Типы смесеобразования в дизелях. Объемное смесеобразование.

Объемное смесеобразование – это смесеобразование, при котором 90 – 95% впрыскивается в объем камеры сгорания и только 5 – 10% достигают стенок камеры сгорания. Конструктивно этот тип смесеобразования может оформляться как смесеобразование в неразделенных камерах сгорания и в вихревых камерах.

Рис. 23. Камера сгорания типа «Гессельмана».

В первом случае оно осуществляется в однополосных камерах сгорания, имеющих малую глубину и большой диаметр . Такие камеры сгорания располагаются в поршне, причем оси форсунки, камера сгорания цилиндра совпадают (Рис. 21). Впрыск топлива осуществляется безштифтовой форсункой. Давление впрыска Р_ф = 20…30 МПа, число сопловых отверстий 3…8. Форсунка обеспечивает распыл с диаметром капель до 4 мкм. Благодаря этому капли легко перемешиваются с воздухом и лишь небольшая их часть достигает стенок.

Несмотря на большое число факелов топлива, при отсутствии вращательного движения заряда в камере сгорания воздух между факелами используется не полностью. Смесеобразование улучшается путем создания тангенциального вращательного движения воздуха в камере сгорания. Однако должен существовать оптимум направленной скорости движения заряда. При чрезмерном ее значении мелкие капли и пары топлива из объема одной струи могут движением заряда переноситься в объем другой струи, приводя к ухудшению смесеобразования. Данный вид объемного смесеобразования характерен для тихоходных дизелей (Д-12).

На быстроходных дизелях используют разделенные вихревые камеры сгорания, состоящие из основной и вихревой камер сгорания. Объем вихревой камеры составляет (0,4…0,6) V_с. Вихревые камеры размещаются в головке блока и выполняются в виде сферы, соединенной с напоршневым пространством серповидным каналом. При этом ось канала направлена по касательной к внутренней поверхности вихревой камеры. По этой причине в последней создается направленное вихревое движение заряда со скоростью 100-200 м/с.

Рис.24. Вихревая камера

Форсунка штифтовая, давление впрыска Р_ф =12…15мПа. Топливо подается в вихревую камеру, где происходит первоначальное смесеобразование. Нижняя часть вихревой камеры выполняется съемной теплоизоляционной. Температура соединительного канала достигает 600-650С. Воздух, протекающий через него, дополнительно нагревается, что способствует интенсивному смесеобразованию. Так как в вихревую камеру подается все топливо, то в ней образуется обогащенная смесь. В результате воспламенения давление в вихревой камере повышается. Горячий заряд начинает перетекать в основную камеру сгорания, выполненную в виде фасонной выемки на поршне, где сосредоточена значительная часть еще не использованного для горения воздуха. В связи с интенсивным вихревым движением заряда в основной камере происходит полное сгорание топлива с высоким использованием О₂. Вихрекамерныеые дизели имеют частоту вращения до 5000 об/мин.

Этот тип обеспечивает легкую работу двигателя, но имеет малую экономичность из-за тепловых потерь в вихревой камере и потерь при перетекании заряда из вихревой в основную камеру.

Плёночное смесеобразование.

Плёночное смесеобразование обеспечивается подачей 95% топлива на стенки камеры сгорания и только небольшой части в объём камеры сгорания. Эта часть топлива получила название запальной. В последнее время всё большее распространение получило плёночное смесеобразование, осуществляемое по M-процессу. Осуществляется в камерах типа MAN или «Дойтц».

Рис. 25. Камера сгорания типа «Дойтц» и MAN

Сущность M-процесса сводится к тому, что топливо впрыскивается форсункой с одним или двумя сопловыми отверстиями под углом 15 градусов к стенке камеры сгорания сферической формы, в которой создаётся интенсивное вращательное движение воздушного заряда. При этом направление движения струи топлива совпадает с направлением движения воздушного потока, что способствует равномерному растеканию топлива по стенкам камеры сгорания и образование пленки. Начальный очаг воспламенения возникает в объеме камеры сгорания за счет попадания в него 5% топлива, отражающегося от стенок камеры сгорания. В связи с тем, что количество топлива, испаряющегося в объеме камеры сгорания, невелико, соответственно и мало понижение температуры в начальных очагах смесеобразования, чем достигается сокращение периода задержки самовоспламенения. Топливо, попавшее на стенки, прогревается и испаряется и, перемешиваясь с воздухом в объеме камеры сгорания начинает принимать участие в процессе сгорания.

Сгорание в дизелях с М-процессом протекает мягко, сопоставляя с работой ДВС. Сгорание бездымное даже при  = 1,15..1,2.

К недостаткам можно отнести следующие:

• Затрудненный пуск двигателя в холодное время, т.к. топливо, попавшее на стенки камеры сгорания, испаряется с трудом => необходим сильный подогрев поступающего воздуха

• Наличие при работе ДВС неприятного запаха