la combustión inicial. Esta desventaja se elimina calentando el aire en la entrada o aumentando la cantidad de combustible involucrado en la formación de la fuente inicial de combustión.

Mezcla combinada Se obtiene con diámetros más pequeños de la cámara de combustión, cuando parte del combustible llega a su pared y se concentra en la capa cercana a la pared. La otra parte de las gotas de combustible se encuentra en el volumen interno de la carga. Aproximadamente el 50% del combustible se deposita en la superficie de la cámara. Al entrar en la cámara, no se crea ningún movimiento de rotación de la carga. La carga se pone en movimiento cuando se desplaza desde el espacio sobre el pistón hacia la cámara de combustión y se crea un vórtice. La velocidad de la carga alcanza entre 40 y 45 m/s.

Rasgo distintivo A partir de la formación de la mezcla de película se produce el contramovimiento de los chorros de combustible y la carga desplazada desde el espacio sobre el pistón, lo que ayuda a aumentar la cantidad de combustible suspendido en el volumen de la cámara de combustión y acerca el proceso a la formación de la mezcla volumétrica. Las boquillas se utilizan con pulverizadores que tienen de 3 a 5 orificios para boquillas.

Cámaras de combustión con formación volumétrica de mezcla.. En los motores diésel con tales cámaras, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión mediante una boquilla con una presión de trabajo de 15 a 30 MPa, que tiene boquillas de orificios múltiples (5 a 7 orificios) con un diámetro pequeño de canales de boquilla (0,15 a 0,32 milímetros). Estas altas presiones de inyección se utilizan debido al hecho de que en este caso la atomización del combustible y su mezcla con aire se logra principalmente debido a la energía cinética impartida al combustible durante la inyección. Para garantizar una distribución uniforme del combustible en la cámara, los inyectores de estos motores suelen tener varios orificios.

Requisitos para todas las cámaras de combustión del motor.

Los requisitos básicos para todas las cámaras de combustión continua son:

• estabilidad del proceso de combustión
• alta intensidad térmica
• máxima eficiencia de combustión
• mínima pérdida de calor
• operación confiable durante la vida útil especificada del motor.

Ver también

Literatura

• Ionin A.A. Cámaras de combustión principal y de poscombustión de un motor turborreactor / Nenishev A.S., Lebedev V.M. - Omsk: Universidad Técnica Estatal de Omsk, 2005. - 92 p.

Cámaras de combustión de motores diésel.

Para una buena formación de la mezcla, es extremadamente importante combinar correctamente la atomización del combustible y el movimiento del aire en la cámara de combustión. Esto mejorará la distribución del combustible en la cámara y realizará el proceso de combustión con la menor cantidad de aire.

La forma de la cámara de combustión debería:

• corresponden a la dirección y alcance del chorro de combustible inyectado;
• asegurar un movimiento organizado del flujo de aire, una mezcla intensiva de combustible y aire, una combustión completa del combustible en un corto período con la menor cantidad de aire;
• aumento suave de la presión en el cilindro, presión máxima moderada durante la combustión y pérdidas mínimas de calor;
• crear condiciones para un arranque más fácil del motor.

Por diseño, los motores diésel se dividen en dos categorías principales: con cámaras de combustión separadas y no divididas. Las cámaras no divididas tienen un solo compartimento en el que se produce tanto la formación de la mezcla como la combustión del combustible. Las cámaras divididas se dividen en dos partes: la principal y la adicional, conectadas entre sí por un cuello. En este caso, se inyecta combustible en la cámara adicional.

El método distingue entre formación de mezcla volumétrica, de película y combinada.

Durante la formación de una mezcla volumétrica, el combustible se atomiza en el volumen de la cámara de combustión y solo una pequeña parte ingresa a la capa de pared. La formación de la mezcla volumétrica se lleva a cabo en cámaras de combustión no divididas.

La mezcla de películas se utiliza en varios diseños de cámaras de combustión, cuando casi todo el combustible se dirige a la zona cercana a la pared. Aproximadamente entre el 5% y el 10% del combustible inyectado por el inyector ingresa a la parte central de la cámara de combustión. El resto del combustible se distribuye por las paredes de la cámara de combustión en forma de una fina película (de 10 a 15 micras). Inicialmente se enciende parte del combustible que llega a la parte central de la cámara de combustión, donde no suele haber movimiento de la carga y se establece la temperatura más alta. Posteriormente, a medida que se evapora y se mezcla con el aire, la combustión se propaga a la mayor parte del combustible, dirigiéndose a la capa cercana a la pared. La formación de una mezcla de película requiere una atomización menos fina del combustible. Se utilizan boquillas con un orificio para boquilla. La presión de inyección de combustible no supera los 17-20 MPa. La mezcla de película en comparación con la mezcla volumétrica proporciona un mejor rendimiento económico del motor y simplifica el diseño del equipo de combustible. La principal desventaja son las bajas propiedades de arranque del motor a bajas temperaturas debido a la pequeña cantidad de combustible involucrado en la combustión inicial. Esta desventaja se elimina calentando el aire en la entrada o aumentando la cantidad de combustible involucrado en la formación de la fuente de combustión inicial.

La formación de mezclas combinadas se obtiene con diámetros más pequeños de la cámara de combustión, cuando parte del combustible llega a su pared y se concentra en la capa de la pared. La otra parte de las gotas de combustible se encuentra en el volumen interno de la carga. Aproximadamente el 50% del combustible se deposita en la superficie de la cámara. Al entrar en la cámara, no se crea ningún movimiento de rotación de la carga. La carga se pone en movimiento cuando se desplaza desde el espacio sobre el pistón hacia la cámara de combustión y se crea un vórtice. La velocidad de la carga alcanza entre 40 y 45 m/s. Una característica distintiva de la formación de una mezcla de película es el contramovimiento de los chorros de combustible y la carga desplazados desde el espacio sobre el pistón, lo que ayuda a aumentar la cantidad de combustible suspendido en el volumen de la cámara de combustión y acerca el proceso a la mezcla volumétrica. formación. Las boquillas se utilizan con pulverizadores que tienen de 3 a 5 orificios para boquillas.

Cámaras de combustión con inyección directa. En los motores diésel con tales cámaras, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión mediante una boquilla con una presión de trabajo de 15 a 30 MPa, que tiene boquillas de orificios múltiples (5 a 7 orificios) con un diámetro pequeño de canales de boquilla (0,15 a 0,32 milímetros). Se utilizan presiones de inyección tan altas debido al hecho de que en este caso la atomización del combustible y la mezcla con el aire se logra principalmente debido a la energía cinética impartida al combustible durante la inyección. Para garantizar una distribución uniforme del combustible en la cámara, los inyectores de estos motores suelen tener varios orificios.

En la Fig. La Figura 6.4 muestra las cámaras de combustión de motores con inyección directa, asegurando la formación de una mezcla volumétrica.

Arroz. 6.4. Cámaras de combustión no divididas para la formación de mezclas volumétricas:

a – hemisférico, b – toroidal

Arroz. 6.6. Cámaras de combustión no divididas para la formación de mezclas de película:

a – tipo diésel MAN, b – tipo Gesselman

Además de lo anterior, durante la formación de la mezcla de película, la cámara de combustión adquiere forma de placa (Fig. 6.6b). El chorro de combustible que sale de la boquilla, debido a la corta distancia, llega al fondo de la cámara y se deposita en forma de película.

Los chorros de combustible golpean la pared en un ángulo agudo y recorren una distancia relativamente corta. Aproximadamente el 50% del combustible se deposita en la superficie cónica de la cámara.

La principal ventaja de las cámaras de combustión con inyección directa frente a cámaras de otro tipo es la siguiente.

1. La forma simple y compacta de la cámara de combustión garantiza una menor pérdida de calor durante el proceso de combustión y una mayor eficiencia efectiva.

2. Un enfriamiento menos intensivo del aire durante el período de compresión (compactación de la cámara y movimiento de vórtice relativamente pequeño del aire) crea las condiciones para un arranque más fácil. El tiempo necesario para arrancar un motor con inyección directa es entre 1,8 y 3,6 veces menor que para arrancar motores con otras cámaras de combustión.

3. Se simplifica el diseño de la culata.

Las desventajas de las cámaras de combustión de inyección directa son las siguientes.

1. La formación de mezcla se produce a altas presiones de inyección (hasta 30 MPa). Esto aumenta los requisitos para los equipos de suministro de combustible.

2. El proceso de combustión se caracteriza por presiones importantes. La tasa de aumento de presión es alta. Debido al aumento de carga en el mecanismo de manivela, es necesario aumentar el margen de seguridad de los componentes del motor.

3. Los pequeños orificios de las boquillas del atomizador del inyector (0,1–0,25 mm) requieren una ejecución precisa y pueden obstruirse si el combustible no se purifica lo suficiente. Por este motivo, el combustible debe limpiarse con mucho cuidado. Las pequeñas desviaciones en la calidad del combustible con respecto a la norma perjudican el rendimiento del motor.

Precámaras. Los motores diésel con precámara tienen una cámara de combustión dividida en dos partes (Fig. 6.8). La cámara principal está ubicada directamente encima del pistón. Su volumen es de 0,75 a 0,60 del volumen total de la cámara de combustión. La precámara está ubicada en la culata. Ocupa entre 0,25 y 0,40 volúmenes del volumen total de la cámara. La precámara está conectada a la cámara principal mediante uno o más canales.

En este caso se quema del 20 al 30% del combustible inyectado, lo que corresponde a la cantidad de oxígeno del aire contenido en la precámara.

Cuando parte del combustible se quema, la temperatura y la presión en la precámara aumentan. Los gases ardientes y el combustible no quemado fluyen desde la precámara a la cámara principal. Aquí la combustión del combustible continúa y termina en el proceso de expansión.

En los motores de precámara la formación intensiva de mezcla se consigue principalmente gracias a la energía del combustible parcialmente quemado en la precámara. Esta energía provoca una diferencia de presión entre la precámara y la cámara principal (generalmente 1,5 MPa), lo que crea las condiciones para una intensa formación de mezcla y una atomización más fina del combustible previamente atomizado en la precámara.

La formación de la mezcla se ve facilitada por la formación de movimientos de vórtice de aire cuando se mueve durante el proceso de compresión desde la cámara principal a la precámara. El inyector de estos motores suele tener un orificio.

Cámaras de vórtice. Los motores con cámaras de vórtice, al igual que los motores con precámara, tienen una cámara dividida en dos partes (Fig. 6.9). La cámara principal está situada directamente encima del pistón y tiene un volumen relativamente pequeño. La cámara de vórtice está hecha en la culata, tiene una forma aerodinámica (de bola o aplanada) y se enfría con agua. Su volumen oscila entre el 50 y el 75% del volumen total de la cámara de combustión. Este volumen permite que una gran cantidad de aire participe en el movimiento del vórtice. La cámara de vórtice se comunica con la principal a través de un cuello.

Durante el período de combustión, la presión en la cámara de vórtice aumenta bruscamente. En este caso, los productos de combustión y la parte no quemada del combustible ingresan rápidamente a la cámara principal. Aquí continúa el proceso de combustión y finaliza con la expansión.

En los motores con cámaras de vórtice, para la formación de la mezcla se utilizan principalmente flujos de aire de vórtice creados durante el proceso de compresión en la cámara de vórtice. La diferencia de presión entre las cámaras es relativamente pequeña (normalmente 0,6 MPa). Los inyectores para este tipo de motores se suelen utilizar con un orificio. La presión inicial de alimentación es de 8 a 10 MPa.

Los motores diésel con cámaras de combustión separadas logran un funcionamiento sin humo con bajas proporciones de exceso de aire. Los requisitos para la calidad de la atomización del combustible se reducen significativamente y se utilizan inyectores de tipo cerrado con un orificio de boquilla de gran diámetro (1–2 mm). La presión de inyección de combustible es de 12 a 15 MPa y está garantizada trabajo suave motor. Estos motores diésel son los más rápidos de todos los motores diésel.

Las principales desventajas de las cámaras de combustión separadas:

Cámaras de combustión de motores diésel: concepto y tipos. Clasificación y características de la categoría "Cámaras de combustión de motores diésel" 2017, 2018.

Como es evidente, las cámaras de combustión deben proporcionar no sólo
No está mal la formación de la mezcla y aún mejor el rendimiento.
Eficiencia y propiedades de arranque del motor. Hay dos constructivos
grupos de cámaras de combustión de motores diesel, separados entre sí no solo
diseño y principio de formación de la mezcla de combustible en la cámara. Este
Cámaras de combustión rotas y no divididas.

Cámaras de combustión rotas

Estas cámaras tienen dos canales interconectados independientes del volumen:

• precámara;
• cámara de vórtice.

La cámara de vórtice se puede colocar en el cabezal del bloque
cilindros y en el propio bloque. La superficie de enfriamiento de las cámaras rotas es muy
alto. En este sentido, el motor es propenso a sufrir importantes pérdidas térmicas,
lo que conduce a una disminución de las propiedades iniciales y un efecto negativo sobre el factor
eficiencia. Normalmente, los motores diésel con cámaras de combustión rotas
Proporcionar una relación de compresión bastante alta.

La principal ventaja de las cámaras de combustión rotas es
producción de una consistencia de combustible prácticamente ideal. Gracias al uso
energía cinética de los gases debido al flujo entre las cavidades de la cámara,
La combustión de combustible aumenta considerablemente y se minimiza el humo de escape.
sistemas.

Además, la interacción de canales en cámaras rotas.
Asigna estabilidad al motor durante su funcionamiento. El principal
cargas en piezas tan importantes como bielas, cigüeñal y pasadores de pistón.
Para reducir de alguna manera la llamada aspereza del funcionamiento diésel con
Las cámaras de combustión rotas también pueden deberse a un aumento de temperatura.
modo de ciertas áreas de la cámara.

Cámaras de combustión indivisas

Las cámaras de combustión no divididas, a diferencia de las rotas, tienen
sólo el volumen y la forma más simple, consistente con la dirección, el número y
el tamaño de los flujos de combustible del combustible inyectado. Estas cámaras tienen muy
Los tamaños pequeños, como sigue, tienen una pequeña superficie de enfriamiento.
Así se pierde energía térmica en los motores con cámaras indivisas
La combustión es significativamente menor que en motores con cámaras rotas. Semejante
El diésel tiene buenas características económicas y de arranque.

Las formas de las cámaras de combustión indivisas se distinguen por su
variedad. Más a menudo están diseñados en las cabezas de los pistones. Pero ocurre
Colocación de cámaras en la culata, también parcialmente en las culatas de los pistones.
y en parte en la cabeza.

Es posible romper las cámaras de combustión indivisas de los motores diésel.
motores según su disposición estructural fundamental, seguido de
forma:

1. Toroidal en el pistón.
2. Hemisférico en el pistón y la cabeza.
   cilindros
3. Hemisférico en el pistón.
4. Cilíndrico en pistón.
5. Cilíndrico en pistón con colocación lateral.
6. Redondeado en el pistón.
7. Bolas en el pistón.
8. Toroidal con cuello en el pistón.
9. Cilíndrico, formado con el fondo del pistón y
   pared del cilindro.
10. Vórtice en el pistón.
11. Trapezoidal en el pistón.
12. Cilíndrico en la culata debajo
    válvula de escape.

En cámaras de combustión de tipos 1, 2, 3,
4, 5 se obtiene un grado muy alto de propiedades de formación de consistencia de combustible
gracias a la atomización del combustible y la coordinación de las formas de sus flujos de combustible con
formas de cámara. En tales cámaras de combustión, a menudo se instalan boquillas,
tener boquillas de múltiples orificios que le permiten controlar las formas de combustible
flujos, utilice también alta presión de inyección. Estas cámaras
Tienen superficies de enfriamiento muy pequeñas. Para motores diésel con
Los tipos enumerados de cámaras de combustión se caracterizan por características de bajo grado.
compresión.

Para cámaras de combustión tipo 6, 7, 8,
9 presenta superficies de enfriamiento más amplias. Aunque esto no es convencional,
pero aún afecta el rendimiento de arranque del motor. Pero en el proceso
Desplazamiento del aire por encima del pistón hacia la cámara de combustión en el momento de la compresión.
Se crean flujos de tipo vórtice, lo que promueve una buena mezcla de aire.
con combustible, formando una mezcla de combustible de bastante alta calidad.

Cámaras de combustión tipo 10, 11, 12
utilizado no sólo en motores diésel, sino también en motores con
posibilidad de utilizar varios tipos combustible. La característica correspondiente de tales cámaras.
Es una dirección grave de las corrientes parásitas que promueve la evaporación.
combustible y entregarlo con una secuencia determinada a la ubicación requerida
combustión. Para mejorar el rendimiento en cámaras cilíndricas en el cabezal.
El bloque de cilindros debajo de la válvula de escape utiliza las temperaturas de escape más altas.
válvula, que forma inmediatamente la pared de la cámara de combustión.

Tipos de cámaras de combustión
Hay una variedad de diseños de cámaras de combustión para motores diésel disponibles, cada uno de los cuales está diseñado para producir el flujo de turbulencia más eficiente. Estos diseños se pueden dividir en dos clases principales:
*Cámara de combustión con inyección directa
* Cámara de combustión con inyección indirecta.
En el primer diseño, el combustible se inyecta directamente en el extremo cerrado del cilindro, mientras que en el segundo diseño, el combustible se inyecta dentro de una cámara de combustión adicional separada, que está conectada al cilindro a través de un pequeño canal.
Inyección directa
En la Fig. La Figura 30.2 muestra una cámara de combustión de tipo abierto. Desde hace muchos años, las cámaras de combustión de inyección directa se utilizan en vehículos pesados ​​y, con una forma ligeramente modificada, ahora son habituales en vehículos con motor de 2 litros.
El hueco profundo del pistón contiene aire cuando el pistón está en el PMS, muy cerca de la culata plana. Para obtener la relación de compresión requerida, es necesario tener válvulas en cabeza. Los huecos poco profundos en la cabeza del pistón proporcionan los espacios libres requeridos por las culatas.

El ajuste incorrecto de las válvulas hará que las válvulas golpeen el pistón. El inyector de múltiples orificios suministra combustible finamente atomizado a alta presión (175 bar) en una corriente de aire que se mueve rápidamente y entra inmediatamente en el hueco del pistón (cámara de combustión).
El vórtice se forma en dos planos, vertical y horizontal. Cuando el pistón sube, el aire entra directamente en el hueco y se mueve aproximadamente como se muestra en la figura. Cuando el pistón alcanza el PMS, este movimiento se acelera por la turbulencia del pistón entre el pistón y la corona. Se puede lograr un remolino horizontal o giratorio inclinando el puerto de admisión tangencialmente al cilindro o usando un remolino en la válvula de admisión. En la Fig. La figura 30.2a muestra el diseño más común. La combinación de dos corrientes de vórtice crea un “remolino” de aire en el hueco y asegura un buen suministro de oxígeno a la zona de combustión.
Inyección indirecta
Hasta mediados de la década de 1980, los motores de inyección indirecta (IDI) eran los motores más comunes en los automóviles pequeños. En comparación con los motores tradicionales de inyección directa para trabajos pesados, el motor de inyección indirecta puede funcionar con mayor suavidad; En un motor de este tipo, se puede utilizar una presión de inyección más baja; además, este motor proporciona un rango de velocidad más amplio.
La mayoría de las cámaras de combustión de los motores de inyección indirecta tienen el diseño propuesto por Ricardo Comet, como se muestra en la Fig. 30.3. Este diseño tiene una cámara de vórtice, que está conectada a la cámara principal mediante un canal, lo que permite el funcionamiento a una temperatura superior a la temperatura del metal circundante.
Durante la compresión, el aire es forzado a través del canal caliente hacia las cámaras de turbulencia, de modo que al final de esta carrera la cámara contiene aire muy caliente con un alto grado de turbulencia. El combustible se inyecta en esta masa de aire que se mueve rápidamente y se atomiza rápidamente en partículas muy finas. Esta atomización es bastante eficaz incluso cuando el combustible se inyecta en forma de chorro “suave” mediante un inyector de pasador o un conjunto de boquillas a una presión relativamente baja (alrededor de 100 bar).
Después del inicio de la combustión en la cámara de vórtice, el combustible ardiendo, junto con el combustible no quemado o parcialmente quemado, se alimenta a la cámara de combustión principal ubicada en el fondo del pistón. Si se aumenta el tiempo de inyección para proporcionar más potencia al motor, la mayor parte del combustible inyectado al final del período de inyección no se enciende hasta que se mezcla con el aire en la cámara principal. Esto asegura que el período de combustión pueda continuar durante un tiempo relativamente largo hasta que finalmente se alcance una etapa en la que el combustible no tenga suficiente oxígeno para quemarse. A partir de este momento comienza a emitir smog negro y la aparición de este smog indica la cantidad máxima de combustible que se puede inyectar sin sacrificar la eficiencia, así como la potencia máxima que se puede obtener del motor.

Arroz. 30.3
Cámara de combustión de doble cavidad de un motor de encendido por compresión - inyección indirecta de combustible
En un motor de inyección indirecta, la combinación de aire caliente y una atomización muy fina da como resultado un breve retraso en el encendido. En comparación con un motor de guiñada directa, la intensidad del funcionamiento "duro" del motor es menor y el motor funciona con mayor suavidad; Estos motores pueden utilizar combustible con un índice de cetano más bajo. Todos los motores de encendido por compresión requieren medios especiales para garantizar el arranque en frío. Para arrancar un motor de encendido por compresión en frío, es común inyectar más combustible y tener más fracciones inflamables en la porción de inyección, pero la mayor pérdida de calor en los motores de inyección indirecta requiere medios adicionales para asegurar el arranque en frío. En comparación con los motores de inyección directa, que utilizan una relación de compresión de 16, los motores de inyección indirecta utilizan una relación de compresión de aproximadamente 22, en algunos casos hasta 30.
Además de garantizar el arranque en frío, también es necesaria una relación de compresión alta para aumentar la eficiencia térmica, es decir, la economía, como en un motor de inyección directa. Esto compensa las grandes pérdidas de calor que se producen debido a la mayor superficie de la cámara de combustión de un motor de inyección indirecta.
Para garantizar el arranque en frío de un motor de inyección indirecta, se utilizan uno o más de los siguientes medios adicionales:
1 La bujía incandescente es un dispositivo calentado eléctricamente instalado en una cámara de vórtice. El aire de la cámara se calienta eléctricamente unos segundos antes de arrancar el motor frío. Hoy en día, este tipo de calentadores se controlan normalmente de forma automática.
2 calentadores de colector - aparatos eléctricos, diseñado para calentar eléctricamente el aire que pasa a través del colector de admisión hasta los cilindros.
Inyector 3 Pintox: un inyector de pasador con un orificio adicional para el suministro directo de combustible a través de un canal especial a la cámara de combustión mientras se hace girar el cigüeñal del motor con el motor de arranque.
Motores modernos diseñados para su instalación en carros
El uso de pequeños motores de encendido por compresión en los automóviles es muy atractivo, ya que estos motores pequeños consumen hasta un 40 por ciento menos de combustible que los motores de encendido por chispa de potencia similar. Este beneficio es aún más atractivo si el automóvil se usa mucho y el ahorro de combustible puede exceder el costo inicial más alto de un motor más caro.
Esta ventaja, combinada con el aumento general de la demanda de este tipo de motores, ha provocado que muchos fabricantes de automóviles presten más atención a los motores diésel pequeños.
En el pasado, los motores de encendido por compresión eran muy ruidosos y no podían competir con los motores de encendido por chispa, pero en la actualidad Últimamente Se han logrado grandes mejoras en esta área. La mejora de la forma de la cámara de combustión y el uso de silenciadores permitieron reducir los niveles de ruido y, al instalar un motor con una cilindrada ligeramente mayor, se redujo la diferencia de potencia con los motores de encendido por chispa.