Если уменьшить камеру сгорания что будет

Увеличение степени сжатия

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня?

Как увеличить степень сжатия? 2 способа

1. Установка более тонкой прокладки двигателя. При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант, это установка новых поршней с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения и нужно будет их заново настраивать.

2. Растачивание цилиндров. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия

Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств.

Если на современной иномарке уменьшить степень сжатия до 8, то ее динамика будет как у «копейки». Многие моторы можно заправлять 92-ым бензином вместо 95-ого и у многих даже детонации не случается.

Но если машина на гарантии, я бы не стал этого делать, ради мнимой экономии. Ведь на 95-ом бензине расход топлива меньше, чем на 92-ом и при чуть высшей цене — общая стоимость на бензин выходит равной. Что было проверено на практике.

Другое дело, производитель указывает ездить за более высокооктановом бензине из-за норм экологичности. Если в новую машину заправить более дешевый бензин может выйти из строя катализатор, т.к. 92-ый бензин имеет меньшую температуру горения. Плюс могут засориться форсунки. По поводу детонации. Делать переделку мотора, ради того, чтобы заправлять 92 вместо 95 бензина — глупо. Чтобы сознательно уменьшать степень сжатия нужны более веские причины, например так поступают при установке турбокомпрессора на двигатель, чтобы избавиться от детонации.

Что в первую очередь делают при диагностике двигателя? Правильно, измеряют компрессию в цилиндрах. Многие считают, что ее величина определяет здоровье мотора. Так ли это, выясняют в ходе очередной аналитической экспертизы авторы.

Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт.

По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая

Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое). Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров.

«Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

1 no copyright

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд.

Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово!

А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта.

Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше.

Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два.

Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2. 13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8. 11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку.

Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

2 no copyright

Нет компрессии — сразу на капиталку: сказка третья

Обычно механик, обнаруживший низкую компрессию, тут же заявляет: «Двигатель изношен, требуется капиталка». Так ли все однозначно?

Нет, конечно! На спор можем назвать двадцать возможных причин снижения компрессии. Тут и проблемы с механизмом газораспределения, и механические или термические повреждения деталей двигателя, и закоксованность поршневых колец. И только одна из них будет связана с катастрофическим износом мотора. Важно уметь различать эти причины, понимать степень их опасности и знать методы борьбы с ними. Но это — тема отдельной статьи.

Чем выше компрессия, тем лучше: сказка четвертая

Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить.

Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот.

Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя — базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках.

3 no copyright

И совсем не сказка.

Так на что же влияет компрессия? На многое! Главное — на пусковые свойства мотора, особенно при низких температурах.

В первую очередь это касается дизельных двигателей, где от давления и температуры конца сжатия зависит, воспламенится топливо в цилиндре или нет. Но и бензиновые двигатели в холодном состоянии тоже чувствительны к изменению компрессии: она влияет на испаряемость топлива, которое при холодном пуске только теоретически должно испаряться по пути в цилиндр. А реально — попадает туда в виде негорючих жидких капель.

Сниженная компрессия повышает давление картерных газов. В этом случае через систему вентиляции на впуск двигателя летит больший объем паров масла. Плохо это: и токсичность растет, и темп загрязнения камеры сгорания резко увеличивается.

Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрации двигателя, особенно ощутимые на холостом ходу и при малых оборотах. А это, в свою очередь, вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Да и самому водителю.

Словом, роль компрессии как диагностического признака, во многом характеризующего состояние двигателя, очень велика. И наши «сказки» никоим образом не призывают махнуть на нее рукой — наоборот! Но стремление к безудержному ее повышению в поисках дополнительных «лошадок» — дело в целом бесперспективное.

Объем камеры сгорания влияет на конечную степень сжатия двигателя.

Камера сгорания, это объем образуемый головкой блока и поршнем в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке. Степень сжатия, это отношение объемов цилиндров от максимального до минимального. Максимальный объем камеры сгорания получается, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Минимальный при нахождении поршня в верхней мертвой точке цилиндра.

Объем цилиндра без учета камеры сгорания можно узнать, поделив паспортный рабочий объем двигателя на количество цилиндров.

Объем камеры сгорания состоит из суммы 3 объемов:

1 Объем камеры сгорания на головке блока
2 Объем, образуемый толщиной прокладки головки блока
3 Объем вогнутого пространства в днище поршня.
Справедливости ради стоит сказать, что существует масса вариантов когда поршни выпуклые и при вычислениях они не добавляют, а наоборот уменьшают пространство камеры сгорания. И это нужно учитывать при расчетах.

Степень сжатия и компрессия, это не одно и тоже и различается тем, что степень сжатия это геометрическая величина, а компрессия динамическая. Так как двигатель при вращении обладает некоторыми насосными свойствами, плюс воздух при сжатии нагревается, то величина компрессии будет отличаться от степени сжатия в большую сторону. Компрессия обычно больше в 1.4 раза чем степень сжатия.

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя, так как чем больше сжать топливовоздушную смесь, тем больше она сможет расшириться относительно сжатого объема при сгорании. Тем самым можно получить больше мощности с того же объема сгоревшего топлива. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело все в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования аномальных, нежелательных процессов горения (детонация и др). Октановое число как раз и является основным показателем величины детонационной стойкости топлива и чем это число выше, тем большую степень сжатия можно использовать в двигателе, без образования детонации.

То есть проще говоря, если мы значительно повысим степень сжатия то мощность у нас повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом, а оно стоит дороже. Но с другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене как бы нивелируется! Но правда все же такова, что вы не будете ездить на малой мощности. Иначе зачем нужно было все это затевать?

Степень сжатия можно повысить двумя самыми эффективными способами:

1 установка более тонкой прокладки головки блока, либо спиливание нижней части головки блока. При таком варианте, клапана приближаются к поршню и необходимо делать или увеличивать выборки под них. Изменяются фазы работы ГРМ так как высота цепи или ремня, ответственная за синхронизацию распредвала изменяется на величину, уменьшения высоты позиционирования головки блока. При верхневальном двигателе (распределительный вал находится в головке блока). Настроить работу распределительного вала можно с помощью резрезной шестерни, либо шестерни с несколькими позициями под шпонку. При нижневальном, когда распредвал стоит внизу (в блоке цилиндров) и связь с клапанами происходит посредством толкателей также изменяется кинематика клапанного механизма без гидроусилителей, а с гидроусилителями может не хватить их хода и придется ставить меньшие по длине толкатели. При использовании метода на V образном двигателе при спиливании головок изменится расстояние между посадочными отверстиями впускного коллектора, что потребует его подгонки.

2 Растачивание цилиндров под больший по диаметру поршень. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение возросшего цилиндра к прежней камере сгорания покажет большую величину степени сжатия. Метод кроме замены поршней и расточки цилиндра не требует больше каких либо переделок и более предпочтителен для увеличения степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9 чем с 13 до 14.

Примеры прибавок в процентах:

с 8 до 9 = 2.0 % прибавка мощности
с 9 до 10 = 1.7 % прибавка мощности
с 10 до 11 = 1.5 % прибавка мощности
с 11 до 12 = 1.3 % прибавка мощности
с 12 до 13 = 1.2 % прибавка мощности
с 13 до 14 = 1.1 % прибавка мощности
с 14 до 15 = 1.0 % прибавка мощности
с 15 до 16 = 0.9 % прибавка мощности
с 16 до 17 = 0.8 % прибавка мощности
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7 %

Примеры перехода на более высокооктановое топливо при повышении (СС)

менее 8 — 76 бензин
от 8 до 9 — 80 бензин
от 9 до 10.5 — 92 бензин
от 10 до 12.5 — 95 бензин
от 12 до 14.5 — 98 бензин
от 13.5 до 16 — 102 бензин
от 15.5 до 18 — 109 бензин
Минимальное октановое число топлива применяемое в каждом конкретном двигателе зависит не только от степени сжатия но и в некоторой степени от конструкции формы камеры сгорания, алгоритма работы клапанного механизма, системы зажигания итд. Поэтому более совершенные двигатели могут работать с большими величинами степени сжатия без повышения качества топлива.

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

Если увеличить камеру сгорания что будет

Увеличение степени сжатия

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня?

Как увеличить степень сжатия? 2 способа

1. Установка более тонкой прокладки двигателя. При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант, это установка новых поршней с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения и нужно будет их заново настраивать.

2. Растачивание цилиндров. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия

Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств.

Если на современной иномарке уменьшить степень сжатия до 8, то ее динамика будет как у «копейки». Многие моторы можно заправлять 92-ым бензином вместо 95-ого и у многих даже детонации не случается. Но если машина на гарантии, я бы не стал этого делать, ради мнимой экономии. Ведь на 95-ом бензине расход топлива меньше, чем на 92-ом и при чуть высшей цене – общая стоимость на бензин выходит равной. Что было проверено на практике.

Другое дело, производитель указывает ездить за более высокооктановом бензине из-за норм экологичности. Если в новую машину заправить более дешевый бензин может выйти из строя катализатор, т.к. 92-ый бензин имеет меньшую температуру горения. Плюс могут засориться форсунки. По поводу детонации. Делать переделку мотора, ради того, чтобы заправлять 92 вместо 95 бензина – глупо. Чтобы сознательно уменьшать степень сжатия нужны более веские причины, например так поступают при установке турбокомпрессора на двигатель, чтобы избавиться от детонации.

Что в первую очередь делают при диагностике двигателя? Правильно, измеряют компрессию в цилиндрах. Многие считают, что ее величина определяет здоровье мотора. Так ли это, выясняют в ходе очередной аналитической экспертизы авторы.

Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт.

По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая

Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое). Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров.

«Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

1 no copyright

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд.

Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово!

А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта.

Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше.

Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два.

Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2. 13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8. 11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку.

Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

2 no copyright

Нет компрессии — сразу на капиталку: сказка третья

Обычно механик, обнаруживший низкую компрессию, тут же заявляет: «Двигатель изношен, требуется капиталка». Так ли все однозначно?

Нет, конечно! На спор можем назвать двадцать возможных причин снижения компрессии. Тут и проблемы с механизмом газораспределения, и механические или термические повреждения деталей двигателя, и закоксованность поршневых колец. И только одна из них будет связана с катастрофическим износом мотора. Важно уметь различать эти причины, понимать степень их опасности и знать методы борьбы с ними. Но это — тема отдельной статьи.

Чем выше компрессия, тем лучше: сказка четвертая

Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить.

Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот.

Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя — базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках.

3 no copyright

И совсем не сказка.

Так на что же влияет компрессия? На многое! Главное — на пусковые свойства мотора, особенно при низких температурах.

В первую очередь это касается дизельных двигателей, где от давления и температуры конца сжатия зависит, воспламенится топливо в цилиндре или нет. Но и бензиновые двигатели в холодном состоянии тоже чувствительны к изменению компрессии: она влияет на испаряемость топлива, которое при холодном пуске только теоретически должно испаряться по пути в цилиндр. А реально — попадает туда в виде негорючих жидких капель.

Сниженная компрессия повышает давление картерных газов. В этом случае через систему вентиляции на впуск двигателя летит больший объем паров масла. Плохо это: и токсичность растет, и темп загрязнения камеры сгорания резко увеличивается.

Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрации двигателя, особенно ощутимые на холостом ходу и при малых оборотах. А это, в свою очередь, вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Да и самому водителю.

Словом, роль компрессии как диагностического признака, во многом характеризующего состояние двигателя, очень велика. И наши «сказки» никоим образом не призывают махнуть на нее рукой — наоборот! Но стремление к безудержному ее повышению в поисках дополнительных «лошадок» — дело в целом бесперспективное.

Cделай свою жизнь проще и ярче

Хитрости Жизни

Cделай свою жизнь проще и ярче

Добавьте сюда пользовательский текст или удалите его.

Японский мотор в классику

Купил автомобиль ВАЗ 2107 ВАЗ 2106 дизель от гольф 2, расход 4л/100км + задние дисковые тормоза. какой двигатель от иномарки можно поставить на ваз 2106?…

Японский двигатель на ниву 2121

Зачем некоторые владельцы устанавливают двигатель на Ниву от иномарки? Старые советские автомобили вроде ВАЗ-2121 «Нива», ВАЗ-2107, ВАЗ-2108 в данное время могут показаться по меньшей мере…

Японская коробка на ниву

Передаточные числа КПП AISIN (Япония) VAZ серия I передача 3,704 3,667 II передача 2,020 2,100 III передача 1,369 1,361 IV передача 1,000 1,000 V передача…

Яндекс навигатор на лада веста

СитиГид Лада Веста – это мультимедийная навигационная система для автомобиля Лада Веста, отвечающая всем стандартом навигационных устройств нового поколения. Приложение позволяет не только отлично ориентироваться…

Ямаха диверсия 600 отзывы

Плюсы Отличная эргономика. Приемлемая разгонная динамика. Хорошие тормоза. Великолепная управляемость на всех скоростях. Небольшая цена. Минусы Шумная работа сцепления. Мотоцикл производился только для европейского и…

Компрессия и степень сжатия дизельного двигателя

Двигатель внутреннего сгорания (бензиновый, дизельный) является сложным устройством, состоящим из множеств механизмов и систем.

Взаимодействие их между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.

Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, а именно в цилиндрах.

Преобразование энергии зависит от многих факторов, среди которых степень сжатия двигателя и компрессия. Особенно эти критерии важны в дизельных силовых установках, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах таких моторов происходит в результате ее нагрева за счет сжатия.

Понятие степени сжатия

Зачастую эти понятия путают между собой или объединяют в один термин. В действительности это два разных термина, и характеризуются они по-разному.

Сначала разберем все о степени сжатия дизельного мотора.

Соотношение объема цилиндра двигателя в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке (НМТ) к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки и есть степень сжатия двигателя.

Данное соотношение указывает на разницу давления, возникающую в цилиндре двигателя в тот момент, когда в цилиндр поступает топливо.

В технической документации, идущей вместе с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, к примеру — 18:1.

Для дизельного агрегата самой оптимальной степень сжатия варьируется в диапазоне от 18:1 до 22:1. Именно при таких показателях у этого двигателя достигаются максимальные показатели эффективности.

Как все работает

У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.

При подходе поршня к ВМТ, воздух сжимается на указанную в документации степень сжатия, в камеру сгорания под давлением подается топливо.

Смесь из топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно увеличивая давление внутри камеры, поршень в этот момент проходит ВМТ.

Образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси высокое давление начинает давить на днище поршня, заставляя его двигаться к НМТ.

Посредством шатуна поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение колен. вала.

В данном случае давление, возникшее в результате воспламенения смеси, заставляет двигаться поршень к НМТ называется рабочим ходом. Рабочий ход является одним из тактов работы цилиндро-поршневой группы.

При такте сжатия как раз и важна степень сжатия. Чем она выше, тем более легче воспламениться горючая смесь и в более полной мере она сгорит, обеспечив большее давление.

При хорошем показателе степени сжатия дизельный мотор будет обеспечивать больший выход мощности при меньшем количестве сгораемого топлива.

Больше по теме — Разная компрессия в цилиндрах, что делать, последствия.

Однако у дизельных силовых установок не зря имеется диапазон степени сжатия, за который выходить не рекомендуется.

Степень сжатия меньше 18:1 приводит к снижению мощностного показателя установки, при этом потребление топлива увеличивается.

Но и чрезмерная степень сжатия у мотора тоже сказывается нехорошо на двигателе, особенно дизельном. За счет увеличенных нагрузок, которые испытывают цилиндропоршневая группа, их ресурс очень быстро сокращается.

Увеличение сверх нормы степени сжатия может привести к прогоранию поршня, изгибу шатуна.

В некоторых случаях увеличение данного показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Степень сжатия у водородных двигателей значительно больше.

Возможность замера степени сжатия

Проверить степень сжатия дизельного агрегата в гаражных условиях практически невозможно. Поскольку нужно проводить некоторые замеры, которые сделать очень сложно.

Одним из таких замеров является выяснение объема в цилиндре при нахождении поршня в ВМТ.

Далее нужно знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно узнать из тех. документации, но некоторые узнать довольно сложно.

Для вычисления степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.

Имея все эти данные, а также произведя замеры объема в цилиндре, можно математическим путем провести вычисления степени сжатия.

Способы повышения показателя

Замерить степень сжатия на дизельном двигателе сложно, а вот изменить данный показатель в лучшую сторону – можно.

Есть несколько способов увеличения показателей степени сжатия на дизельном агрегате.

Уменьшаем камеру сгорания двигателя.

Самым простым способом увеличения данного показателя является уменьшение камеры сгорания.

Поскольку степень сжатия – это соотношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, то изменив объем одного можно поменять и сам показатель соотношения.

Уменьшить объем камеры сгорания можно несколькими путями.

Первое, что можно сделать – это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую, за счет этого и измениться объем камеры сгорания.

Дополнительно можно провести торцевание головки блока цилиндров. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего и уменьшается камера сгорания.

Читайте также:

Использование турбированного нагнетателя.

Вторым способом изменения данного показателя является увеличение давления в камере сгорания.

Применение такого устройства, как турбинный нагнетатель, он же турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.

В дизельных силовых установках, не имеющих данного устройства, воздух, требуемый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего при такте впуска.

При такой подаче воздуха в цилиндры высокое давление на такте сжатия обеспечить в полной мере невозможно, поскольку количество воздуха получатся ограниченным.

При использовании нагнетателя воздух в цилиндры подается принудительно. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха, и как следствие большего давления в цилиндре при такте сжатия.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Турбированный или атмосферный двигатель, что лучше.

Интеркулер.

Часто на дизельных моторах, помимо нагнетателя применяется еще одно устройство – интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем нагнетатель.

В задачу интеркулера входит охлаждение воздуха перед подачей его в цилиндры. Приводит это к тому, что при охлаждении плотность воздуха увеличивается, а значит и давление в цилиндре будет выше.

Это основная информация, что касается степени сжатия. Перейдем к компрессии.

Понятие компрессии

Компрессия – это показатель давления в цилиндрах двигателя. Измеряться данный показатель может в нескольких величинах – кг/см кв., Барах, Атмосферах, Паскалях.

Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно.

Высокая компрессия в цилиндрах дизеля должна обеспечиваться потому, что воспламенение горючей смеси производится именно из-за высокого давления.

Если данный показатель на дизеле будет значительно меньше нормы, запуск мотора – затруднителен или невозможен.

Компрессия дизельного двигателя в цилиндре достигается путем сжатия воздуха поршнем при такте сжатия. Но полной герметичности внутри цилиндра добиться просто невозможно, всегда будет утечка воздуха.

Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам.

Если говорить в общем, то показатель компрессии указывает на состояние двигателя.

Сильное несоответствие компрессии двигателя от заданных норм всегда указывает на сильный износ механизмов силовой установки. Поэтому измерение компрессии входит в комплекс диагностических работ двигателя.

Как замерить компрессию

В отличие от степени сжатия провести замеры компрессии двигателя не особо сложно. Для проведения данных работ достаточно иметь компессометр или компрессограф.

Принцип действия этих двух приборов одинаков, разница лишь в выводе информации.

У компрессометра значение давления указывается на шкале манометра.

У компрессографа же информация о давлении в цилиндре заносится на какой-либо носитель информации или же просто на бумагу.

Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе такова:

1. С одного цилиндра снимается форсунка, на ее место устанавливается прибор;
2. Затем производится проворот коленвала стартером и записывается полученный результат;
3. После проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
4. Затем значения, полученные во всех цилиндрах, сверяются.

У неизношенного двигателя компрессия должна соответствовать или хотя быть близкой к номинальному значению, указанному в документации. Разбежность в показателях на разных цилиндрах тоже должна быть одинаковой, допускается незначительные отличия.

От чего зависит компрессия

Как уже сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, а всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма.

Но помимо этого компрессия двигателя еще и зависит от количества оборотов коленвала. Чем ниже его обороты, тем больше времени у воздуха, находящегося внутри цилиндра найти место, где он может выйти из нее.

Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя бы минимальных 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению этого показателя.

Это конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, но перечисленные являются одними из основных.

Особенности запуска дизельного двигателя

Но высокая компрессия дизельного двигателя, которой обеспечивается работоспособность силовой установки, играет не на руку легкости пуска.

Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить должные обороты коленвала, и как следствие должное давление в камере сгорания и запуск силовой установки.

У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет.

А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен.

Поэтому чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить.

И это еще не рассмотрена такая особенность дизельного топлива, как парафинированние его при низких температурах.

Степень сжатия дизельного двигателя – что нужно знать? + Видео » АвтоНоватор

Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля – двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний – чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность. Одна из важных характеристик – степень сжатия двигателя.

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку,  к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.

Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.

Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.

Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.

Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.

В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.

Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.

Мнение эксперта

Руслан Константинов

Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Для большинства дизельных двигателей степень сжатия находится в пределе от 18/22 к 1. Подобные характеристики обеспечивают максимальный КПД силовой установки, а если степень сжатия будет увеличена хотя бы на один процент, мощность поднимается минимум на 2%. Кроме использования турбонаддува повысить эти показатели можно и другими способами.
• Система Common Rail.
Современная система, которая используется на большинстве современных автомобилей с дизельной силовой установкой. Принцип заключается в том, что топливная смесь подаётся в камеры сгорания всегда с одинаковым давлением независимо от количества оборотов двигателя и мощности. Если в обычной системе сжатие происходит во впускном коллекторе, то в common rail в момент впрыска топлива в камеру. Благодаря этой системе производительность возрастает на 30%, однако эта цифра может отличаться в зависимости от давления впрыска топлива.
• Чип-тюнинг.
Не менее востребованный способ повышения мощности это чип тюнинг. Принцип доработки заключается в изменении характеристик давления в топливной системе за счёт изменения параметров электронного блока управления двигателем. Чип повышает производительность и КПД мотора, а также отслеживает время подачи топлива в цилиндры. К тому же чип тюнинг позволяет снизить расход топлива и сделать эксплуатацию более экономичной.
Чтобы выполнить чип тюнинг самостоятельно, потребуется специальное оборудование, знания и опыт. Установка доработанного контроллера обязательно подразумевает тонкую настройку под конкретный двигатель, также предварительно необходимо провести диагностику. Поэтому для получения гарантированного результата лучше обратиться к профессионалам.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Камеры сгорания дизелей

Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
21067 0

У дизелей требования к форме камеры сгорания определяются процессом смесеобразования. Для создания рабочей смеси в них отводится очень малое время, так как почти сразу после начала впрыска топлива начинается сгорание, и остаток топлива подается уже в горящую среду. Каждая капля топлива должна войти в соприкосновение с воздухом как можно быстрее, чтобы выделение теплоты произошло в начале хода расширения.

Для удовлетворения этих требований необходимым является создание интенсивного направленного движения воздуха, но организовать этот процесс нужно так, чтобы с впрыскиваемым топливом смешалось необходимое для сгорания количество воздуха. Принципиально для этой цели существуют две возможности: направлять либо воздух к топливу, либо топливо к воздуху. У автомобильных дизелей используются оба способа.

В первом из них топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр несколькими струями (факелами), которые обдуваются вращающимся потоком воздуха. Скорость потока должна обеспечивать прохождение воздухом пути от одной струи к другой за время сгорания [2].

Число струй, однако, ограничено, и поэтому необходимое количество топлива должно впрыскиваться с определенной скоростью, чтобы обеспечивалось, его хорошее распыливание. Если топливо хорошо распылено, то оно быстро прогревается после впрыска в горячий воздух, и время, проходящее до его воспламенения (так называемая задержка воспламенения), уменьшается. Малое время задержки воспламенения нужно для того, чтобы количество топлива, поданного в камеру сгорания за этот период, не было настолько большим, чтобы после воспламенения вызвать резкое нарастание давления и большую жесткость работы двигателя. Регулирование процесса, сгорания может быть обеспечено законом подачи топлива в уже воспламененную среду.

Если скорость, время и количество подаваемого топлива определены, то можно рассчитать диаметр силовых отверстий распылителя форсунки, задавшись их числом. Для устранения опасности закоксовывания и обеспечения технологичности изготовления распылителей форсунок минимальный диаметр отверстий ограничивается 0,25—0,3 мм. Поэтому их число в автомобильных дизелях не превышает 4—5. В соответствии с этим должна быть установлена интенсивность вращения воздуха. Вращательное движение воздуха в цилиндре можно создать с помощью впускного канала тангенциальной или винтовой формы. Так же, как и у бензиновых двигателей, дополнительную турбулизацию заряда в дизеле можно создать в конце хода сжатия вытеснением воздуха из пространства между днищем поршня и головкой цилиндра.

Образование смеси с помощью второго способа — подвода топлива к воздуху — затруднено, если нельзя использовать большое число форсунок. У дизелей с разделенными камерами сгорания (предкамерных и вихрекамерных) впрыск осуществляется так, что все топливо подается во вспомогательную камеру малого объема, содержащую лишь часть воздуха, поступившего в цилиндр. При воспламенении топлива в этой камере давление повышается и вытесняет еще не сгоревшее топливо в объем основной камеры сгорания над поршнем, где сгорание завершается.

Таким образом, по способу смесеобразования различают дизели с непосредственным впрыском топлива в цилиндр и дизели с разделенной камерой сгорания. При непосредственном впрыске камера сгорания образована в поршне, который имеет более высокую температуру, чем охлаждаемая головка цилиндра. Это уменьшает потери теплоты горячих газов в стенки камеры сгорания. Камера сгорания должна быть компактной с тем, чтобы потери теплоты при сжатии воздуха также не были большими и, следовательно, для достижения необходимой для воспламенения топлива температуры не требовалась слишком высокая степень сжатия. Величина степени сжатия дизеля сверху ограничена нагрузкой на кривошипный механизм и потерями на трение, а снизу — условиями обеспечения так называемого холодного пуска. При непосредственном впрыске степень сжатия ε лежит в пределах от 15 до 18. При холодном пуске дизели этого типа не требуют дополнительных мер для обеспечения воспламенения топлива.

У дизеля с разделенной камерой сгорания воздух во время такта сжатия поступает во вспомогательную камеру через соединительный канал с большой скоростью и при этом значительно охлаждается. Поэтому для обеспечения необходимой температуры к моменту воспламенения требуется более высокая степень сжатия — от 20 до 24, но, несмотря на это, при холодном пуске двигателя воздух во вспомогательной камере должен предварительно подогреваться с помощью специальной свечи накаливания, выключаемой после пуска двигателя.

Площадь поверхности основной и вспомогательной камер сгорания весьма велика, скорость движения воздуха около их стенок также достигает высоких значений. Это означает повышенную теплоотдачу в стенки, т. е. рост тепловых потерь. В связи с этим дизели с раздельной камерой сгорания имеют более высокие удельные расходы топлива, чем дизели с непосредственным впрыском.

Итак, дизели с непосредственным впрыском топлива более экономичны. Недостаток их состоит в значительном шуме при сгорании, однако у последних конструкций этот недостаток практически устранен. Главной причиной шума является высокая скорость нарастания давления в начальной фазе горения. Для устранения этого явления необходимо сократить период задержки воспламенения и управлять дальнейшим протеканием процесса сгорания посредством закона подачи топлива.

Хорошие результаты по снижению жесткости работы достигнуты в дизелях фирмы «МАН» с помощью сферической камеры сгорания, расположенной в поршне.

Форсунка в этих дизелях имеет только два отверстия, через одно из которых основная масса топлива впрыскивается на стенку камеры сгорания, а через другое — меньшая, запальная порция направляется в середину камеры, где воздух имеет наиболее высокую температуру. Воздуху в камере придано интенсивное вращение. Топливо, находящееся на стенке камеры, относительно холодное и поэтому воспламенения всей его массы сразу не происходит. Топливные пары поступают в поток воздуха со стенок камеры постепенно, смешиваются с ним, и образовавшаяся после этого топливовоздушная смесь воспламеняется. При этом обеспечивается мягкая и достаточно экономичная работа двигателя, в связи с чем возникло несколько близких по принципиальной схеме вариантов этого рабочего процесса.

В частности, в камере сгорания цилиндрической формы фирмы «Дойц» (ФРГ) одна струя впрыскивается параллельно оси камеры в пространство вблизи стенки. Полученные при этом способе результаты также можно оценить положительно. Следует отметить, что при таком смесеобразовании многое зависит от температуры стенок камеры сгорания.

При затягивании процесса сгорания теплота, выделяющаяся в течение хода расширения, используется не полностью (см. рис. 3 в статье «Влияние степени сжатия на индикаторный КПД двигателя»), из-за чего увеличивается удельный расход топлива, т. е. преимущества непосредственного впрыска топлива фактически теряются. В наиболее широко применяемых камерах сгорания тороидальной формы топливо впрыскивается по радиусу камеры на ее стенку несколькими симметричными струями, расположенными под большим углом к вертикальной оси. При сгорании вначале реагирует часть топлива, смешиваемая с воздухом прямо у стенки. Газы, образующиеся при горении, имеют высокую температуру и небольшую плотность. При сильном вращении заряда на стенки камеры за счет центробежной силы попадает холодный воздух из центральной части камеры, оттесняя к центру легкие продукты сгорания. Непосредственно вблизи стенок воздух смешивается с топливом. В лаборатории фирмы «Рикардо» (Англия) этот процесс был зарегистрирован на кинопленку.

В дизелях с разделенными камерами сгорания вспомогательную камеру довольно просто создавать и при небольших диаметрах цилиндра. Это весьма важно при конвертировании бензинового двигателя в дизель. Такая задача с успехом была решена под руководством П. Хофбауэра на двигателе автомобиля «Фольксваген Гольф» (рис. 1).

Рис. 1
Вихревая камера сгорания дизеля «Фольксваген»: А — исходный вариант размещения свечи накаливания; Б — улучшенный вариант размещения свечи накаливания.

В алюминиевой головке цилиндра была образована небольшая вихревая камера сгорания с форсункой и свечой накаливания. Выемка в днище поршня и выходное отверстие канала, соединяющего вихревую камеру с цилиндром, выполнены обычным способом. Объем вихревой камеры составлял 48 % объема всей камеры сгорания. Рабочий объем двигателя был увеличен с 1100 см³ до 1500 см³, степень сжатия ε = 23,5. Мощность этого дизеля при 5000 мин^-1 составила 37 кВт.

Рис. 2
Зависимость удельного расхода ge от среднего эффективного давления pe двигателей «Фольксваген»: 1 — вихрекамерный дизель; 2 — бензиновый двигатель.

Удельный расход топлива при частоте вращения n = 2500 мин^-1 дизельного и бензинового двигателей автомобиля «Фольксваген Гольф» показан на рис. 2.

При среднем эффективном давлении p_e = 0,2 МПа удельный расход топлива у дизеля ниже на 25 %. С повышением нагрузки разница в топливной экономичности бензинового двигателя и дизеля уменьшается, а при работе в режиме полной нагрузки она равна нулю. Снижение удельного расхода топлива при частичной нагрузке является очень важным, так как для легковых автомобилей именно эти режимы являются наиболее типичными при движении в городских условиях.

Рис. 3
Влияние размещения свечи накаливания в дизеле «Фольксваген» на его среднее эффективное давление pe, удельный расход топлива ge и дымность K отработавших газов.

Варианты конструкции дизеля «Фольксваген», отличающиеся размещением форсунки и свечи накаливания, показаны на рис. 1. Изменение местоположения свечи накаливания принесло уменьшение удельного расхода топлива и снижение дымности отработавших газов, что отражено на графиках, приведенных на рис. 3, а. Влияние нагрузки, т. е. среднего эффективного давления p_e на те же показатели при работе двигателя в режиме постоянной частоты вращения, равной 3000 мин^-1, показано на рис. 3, б. Улучшение отчетливо видно на всех режимах работы двигателя. Вариант Б (см. рис. 1) отличается расположением свечи накаливания относительно направления вращения воздуха в вихревой камере. Эта конструкция, однако, достаточно сложна при ее реализации в производстве.

Энергетический кризис [3] подтолкнул многих конструкторов автомобильных бензиновых двигателей к конвертированию их в дизельные с целью повышения индикаторного КПД. Конструктор и исследователь из ФРГ Л. Эльсбетт при конвертировании бензиновых двигателей достиг экономии топлива до 20 %. В его дизелях «ЭЛКО» используется непосредственный впрыск топлива односопловой форсункой в сферическую камеру сгорания, расположенную в днище поршня. Ось струи делит радиус камеры пополам в точке пересечения с ним. Организация рабочего процесса использует эффект перемещения горячих продуктов сгорания малой плотности в центр вращающегося в камере сгорания воздушного заряда. Вследствие этого происходит хорошее перемешивание горящей смеси с воздухом, и так как сгорание происходит в основном в центре камеры, то тепловые потери в ее стенки относительно невелики.

Поршень состоит из двух частей, причем верхняя с размещенной в ней камерой сгорания и поршневыми кольцами стальная. Сталь обладает большой термической прочностью и худшей, чем алюминий, теплопроводностью, и поэтому поверхность камеры сгорания имеет более высокую температуру, что, в свою очередь, уменьшает теплопередачу от горячих газов в стенки камеры.

Такое решение, кроме того, предотвращает повышенный износ поршневых канавок, характерный для алюминиевых поршней дизелей.

Юбка поршня, служащая направляющей, изготовлена из алюминиевого сплава и соединяется с верхней частью через поршневой палец. Такая конструкция поршня обладает свойствами крейцкопфа, т. е. уменьшает действующие на стенку цилиндра боковые силы, возникающие при движении шатуна, и создает предпосылки для исключения, являющегося одним из источников шума при работе двигателя опрокидывающего момента, который действует на верхнюю часть поршня.

Для снижения удельного давления на поршневой палец верхняя головка шатуна и бобышки днища поршня имеют клиновидную форму в сечении по оси пальца. Благодаря этому площадь верхней части бобышки днища поршня больше нижней его части. Аналогично нижняя часть втулки шатуна имеет также большую площадь, чем верхняя. Края поршневого пальца воспринимают лишь незначительные силы от юбки поршня.

Водяные каналы в головке цилиндра дизеля «ЭЛКО» исключены. Теплота отводится только от наиболее важных мест, таких как межклапанные перемычки и отверстия для форсунок при помощи масла, циркулирующего по специально высверленным каналам диаметром 6—8 мм. С целью уменьшения отвода теплоты цилиндры охлаждаются таким образом, чтобы температура их верхней зоны не превышала температуру, необходимую для обеспечения смазывания.

При таком уменьшении теплоотвода в систему охлаждения большее количество теплоты отводится, однако с отработавшими газами, что, естественно, приводит к применению турбины для использования этой теплоты. Удельные расходы топлива дизелей «ЭЛКО» изображены на рис. 4, где представлены многопараметровые характеристики пятицилиндрового дизеля с рабочим объемом 2300 см³ мощностью 80 кВт (рис. 4, а) и шестицилиндрового с рабочим объемом 13300 см³ (рис. 4, б) [4]. Оба дизеля имеют газотурбинный наддув без промежуточного охлаждения наддувочного воздуха.

Рис. 4
Характеристики дизелей «ЭЛКО»: а — пятицилиндровый двигатель с рабочим объемом 2300 см3; б — шестицилиндровый двигатель с рабочим объемом 13300 см3.

Уменьшение теплоотдачи в систему охлаждения позволяет использовать радиатор меньшего объема и соответственно вентилятор меньшей мощности. Если учесть необходимость отапливания автомобиля в холодный период, для чего вполне достаточно теплоты, отводимой от двигателя, то радиатор для охлаждения двигателя в этот период может вообще не потребоваться.

Рис. 5
Конструкция поршня и головки цилиндра дизеля «ЭЛКО».

При сравнении удельных расходов топлива нужно учитывать влияние целого ряда факторов. Так, чем больше диаметр цилиндра, тем более выгодные условия имеются для достижения малого удельного расхода топлива. Важным является также отношение диаметра цилиндра к величине хода поршня. Л. Эльсбетт называет свой дизель «теплоизолированным», что является определенным шагом вперед в направлении создания адиабатного двигателя, о котором будет сказано в следующих главах книги. Некоторые особенности конструкции дизеля «ЭЛКО» показаны на рис. 5.

Дизели непосредственного впрыска по сравнению с дизелями с разделенными камерами сгорания имеют лучшие условия для уменьшения тепловых потерь в систему охлаждения. Выше уже говорилось о менее интенсивном охлаждении поверхности камеры сгорания и снижении скорости движения горячих газов около стенок. Однако и при непосредственном впрыске могут создаваться различные условия для отвода теплоты. В качестве примера на рис. 6 показан процесс совершенствования камеры сгорания дизеля «Татра 111А» (ЧССР).

Рис. 6
Совершенствование камеры сгорания дизеля «Татра 111А»: а — исходный вариант; б — модернизированный вариант.

В первом варианте этого дизеля воздушного охлаждения была использована камера сгорания полусферической формы. Таким путем при помощи больших клапанов стремились получить хорошее наполнение цилиндра и благодаря большому углу развала клапанов обеспечить возможности создания ребер охлаждения в зоне седла выпускного клапана. Для получения требуемой величины объема камеры сгорания днище поршня имело куполообразную форму, камера сгорания теряла компактность, и ее развитые поверхности охлаждения приводили к большим потерям теплоты и пониженным температурам в конце сжатия.

Уменьшив угол развала клапанов и применив почти параллельное их расположение, достигли почти плоского днища головки цилиндра и уменьшения поверхности охлаждения. Камера сгорания была размещена в днище поршня и стала более компактной. Температура стенок камеры сгорания в поршне выросла, и уменьшился отвод теплоты через них. Узкая горловина камеры сгорания обеспечила интенсивное завихривание воздуха при сжатии, что способствовало улучшению смесеобразования и регулирования процесса сгорания. Тем самым были снижены тепловые потери при сгорании, улучшены условия холодного пуска, уменьшен шум. Удельный расход топлива при этом снизился на 15 %. Сравнение начального и модернизированного вариантов камеры сгорания, показанных на рис. 6, является примером того, как с помощью конструкции камеры сгорания можно снизить расход топлива.

Последнее обновление 02.03.2012
Опубликовано 26.05.2011

Читайте также

Сноски

1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 131 — 141 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
2. ↺ Согласно другим взглядам считается, что угол поворота воздуха в камере сгорания за время впрыска топлива должен равняться углу между соседними топливными струями за вычетом угла конуса топливной струи (факела). – Прим. ред. А.Р. Бенедиктова
3. ↺ Речь идёт о энергетическом кризисе 70-х годов XX века. – Прим. icarbio.ru
4. ↺ Возможно, в книге допущена ошибка, так как прибавление одного цилиндра едва ли могло дать такое увеличение рабочего объёма двигателя. – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Влияние формы камеры сгорания на показатели двигателя (часть 3)

 

Анализ камер сгорания различной формы при одинаковом от­ношении 5/D, проведенный для V-образного восьмицилиндрового двигателя с рабочим объемом 5,7 л и е=9, показывает, что ми­нимальное отношение поверхности камеры сгорания к ее объему (/⁷к.с/К_к.с=6,4) имеет камера сгорания, образованная двумя сфе­рическими поверхностями (в головке блока и в днище поршня). Всего на 0,2 увеличивается это отношение при применении полу­сферической камеры с плоским днищем поршня; в цилиндриче­ской камере сгорания F_K._c/V_K._c—7,2\ наибольшее значение F_K.c/V_K.c=8 из исследованных камер имеет чашеобразная каме­ра сгорания в поршне. Увеличение литража отдельных цилинд­ров и, следовательно, уменьшение их числа также способствует уменьшению F_k._c/Vk.c

Испытания ряда автомобилей с заводской регулировкой по­казали, что снижение F_K._C/V_K._Cс 8,5 до 4 приводит к уменьшению содержания углеводородов в отработавших газах более чем вдвое (с 600 до 290 млн), количество СО при этом практически не ме­няется.

При тщательном подборе регулировок карбюраторов и систе­мы зажигания абсолютные величины содержания углеводородов и СО были уменьшены, однако относительное влияние параметра Fk.c/Vk.cосталось прежним. Так, изменение F_K._C/V_K._Cот 8 до 4,2 привело к уменьшению содержания углеводородов примерно в 2 раза (от 300 до 150 млн-¹).

Форма камеры сгорания в значительной степени зависит от расположения клапанов. По этому признаку различают камеры сгорания с боковым, смешанным с верхним расположением кла­панов.

Преимущество камер сгорания с боковым расположением кла­панов заключается в возможности обеспечения интенсивной турбулизации смеси путем создания сравнительно больших вытесни­телей (площадь щели между днищем поршня и нижней плоско­стью головки блока), площадь которых по величине близка к площади поршня, и упрощения конструкции механизма газораспределения.

Как правило, двигатели с боковым расположением клапанов имеют хорошие антидетонационные качества и головку блока цилиндров простой конструкции. Недостатком этих камер сгора­ния является ухудшение наполнения цилиндра, особенно при вы­сокой частоте вращения коленчатого вала и увеличении степени сжатия свыше 6,5—7. Применение камеры сгорания с выступом на днище поршня позволило увеличить степень сжатия до 7,2— 7,5.=2120 см³). Максимальная литровая мощность форсированных двигателей достигала 26 кВт/л, что су­щественно превышало мощностные показатели серийного двига­теля (на 47 %).

---

Newer news items:

Older news items:

---

Степень сжатия и камера сгорания

Увеличение степени сжатия приводит, как уже упоминалось, к повышению мощности, более высокому давлению сгорания и более благоприятному термическому КПД. С другой стороны, это мероприятие нагружает мотор существенно сильнее, поэтому существенное увеличивать степень сжатия можно только при безупречном состоянии всего двигателя. Степень сжатия в значительной степени зависит от размера камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ (по немецки OT). Камера сгорания и степень сжатия находятся в тесной связи. Чем меньше камера сгорания, тем выше степень сжатия (см. формулу).

Можно уменьшить камеру сгорания, частично подрезав поршни, которыми комплектуют моторы 1,6 (поршень GT Audi 80), и получить степень сжатия 9,7. Увеличить степень сжатия карбюраторного мотора можно уменьшив камеру сгорания профрезеровав нижнюю плоскость головки цилиндров. Но нельзя фрезеровать больше чем на 1 мм, чтобы не ослаблять головку. В результате объём камеры сгорания уменьшится примерно на 3,5 cm3. Естественно, это мероприятие для плоской цилиндрической головки мотора GTi не имеет смысла.

Камеры сгорания у спортивных моторов расширяют вокруг тарелок клапанов, чтобы уменьшить сопротивление потоку газов.

Тем не менее, степень сжатия можно увеличить у всех двигателей Golf/Scirocco этой серии (827) фрезеровкой блока цилиндров на 1,5 мм без ущерба, как для блока, так и для поршней. Это уменьшит объём камеры сгорания примерно на 7,5 cm3. Это выгоднее, так как фрезеровка блока цилиндров на 1 мм соответствует примерно 5 cm3, в то время как для головки это составит лишь 3,5 cm3.
Фрезеровка любой из этих двух плоскостей влечет за собой смещение фаз газораспределения, так как распределительный вал перемещается ближе к коленвалу. Значит, открытие, и закрытие клапанов переносится позднюю сторону. Но из-за относительно большой ведущей шестерни зубчатого ремня этот 1 мм сместит фазы всего лишь на 0,9°.

Степень сжатия зависит от использования мотора. Для уличной езды она не должна превышать 10, так как при плохом топливе возникнет сильная детонация. У гоночных и спортивных моторов, где качество топлива обеспечено, можно довести степень сжатия до 11,5. Принципиально важно, чтобы камеры сгорания имели абсолютно одинаковый объем.

Камера сгорания мотора Golf/Scirocco (тип 827) состоит из 3 отдельных объемов:
• Объемы в головке цилиндров.
• Объемы в прокладке головки цилиндров.
• Объемы в поршне при положении ВМТ.

Головка цилиндров большого мотора 1,5/1,6 литра (тип 827) с его многочисленными деталями.

Из таблицы видно, какие объёмы имеют камеры сгорания разных двигателей в сумме и подетально:

Из следующей таблицы видно, какую степень сжатия можно получить при том или ином объёме камеры сгорания (в cm3). Промежуточные варианты можно вычислить по формуле:

передовых стратегий сжигания | Министерство энергетики

Управление автомобильных технологий (VTO) финансирует исследования, направленные на углубление понимания процессов сгорания двигателя и того, как образуются выбросы в цилиндрах двигателя, а также того, как сгорание и выбросы зависят от таких факторов, как характеристики распыления топлива, воздух в цилиндрах. движение и тип топлива. Это более глубокое понимание поможет исследователям разработать более эффективные передовые стратегии двигателей внутреннего сгорания, такие как низкотемпературное сгорание, сгорание разбавленного (обедненного) бензина и сгорание чистого дизельного топлива, которые производят очень низкие выбросы оксидов азота (NOx) и твердых частиц ( ВЕЧЕРА).

Исследования сосредоточены на трех основных стратегиях сгорания:

Все подходы к сгоранию и связанные с ними критические технические проблемы, которые решает VTO, совместимы с отраслевой тенденцией к уменьшению размеров двигателя и увеличению его мощности для повышения экономии топлива автомобиля. Кроме того, он также поддерживает исследования материалов, которые могут выдерживать высокие рабочие температуры и давления, необходимые для извлечения выгоды из потенциальных преимуществ этих двигателей.

Низкотемпературное сгорание

Низкотемпературное сгорание (LTC) — это ступенчатое беспламенное сгорание топлива (бензина, дизельного топлива или биотоплива) в камере сгорания двигателя при температурах ниже, чем при сгорании в обычном двигателе.Исследования показывают, что LTC может повысить эффективность на 20% по сравнению с нынешними дизельными двигателями. Более низкотемпературное беспламенное сгорание является результатом сжатия топливовоздушной смеси, которая была разбавлена ​​либо избыточным воздухом, либо рециркулирующим выхлопным газом. Этот процесс повышает плотность и температуру разбавленной смеси и приводит к ее автогиниту (процесс, известный как воспламенение от сжатия).

В процессе LTC двигатель сжимает разбавленную топливно-воздушную смесь, повышая ее плотность и температуру.Этот процесс, известный как воспламенение от сжатия, вызывает самовоспламенение топливно-воздушной смеси. Чтобы разбавить топливно-воздушную смесь так, чтобы в ней было меньше топлива, чем при обычном сгорании, двигатель использует либо избыточный всасываемый воздух, либо рециркулирующий выхлопной газ.

Поэтапное горение — другой ключевой элемент LTC — достигается за счет управления временем самовоспламенения и скоростью тепловыделения. Этот процесс направлен на устранение чрезмерных скоростей сгорания, которые могут вызвать шум двигателя и повреждение конструкции, особенно при более высоких нагрузках.

VTO исследует ряд форм LTC, включая воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI), воспламенение от сжатия с предварительным смешанным зарядом (PCCI) и воспламенение от сжатия с управляемой реактивностью (RCCI).

LTC предлагает ряд преимуществ по сравнению с современными двигателями:

• Свойства топливно-воздушной смеси и продуктов сгорания позволяют двигателю быть более эффективным по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания.
• Из-за более низкой температуры сгорания двигатель теряет меньше энергии через стенки цилиндра в окружающую среду.Некоторые из этих уменьшенных потерь энергии позволяют цилиндру поддерживать более высокое давление в течение более длительного периода времени, позволяя двигателю выполнять больше работы. Часть энергии появляется в виде более высокой энергии выхлопных газов, которую частично может улавливать турбонаддув.
• LTC, работающий на бензине, не нуждается в дросселировании всасываемого воздуха для управления нагрузкой, что является основной причиной неэффективности современных бензиновых двигателей с искровым зажиганием.
• LTC не ограничивается детонацией (взрывным неконтролируемым возгоранием) в отличие от бензиновых двигателей с искровым зажиганием.В результате LTC позволяет бензиновым двигателям иметь высокую степень сжатия, аналогичную дизельным, что увеличивает их экономию топлива.
• LTC может достичь сверхнизких выбросов выхлопных газов, что может значительно снизить требования к дополнительной обработке, затраты и штрафы за экономию топлива.

Благодаря стратегии сжигания топлива, использующей LTC, в 2019 финансовом году было продемонстрировано улучшение экономии топлива автомобиля на 19,4% (по сравнению с базовым 2015 модельным годом). Подробности этой оценки можно найти здесь.

VTO поддерживает работу по решению ряда критических проблем, с которыми сталкивается развитие низкотемпературного горения, таких как:

• Сложность контроля начала горения из-за отсутствия искры или впрыска топлива
• Расширение диапазона нагрузок двигателя
• Управление скоростью тепловыделения
• Снижение отсутствия контроля во время переходных процессов, таких как изменение нагрузки и ускорение
• Снижение потенциально более высоких выбросов углеводородов (HC) и окиси углерода (CO)
• Понимание возможности LTC более эффективно в сочетании с топливом, характеристики которого отличаются от бензина и дизельного топлива

Вернуться к началу

Сгорание разбавленного (или обедненного) бензина

При сгорании разбавленного бензина пламя проходит через предварительно смешанные или не предварительно смешанные ( я.е., стратифицированные) смеси топлива и воздуха. В этом процессе двигатель разбавляет топливо либо большим количеством воздуха, чем требуется для его сжигания (избыток всасываемого воздуха), либо рециркулирующими выхлопными газами. В исследовании Vehicle Technologies Office (VTO) основное внимание уделяется не предварительно смешанной (стратифицированной) версии, поскольку она предлагает самый высокий потенциал для повышения эффективности. Эти двигатели могут работать на существующих бензинах и смесях бензина с этанолом и предназначены в первую очередь для автомобилей и легких грузовиков. Эта технология сжигания может обеспечить повышение экономии топлива до 35% по сравнению с автомобилем с базовым бензиновым двигателем 2009 года.

В стратифицированной версии процесса автомобиль впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр. Он рассчитывается таким образом, чтобы во время искры вблизи свечи зажигания образовалась должным образом расслоенная горючая топливно-воздушная смесь.

Сгорание разбавленного бензина приводит к повышению экономии топлива, потому что:

• Двигатель использует количество впрыскиваемого топлива для управления нагрузкой, а не ограничивает поток всасываемого воздуха (дросселирование) для ее управления. Большинство бензиновых автомобилей на дороге имеют бензиновые двигатели с впрыском топлива (PFI), в которых используется дросселирование, что гораздо менее эффективно.
• При частичной нагрузке продукты сгорания позволяют двигателю выполнять работу более эффективно по сравнению с обычными двигателями.
• Двигатель имеет более низкую температуру продуктов сгорания при частичных нагрузках, чем обычный двигатель, и в результате теряет меньше тепла.

VTO поддерживает работу по решению критических проблем, в том числе:

• Определение наиболее эффективных стратегий смешивания топлива и воздуха, которые связаны с конфигурациями портов, характеристиками распыления топлива и характеристиками смешивания
• Инициирование воспламенения и распространение пламени в слоистых смесях
• Решение проблем со стохастическими пропусками зажигания и детонацией (взрывное, неконтролируемое сгорание)
• Снижение выбросов, которые отличаются от тех, которые происходят с обычными двигателями (PFI)

К началу

Чистое сгорание дизельного топлива

При чистом при сгорании дизельного топлива процесс сгорания происходит практически так же, как и при сгорании обычного дизельного топлива.При обычном сгорании дизельного топлива (также известном как диффузионное сгорание) скорость, с которой распыляемое топливо смешивается с воздухом внутри цилиндра, прежде чем достигнет пламени, определяет скорость, с которой горючее и воздух сгорают в пламени. При сгорании чистого дизельного топлива перед пламенем происходит большее смешивание топлива с воздухом. Это обеспечивает более чистое сгорание, при котором образуется меньше сажи, а также сохраняет или улучшает высокий КПД дизельных двигателей. Добавление рециркулирующего выхлопного газа к потоку всасываемого воздуха разбавляет топливно-воздушную смесь, что приводит к более низким температурам сгорания и уменьшению образования NOx.Поскольку внутри цилиндра образуется меньше выбросов, чистым дизельным двигателям не нужно так сильно полагаться на технологии последующей обработки для дальнейшего снижения выбросов.

Управление автомобильных технологий (VTO) поддерживает исследования, направленные на дальнейшее улучшение сгорания чистого дизельного топлива и повышение его конкурентоспособности для всех легковых и грузовых автомобилей. Это требует внедрения новейших технологий, таких как компьютерное управление, многоимпульсный впрыск топлива, впрыск топлива под высоким давлением, использование рециркуляции выхлопных газов и управление потоками газа в цилиндрах.

Исследования VTO по экологически чистым дизельным двигателям внутреннего сгорания для легковых и коммерческих автомобилей направлены на решение важнейших задач, в том числе:

• Контроль количества и температуры выхлопных газов, используемых для рециркуляции выхлопных газов для минимизации выбросов
• Улучшение топливных форсунок, давления впрыска, и управление типами распыления и распыления топлива при высоком давлении и многоимпульсном впрыске.
• Улучшение сгорания с поднятым пламенем, когда пламя, исходящее из топливного сопла, стабилизируется после топливного сопла.Чистые дизельные двигатели должны поддерживать самовоспламенение обедненной топливной смеси, которая находится непосредственно перед основанием пламени.
• Улучшение впрыска дожигания для снижения выбросов как в цилиндрах, так и за счет доочистки

Системы сгорания

Системы сгорания

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : Системы сгорания включают несколько параметров, которые влияют на процесс сгорания. В этой статье обсуждаются некоторые аспекты, связанные с геометрией камеры сгорания, потоком в цилиндре и степенью сжатия.

Введение

Системы сгорания включают множество факторов, влияющих на процесс сгорания. К ним относятся:

• Форсунка топливной форсунки,
• Характеристики впрыска топлива,
• состав газа в баллоне,
• характеристики потока в цилиндре,
• геометрия камеры сгорания,
Степень сжатия
• и
• Размеры цилиндра.

Во всех системах сгорания эти факторы должны работать вместе, чтобы гарантировать, что процесс сгорания, будь то традиционный или усовершенствованный, достигает требуемых показателей производительности и выбросов.

В этой статье обсуждаются некоторые аспекты, связанные с геометрией камеры сгорания, потоком в цилиндре и степенью сжатия.

Геометрия камеры сгорания

Рекомендации по проектированию

Известно, что сгорание дизеля очень бедное с соотношением A / F 25: 1 при максимальном крутящем моменте, 30: 1 при номинальной частоте вращения / максимальной мощности и более 150: 1 на холостом ходу для двигателей с турбонаддувом.Однако этот дополнительный воздух не участвует в процессе сгорания. Он довольно нагревается во время сгорания и истощается, что приводит к обеднению выхлопных газов дизельного топлива. Даже несмотря на то, что среднее соотношение воздух-топливо бедное, если в процессе проектирования не проявить должного внимания, области камеры сгорания могут быть богатыми топливом и привести к чрезмерным выбросам дыма. Ключевой задачей при проектировании камеры сгорания является обеспечение того, чтобы смешивание топлива и воздуха было достаточным для смягчения воздействия богатых топливом регионов и позволяло двигателю соответствовать своим рабочим характеристикам и целевым показателям выбросов.Установлено, что турбулентность в движении воздуха внутри камеры сгорания способствует процессу смешивания и может быть использована для достижения этой цели. Вихрь, вызываемый впускным каналом, может быть усилен, или поршень может создавать сжатие, когда он приближается к головке блока цилиндров, чтобы создать большую турбулентность во время такта сжатия за счет правильной конструкции чаши в головке поршня.

Конструкция камеры сгорания оказывает наиболее значительное влияние на выбросы твердых частиц. Он также может влиять на несгоревшие углеводороды и CO.В то время как на выбросы NOx может влиять конструкция чаши [3128] , свойства объемного газа играют очень важную роль в уровнях их выхлопа. Однако из-за компромисса NOx / PM конструкции камер сгорания должны были развиваться по мере снижения пределов выбросов NOx — в первую очередь, чтобы избежать увеличения выбросов PM, которое в противном случае могло бы произойти.

Обзор конструктивных соображений для систем сгорания можно найти в литературе [3489] [3490] .

К-фактор. Важным параметром для оптимизации системы сгорания дизельного двигателя прямого впрыска является доля доступного воздуха, участвующего в процессе сгорания [734] [3489] . K-фактор, рассчитываемый как отношение объема поршневой камеры к зазору, является приблизительной мерой доли воздуха, доступного для сгорания. Уменьшение рабочего объема двигателя приводит к уменьшению относительного К-фактора и, следовательно, к тенденции к ухудшению характеристик сгорания. Для заданного рабочего объема и постоянной степени сжатия коэффициент К можно улучшить, выбрав более длинный ход.На выбор диаметра цилиндра для двигателя может влиять фактор К и несколько других факторов, включая упаковку двигателя, порты и клапаны и т. Д. Особенно ключевой проблемой при установке максимального отношения диаметра цилиндра к ходу является очень сложная упаковка головки блока цилиндров, необходимая для размещения конструкции с четырьмя клапанами на цилиндр и системы впрыска Common Rail с расположенным по центру форсункой. Головки цилиндров сложны в конструкции из-за множества каналов, включая водяное охлаждение, прижимные болты головки блока цилиндров, впускные и выпускные отверстия, форсунки, свечи накаливания, клапаны, штоки клапанов, выемки и седла клапанов, а также другие каналы, такие как используется для рециркуляции выхлопных газов в некоторых конструкциях [735] .

Камеры сгорания с открытым или обратным входом. Камеры сгорания в современных дизельных двигателях с прямым впрыском могут быть открытыми или возвратными. Если верхнее отверстие чаши в поршне меньше по диаметру, чем максимальный диаметр чаши, это возвратная чаша. У этих мисок есть «губа». Если нет выступа, это открытая камера сгорания [3490] .

Типы камер сгорания

Мексиканские миски для шляп

Камеры сгорания дизельного двигателя с чашей «мексиканской шляпы», также известные как камера «Гессельмана», известны по крайней мере с 1920-х годов [3126] .Эти открытые камеры сгорания обычно использовались примерно до 1990 года в двигателях большой мощности, прежде чем возвратный резервуар стал более важным. На рисунке 1 показана общая форма чаши этого типа. Обратите внимание на прямые стороны на внешней периферии [3127] . Эта форма камеры сгорания предназначена для относительно продвинутых значений времени впрыска, когда чаша содержит большую часть горючих газов. Он не очень подходит для стратегий замедленного впрыска.

Рисунок 1 .Чаша для сжигания мексиканской шляпы

На рис. 2 сравниваются выбросы сажи из нескольких чаш, включая чашу мексиканской шляпы. Обратите внимание, что некоторые из камер с альтернативной геометрией (возвратные чаши) обеспечивают лучшее окисление сажи в показанных условиях двигателя. Форма чаши меньше влияла на образование сажи при более высоких оборотах двигателя в этом исследовании [3128] .

Рисунок 2 . Влияние формы камеры сгорания на выбросы сажи

1690 об / мин, 409 см ³ / цил., Угол впрыска до ВМТ 14,5 °, низкая нагрузка (~ 250 кПа BMEP).
Размеры камеры сгорания в мм.

###

Использование вращающейся камеры сгорания для повышения эффективности и снижения выбросов в двигателе с тарельчатым клапаном

Раскрытый двигатель решает проблему изменения климата за счет повышения эффективности двигателя и снижения выбросов. Обычный четырехтактный двигатель с тарельчатым клапаном модифицирован и включает новую вращающуюся камеру сгорания (RCC), обслуживающую все цилиндры в предпочтительном четырехцилиндровом формате. RCC содержит отверстие, обозначенное как клапан сгорания, который последовательно передает расширяющийся заряд сгорания на каждый цилиндр, когда он проходит мимо каждого отверстия цилиндра.Три основных преимущества этого двигателя: ограниченный диапазон нагрева, встречающийся в RCC, что снижает потери тепла; лучшая приспособляемость к сжиганию водорода; и способность включать в себя многие функции по энергоэффективности и сокращению выбросов.

Во время работы теплообменник нагревает всасываемый воздух за счет остаточного тепла выхлопных газов. Затем нагнетатель (не показан) нагнетает воздух во впускной коллектор. Заряд дополнительно нагревается ребрами, расположенными во впускном канале, перед тем, как попасть в цилиндр.Небольшое количество предварительно нагретого топлива впрыскивается в цилиндр во время сжатия до того, как клапан сгорания открывается в конце цикла сжатия. Давление сжатия заставляет половину очень бедной смеси быстро поступать в RCC, в то время как в нее впрыскивается дополнительное топливо, чтобы произвести почти немедленное и тщательное перемешивание заряда. Остаточная богатая смесь в камере предварительного сгорания, вызванная ограниченным доступом к входящему компрессионному заряду, воспламеняется комбинированным топливным инжектором свечи зажигания (FISP), и образовавшаяся струя сгорания воспламеняет заряд RCC.Повышение давления, вызванное воспламенением RCC (воспламенение под давлением сгорания) или струей, воспламеняет заряд цилиндра, обеспечивая энергию для поршня. После того, как большая часть заряда перенесена в цилиндр, клапан сгорания закрывается, а затем поворачивается к следующему цилиндру, чтобы повторить процесс. Наконец, тепло от выхлопного заряда добавляется к всасываемому воздуху через теплообменник, когда выхлоп выходит через головку.

Повышенный КПД двигателя достигается за счет многоступенчатого низкотемпературного сгорания (LTC), расслоения заряда, струйного зажигания, воспламенения под давлением, керамических покрытий, регулируемого сжатия, обеспечиваемого z-образным коленчатым валом, повышенного давления наддува на впуске, высоких уровней рециркуляции отработавших газов, разбавленного топлива смеси и снижение теплопередачи, процесса сгорания и насосных потерь.Уменьшение выбросов стало возможным благодаря LTC в более широких эксплуатационных диапазонах, чем у обычных двигателей, и повторному сгоранию части заряда. Первоначально с использованием обычного топлива или природного газа, будущее использование водорода с использованием бортовой установки риформинга или водородного топлива может привести к почти нулевым выбросам.

Возможны дополнительные варианты цилиндров, позволяющие этому двигателю заменить большинство современных двигателей внутреннего сгорания в транспортном и стационарном секторах. Основываясь на существующей технологии поршневых и роторных двигателей, производство этого двигателя будет аналогично текущим процессам производства двигателей.Добавление узла RCC и компонентов к обычному двигателю, вероятно, немного увеличит производственные затраты, но эта дополнительная надбавка будет оправдана заметным повышением эффективности и сокращением выбросов.

Это раскрытие защищено патентом США 9,003,765 B1.

Улучшение рабочих характеристик и характеристик выбросов одноцилиндрового дизельного двигателя с возвратной камерой сгорания с использованием дизельного топлива и метиловых эфиров ятрофы

Выбросы двигателей с воспламенением от сжатия (CI) вносят токсичность в атмосферу.Нежелательные отложения углерода от этих двигателей реализуются в близлежащих статических или динамических системах, таких как транспортные средства, жители и т. Д. Целью данной исследовательской работы является улучшение рабочих характеристик и характеристик выбросов дизельного двигателя в модифицированной возвратной камере сгорания. с использованием смеси дизельного топлива и метилового эфира ятрофы (J20) при трех различных давлениях впрыска. Из литературных источников установлено, что форма камеры сгорания и давление впрыска топлива влияют на рабочие характеристики и параметры выбросов двигателя CI.В этой работе возвратная камера сгорания с тремя различными давлениями впрыска топлива (200, 220 и 240 бар) была использована вместо обычной полусферической камеры сгорания для дизельного топлива и J20. По результатам экспериментов установлено, что возвратная камера улучшает термическую эффективность торможения дизеля и J20 во всех испытанных условиях. Также обнаружено, что 20% -ная смесь метилового эфира ятрофы показала 4% -ное улучшение термического КПД тормоза в возвратной камере при максимальном давлении впрыска.Экологическая безопасность напрямую связана со снижением нежелательного воздействия как на живые, так и на неживые существа. В настоящее время серьезную озабоченность вызывает загрязнение окружающей среды. Даже при строгих нормах выбросов требуются новые методы снижения вредного воздействия от автомобилей. Токсичность окиси углерода (СО) хорошо известна. В возвратной камере сгорания количество выбросов CO снижается на 26% по сравнению с обычным режимом работы двигателя на топливе. Кроме того, количество дыма снижается на 24%, а выброс углеводородов (УВ) — на 24%.Таким образом, модифицированная возвратная камера сгорания снижает количество вредных загрязняющих веществ, таких как несгоревшие углеводороды и СО, а также выбросы токсичного дыма.

Ключевые слова: Двигатель с воспламенением от сжатия; Давление впрыска; Смесь метилового эфира ятрофы; Возвратная камера сгорания; Выбросы дыма; Несгоревшие углеводороды.

Камера сгорания — High Performance Pontiac Magazine

Большинство деталей головки блока цилиндров относительно просты и понятны.Размер клапана, толщина деки и объем камеры сгорания часто являются предметами обсуждения и определяют способность конструкции играть важную роль. Но нужно учитывать гораздо больше. Характеристики камеры сгорания будут определять мощность двигателя, октановое число и удельный расход топлива на тормоз (BSFC). Так что, если вы думали, что форма камеры сгорания имеет мало общего с характеристиками головки блока цилиндров, вы будете удивлены.

Примечание автора: Из-за характера этой истории ссылки на головки блока цилиндров от производителей, отличных от Pontiac, используются для демонстрации различных технологий камеры сгорания.

Обычное сгорание Пламя свечи простой формы имеет ключевой элемент сгорания, связанный с пламенем двигателя. Но происходящий в атмосфере, он отличается от двигателя, в котором процесс газообмена происходит внутри при давлении выше атмосферного. Пламя может иметь две отдельные области: предварительно смешанную и диффузную. Горящая свеча испытывает диффузное пламя, потому что оно возникает на границе раздела между топливом и окислителем. В свече топливо плавится и испаряется под действием лучистого тепла пламени, а затем окисляется воздухом.

Более сложным примером горения является горелка Бунзена, которая имеет как предварительно смешанное, так и диффузионное пламя. Он состоит из регулятора воздуха, источника топлива и цилиндрической трубки. Пламя, возникающее возле основания, идентифицируется как предварительно смешанное. Воздуха, поступающего через основание горелки Бунзена, недостаточно для полного сгорания. Следовательно, второй фронт пламени выше этой точки устанавливается на границе раздела, где воздух диффундирует в несгоревшее топливо. Это отвечает за появление пламени в пламени горелки Бунзена.

Даже несмотря на то, что процесс возгорания внутри двигателя несколько сложнее, основы все же остаются в силе. Бензин, топливо на углеводородной основе, необходимо распылить и эмульгировать (разбить на мелкие частицы и смешать с воздухом) для сгорания. Сам по себе в жидком виде не горит. При распылении бензин имеет ламинарную скорость горения примерно 0,5 метра в секунду (м / с) или 1,64 фута в секунду. Для сравнения: смешанный с воздухом ацетилен горит со скоростью 1,58 м / с или 5,18 футов / с.Медленная ламинарная скорость горения бензина представляет интересную проблему при использовании в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания.

Так как это лучше всего представлено с помощью метрических измерений, игнорируйте размеры, но примите концепцию. Учитывая цилиндр диаметром 100 мм и идеальное центральное расположение для воспламенения, время прохождения бензинового пламени на это расстояние составляет 100 миллисекунд. Проблема в том, что когда двигатель такого размера работает со скоростью 3000 об / мин, существует только окно в 10 миллисекунд, чтобы произошло событие сгорания.Очевидно, что должна действовать другая сила, потому что все мы знаем, что бензиновый двигатель может работать на скоростях, существенно превышающих 3000 об / мин. Главное — увеличить скорость горения.

Установлено, что пламя в двигателе распространяется по каналу ствола со скоростью 10-25 м / с. Это значительно выше скорости, указанной ранее, но именно поэтому бензин можно использовать в качестве моторного топлива. Чтобы увеличить скорость горения, необходимо внести турбулентность в событие горения.В двигателе это достигается за счет процесса впуска и сжатия, а также конструкции камеры сгорания. При сгорании с предварительно смешанной смесью эффект турбулентности состоит в том, чтобы разрушить или сморщить фронт пламени, создавая сгоревшие газы в несгоревшей области, и наоборот. Это эффективно увеличивает площадь фронта пламени и ускоряет горение. Хотя диффузия обычно связана с двигателем с воспламенением от сжатия, более известным как дизель, она также может происходить в двигателе с искровым зажиганием при послойном заряде.Топливо будет впрыскиваться мелкой струей, и турбулентное движение воздуха сметает испаренное топливо и продукты сгорания из капель топлива, увеличивая скорость горения.

Фактическое событие сгорания, которое приводит к возникновению фронта пламени и его расширению относительно поршня, является очень сложным. На этом уровне полное понимание химии не требуется, но необходимо вкратце коснуться законов термодинамики, изучения энергии и ее превращений. Состоящее из двух утверждений, считающихся законами, первое гласит, что энергия не может быть потреблена или уничтожена; только его состояние может измениться.Проще говоря, это можно применить к двигателю и к тому, как энергия превращается в тепло, затем в движение и обратно в тепло. Второй закон более сложен, но его можно резюмировать так: энергия следует определенным принципам и никогда не отклоняется. Например, тепло будет перемещаться только от горячего к холодному без присутствия внешней энергии. Законы термодинамики применяются к камере сгорания непосредственно из-за теплопередачи в отливку и охлаждающую жидкость двигателя, а также влияние степени сжатия на тепловой КПД.

Распространенная аналогия, сравнивающая двигатель с воздушным насосом, устанавливает тот факт, что чем больше перекачивается воздуха, тем выше мощность. Это нельзя отрицать, но это одномерное утверждение, игнорирующее тот факт, что без эффективного сгорания воздух сам по себе ничего не может сделать. По этой причине нам необходимо изучить влияние камеры сгорания на двигатель.

Камера сгорания В 1673 году Кристиан Гюйген, хранитель воды короля Людовика XIV, изобрел первый двигатель.Он был разработан как лучшее средство для транспортировки воды из реки Сены на территорию и в сады Версальского дворца. Этот потребляющий порох одноцилиндровый бегемот внешнего сгорания приветствовался крестьянами и волами, которые использовались в качестве водовозов до его существования. По мере того, как двигатель внутреннего сгорания постепенно отходил от этих скромных корней, было обнаружено, что эффективность и мощность могут быть увеличены с помощью управляемого процесса в замкнутой среде. Первые камеры сгорания были не более чем крышками для цилиндров.Главный прорыв в конструкции камеры сгорания был осуществлен Рикардо, который изобрел турбулентную головку блока цилиндров для двигателя с боковыми клапанами. Проходивший в начале 1900-х годов, он установил новые стандарты степени сжатия — 6,00: 1. В то время топливо имело октановое число только от 60 до 70. В течение следующих десятилетий влияние камеры сгорания на характеристики двигателя было признано и исследовано. Главный прорыв произошел в 1951 году, когда Chrysler Corporation представила полусферическую камеру сгорания на своем 331-кубическом двигателе V8.Сегодня конструкция и технологии камеры сгорания постоянно развиваются и производят двигатели меньшего размера с более высокой удельной мощностью и экономичностью топлива.

Критерии, определяющие развитие камеры сгорания, включают множество аспектов. Расстояние, которое должен пройти фронт пламени, должно быть сведено к минимуму. Этого можно добиться, уменьшив расстояние от электрода свечи зажигания до поступающего заряда, называемого конечным газом. Это позволяет увеличить потенциальную частоту вращения двигателя, что приведет к увеличению мощности. К тому же меньше времени на то, чтобы что-то пойти не так.Аномальное горение, более известное как детонация, более вероятно при медленном процессе горения, поскольку это дает время для возникновения дополнительного фронта пламени.

Каждая свеча зажигания должна располагаться по центру отверстия и ближе к выпускному клапану, потому что это наиболее турбулентные и самые горячие части камеры сгорания, соответственно. Кроме того, выпускной клапан должен располагаться как можно дальше от впускного клапана, чтобы ограничить теплопередачу свежему входящему заряду.

Для ускорения сгорания требуется достаточная турбулентность, но слишком сильная может создать проблемы, отводя тепло от камеры и способствуя шумному сгоранию.Эта турбулентность создается конструктивно и может быть вызвана либо снаружи во впускном отверстии, либо внутри с помощью сжимающих подушек. Зазор между декой головки блока цилиндров и поршнем определяется как область сдавливания. Он действует для охлаждения впускного клапана и лучше всего расположен рядом с ним.

Конструкция клапанного механизма и количество клапанов влияют на камеру сгорания с учетом их расположения, размера и срабатывания. По мере того, как вы приобретете знания в этой области, вы увидите, что многие двигатели Pontiac имеют очень плохо спроектированные камеры сгорания из-за экономических проблем.Еще один случай жадности корпораций и власти счетчиков бобов и акционеров. Ни один традиционный отечественный двигатель V8 с толкателем и рядным расположением клапанов, кроме старого Chrysler Hemi, не допускает центральной свечи зажигания. Что часто делается, так это проектирование камеры с использованием заглушки с большим радиусом действия, которая помещает кончик электрода ближе к центру, даже если точка входа находится по периметру. Отливки General Motors LS1 и L31 Vortec — прекрасные примеры этого метода. К сожалению, во многих головках цилиндров электрод свечи зажигания размещается по периметру отверстия, а некоторые ранние модели Pontiac V8 фактически имели смещение в сторону впускного клапана, что позволяло отойти на второй план из-за простоты производства.

С учетом представленных законов термодинамики идеальный двигатель должен иметь высокую степень сжатия для термического КПД и отклика дроссельной заслонки, но должен работать в унисон с камерой сгорания, которая имеет высокую скорость горения. Это важно для увеличения октанового числа двигателя и ограничения выбросов оксидов азота (NOx). Этот ядовитый газ является причиной фотохимического смога и послужил толчком для проведения расширенных испытаний на выбросы, таких как I / M 240. Для его производства требуется три элемента: тепло, давление и время воздействия.Высокая степень сжатия увеличивает производство NOx за счет повышенного давления в цилиндре и нагрева заряда, когда он вытесняется в меньшую область. Это явление можно обмануть, введя в рецепт для NOx высокую скорость горения, исключив третий элемент — время воздействия. На сегодняшний день лучшим производственным примером баланса между октановым допуском и высокой степенью сжатия с высокой скоростью горения является камера сгорания May Fireball, произведенная компанией Jaguar в 1982 году, которая допускала 11.Степень сжатия 0: 1 на 87-октановом топливе.

Другими важными факторами являются используемый материал и расположение свечи зажигания. Как упоминалось ранее, начало пламени в центре отверстия обеспечивает более быстрое и равномерное горение, что приводит к более высокому давлению в цилиндре при меньших градусах вращения коленчатого вала после ВМТ. Помимо выбросов и допуска по октановому числу для выработки мощности, необходимо, чтобы давление в цилиндре повышалось как можно быстрее, чтобы его можно было использовать для расширения поршня на максимально возможную длину хода.

Головки блока цилиндров послепродажного обслуживания с наиболее высокими эксплуатационными характеристиками представляют собой отлитые из алюминия из-за их легкого веса и простоты монтажа и изготовления, а также способности рассеивать больше тепла и обеспечивать более высокую степень сжатия. Но часто упускается из виду, что легче производить мощность с помощью чугунной головки, если все факторы конструкции одинаковы, из-за ее превосходного теплового КПД. При переходе с железа на алюминий двигателю потребуется примерно одна дополнительная точка степени сжатия для сохранения того же теплового КПД.Это связано со способностью чугуна удерживать тепло и использовать его для расширения по направлению к поршню.

Большое беспокойство для инженеров по горению, но никогда не упоминаемое на вторичном рынке, — это отношение площади поверхности к объему. Это сводит к минимуму потери тепла в отливку и водяную рубашку головки блока цилиндров, а также снижает образование углеводородов. Желательно иметь как можно меньшую площадь поверхности по сравнению с объемом, занимаемым камерой. Его можно получить с помощью следующего расчета:

отношение поверхности к объему = площадь поверхности / объем камеры

Выбросы углеводородов образуются из-за охлаждения внешних слоев смеси в области стенок камеры конструкций с высокие числовые коэффициенты.Пламя охлаждается по мере приближения к стенке камеры, гаснет и оставляет после себя слой углеводородов. Полусферическая камера сгорания обеспечивает наилучшее соотношение поверхности к объему, и испытания, проведенные Chrysler в 1950 году, показали, что для соответствия тепловому КПД двигателя Hemi со степенью сжатия 7,00: 1 его предыдущей камере сгорания потребовалось бы 10,0: 1 при 1200 об / мин, 9,4: 1 при 2000 об / мин, 8,9: 1 при 2800 об / мин и 8,5: 1 при 3600 об / мин. Требуемая степень сжатия падает по мере увеличения оборотов двигателя из-за увеличения объемного КПД при более высоких скоростях поршня.

Типы камер сгорания Большинству из нас известны термины «открытый» и «закрытый», относящиеся к камере сгорания. Этот термин популяризировал Chevrolet с его серией двигателей с большими блоками. Фактически, в большинстве случаев головки цилиндров Pontiac классифицируются как «закрытые» до 1967 года и «открытые» с 1968 года. В отношении этих обозначений было много путаницы. Фактически, они даже не являются техническим жаргоном для обозначения камеры сгорания, а используются произвольно для описания взаимосвязи между площадью сжатия и площадью ствола.Камера сгорания представляет собой не что иное, как полость в отливке головки блока цилиндров, за исключением конструкции «чаша в поршне», используемой во многих дизельных двигателях. Отношение к площади канала, занимаемого камерой сгорания, определяет, открыта или закрыта камера. Самый простой способ определить это — поместить соответствующую прокладку головки блока цилиндров на деку головки блока цилиндров, чтобы сориентировать положение отверстия. Если большая часть поверхности палубы головки подвергается воздействию канала ствола, камеру можно считать закрытой.Часть деки головы, которая находится за пределами камеры сгорания, но открыта для канала ствола, используется в качестве зоны сжатия. Его функция заключается в создании ускорения внутреннего заряда, которое стимулирует конечный газ и увеличивает скорость горения, когда он устремляется, чтобы покинуть эту область, когда поршень движется к ВМТ. Это считается внутренним ускорением заряда, потому что он создается в канале ствола.

Чтобы правильно идентифицировать камеру сгорания, необходимо учитывать все ее аспекты, включая форму. Для наших целей мы ограничимся обсуждением тех, которые используются в большинстве серийных двигателей в Америке.

Полусферический или с открывающейся крышей Считается, что камера такой конструкции предлагает наименьший компромисс для повышения эффективности. Клапаны расположены по периметру отверстия и, в случае оригинального Chrysler Hemi, под углом 58,5 * от осевой линии коленчатого вала. Это положение также позволяет значительно увеличить поток воздуха, поскольку оно отодвигает клапан от стены и быстро освобождается от кожуха. Это создает более эффективное поперечное движение заряда во время перекрытия и ограничивает теплопередачу от выпускного клапана к свежему заряду.Как упоминалось ранее, эта конструкция обеспечивает наилучшее соотношение поверхности к объему, а также создает очень короткое прямое выпускное отверстие, необходимое для ограничения отвода тепла в хладагент. Имея центральную свечу зажигания, Hemi предлагает отличную толерантность к октановому числу. По периметру отверстия напротив клапанов расположены небольшие мягкие подушечки, которые помогают перемещать отходящий газ к свече зажигания и увеличивать скорость горения. В конструкции толкателя для размещения клапана требуются сдвоенные коромысла, но он очень хорошо подходит для конфигураций с двумя верхними распределительными валами.Дополнительным преимуществом является расстояние между впускным и выпускным клапанами, которое еще больше ограничивает теплопередачу. Входящий заряд также вызывает высокую скорость опрокидывания.

Микки Томпсон экспериментировал с головками Hemi на Pontiac в 1960-х, и вы помните, что подразделение разработало экспериментальный алюминиевый двигатель Pontiac Hemi, о котором сообщалось в мартовском выпуске HPP за 2002 год.

Wedge Эта камера, которая использовалась на протяжении многих лет почти всеми производителями, включая Pontiac, напоминает наклонную ванну, утопленную в деке головы.Встроенные клапаны обычно наклонены, чтобы соответствовать наклонной крыше этой конструкции. Свеча зажигания расположена на толстой стороне клина и обычно находится посередине между клапанами. Присущие ему крутые стенки работают, чтобы маскировать путь потока воздуха / топлива, отклонять и заставлять его двигаться по нисходящей спирали вокруг оси цилиндра. Во время такта сжатия площадь сжатия уменьшается до такой степени, что захваченная смесь сильно выталкивается из тонкого конца камеры в толстый.

Ванна или в форме сердца Обозначение ванны обычно зарезервировано для любой камеры, кроме клиновой или полусферической.Большинство отечественных двигателей толкательной конструкции использовали его в различных формах. В некоторых случаях форма камеры сгорания была почти овальной, а последними тенденциями стала эффективная форма сердца. Примером этого могут быть нынешние L-31 Vortec, LT1, LT4 и LS1 производства Chevrolet. Дека головки блока цилиндров, которая перекрывает поршень, образует две области сужения: большую площадь напротив свечи зажигания и меньшую область на противоположной стороне. Его форма полумесяца прозвала его сердечной палатой.Клапаны расположены на одной линии и частично закрыты стенкой камеры, которая более открыта со стороны заглушки. Область напротив основной области сдавливания обычно имеет конусообразную форму и не имеет крутой стены клиновидного стиля. Максимальное расположение свечи зажигания достигается за счет смещения к выпускному клапану и как можно более центрального положения, работая с этими ограничениями. Передача тепла из-за непосредственной близости клапанов ограничивает объемный КПД и октановое число.

Чаша поршня Насколько известно HPP, этот стиль не использовался в Детройте для бензиновых двигателей последние пятьдесят лет, но широко распространен в Европе.Он состоит из плоского блока головки блока цилиндров с одним рядом клапанов, обращенных к круглой полости, залитой в поршне. По периметру поршня создается кольцевая зона сжатия. Известный очень турбулентным сгоранием, он хорошо работает с дизельными двигателями, но считается чрезмерно шумным по американским стандартам.

Осмысление всего этого Поскольку у нас нет средств для создания собственной головки блока цилиндров, мы вынуждены работать с тем, что есть в наличии. Теория конструкции и функционирования камеры сгорания здесь была затронута лишь кратко; многие потратили всю свою жизнь, изучая это, каждый день делая новые открытия.Мы стремились установить, что при выборе головки блока цилиндров Pontiac необходимо учитывать не только показатели расхода. То, как камера сгорания использует воздушный поток, так же важно, как и сама величина потока. Даже наихудшую конструкцию камеры сгорания можно улучшить, сгладив стенки и поверхность камеры для увеличения скорости пламени, уменьшив объем зоны сжатия с помощью нулевой площадки или более тонкой прокладки головки, а также изменив положение свечи зажигания. Ценность этих простых приемов уменьшается по мере того, как конструкция камеры становится лучше, но о них нельзя забывать.

Значения расхода воздуха легко получить на испытательном стенде, но для определения более эффективной камеры сгорания необходим опытный глаз. Хорошее правило — спросить производителя о величине опережения зажигания, необходимой для его головки блока цилиндров с вашей комбинацией. Чем больше свинца ему нужно, тем больше вероятность взрыва и тем меньше скорость горения.

Head Games Вот эволюция камеры сгорания для высокопроизводительных двигателей Pontiac. Особая благодарность Джиму Тейлору и Марку Эрни за их помощь в получении этой фотографии.

Как видите, «базовая» конструкция полностью обработанной камеры сгорания Pontiac мало изменилась за свою историю. На самом деле это сочетание танкетки и стиля ванны. Однако его размер и расположение клапана были изменены по мере необходимости. Показанные ранее головки 716 Tri-Power имеют 1,92 / 1,66 клапана и в хобби называются «закрытой камерой». В 1967 году, как показано на головках 670, «закрытая камера» осталась, но угол наклона клапана был изменен с 20 * на 14 *, что обеспечило место для больших 2.11 / 1,77 клапанов. Камера также была разгружена на впускной стороне.

В 1968 году камеры открыли, уменьшив кожух клапанов. В середине 1968 года дебютировали головки Ram Air II с круглым портом, и, как вы можете видеть, форма камеры была немного изменена, а также по сравнению с головками с D-портом. Это было сделано путем открытия области вокруг клапанов со стороны свечи зажигания и добавления небольшого гребешка над свечным отверстием. То же самое верно и для головок Ram Air-IV 1969-70 гг., А также для головных уборов и боевых машин 70-х годов.

Особое удовольствие — увидеть голову Ram Air V. Камера является эксклюзивной для Ram Air V и очень напоминает камеру Tunnel Port Ford той эпохи. Размеры клапана будут колоссальными 2,19 / 1,73.

Размер камеры варьировался в зависимости от года и области применения, при первых 400 головках в большинстве случаев использовалась камера объемом 71–72 куб. некоторые камеры были всего 67 куб. Головки 1971 года и более поздние модели имеют камеру гораздо большего размера для уменьшения сжатия: головка 96 400 с объемом 96 куб. См и головки 455 HO с большими камерами объемом 111 куб. См.Головка 6X 400 1976 года демонстрирует выпускной клапан меньшего размера 1,66, который вернулся в 1973 году на все головки D-Port 400 и 455 с 4 цилиндрами. Размер его камеры может составлять от 95 до 101 куб.

Головка LS6 отображает современные взгляды GM в отношении камер сгорания. Обратите внимание на различия между этой камерой и старинными Pontiac, как описано в тексте. — Томас А. ДеМауро

См. Все 20 фотографий Элементы сгорания, представленные горелкой Бунзена, могут быть применены к двигателю.

Камеры сгорания: определение, типы и конструкция — видео и стенограмма урока

Двигатели внутреннего сгорания

Существуют различные типы камер сгорания для двигателей внутреннего сгорания:

Поршневые двигатели приводят в движение моторизованные транспортные средства, такие как автомобили и лодки. Обычно они состоят из цилиндра с поршнем внутри. Поршень плотно скользит внутри цилиндра под действием силы, создаваемой взрывом горючего топлива. Эти двигатели имеют два типа камер сгорания.Камера сгорания может быть расположена в головке блока цилиндров, крышке на конце цилиндра или на верхней части поршня, так называемая камера сгорания «голова цапли».

Камеры сгорания в реактивных двигателях и газовых турбинах называются камерами сгорания и имеют другую конфигурацию, чем поршневые двигатели. В камерах сгорания воздух втягивается и сжимается через компрессор. Часть этого сжатого воздуха направляется в камеру сгорания для сгорания топлива.

Затем камера сгорания подает высокотемпературный газ обратно в двигатель.Этот газ либо выбрасывается из выхлопа с большой скоростью, создавая тягу, либо проходит через турбину. Основными компонентами камеры сгорания являются корпус, гильза, воспламенитель, топливная форсунка и выхлоп.

Двигатели внешнего сгорания

Двигатели внешнего сгорания состоят в основном из паровых двигателей , используемых для выработки электроэнергии на угольных и атомных электростанциях, а также для работы паровозов. Камеры сгорания для паровых двигателей обычно находятся между топкой, в которой сжигается уголь, и котлом.Теплота сгорания используется для превращения воды в пар в котле, при этом пар высокого давления выполняет всю работу в двигателе. Камеры сгорания иногда размещают сразу после топки, чтобы создать больше пространства между теплотой сгорания и паром. Это обеспечивает более полное сгорание и увеличивает площадь теплопередачи.

Некоторые соображения по конструкции

Сью Энн — инженер, она проектирует камеру сгорания. В основном ее будут интересовать:

• Форма камеры
• Расположение свечи зажигания
• Расположение и форма впускных и выпускных клапанов

Она хочет спроектировать все эти элементы так, чтобы камера обеспечивала максимальную мощность двигателя, обеспечивала плавную работу и уменьшала количество загрязняющих веществ в выхлопных газах.Есть несколько элементов, которые образуют оптимизированный дизайн.

Например, делая камеры компактными, она может минимизировать тепловые потери и повысить КПД двигателя. Это позволяет топливно-воздушной смеси, наиболее удаленной от точки воспламенения (свечи зажигания), сгорать как можно быстрее, что помогает предотвратить образование вредных загрязнителей воздуха, таких как оксиды азота. Чтобы топливно-воздушная смесь, входящая и выходящая из камеры, текла с оптимальной скоростью, Сью Энн учитывает форму и расположение впускных и выпускных клапанов.

Краткое содержание урока

Камеры сгорания — это замкнутые пространства в двигателях внутреннего и внешнего сгорания для сжигания топливовоздушной смеси.

Есть два типа камер внутреннего сгорания:

1. Поршневые двигатели внутреннего сгорания типа состоят из цилиндра с поршнем внутри и используются в автомобилях и лодках. Камера сгорания может быть расположена в головке блока цилиндров, крышке на конце цилиндра или на верхней части поршня, так называемая камера сгорания «голова цапли».
2. Камеры сгорания — это камеры сгорания, используемые в газовых турбинах и реактивных двигателях. Они расположены так, что компрессор закачивает в них воздух, а они, в свою очередь, направляют высокотемпературный газ обратно в двигатель.

Для камер внешнего сгорания, используемых на угольных и атомных электростанциях, в основном используются паровые двигатели . Здесь камера сгорания находится между топкой, в которой сжигается уголь, и котлом. Теплота сгорания используется для превращения воды в пар, а его давление выполняет всю работу в двигателе.

Камеры сгорания предназначены для:

• Оптимизация выходной мощности
• Обеспечьте бесперебойную работу двигателя
• Уменьшить выхлопные газы

Таким образом, конструкция учитывает форму камеры, расположение свечи зажигания и расположение впускных и выпускных клапанов.

Chevy Small-Block Основная камера сгорания

Основное внимание в большинстве обсуждений головки блока цилиндров уделяется потоку в цилиндр и из него.Хотя это, безусловно, важная функция, учтите, что все усилия по настройке, направленные на впускную и выпускную системы, направлены на то, чтобы в цилиндр попали воздух и топливо или остатки сгорания. В конечном итоге все эти усилия действительно сосредоточены на создании давления в цилиндре, которое превращается в крутящий момент и мощность. Поскольку это давление в цилиндре создается процессом сгорания, имеет смысл уделить этому процессу особое внимание. Мы говорим о пространстве сгорания, которое состоит из верхней части поршня и камеры сгорания головки блока цилиндров.Форма всего пространства сгорания, включая верхнюю часть поршня, помогает формировать процесс сгорания.

---

Этот технический совет взят из полной книги, ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРОВ CHEVY. Подробное руководство по этой теме вы можете найти по этой ссылке:

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ

ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ: Пожалуйста, не стесняйтесь делиться этой статьей на Facebook, на форумах или в любых клубах, в которых вы участвуете.Вы можете скопировать и вставить эту ссылку, чтобы поделиться: https://www.chevydiy.com/chevy-small-block-combustion-chamber-fundamentals/

---

В первые дни малоблочного Chevy и для всех двигателей, возможно, вплоть до середины 1970-х, форма камеры сгорания представляла собой просто ванну или сосуд, в котором находились клапаны. Мало внимания уделялось ранним камерам с малым блоком, за исключением влияния объема камеры на степень сжатия. Как правило, в большинстве высокопроизводительных головок с малыми блоками используется камера сгорания объемом 64 куб. См, имеющая примерно форму ванны.Первое серьезное изменение в камерах произошло, когда требования к выбросам привели к увеличению размера камеры для уменьшения сжатия и попытки уменьшить количество углеводородов в остатке выхлопных газов. Это привело к появлению открытых камер, предназначенных для уменьшения площади закалки в головке, что также снизило выбросы оксидов азота (NOx). Однако такой подход не улучшил производительность, особенно с учетом сопутствующего падения степени сжатия.

Это старая железная камера объемом 64 куб. См от головки 461 — классической головки с двойным горбом, которая до сих пор пользуется популярностью у некоторых энтузиастов малых блоков.Предлагая приличный впускной поток для своего размера порта, эта камера мало способствует повышению эффективности сгорания.

Трудно измерить, сколько стоит камера, но очевидно, что это новое поколение камер в форме сердца не такое глубокое и имеет тенденцию увеличивать движение смеси через свечу зажигания к стороне выпуска. Это новая камера Eliminator AFR 210.

В 80-х и начале 90-х камерам сгорания стало уделяться немного больше внимания с попыткой подтолкнуть или сдвинуть процесс сгорания к выпускной стороне камеры.Начали появляться камеры в форме сердца или почек, которые не только улучшали поток из впускного клапана, но также пытались стимулировать движение смеси к выпускной стороне камеры. Угловые свечи зажигания также начали появляться с некоторой регулярностью, сопровождаемой информацией, которая предполагала, что свеча зажигания может улучшить сгорание, начав мероприятие с более выгодного положения.

Это старая железная камера объемом 64 куб. См от головки 461 — классической головки с двойным горбом, которая до сих пор пользуется популярностью у некоторых энтузиастов малых блоков.Предлагая приличный впускной поток для своего размера порта, эта камера мало способствует повышению эффективности сгорания.

Это заводская камера LS7 для малого блока GEN IV мощностью 505 л.с., используемого в 2006 CZO6 Corvette. Обратите внимание на то, как стенка камеры расположена в стороне от клапана, чтобы отразить более плоский угол клапана и радиус длинной стороны для улучшения потока через порт.

Чем меньше радиус между впускным клапаном и стенкой камеры на короткой или задней стороне камеры, тем меньше будет поток.Более мягкий и плавный радиус улучшает поток и создает более равномерное распределение воздуха и топлива по всей окружности клапана.

Некоторые производители цилиндров предлагают камеры с ЧПУ в качестве опции. Если цена будет подходящей, эти точные модификации камеры могут дать больше мощности. Это новая камера Eliminator AFR 180. Обратите внимание на очень тонкие линии, создаваемые обработкой с ЧПУ.

Только с 1990-х годов начались серьезные OEM-работы по попыткам повышения мощности путем оценки события сгорания с использованием анализа давления в цилиндре и более точных динамометрических испытаний для оценки того, что на самом деле происходит в цилиндре во время сгорания.Большим открытием стало то, что форма камеры сгорания имеет непосредственное и стоящее влияние на эффективность сгорания. Это одна из причин, по которой двигатели последних моделей GEN III и GEN IV способны работать со статической степенью сжатия 11: 1 при относительно коротких значениях продолжительности впуска на 91-октановом топливе и при этом выдерживать испытание на долговечность 100 000 миль. Эти двигатели также обладают преимуществом электронного контроля искры, который отключает синхронизацию двигателя, как только обнаруживается детонация, но есть еще много вещей, которым мы можем научиться из этих комбинаций.

Форма камеры сгорания фактически определяется несколькими условиями. Во-первых, это угол наклона клапана, который для серийного малоблочного Chevy GEN I составляет 23 градуса. Как мы видели в главе 9, меньший угол полезен с точки зрения потока, и это также создает более мелкую камеру сгорания, которая помогает в создании сжатия. Стандартный угол 23 градуса малого блока требует более глубокой камеры. Возможно, вы слышали также о головках для углового фрезерования. Этот метод «переворачивания» изменяет угол наклона деки относительно клапанов, но в лучшем случае это имеет значение только на градус или около того.Основная причина использования головок углового фрезерования заключается в том, чтобы удалить больше материала с глубокой стороны камеры, чтобы уменьшить объем камеры и увеличить сжатие. Камера также должна соответствовать размерам клапана. Теперь, когда малый блок может иметь рабочий объем 454 куб. Фактически, теперь можно получить впускной клапан размером до 2,250 дюйма для более крупных гоночных головок smallblock.

Зажим в месте расположения свечи зажигания — еще один важный компонент конструкции камеры сгорания.В идеале свеча зажигания должна находиться в геометрическом центре камеры сгорания, где фронт пламени должен пройти кратчайшее расстояние в любом направлении для полного сгорания. С камерой с 4 клапанами на цилиндр или с Hemi, этого очень легко добиться. В камере клинового типа клапаны занимают это пространство, и проектировщику необходимо переместить свечу зажигания на выхлопную сторону камеры. В 1970-х годах одним из первых гонщиков, обнаруживших, что угловая свеча зажигания стоит немного энергии, был покойный Смоки Юник.Наклон свечи зажигания к выпускному клапану не только помещает свечу ближе к центру цилиндра, но также направляет большую часть процесса сгорания к выпускной стороне камеры. В большинстве новых головок послепродажного обслуживания также используются свечи с большим вылетом не только для увеличения зацепления резьбы в алюминиевых головках, но и для размещения рабочего конца свечи зажигания ближе к центру цилиндра.

По словам Дарина Моргана, специалиста по двигателям Reher-Morrison Racing Engines, небольшая депрессия на поверхности большинства впускных и выпускных клапанов может создавать небольшие вихри, способные нарушить процесс сгорания.Это может иметь место в случае с ограниченным объемом камеры в двигателях Pro Stock, но, вероятно, не стоит усилий в уличном двигателе. Углубления в клапанах предназначены для уменьшения веса клапана.

Задний радиус впускного клапана — это область, которой уделяется мало внимания. Всегда используйте клапаны с обратным углом наклона 12 градусов. 10-градусные клапаны легче, но имеют более плоский угол, который также не пропускает поток. На выпускной стороне иногда клапан типа тюльпана может увеличить поток, но вы должны проверить это перед использованием этих клапанов.

Есть некоторые свидетельства того, что радиус на лицевой стороне выпускного клапана позволяет улучшить поток выхлопных газов. Это становится ситуацией, когда отдельные выпускные отверстия или приложения будут определять его использование. Не бойтесь попробовать это, чтобы увидеть, работает ли это.

Джим МакФарланд выступал за использование стратегически расположенных ямок в камерах сгорания и на верхних частях поршней в качестве небольших генераторов вихрей. Теоретически эти ямки вызывают большую активность камеры перед началом горения.

Форма камеры и влажный поток

Хотя может показаться, что форма камеры продиктована какой-то мистической попыткой управлять процессом сгорания, большинство конструкторов головок блока цилиндров скажут вам, что конструкция камеры на самом деле продиктована портами. Давайте посмотрим, что здесь происходит, что должно дать вам лучшее понимание конструкции камеры сгорания и ее функциональных требований. Как упоминалось ранее, ранние камеры были просто глубокими ваннами.По мере того, как камеры становились мельче, это открывало клапаны, улучшая поток. Еще один шаг вперед — это концепция, согласно которой стенка камеры, продолжающая радиус длинной стороны порта, является продолжением угла клапана. Как мы упоминали в главе 9, с более плоскими углами клапана это становится еще более актуальным. Укладка стенки камеры назад в попытке продолжить поток из клапана только улучшает поток. Вот почему даже незначительные модификации камеры на производственных головках могут улучшить поток даже после того, как воздух прошел через впускной клапан в камеру.Если стенка камеры не защемляет и не препятствует потоку, выходящему из клапана, воздушный поток обычно улучшается при всех подъемах клапана, но особенно при более высоком подъеме клапана.

Форма камеры также имеет решающее значение, поскольку она связана с аспектами динамики камеры с мокрым потоком. Большинство дискуссий о впускных отверстиях и форме камеры, как правило, касается только влияния изменений на поток сухого воздуха, потому что до сих пор это был преобладающий метод тестирования. Но с появлением испытаний на влажный поток влияние конструкции впускного отверстия и камеры на аспекты влажного потока больше нельзя игнорировать.Форма камеры и выход воздуха и топлива из порта в цилиндр имеют большое влияние на мощность и эффективность. Мы включили фотографии этого эффекта со стенда «мокрый поток» Дарта на том, как жидкое топливо попадает в цилиндр. В настоящее время эта оценка, по замыслу, не принимает во внимание эффект движения поршня вверх или вниз в цилиндре, но эти элементарные первые шаги по-прежнему показывают поразительную картину того, что происходит с топливом, когда оно попадает в цилиндр.

В этой книге мы заявляли, что высококлассные гонщики и разработчики головок блока цилиндров часто признают и имеют множество примеров того, как их стенд для испытаний на сухом потоке «солгал» им.Некоторые используют Flow Bench только изредка, чтобы помочь в разработке. В разговоре с ребятами из Dart, и особенно со специалистом по головкам цилиндров Тони Макафи, вполне возможно, что изменения в отверстии, которые способствуют улучшению сухого воздушного потока, на самом деле ухудшают динамическую картину влажного потока. Затем, когда головки цилиндров фактически проверяются на двигателе, результаты неутешительны, или, как сказал один шутник: «Мы снова переживаем улучшения». Ребята из Дартса были менее чем откровенны с точки зрения подробностей относительно того, где и как это происходит, возможно, потому, что мы стучались в дверь, которую они только что открыли сами.Ясно, что это область, которая предлагает огромные возможности, которые только сейчас начинают изучаться.

Считывание данных о камерах сгорания с целью оценки активности и эффективности сгорания — это искусство, которое в лучшем случае неуловимо. Промывка топлива создает чистые участки, как и полное сгорание. Промывка топливом очевидна с большинством головок цилиндров рядом с впускным клапаном, где жидкое топливо имеет тенденцию поддерживать чистоту этой части камеры. Ищите ровные серовато-коричневые остатки, свидетельствующие о хорошей активности горения.Жирные черные пятна обычно указывают на высокую концентрацию топливовоздушной смеси, которая замедляет процесс сгорания.

На этой фотографии видна очень низкая активность горения в верхней части поршня, где есть как чистые участки, так и довольно жирные и непостоянные результаты сгорания. Этот двигатель не реагировал на настройку и снижал мощность в основном из-за неправильного соответствия поршней и камеры сгорания.

Есть и другие конструкторы ГБЦ и специалисты по портам, которые по-прежнему настроены скептически и предпочитают проектировать свои порты только на основе того, что они видят на стенде с сухим потоком, а также результатов, которые они видят на динамометрическом стенде.В то время как споры о «мокром потоке» будут продолжать процветать в ближайшие годы, появятся свидетельства, которые окажутся либо колоссальной тратой усилий, времени и ресурсов, либо следующим новым рубежом, на котором появятся многочисленные откровения о вновь обретенной силе.

Важно всегда подбирать правильную свечу зажигания с правильной головкой блока цилиндров. В большинстве алюминиевых головок используются резьбовые заглушки 3/4 дюйма с длинным вылетом, чтобы зацепить больше резьбы в более мягком металле. Железные головы используют заглушки с меньшим радиусом действия.В заглушках с большим вылетом используется прокладка для уплотнения, в то время как в заглушках с малым вылетом обычно используется коническое седло.

Свечи зажигания

с удлиненным наконечником отлично подходят для повседневной езды, но с более высокими оборотами двигателя, большей степенью сжатия и / или более высокими температурами цилиндров, например с закисью, лучше использовать свечу с коротким носом. Более короткий наконечник использует более короткий путь заземления к голове. Более длинный заземляющий браслет может действовать как свеча накаливания при перегреве. Это может вызвать серьезные повреждения перед воспламенением.

Признаки возгорания

Мы включили несколько фотографий камер сгорания, которые были окрашены в процессе эксплуатации, и существует давняя традиция пытаться оценивать эффективность сгорания, «считывая» следы на снегу, если хотите, оставшиеся от процесса сгорания. Обычно для этого требуется большой опыт и больше, чем немного искусства в сочетании с небольшим количеством науки. Первое и самое простое для идентификации место — это чистые части камеры.Как правило, они чаще всего появляются рядом с впускным клапаном у крутой стенки камеры. Чаще всего это результат промывки топлива, когда жидкое или полужидкое топливо просто смывает любые остатки сгорания. Одна сопутствующая теория о чистых областях камеры (или областях с легчайшими отложениями) заключается в том, что именно здесь эффективность сгорания наиболее высока. Несомненно, есть доказательства, подтверждающие это, часто встречающиеся в самых простых местах. Если вы внимательно посмотрите на дровяной камин, обратите внимание, что кирпичи, ближайшие к пламени, как правило, чистые и без остатков, в то время как дальше от самого горячего пятна пламени на кирпичных поверхностях начинают образовываться черные остатки горения.Теория здесь заключается в том, что интенсивное тепло процесса сгорания сжигает углерод, в то время как вдали от пламени этот углерод имеет шанс отложиться.

Металлические головки Dart Platinum переместили свечу зажигания глубже в камеру и ближе к выпускному клапану в попытке улучшить процесс сгорания. Чем ближе свеча находится к геометрическому центру камеры сгорания, тем быстрее и полнее процесс сгорания.

Такая же оценка может быть произведена в камере сгорания. Мы ищем камеру с равномерным распределением горения по всей камере: с равномерным покрытием на верхней части поршня, дне камеры и стенках по мере приближения к области выпускного клапана камеры. В идеале пространство для горения должно быть равномерно окрашено, но в реальности это случается редко. Каждый цилиндр имеет свой единственный особый «след», который при внимательном рассмотрении может дать ключ к разгадке эффективности камеры сгорания.Большие участки смыва топлива не годятся, как и централизованные участки тяжелых, покрытых сажей углеродных отложений. Это признаки плохой активности горения, когда фронт пламени либо не движется, либо выделяет очень мало тепла для удаления углеродных отложений. Небольшие чистые пятна вдоль одной стороны выступа свечи зажигания также являются обычным явлением, но это также указывает на движение топлива через свечу зажигания. Хорошо продуманная камера будет пытаться вытолкнуть топливо круговым движением из впускного отверстия, перемещая топливно-воздушную смесь через свечу зажигания к выпускной стороне камеры.

Угловые свечи зажигания используются уже давно. Немногие энтузиасты знают, что идея состоит в том, чтобы переместить заглушку ближе к выхлопной стороне, чтобы продвинуть процесс сгорания к этой стороне камеры. Этот выдающийся пример — полностью обработанная на станке с ЧПУ камера сгорания LS7.

Также часто можно увидеть выпускной клапан немного более светлого цвета, чем остальная часть камеры сгорания. Это может быть связано с более высокой рабочей температурой выпускного клапана.Выпускной клапан с нагаром явно не работает при максимальной температуре, что указывает на то, что цилиндр не работает даже близко к своему пиковому потенциалу. Всю эту информацию также можно использовать для оценки верхней части поршня, поскольку она составляет «дно» пространства сгорания. Поскольку малый блок является клиновым двигателем, зона закалки обычно чистая, поскольку в этой зоне происходит небольшое сгорание, но остальная часть поршня должна показывать признаки равного нагрева, если пространство камеры эффективно.

Мы включили пару фотографий динамометрического теста малого блока, в котором модификации головки блока цилиндров не были положительными, в результате чего двигатель плохо реагировал на изменения (часто вообще не реагировал), а также требовал большего угла опережения зажигания и многого другого. больше топлива, чем у сопоставимого двигателя, где пространство сгорания было намного эффективнее. После того, как мы сняли головки цилиндров, остаточные прожоги на верхней части каждого поршня ясно указывали на то, что двигатель не выполняет процесс сгорания эффективно.На верхних частях поршней имелись большие чистые пространства, где не было активности горения, что соответствовало центральной области поршня, о чем свидетельствовали участки неправильной формы из жирных черных, покрытых сажей остатков сгорания. Очень быстро стало очевидно, что этот двигатель просто недоволен, и модификации камеры, которые мы пробовали, не работали.

Наряду со всеми другими данными свечей зажигания, более холодные свечи необходимы для уличного двигателя с высокими оборотами, чтобы уберечь двигатель от неисправностей.Более холодные свечи отводят больше тепла от вилки, поэтому она не перегревается. При длительных высокоскоростных пробегах свеча может перегреться и превратиться в свечу накаливания, которая может вывести из строя поршни, опорные кольца и даже весь двигатель, если проблема достаточно серьезна.

Покрытия камеры сгорания и поршней становятся все более популярными и долговечными. Они действительно обеспечивают защиту от повреждений при работе на обедненной смеси или теплового повреждения из-за слишком горячей свечи зажигания. Теперь у Dart есть собственный отдел по нанесению покрытий, который может наносить покрытия на камеры или клапаны прямо с завода.

Одним из преимуществ алюминиевых головок является то, что их легко ремонтировать или модифицировать порты, или, в данном случае, камеру сгорания. Здесь для ремонта камеры сгорания добавлен алюминиевый сварной шов. Это нагнетает тепло в камеру, что потребует термической обработки головы и всех новых сидений и направляющих.

Дело в том, что во время разборки есть много ключей к разгадке того, насколько хорошо двигатель работает, далеко за пределами только значений мощности, отображаемых на динамометрической кривой.Так что в следующий раз, когда вы будете разбирать этот маленький блок, найдите время, чтобы посмотреть, что говорят вам верхние части поршней и камеры сгорания. Возможно, стоит сделать несколько цифровых фотографий, которые позже вы сможете более подробно оценить на своем компьютере.

Заключение

В двигателе внутреннего сгорания есть несколько областей, которые более окутаны тайной, но предлагают больше возможностей для получения выгоды, чем пространство сгорания. Каждый день мы узнаем больше не только о том, как воздух и топливо попадают в цилиндр, но и о том, что происходит с этой смесью после ее окисления, и о подсказках, которые оставляет процесс сгорания.Задача производителя хот-родов и двигателей, ориентированного на детали, расшифровать эти иероглифы, руководствуясь здравым смыслом и вниманием к мельчайшим уликам сгорания. Это весело. Тебе стоит попробовать.

Написано Крисом Петрисом и опубликовано с разрешения CarTechBooks

ПОЛУЧИТЕ СДЕЛКУ НА ЭТУ КНИГУ!

Если вам понравилась эта статья, вам понравится вся книга. Нажмите кнопку ниже, и мы отправим вам эксклюзивное предложение на эту книгу.