Что такое форкамера: ФОРКАМЕРА — это… Что такое ФОРКАМЕРА?

Как очищаются большие объемы воздуха?

Форкамера – это предварительное помещение, расположенное перед системой очистки, в нем происходит свободное движение воздуха, его обмен с атмосферой, для этого существует специальный воздушный клапан. Имеется также фильтр, позволяющий предварительно очистить атмосферный воздух, разделив внутреннюю и внешнюю вентиляцию. Это позволяет доставить до системы очистки уже отчасти отфильтрованный воздушный поток.

Благодаря этому большинство частиц, засоряющих кислород, остается на улице и изначально не попадает в вентиляционную систему. Лишние летучие соединения будут отводиться обратно в атмосферу благодаря клапану.

Схема работы форкамеры

Вентиляторы

В предварительной камере устанавливают специальный вентилятор, в зависимости от того, насколько большой объем помещения и какие качественные характеристики у воздуха, может меняться оснащение данной комнаты. Вентилятор с приводом от двигателя помогает разогнать потоки, создать необходимую тягу; чем площадь больше, тем мощнее должно быть устройство.

Если помещение небольшое, то хватит и направляющего вентилятора: он, как правило, не имеет мощного мотора, меньше шумит и стоит дешевле. Его задачей является разделение воздуха на каналы, входящий и исходящий. Часто систему дополняют специальными фильтрами, которые позволяют создать шумовой барьер, иначе в основном помещении будет слышна работа вентилятора, что не очень приятно, если постоянно там находиться. Узнать больше как бороться с шумом вентиляции можно в этой публикации https://ventilation-conditioning.ru/zdorove/shum-ventilyacii.html.

Особенности форкамер

Любая современная климатическая система, используемая в быту, предусматривает наличие такого приспособления. Так, используется форкамера в самолете, бассейне, поезде, применяется на кораблях, чтобы в каюты подавался свежий воздух. О системе вентиляции в самолете можно прочитать здесь.

Для понимания стоит рассмотреть работу устройства на примере типового помещения, по сути, оно работает везде одинаково. Система кондиционирования имеет несколько блоков – внешний и внутренний, оба достаточно сложно организованы. Чтобы в помещении можно было создать оптимальные условия, предусмотрены различные фильтры, иные блоки, работа которых нацелена на создание нужного микроклимата. Однако если помещение большое, обычный кондиционер со своей задачей справиться не сможет.

• Качественная изоляция шума. Форкамера и остальная система работает достаточно громко;
• Правильный расчет работы вентиляторов, слишком большая скорость потока воздуха создает сквозняки, а это неуместно для торговых центров;
• Если оборудование устанавливается в рабочем цеху, наоборот, потребуются мощные двигатели, так как здесь нужен мощный поток воздуха, способный отвести все загрязнения на улицу через клапан;
• Контроль над температурой. Мощные воздушные потоки в зависимости от термальных условий могут менять микроклимат помещения, поэтому важно все сбалансировать в нужных пропорциях.

Востребованность форкамер

Форкамера дает возможность контролировать воздушные массы, она устанавливается непосредственно перед системой очистки. Например, форкамера в электровозе – это небольшое помещение, через которое фильтруется воздух и позже по системе вентиляции попадает в вагоны, где им пользуется кондиционеры. Иными словами, благодаря этому в систему попадает предварительно отфильтрованный воздух.

В помещении предусмотрена возможность разделения воздушных масс на каналы. Если нужно, чтобы воздух был теплым, там ставят термостат, который позволяет регулировать температуру воздушных потоков и контролировать ее. В зимнее время системы вентиляции в поездах и больших помещениях используют как систему отопления. Радиатор в данном случае будет не нужен: в каналах для воздушных потоков устанавливают специальные решетки, и этого достаточно для полного контроля над помещениями.

При необходимости воздух в форкамере можно подвергнуть технической обработке, например, санитарной. Приспособление применяется для вентиляционных систем закрытого и полузакрытого типа при учете их большой площади. Закладка такого помещения происходит при строительстве здания, однако если его нет, форкамеру можно достроить или превратить в нее пустующую комнату.

Мнение эксперта

Никоноров Владимир Алексеевич

Наш эксперт. Специалист в области кондиционирования и вентиляции с 10-летним стажем.

Если форкамера нужна в частном доме, разрешение не требуется, но для многоквартирного придется его получить. В любом случае, чтобы устройство могло работать правильно, требуется грамотно составленный проект, в противном случае от него будет мало пользы. Кроме этого, должна быть грамотно рассчитана вентиляция с учетом особенностей климата, площади помещения и иных нюансов.

Отличная статья 0

Форкамера: что это такое?

Форкамера (предкамера) представляет собой специальную полость, которая расположена в головке цилиндров ДВС. Данная полость конструктивно сообщается с основной камерой сгорания в надпоршневом пространстве посредством одного и более каналов. Предкамерный (форкамерный) двигатель может быть как бензиновым, так и дизельным.

ДВС подобного типа представляет собой конструкцию, в которой смесеобразование и наполнение цилиндров происходит следующим образом:

• топливно-воздушная смесь подается в предкамеру;
•  далее происходит частичное воспламенение смеси;
• в результате сгорания давление в форкамере нарастает;
• под действием такого давления разогретые пары топлива и газы от частичного сгорания в форкамере проникают в основную камеру сгорания в надпоршневом пространстве;

Содержание статьи

Для чего нужна форкамера в двигателе

Предкамера является предварительной камерой сгорания, в которую подается часть от общего заряда топливно-воздушной смеси, где происходит воспламенение топлива. Объем форкамеры составляет около 30% от общего объема основной камеры сгорания.  Назначением данного решения выступает улучшение наполнения цилиндров, более эффективная организация газовых потоков в основной камере, а также повышение качества смесеобразования.

Данная схема позволяет реализовать более плавное и равномерное нарастание давления в основной камере сгорания, что снижает ударные нагрузки в цилиндрах ДВС.

Моторы с форкамерой работают мягче и полноценно сжигают топливно-воздушную смесь, уменьшается токсичность выхлопа, повышается КПД и снижается расход горючего.

Система форкамерно-факельного зажигания

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру.  Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и ГБЦ. Смесь в форкамеру подается переобогащенной, для чего в карбюраторе присутствует отдельная секция. Предкамера также имеет отдельный впускной клапан. Далее происходит поджиг указанной смеси при помощи искры от свечи зажигания. В этот момент открывается впускной клапан основной камеры сгорания, который приводится в действие распредвалом ГРМ. В основную камеру поступает топливно-воздушная смесь. Порция этой смеси обедненная.

Предкамера соединяется с основной камерой специальными сопловыми каналами, через которые в основную камеру прорывается пламя, газы и пары горючего из форкамеры. От контакта с ними обедненная смесь в основной камере также воспламеняется. Получается, форкамера представляет собой своеобразный механический «подвпрыск», отдаленно напоминая принцип двухступенчатой работы современных дизельных инжекторных форсунок.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Внедрение предкамеры в устройство бензинового ДВС не получило широкого распространения. Определенные сложности конструкции и недостаточная эффективность работы системы во время реальной эксплуатации привели к отказу от схемы форкамерно-факельного зажигания.

Одновременно с уменьшением расхода топлива и снижением токсичности отработавших газов предкамерные двигатели отличались меньшей надежностью и стабильностью работы в определенных режимах.

Что касается дизельных моторов, предкамерные дизели встречаются чаще. Форкамерные дизельные двигатели имеют низкое давление впрыска сравнительно с другими дизельными агрегатами. Использование форкамеры в дизеле позволило снизить дымность силовой установки на разных режимах работы агрегата. Еще одним плюсом предкамеры на дизельном моторе выступает меньшая требовательность таких двигателей к качеству дизтоплива.

Главным недостатком предкамерного дизеля считается затрудненный пуск холодного мотора. Дело в том, что для уверенного пуска необходим качественный прогрев форкамеры. Использование электрических калильных свечей для эффективного нагрева воздуха в полости предкамеры не всегда обеспечивает облегченный пуск двигателя.

Читайте также

Как работает форкамерный дизельный двигатель

Как вы знаете, сегодня многие производители ищут варианты того, как увеличить экономичность двигателей внутреннего сгорания. Они нашли один из возможных выходов из этого затруднительного положения. Метод заключается в том, чтобы мотор работал на топливных смесях, содержащих меньший процент горючего. При таком подходе не только удастся увеличить топливную экономичность, но и, более того, сократить выброс вредных отходов. Но в этом способе есть изъян: когда смесь содержит небольшое количество горючего, она хуже воспламеняется. Поэтому разработчики пришли к выводу, что для стабильной работы мотора нужен начальный очаг горения, от которого распространение огня произойдёт быстро по всему пространству топливно-воздушного заряда.

По итогу сейчас существуют два варианта получения подобного очага: искра повышенной энергии и послойное распределение смеси (к тому времени, как производится искра образуется легковоспламеняющаяся смесь). Второй путь включает в себя несколько вариантов. Мы же сегодня рассмотрим подробнее вариант под названием форкамерно-факельное зажигание.

Полость, находящаяся в голове цилиндров двигателя внутреннего сгорания, именуется форкамерой, или же предкамерой. Она, используя один или несколько каналов, соединяется с главной камерой сгорания горючего. Этот тип мотора выступает как в формате дизельного, так и бензинового. Вообще промежуточная камера может носить и другое название: вихрекамера. Исходя из названия, нам становится ясным то, что топливо в такой камере закручивается. Этот эффект содействует лучшему перемешиванию горючего с воздухом. Но, описывая работу ДВС с форкамерой, важно отметить, что изначально горючее, попадая в предварительную полость, сталкивается с её стеночками и перемешивается с воздухом, в этом этот вид мотора уступает своему подобию.

Воспламеняясь, топливо быстро направляется в ключевую камеру, используя уже известные нам каналы соединения. Отличным фактором, которым обладают такие каналы, в сравнении со своими аналогами, выступает то, что сечения в них согласованы так, чтобы между форкамерой и ключевым цилиндром создавалась существенная разница давлений. Топливо разливается по всей площади предкамеры и сгорает там почти полностью. Заключительная фаза — это сгорание горючего в главной камере, точнее сказать его остатков.

Из-за того, что в главном отсеке солярка уже догорает и ей уже не нужно продолжать свой путь, параметры углублений в поршнях небольшие.

Для чего нужна форкамера в двигателе

Теперь разберемся в самом главном вопросе: для чего же нужна форкамера в двигателе?

Первостепенно такая система была создана с той целью, чтобы убрать, пусть и частично, нагрузку на поршни. Это же, в свою очередь, положительно сказалось на общей работе мотора. Более того, выбирая форкамерный двигатель, вы сокращаете количество токсичных отходов, так как, говоря конкретно о нашем случае, солярка полностью сгорает. Делаем из этого вывод — ваши расходы на горючее уменьшатся.

Система форкамерно-факельного зажигания

Основными элементами, составляющими дизельный двигатель с форкамерой, являются:

Примечание: мы будем проходить путь вместе с топливом для того, чтобы полностью понять принцип работы форкамерного двигателя.

1. Канал ведёт солярку в предкамеру.
2. Затем проходит секция, предназначенная для переобогащённой смеси.
3. Клапан самой форкамеры.
4. Свеча зажигания выполняет свою основную роль (поджог топлива, когда форсунки его впрыскивают).
5. Одновременно с тем, как от искры загорелось горючее, распредел ГРМ впускает в главную камеру топливо, посредством того, что открывает клапан.
6. Теперь горючее на финишной прямой — в центральной камере ДВС.

Сейчас, мы надеемся, вам стало ясно, как работает форкамерный дизель и из чего состоит устройство форкамеры.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Упоминая о двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине, можно с уверенностью заявить об их неэффективности, так как устройство было несовершенным и в движении показало себя с самых худших сторон. Поэтому никто из производителей не захотел полагаться на такой выбор, и в итоге подобные конструкции сейчас не используются. Конечно, изначально люди отдавали предпочтение таким аналогам из-за экономичности в расходе топлива и, одновременно с этим, уменьшением токсичности выбрасываемых отходов. Но пользователи поменяли своё мнение, испытав агрегаты на прочность в езде.

Ситуация совершенно иная, если это касается дизельных моторов, которые и являются нашим основным объектом изучения. Плюсами в движке с предкамерным двигателем выступают незначительная дымность силовой установки, не зависимо от способа езды и, что тоже весомо, такие установки не нуждаются в отборном топливе.

Вернёмся к отрицательным сторонам, куда уж без них. Непрогретый мотор плохо запускается. Из-за чего же так происходит? Суть в том, что для стабильного пуска требуется изначально хороший прогрев предкамеры, но, по причине того, что в этой системе устанавливаются электрические калильные свечи, воздух прогревается не в полной мере.

В заключении можно отметить, что принцип работы подобных двигателей имеет мало недостатков, поэтому вы можете смело отдавать ему предпочтение. Приятных поездок и не забывайте оставлять свои комментарии ниже.

Форкамера: что это такое?

Форкамера двигателя внутреннего сгорания

Предкамера является предварительной камерой сгорания, в которую подается часть от общего заряда топливно-воздушной смеси, где происходит воспламенение топлива. Объем форкамеры составляет около 30% от общего объема основной камеры сгорания.  Назначением данного решения выступает улучшение наполнения цилиндров, более эффективная организация газовых потоков в основной камере, а также повышение качества смесеобразования.

Данная схема позволяет реализовать более плавное и равномерное нарастание давления в основной камере сгорания, что снижает ударные нагрузки в цилиндрах ДВС.

Моторы с форкамерой работают мягче и полноценно сжигают топливно-воздушную смесь, уменьшается токсичность выхлопа, повышается КПД и снижается расход горючего.

Теперь разберемся в самом главном вопросе: для чего же нужна форкамера в двигателе?

Первостепенно такая система была создана с той целью, чтобы убрать, пусть и частично, нагрузку на поршни. Это же, в свою очередь, положительно сказалось на общей работе мотора. Более того, выбирая форкамерный двигатель, вы сокращаете количество токсичных отходов, так как, говоря конкретно о нашем случае, солярка полностью сгорает. Делаем из этого вывод — ваши расходы на горючее уменьшатся.

Примечание: мы будем проходить путь вместе с топливом для того, чтобы полностью понять принцип работы форкамерного двигателя.

1. Канал ведёт солярку в предкамеру.
2. Затем проходит секция, предназначенная для переобогащённой смеси.
3. Клапан самой форкамеры.
4. Свеча зажигания выполняет свою основную роль (поджог топлива, когда форсунки его впрыскивают).
5. Одновременно с тем, как от искры загорелось горючее, распредел ГРМ впускает в главную камеру топливо, посредством того, что открывает клапан.
6. Теперь горючее на финишной прямой — в центральной камере ДВС.

Сейчас, мы надеемся, вам стало ясно, как работает форкамерный дизель и из чего состоит устройство форкамеры.

Упоминая о двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине, можно с уверенностью заявить об их неэффективности, так как устройство было несовершенным и в движении показало себя с самых худших сторон.

Поэтому никто из производителей не захотел полагаться на такой выбор, и в итоге подобные конструкции сейчас не используются. Конечно, изначально люди отдавали предпочтение таким аналогам из-за экономичности в расходе топлива и, одновременно с этим, уменьшением токсичности выбрасываемых отходов.

Но пользователи поменяли своё мнение, испытав агрегаты на прочность в езде.

Ситуация совершенно иная, если это касается дизельных моторов, которые и являются нашим основным объектом изучения. Плюсами в движке с предкамерным двигателем выступают незначительная дымность силовой установки, не зависимо от способа езды и, что тоже весомо, такие установки не нуждаются в отборном топливе.

Вернёмся к отрицательным сторонам, куда уж без них. Непрогретый мотор плохо запускается. Из-за чего же так происходит? Суть в том, что для стабильного пуска требуется изначально хороший прогрев предкамеры, но, по причине того, что в этой системе устанавливаются электрические калильные свечи, воздух прогревается не в полной мере.

Создание комфортного микроклимата и очистка воздуха в помещении – далеко не всегда является настолько простой задачей, как может показаться на первый взгляд. Тип и размер помещения, окружающие его климатические условия, сложность используемой вентиляционной системы – соблюдаемых условий может оказаться много.

Помещению в экологически чистой зоне достаточно установки современного кондиционера. А вот промышленным постройкам и супермаркетам для нормального кондиционирования требуется наличие специального помещения – воздушной камеры, форкамеры.

Можно легко оценить тот факт, насколько необходимой является форкамера в вентиляции, рассмотрев, что это такое детальнее.

Приставка «фор» переводится «перед», что позволяет рассматривать форкамеру, как предварительное помещение, в котором производится вентиляционный газообмен.

Для мест с сильно загрязнённой атмосферой она становится отличным «фильтром» разделяющим внутреннюю систему вентиляции помещения и внешнюю.

Благодаря этой системе разделения открывается возможность надежно отсечь большинство факторов, способных ухудшать состояние воздуха в проветриваемом помещении. Или наоборот – оперативно отводить образующиеся внутри него летучие соединения наружу.

Для этих целей создается отдельное помещение – предварительная область или предкамера, в которой создается рабочий вентиляционный узел. Его техническое оснащение меняется в зависимости от скорости и качества проходящих воздушных потоков.

В некоторых случаях достаточно специального направляющего вентилятора, который разделяет входящий и выходящий воздух в предназначенные для этого каналы. Может понадобиться монтаж воздушных фильтров для очистки, обустройство шумоизоляции.

Современные бытовые климатические системы, предназначенные для типовых помещений, как правило, не требуют обустройства форкамеры. Система кондиционирования, состоящая из внутреннего и внешнего блока, представляет собой сложное устройство.

В нем уже имеются различные очищающие воздух фильтры и другие блоки, задача которых – создание оптимальных климатических условий в помещении. Но их рабочие возможности весьма ограничены. Даже мощные бытовые кондиционеры могут не справляться с охлаждением больших помещений.

Их использование может оказаться экономически неоправданным.

Идея установки обычных кондиционеров в огромных промышленных постройках, подземных парковках, помещениях, размеры которых превышают несколько сотен квадратных метров – будет нецелесообразной.

Но такая вентиляция требует соблюдения нескольких условий для нормальной работы:

• Хорошая звукоизоляция. Прохождение большого количества воздуха сопровождается заметным шумом.
• Сбалансированная подача на рабочие точки. Скорость забора и передачи воздуха мощными кондиционерами способна создавать сильный поток, который не подходит для супермаркетов.
• Контроль скорости воздуха в системе. Мощный воздушный поток, предназначенный для отведения примесей, образующихся в результате производства, способен вместе с ними «захватить» и мелкие детали, используемые в работе.
• Сохранение постоянного температурного режима. При высокой скорости движения больших объёмов воздуха их температура способна серьезно влиять на микроклимат помещения.

Основное назначение форкамер – возможность управления поступающими внутрь помещения большими объёмами воздушных масс. В этом специальном помещении происходит разделение поступающих основных масс на рабочие каналы, предварительная очистка, нормализация скорости потоков и их температуры.

В зависимости от технического оснащения воздух может подвергаться дополнительной санитарной и другой необходимой обработке. Благодаря тому, что для этих целей выделено отдельное помещение, все вышеупомянутые процессы протекают незаметно и без неудобств.

Форкамера – обязательный элемент для обеспечения качественной вентиляции современных помещений закрытого и полузакрытого типа с большой квадратурой. Обычно ее создание планируется еще на этапе проектировки, поэтому любые связанные с ней строительные вопросы не возникают.

Желание создать предварительную воздушную камеру в частном порядке требует получения разрешения, но не всегда. Оно требуется, если речь идёт о многоквартирных домах и других постройках, в которых форкамера способна повлиять на нормальное движение воздушных масс.

Рекомендуем ознакомиться:  Вентиляционная решетка с обратным клапаном

Помните, что обустройство форкамеры – не такое простое занятие, как может показаться на первый взгляд. Без грамотного подхода к проекту можно получить лишь пристройку сомнительной пользы.

Схема вентиляции с форкамерой

Полезные советы

На рынке предложили «Волгу» с форкамерно-факельным зажиганием. Что это за система?

Владислав О., г. Одесса

Конструктивная особенность форкамерно-факельной системы зажигания заключается в том, что камеру сгорания разделили на две части – основную и так называемую форкамеру.

Богатая смесь по отдельному каналу во впускном коллекторе и головке блока от своей секции карбюратора через свой же впускной клапан поступает в форкамеру, где с помощью свечи поджигается. Одновременно в основную камеру через впускной клапан, приводимый от общего коромысла, подается обедненная топливо-воздушная смесь.

Так как форкамера соединена с основной камерой сгорания сопловыми каналами, то через них с большой скоростью выбрасывается пламя, которое поджигает обедненную смесь основной части камеры. Данная конструкция – попытка «газовцев» снизить расход топлива и токсичность отработавших газов.

Форкамерно-факельную (или предкамерно-факельную) систему зажигания пытались внедрить на советские машины достаточно давно. Вспомним хотя бы не ставший серийным полноприводный грузовик ГАЗ-62 или мотор ГАЗ-51Ф, который так и не появился под капотом ГАЗ-52.

Единственной удачной попыткой стал двигатель ЗМЗ-4022-10 автомобиля «Волга» ГАЗ-3102, выпуск которого начался в 1982 году. Он, по сути, был модификацией агрегата ЗМЗ-402 машины ГАЗ-2410. Разница лишь в узлах и деталях, непосредственно связанных с форкамерно-факельной системой зажигания.

В частности, это другая головка блока цилиндров с дополнительными форкамерами, направляющими впускных клапанов форкамер и каналами подачи горючей смеси к форкамерам. Изменилась система газораспределения: внедрены клапаны форкамер и другие коромысла привода впускных клапанов с бобышкой и винтом привода клапана форкамеры.

Установлены конструктивно новый карбюратор К-156 с дополнительной форкамерной секцией и впускной коллектор с допканалами форкамерной части.

Подготовили Юрий Дацык, Руслан Храпак, Олег Полажинец

Очистка воздуха в любом помещении, будь это торговый комплекс, пекарня, кинотеатр, общественный транспорт или жилой дом – довольно сложная задача, решить которую не всегда легко.

Форкамера двигателя внутреннего сгорания

В системе с предкамерой (форкамерой), используемой для дизельных двигателей легковых автомобилей, топливо впрыскивается в горячую предкамеру (дополнительную камеру). Здесь начинается предварительное воспламенение, чтобы достичь образования качественной смеси и уменьшения задержки воспламенения для основного процесса сгорания.

Топливо впрыскивается с помощью игольчатой форсунки при относительно низком давлении (до 300 бар). Специально разработанная поверхность экрана в центре камеры распределяет струю топлива, которая разбивается на части и интенсивно перемешивается с воздухом.

Сгорание начинается и продвигает частично воспламененную топливо-воздушную смесь через отверстия на нижнем конце предкамеры в основную камеру сгорания над поршнем и смесь нагревается в процессе еще больше.

Малый период задержки воспламенения и контролируемое высвобождение энергии при общем низком уровне давления в основной камере сгорания приводит к «мягкому» сгоранию с небольшим шумом и уменьшением нагрузки на двигатель.

Оптимизированная версия предкамеры обеспечивает сгорание с пониженным содержанием токсичных соединений в выхлопных газах и уменьшение выбросов в среднем на 40%. Модифицированная форма предкамеры с углублением для испарения и измененная форма и положение поверхности экрана (шаровой стержень) обеспечивают специфическое завихряюшее действие на воздух, после того как он поступает из цилиндра в предкамеру после сжатия. Топливо впрыскивается под углом в 5° относительно оси предкамеры.

Рис. Системы с предкамерой

Накальная свеча располагается ниже воздушного потока для предотвращения помех при сгорании. Управляемый последующий накал в течение времени до 1 минуты после запуска холодного двигателя (в зависимости от температуры охлаждающей жидкости) служит для уменьшения состава выхлопных газов и уменьшения шумов при прогреве двигателя.

В этой системе, используемой в дизельных двигателях легковых автомобилей, сгорание также начинается в дополнительной камере. В процессе сгорания используется дополнительная камера сгорания в форме шара или диска (вихревая камера) с поверхностью горловины (выреза), расположенной тангенциально в основной камере сгорания.

Рис. Система с вихревой предкамерой

Сильное завихрение воздуха образуется при такте сжатия, а топливо впрыскивается в этот завихренный воздух. Форсунка расположена так, что струя топлива поступает в завихрение воздуха перпендикулярно к его оси и ударяется в противоположную сторону камеры в зоне с горячей стенкой.

В начале процесса сгорания топливо-воздушная смесь выдавливается в основную камеру сгорания через поверхность горловины (выреза) и смешивается с остальным воздухом.

По сравнению с процессом в предкамере потери потока между основной камерой сгорания и дополнительной (вихревой камерой) более низкие для вихревой камеры из-за того, что поперечное сечение потока больше.

Это приводит к пониженной работе цикла наполнения с соответствующими преимуществами для внутренней эффективности и расхода топлива.

Конструкция вихревой камеры, расположение и форма распылителя форсунки, а также расположение накальной свечи должны быть тщательно подобраны для обеспечения качественного смесеобразования во всем диапазоне оборотов и нагрузок двигателя. Дополнительным требованием является быстрый разогрев вихревой камеры после запуска холодного двигателя. Это уменьшает время задержки воспламенения и препятствует образованию несгоревших углеводородов (голубой дым) в выхлопных газах при прогреве.

В системах с непосредственным впрыском, используемых главным образом в грузовых автомобилях и в стационарных дизельных двигателях всех размеров, образование смеси обходится без дополнительной вихревой камеры. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания над поршнем.

Рис. Системы с непосредственным впрыском

Процессы, описанные выше (распыление топлива, разогрев, испарение и смешивание с воздухом) должны в связи с этим, происходить в очень быстрой последовательности. Высокие требования предъявляются к впрыску топлива и к подаче воздуха.

Как в системе с вихревой камерой, завихрение воздуха образуется при тактах впуска и сжатия. Этот вихрь вызывается с помощью специальной формы впускного канала в головке цилиндров.

Конструкция верхней части поршня с встроенной камерой сгорания способствует движению воздуха в конце такта сжатия, т.е. в начале впрыска.

Формы камеры сгорания, использованные в процессе разразвития дизельных двигателей и широко используемые в настоящее время, соответствуют цилиндрической выемке в поршне, т.к. это предлагает компромисс между экономией при производстве и соответствующим контролем воздуха.

В дополнение к хорошему завихрению (турбулентности) воздуха, топливо также должно равномерно распределено для облегчения быстрого перемешивания. В отличие от двигателя с предкамерой с одноструйной игольчатой форсункой, в системах с непосредственным впрыском используется многоструйная форсунка. Расположение ее струй должно быть опрегулировано в соответствии с конструкцией камеры сгорания.

На практике для непосредственного впрыска используются два метода:

• образование смеси с помощью контролируемого движения воздуха;
• образование смеси почти исключительно с помощью впрыска топлива без контролируемого движения воздуха.

Во втором случае завихрение воздуха не включается в работу. Эго становится заметным в форме уменьшения потерь в цикле подачи топлива и улучшения наполнения цилиндра.

В тоже время к оборудованию для впрыска топлива предъявляются более высокие требования относительно расположения и количества отверстий форсунки, качест ва распыления путем малых диаметров отверстий для распыления и очень высокого давления впрыска, необходимого для достижения требуемой краткой продолжительности впрыска.

В методе непосредственного впрыска, описанном выше, образование смеси достигается с помощью смешивания и испарения частичек топлива с частичками воздуха, окружающими их (метод распределения воздуха). В методе с распределением по стенкам, с другой стороны, топливо направляется к стенкам камеры сгорания, где оно испаряется и смешивается с воздухом.

В этой системе впрыска для стационарных и коммерческих дизельных двигателей теплосодержание (теплоемкость) стенок углубления в поршне используется для испарения топлива, и топливо-воздушная смесь образуется с помощью соответствующего управления воздухом для сжатия.

Рис. Система непосредственного смешивания топлива с распределением по стенкам

Система работает с помощью одноструйной форсунки (т.е. форсунки с одним отверстием) при относительно низком давлении впрыска.

Если движение воздуха в камере сгорания правильно отрегулировано, то может быть получена очень однородная топливо-воздушная смесь с длительной продолжительностью сгорания, низким ростом давления и, таким образом, более мягкое сгорание. Однако это увеличивает расход топлива по сравнению с системами с распределением воздуха.

Недостатки двигателей с предкамерой, касающиеся шума, более заметны при работе холодного двигателя.

Недостаточное смесеобразование, вызванное не только рассеянием тепла стенками камеры сгорания, приводит к относительно длительному периоду задержки воспламенения и к детонационным шумам при сгорании.

При прогреве двигателя двиг атель с вихревой камерой также имеет тенденцию к повышенному шуму в диапазоне низких нагрузок и низких оборотов. Метод с предкамерой, с другой стороны, имеет преимущества, касающиеся температуры камеры и задержки воспламенения.

Главное преимущество системы непосредственного впрыска состоит в уменьшении расхода топлива до 20% по сравнению с двигателями с разделенной камерой сгорания.

Недостатками систем непосредственного впрыска являются, однако, повышенный шум при работе (в частности, при разгоне) и ограниченные максимальные обороты.

Система с непосредственным впрыском всегда требует повышенных давлений впрыска и, таким образом, более сложной системы впрыска топлива.

Преимуществами системы непосредственного впрыска являются преобладающими для таких условий работы, где решающими являются расход топлива и экономия, а вопросы комфорта играют второстпенную роль.

Известны форкамеры двигателей внутреннего сгорания, выполненные в головке блока цилиндров, сообщенные с основной камерой сгорания соединительными каналами (см., например, патент США №4442807 кл. F 02 В 19/18, 1984 г., патент РФ №2099550 F 02 В 19/18, 1995 г.)

Недостатками таких форкамер являются высокая трудоемкость производства и технического обслуживания, а также невозможность использования на действующем и производимом парке автотехники, так как неизбежные изменения в конструкции двигателя потребуют вложения капитальных затрат на разработку конструкций его новых деталей и узлов, изменение технологии производства и дополнительное оборудование и техоснастку.

Размещение известных форкамер в нижней части головки блока цилиндров существенно затрудняет их технологическое обслуживание и, при необходимости, демонтаж, так как потребует разборку двигателя автомобиля. Указанные недостатки затрудняют внедрение известных форкамер на действующем автопарке и выпускающихся автомобилях и решение в реальном времени задач повышения топливной экономичности автомобилей и экологических проблем в крупных городах и на автотрассах.

, смонтированными на внешней (наружной) части головки блока цилиндров и содержащими полость, сообщенную с основной камерой сгорания двигателя при помощи перепускного криволинейного канала.

Известные форкамеры просты по конструкции, легко и быстро монтируемы и чрезвычайно дешевы в производстве и эксплуатации, а форкамера по патенту РФ №2210677 на испытаниях показала высокие результаты топливной экономичности и экологичности автомобильных двигателей.

Система форкамерно-факельного зажигания

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру.  Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и ГБЦ. Смесь в форкамеру подается переобогащенной, для чего в карбюраторе присутствует отдельная секция. Предкамера также имеет отдельный впускной клапан. Далее происходит поджиг указанной смеси при помощи искры от свечи зажигания.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Внедрение предкамеры в устройство бензинового ДВС не получило широкого распространения. Определенные сложности конструкции и недостаточная эффективность работы системы во время реальной эксплуатации привели к отказу от схемы форкамерно-факельного зажигания.

Одновременно с уменьшением расхода топлива и снижением токсичности отработавших газов предкамерные двигатели отличались меньшей надежностью и стабильностью работы в определенных режимах.

Что касается дизельных моторов, предкамерные дизели встречаются чаще. Форкамерные дизельные двигатели имеют низкое давление впрыска сравнительно с другими дизельными агрегатами. Использование форкамеры в дизеле позволило снизить дымность силовой установки на разных режимах работы агрегата. Еще одним плюсом предкамеры на дизельном моторе выступает меньшая требовательность таких двигателей к качеству дизтоплива.

Главным недостатком предкамерного дизеля считается затрудненный пуск холодного мотора. Дело в том, что для уверенного пуска необходим качественный прогрев форкамеры. Использование электрических калильных свечей для эффективного нагрева воздуха в полости предкамеры не всегда обеспечивает облегченный пуск двигателя.

Устройство дизельного двигателя

Предкамерный способ смесеобразования осуществляется в предкамерных дизелях. У этих двигателей камера сгорания состоит из основной камеры 1 (фиг. 68) и предкамеры 2. Предкамера сооб­щается с основной камерой одним или несколькими узкими кана­лами.

Процесс смесеобразования происходит так: в период хода сжатия давление в цилиндре возрастает, вследствие чего воздух с боль­шой. скоростью через соединительные каналы входит в предкамеру, где и происходит его завихрение. Примерно за 15° до в. м. т.

по углу поворота колена топливо впрыскивается в предкамеру, где происходит его воспламенение. При этом топливо сгорает час­тично, так как количество воздуха в пред­камере недостаточно для всего поданного топлива (объем предкамеры составляет примерно 20—25% объема пространства сжатия).

Сгорание в предкамере совер­шается с резким повышением давления; вследствие этого продукты сгорания с боль­шой скоростью устремляются в основную камеру сгорания, увлекая за собой боль­шую часть топлива и подвергая его даль­нейшему распыливанию и перемешиванию с воздухом.

Полное сгорание происходит, таким образом, в цилиндре при всевозрас­тающем его объеме; процесс сгорания протекает примерно при неиз­менном давлении.

Таким образом, и этот тип дизеля работает по сме­шанному циклу. Благодаря добавочному

Таким образом, и этот тип дизеля работает по сме­шанному циклу. Благодаря добавочному распыливанию топлива газовой струей в предкамерных дизелях не обязательно такое же тонкое распыливание топлива, как в дизелях со струйным распылом.

Поэтому для них возможно применение форсунок с одним сопловым отверстием при более низком давлении впрыска топлива, порядка 80—120 аm. Наличие сравнительно малых давлений топлива ведет к упрощению конструкции топливного насоса.

Качество топлива здесь не имеет столь решающего значения, как при струйном распыливании; поэтому для предкамерных дизелей можно пользоваться более тяжелыми сортами топлива и без особенно тщательной фильтрации.

Однако дополнительные тепловые потери в предкамере, потери энергии при двухкратном проталкивании газовых масс в предкамеру и обратно приводят к увеличению удельного расхода топлива и сни­жают эффективный к. п. д. двигателя.

Кроме того, у этих двигателей затруднителен пуск в ход, так как сжимаемый воздух, проходя через отверстия еще холодной предкамеры, отдает ей часть своего тепла, в результате чего температура воздуха в предкамере не обеспечивает интенсивного воспламенения топлива.

Если у бензинового двигателя КПД находится на уровне 20-30 % и не выше, то у дизеля это значение достигает 30-40% и даже выше, до 50% у турбированных моделей с предварительным охлаждением воздуха.

На современные автомобили устанавливают четырёхтактные дизели, хотя существуют и двухтактные. От бензиновых конструктивно дизели почти не отличаются- тот же блок цилиндров, те же поршни, коленвал и головка блока, только детали рассчитаны на бОльшие нагрузки, поэтому выглядят несколько массивнее.

Конструкция

Как и бензиновый двигатель, дизельный также является двигателем внутреннего сгорания и состоит из аналогичных деталей за исключением системы подачи топлива и системы зажигания- здесь это всё выполняется системой впрыска топлива.

Блок цилиндров изготавливается из чугуна, хотя в последнее время всё чаще стали появляться конструкции из алюминиевого сплава, но они пока непопулярны. Степень сжатия дизельного двигателя примерно 16-19. Поршень подходит к головке блока очень близко, практически вплотную, а камера сгорания расположена в самом поршне- в нём сделаны углубления.

Но топливо может впрыскиваться не в саму камеру сгорания, на некоторых моделях установлены предкамеры или вихрекамеры — так называемые разделённые камеры сгорания- в них происходит воспламенение топливной смеси, а уже оттуда уже горящая смесь поступала в надпоршневое пространство.

Это позволяло снизить шум работающего дизеля и сделать его работу более плавной.

Для более лёгкого пуска в дизельных двигателях предусмотрены свечи накаливания. Они вставляются внутрь камеры сгорания и подогревают воздух перед пуском двигателя. Когда заводишь двигатель, ключ зажигания сначала надо перевести в положение, включающее свечи накаливания- на приборке загорится соответствующая лампочка со спиралью, когда лампочка погаснет- можно крутить стартер.

Если заводить двигатель без свечей накала, то ему будет сложно нагнать необходимую температуру, при которой будет воспламеняться топливо. Свечами накала управляет соответствующий блок управления.

Свечи накала работают до тех пор, пока двигатель не наберёт необходимую температуру, а не выключаются сразу после пуска, хотя а некоторых моделях могут и сразу выключаться,- всё зависит от конструкции.

Принцип работы

Дизельный двигатель является классическим 4-х тактным двигателем внутреннего сгорания. Цикл работы состоит из следующих тактов:

1. впуск
2. сжатие
3. рабочий ход
4. выпуск

На впускном такте открываются впускные клапана и в цилиндр поступает воздух; поршень при этом движется вниз, что обеспечивает разрежение в цилиндре и воздух при этом свободно всасывается из-за разницы давления.

Если при этом воздух нагнетается турбокомпрессором, то эта разница становится ещё больше, а значит больше воздуха может поступить в цилиндр.

В конце такта впуска впускные клапана закрываются и воздух перестаёт поступать в цилиндры- образуется герметичная камера.

В конце такта сжатия, когда температура воздуха в цилиндре максимальная, в него впрыскивается топливо.

Впрыск топлива производится не моментально, а происходит некоторое время- поршень за это время успевает пройти ВМТ, и на рабочем ходе происходит окончание впрыска

Переводы «prechamber» (En-Ru) на ABBYY Lingvo Live

prechamber — английское определение, грамматика, произношение, синонимы и примеры

Устройство контроля подачи топлива для газовых двигателей форкамеры патенты-wipo патенты-wipo

Согласно изобретению лазерное устройство (120) и / или предварительная камера (110) сконструированы для концентрации лазерных импульсов (20) в точке фокусировки (FP), расположенной в области внутренней поверхности (110a) форкамера (110). патенты-wipo патенты-wipo

Если топливом заправлено более одной форкамеры (3) , можно выбрать зажигание топлива, которое будет осуществляться одновременно или последовательно.патенты-wipo патенты-wipo

Распределитель (4) содержит форкамеру (10) с по существу плоским основанием. патенты-wipo патенты-wipo

Для улучшения процесса сгорания предусмотрена форкамера (5) для зажигания смеси в основной камере (4). Кривая давления определяется датчиком давления в основной камере (4) в зависимости от угла поворота коленчатого вала, и количество подаваемого топлива контролируется или регулируется для каждого отдельного цилиндра с помощью устройства дозирования топлива (30, 10) и датчика давления. в зависимости от желаемой мощности и / или желаемого крутящего момента и / или желаемой скорости вращения двигателя внутреннего сгорания.патенты-wipo патенты-wipo

Изобретение относится к лазерной свече зажигания (100), в частности для двигателя внутреннего сгорания автомобиля, имеющей форкамеру (110) и лазерное устройство (120) для излучения лазерных импульсов (20) в форкамеру . (110). патенты-wipo патенты-wipo

Изобретение относится к свече зажигания форкамеры , содержащей корпус (3), изолятор (1) с внутренним центральным электродом (2), форкамеру (15) в передней части корпуса, по меньшей мере, один переливной канал для камера сгорания двигателя внутреннего сгорания, помимо устройства для образования искрового промежутка.патенты-wipo патенты-wipo

Могут быть достигнуты более высокие обороты двигателя, поскольку горение продолжается в форкамере . WikiMatrix WikiMatrix

Использование форкамер с двухтопливными двигателями патенты-wipo патенты-wipo

Свеча зажигания с форкамерой для зажигания топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, в частности, газовом двигателе, имеющая корпус (1) свечи зажигания, содержащий корпус (2) форкамеры и крышку (4), которая закрывает предварительная камера (3) , по меньшей мере частично, заземляющий электрод (10) и центральный электрод (7), изолированные от заземляющего электрода и выступающие в предварительную камеру , спроектированы и разработаны с использованием простых конструктивных средств для получения выгодных воспламеняющие свойства, заземляющий электрод (10) сконструирован для этой цели по существу как цилиндрический штифт (11), который может быть приварен в канале (12), предпочтительно отверстии (12), в корпусе свечи зажигания (1).патенты-wipo патенты-wipo

Изобретение относится к установочному коммутационному устройству (10), имеющему кожух (11) из изоляционного материала и блок гашения дуги (12), содержащий пакет дугогасящих листов и предварительную камеру , ограниченную по меньшей мере одной пластиной предкамеры . (14). патенты-wipo патенты-wipo

Конструкция форкамеры для поршневого двигателя включает корпусную часть (1), образующую первый конец (4A) форкамеры (4), и отдельную часть сопла (2) для выпуска текучих сред из форкамеры (4 ) в основную камеру сгорания (7) цилиндра.патенты-wipo патенты-wipo

впрыск форкамера / вихревая камера (2) ЕврЛекс-2 ЕврЛекс-2

Изобретение относится к динамическому смесителю для вязких компонентов, в частности для смешивания стоматологических смесей, имеющему ротор (30) и корпус (2), причем корпус имеет передние входные отверстия (12, 13) для компонентов и по меньшей мере одно заднее выходное отверстие (20), внутренняя часть которого состоит из форкамеры (17) и основной камеры (22), при этом форкамера (17) открывается в основную камеру (22) в дистально сужающейся переходной секции ( 16).патенты-wipo патенты-wipo

Каналы циркуляции газа (11) и воздуха (12, 13) образованы в вертикальной боковой стенке (10) облицовки форкамеры и сообщаются с внутренними коллекторами (14, 15) и фитингами (16, 17) для подачи газа. и воздух. патенты-wipo патенты-wipo

Устройство согласно изобретению состоит из корпуса (1), в котором циркулирует смазочный материал (9), и снабжено входом (2) и выходом (12), расположенными перед по меньшей мере одной из волочильных пластин (3, 3A, 3B, 3C), причем устройство отличается тем, что в каждом из корпусов (1) непосредственно перед пластиной предусмотрена кольцевая цилиндро-коническая, длинная и узкая форкамеры (10), которая примыкает к внешнюю поверхность (14) банки (16) вытягивают.патенты-wipo патенты-wipo

Целью настоящего изобретения является улучшение эффекта улавливания для улавливания топливного газа зажигания, подаваемого в форкамеру , уменьшение количества несгоревшего топливного газа, выходящего из форкамеры , и подавление деградации эффективности сгорания. патенты-wipo патенты-wipo

Двигатель продолжает работать, поддерживая поверхность форкамеры при высокой температуре, которая инициирует последующие циклы сгорания.патенты-wipo патенты-wipo

Возвратный воздух проходит от клапана (20) в атмосферу через форкамеру (7). патенты-wipo патенты-wipo

В форкамеру (208) форсунки , которая расположена перед валом иглы форсунки (204) и которая расположена на передней части первого направляющего отверстия (202), топливо подается по каналу (207) высокого давления. . патенты-wipo патенты-wipo

Форкамера Система для двигателя внутреннего сгорания, имеющая: — форкамеру (10), — устройство подачи топлива (1), — мертвое пространство (2), которое соединяет устройство подачи топлива (1) с форкамерой (10), в котором предусмотрен канал (3), который соединяет предварительную камеру (10) с мертвым пространством (2).патенты-wipo патенты-wipo

Система питания с технологией CDI с пьезоэлектрическим инжектором, аналогичная той, которая используется в двигателях обычных автомобилей, предназначена для использования в мотороллерах и мопедах различной кубатуры, как одноцилиндровых, так и двухцилиндровых, в которых компоненты и механизмы составляют вышеупомянутая система основана на усиленном соединении из алюминиевого сплава, имеет поршни с форкамерой , четыре клапана на цилиндр, двойные впускные коллекторы, с более высокой степенью сжатия, что дает преимущества по сравнению с обычными двигателями, такие как повышенная производительность, значительная разница в высоком давлении топливо с переменным давлением и крутящим моментом впрыска, особенно мелкая струя топлива, очень умеренный расход топлива, низкий индекс загрязнения окружающей среды и другие аналогичные преимущества.патенты-wipo патенты-wipo

Форкамера , проход для газа (22a) открывается через нижнюю поверхность крышки (16), которая образует форкамеру (Sr), или через верхнюю часть боковой стенки базового элемента (14), и открывается в касательное направление к внутренней периферийной поверхности (14а) боковой стенки базового элемента (14). патенты-wipo патенты-wipo

Этот тип камеры сгорания может работать с несколькими видами топлива, поскольку при температуре форкамеры топливо испаряется до того, как произойдет основное сгорание.WikiMatrix WikiMatrix

Конструкция (15) форкамеры содержит камеру (28) для рабочей среды под давлением и вторую камеру (27) для рабочей среды под давлением в потоке, соединенном с камерой (28), которая ограничена поверхностью поршня (32) Клапан предкамеры , на который давление рабочей среды воздействует, перемещая клапан (19) предкамеры к открытому положению, и эта вторая камера (27) ограничена поверхностью (31) подвижного второго поршня (29). ).патенты-wipo патенты-wipo

Переводы «prechamber» (En-Uk) на ABBYY Lingvo Live

Переводы «prechamber» (En-Da) на ABBYY Lingvo Live

Переводы «prechamber» (En-La) на ABBYY Lingvo Live

форкамеры — определение — английский

Примеры предложений с «форкамерой», память переводов

Показаны страницы 1. Найдено 101 предложения с фразой prechamber.Найдено за 6 мс.Накопители переводов создаются человеком, но выравниваются с помощью компьютера, что может вызвать ошибки. Найдено за 0 мс.Накопители переводов создаются человеком, но выравниваются с помощью компьютера, что может вызвать ошибки. Они поступают из многих источников и не проверяются. Имейте в виду.

Форкамера — Справочник химика 21

    При обработке опытных данных испарительного охлаждения рабочего тела в ГТД принимается независимость теплоты сгорания топлива Т-1 или Б-70 от температуры реакции окисления углеводородов. Поправка АСр в ккал/кг-°С равна величине отношения теплоемкости 1 кг топлива Т-1 или Б-70 (Срв) к теоретически необходимому количеству воздуха о в зоне горения форкамеры 

    Для режима работы ГТД с подачей в форкамеру этилового спирта Lo=8,9 кг/кг [c.248]

    Пробные опыты были проведены при подаче воды. Двигатель работал устойчиво. Через несколько часов работы двигатель был разобран, тщательно осмотрены рабочее колесо компрессора, форкамеры и газовая турбина. Осмотром установлено, что никаких изменений в поверхности лопаток компрессора и газовой турбины не [c.262]

    Частота вращения ротора уменьшается менее значительно при подаче водного аммиака, чем при подаче воды, а смесь этилового спирта с водой при впр >0,015 кг/кг сухого воздуха приводит к увеличению частоты вращения. Заметно отличается влияние впрыска этилового спирта на массовый расход воздуха. При работе ГТД с подачей этилового спирта и неизменном количестве основного топлива, подаваемого в форкамеры, частота вращения ротора увеличивалась до 41 ООО об/мин, что и привело к более заметному повышению массового расхода воздуха. 

    Так как теплопроводность нагара в десятки раз меньше теплопроводности конструкционных сплавов, из которых изготовлены форкамеры, поэтому по мере увеличения толщины слоя нагара количество передаваемого тепла с огневой стороны стенки к поверхности, обдуваемой вторичным воздухом, уменьшается, вследствие чего температура стенки под слоем нагара понижается. Чем больше толщина нагара, тем выше температура стенки под слоем нагара. В камере сгорания имеются участки, на которых не наблюдается образование нагара или он откладывается в незначительных количествах, поэтому [c.272]

    При проведении испытаний в три форкамеры ГТД подавали бензин Б-70, съемная форкамера работала на топливе Т-1пп (повышенной плотности). Топливо Т-1пп применяли на всех режимах при работе ГТД с впрыскиванием ОЖ. 

    Температура стенки контрольного участка форкамеры при впр=0,0287 кг/кг воздуха (кривая 7 на рис. 116) не превышает температуры воздуха в начале входного устройства двигателя. При работе ГТД дважды производилось контрольное выключение подачи воды. Прп первом выключении (точка а на кривой 7 рис. 116) температура стенки за 12 с повысилась с 88 до 185°С и оказалась выше на 17,5°С температуры стенки под слоем нагара при работе ГТД без испарительного охлаждения (кривая 2). При включении впрыска воды температура стенки снизилась до 25°С. 

    При осмотре форкамеры, снятой с двигателя после работы с испарительным охлаждением, установлена чешуйчатая структура нагара на отдельных поверхностях форкамеры и контрольном участие съемной вставки нагара вообще не было, а имевшиеся слои нагара легко удалялись. [c.277]

    Слой нагара, накопившегося в форкамере за время работы без испарительного охлаждения, имел наибольшую плотность и прочность. Нагар, образовавшийся при работе с впрыском воды, имел меньшую плотность и был рыхлым. [c.277]

    Процесс удаления нагара при подаче смеси спирта с водой происходит более стабильно. При больших относительных расходах смеси (кривая 7 на рис. 117 снята при впр=0,0276 кг/кг сухого воздуха) наблюдается пульсирующий характер изменения температуры в сторону ее повышения. Такой характер изменения температуры стенки под слоем нагара объясняется тем, что часть спирта, входящего в состав первичного воздуха поступающего в зону горения, способствует выгоранию ранее отложившегося нагара. Это предположение было подтверждено специальными экспериментами. В экспериментальную форкамеру вместо топлива Т-1пп вспрыскивали такое же количество этилового спирта (кривая 8 на рис. 117). При впрыскивании этилового спирта в форкамеру А ст=107°С, а при работе на топливе Т-1пп А/ст=142°С. [c.280]

    На рис. 118 кривые 1, 3, 5, 7 характеризуют изменение температуры стенки форкамеры под слоем нагара при работе ГТД без испарительного охлаждения. [c.280]

    Кривая характеризует изменение температуры стенки форкамеры при впрыскивании в камеру вместо топлива Т-1пп этилового спирта. [c.282]

    Повторным взвешиванием форкамеры п ее вставки с контрольным участком установлено уменьшение массы этих деталей на 51 мг по сравнению с массой, полученной перед проведением эксперимента. Масса деталей уменьшилась за счет выгорания нагара при впрыскивании этилового спирта. Кривые 6, 4, 2 характеризуют изменение температуры стенки форкамеры при относительном расходе этилового спирта на испарительное охлаждение соответственно при впр=0,0027 0,0054 и 0,0075 кг/кг сухого воздуха. [c.282]

    На рис. 119 показана зависимость изменения температуры стенки форкамеры под слоем нагара при подаче во входное устройство ГТД водного аммиака. Кривые /, 3, 5, 7 характеризуют изменение температуры стенки при работе ГТД без подачи охлаждающей жидкости кривые 2, 4, 6, 8 — изменение температуры стенки при относительном расходе водного аммиака соответственно при вщ)=0,005, 0,015, 0,0175 и 0,0077 кг/кг сухого воздуха. [c.282]

    В первых трех вариантах устанавливались полные решетки (на все сечения) частично в диффузоре (с небольшим зазором у нижней стенки) и в форкамере электрофильтра (рис. 9.3, а, б). В четвертом варианте (рис. 9.3, в) одна решетка (перфорированный экран), расположенная в диффузоре, была неполной и помещалась в центральной части [c.225]

    Тоже, в форкамере перфорированная решетка (/ = 0,45), продленная в бункер [c.229]

    В этом случае свечу устанавливают в небольшой форкамере, снабженной дополнительным клапаном, через который камеру продувают сильно обогащенной смесью состава Ог- В основную камеру подается обедненная смесь состава аь которая воспламеняется факелами пламенных газов, обогащенных активными продуктами неполного сгорания, выбрасываемыми из сопловых отверстий форкамеры. Это позволяет эффективно использовать на 1 астичных нагрузках рабочие смеси, обедненные до а>1,5, что приводит к резкому снижению содержания СО и углеводородов в отработавших газах. [c.155]

    В вихревые форкамеры установлены центробежные форсунки д для впрыска топлива. Процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси происходит в форка-мере. В зоне горения коэффициент избытка воздуха на расчетном режиме а 1,8. Часть вторичного воздуха подводится через перфорированные стенки форкамер. В зоне смешения общий коэффициент избытка воздуха за счет вторичного воздуха увеличивается до а=3- -4, [c.240]

    Для получения сравнительных данных интенсивности нагарообразования и тепловой напряженности деталей камеры сгорания ГТД при внешнеадиабатических режимах эксплуатации ГТД и режимах с испарительным охлаждением подачей различных охлаждающих жидкостей во входное устройство компрессора использовали установку УНТ-1. Достоинство этой малоразмерной установки ГТД по сравнению с полноразмерными двигателями состоит в том, что можно получить массу отложений нагара после проводки опыта путем взвешивания съемной форкамеры 3 (см. рис. 108) и ее контрольного участка, на котором происходит наиболее интенсивное нагаро-отложение. Кроме того, наличие двух термопар, припаян- [c.271]

    Испытания проводили в два этапа. Первый этап состоял в работе двигателя в течение 5 мин без иодачи ОЖ во входное устройство компрессора. При этом происходило накопление нагара в предварительно взвешенной съемной форкамере и на контрольном участке, который также взвешивался. Если бы в форкамере не накапливался нагар, то температура контрольного участка и всей поверхности камеры оставалась бы постоянной, отмеченной линиями 1 (рис. 116) с помощью электронного потенцкометра ПСР-1, при этом температура стенки форкамеры составляла 290—328°С. Но так как при сгорании топлива Т-1пп на огневой стенке форкамеры формируется слой нагара, то температура противоположной стороны стенки начинает падать до 183°С через 5 мин работы ГДТ . Затем двигатель выключается. [c.273]

    При рассмотрении характера кривых изменения температуры стенки контрольного участка форкамеры при работе двигателя с испарительным охлаждением впрыскиванием во входное устройство компрессора ОЖ нетрудно заметить изменение динамики отложения нагара. Так, при впрыске воды (кривые 3, 4, 5 на рис. 116) наблюдается заметное снижение температуры стенки форкамеры, обдуваемой вторичным воздухом, содержащим водяные пары. При впр= 0,088 кг/кг воздуха (кривая 3, рис. 116) происходит накопление нагара на огневой стороне контрольного участка до 8-й мин. После 8-й мин до остановки двигателя температура стенки повышается от 133 до 158°С, т. е. температурный перепад приобретает отрицательное значение (А в11р=133—158=—25°С), что свидетельствует об удалении части ранее накопившегося нагара. Результаты взвешивания форкамеры подтвердили эти выводы. [c.276]

    Ма рис. 117 представлены совмещенные тепловые дй-аграммы, снятые с ГТД при его работе без испарительного и с испарительным охлаждением рабочего тела. Кривые 1, 3 характеризуют температуру стенки форкамеры под слоем нагара при работе ГТД без испарительного охлаждения кривые 2, 4, 5, 6 я 7—-температуру стенки форкамеры под слоем нагара при относительном расходе смеси, состоящей из 40% этилового спирта и 60% воды, на испарительное охлаждение соответственно при впр=0,0113, 0,0123, 0,0140, 0,0198 и 0,0276 кг/кг сухого воздуха кривая 8 — температуру стенки форкамеры при подаче в экспериментальную камеру этилового спирта вместо топлива Т-1 (за 5 мин было подано 150 г этилового спирта). [c.280]

    Кривая а (см. рис. 120) характеризует температуру стенки контрольного участка под слоем нагара при работе ГТД без испарительного охлаждения. За период с 5-й по 10-ю мин At=22° . Перевод двигателя для работы на том же топливе Т-1пп, но с подачей СО2 в поток воздуха не отразился на тепловой напряженности двигателя, но масса нагара в форкамере несколько уменьшилась и нагарное число находилось в пределах 98,0— 90,6. Углекислый газ как инертная среда незначительно влияет на режим горения, поэтому с увеличением массового расхода СО2 перепад температур на стенке снижается с At=22° до At(y 0°С при максимальном расходе СО2 (в этом случае СО2 подавали не через форсунки, а через трубопровод диаметром 3 мм при р= =35 кгс/см ). Теплоизоляционное число нагара находилось в пределах 86,5—45,4, а удельная теплоизоляционность изменялась от 0,880 до 0,503. [c.283]

    Принцип форкамерно-факельного зажигания заключается в том, что воспламенение рабочей смеси в цилиндре осуществляется не искрой свечи, а факелом пламени, образующимся при сгорании небольшого количестаа обогащенной смеси в особой форкамере, соединенной с основной камерой сгорания несколькими каналами. Объем форкамеры составляет всего лишь 2 —3% от объема основной камеры сгорания. В форкамере расположены свеча зажигания и небольшой дополнительный впускной клапан, открывающийся одновременно с основным впускным клапаном общим приводом (рис. 15). Через дополнительную впускную систему в форкамеру подается обогащенная смесь, обеспечивающая наиболее благоприятные условия воспламенения и развития начального очага горения. После воспламенения смеси в форкамере быстро возрастает давление, и продолжающие догорать газы выбрасываются через отверстия в основную камеру, где после очень небольшого периода задержки юбедненная смесь воспламеняется практически одновременно в целом ряде точек на периферии факела. Такое энергичное воспламенение смеси, дополнительно турбулизированной факелом, приводит к тому, что в цилиндре оказываются способными гореть с достаточно высокими скоростями сильно обедненные смеси с коэффициентом избытка воздуха а = 1,7—1,8 [181.  [c.59]

    Нагреватель (рис. 8.1) имеет форкамеру 12, топку 9, две газораспределительные решетки 3, 7, раоположемные по высоте одна ад другой. В топочной камере имеется радиантно-конвекционная зона И для нагрева теплоносителя. [c.165]

    Во всех вариантах к первой решетке в форкамере подвешивали газоотражатель I, погруженный глубоко в бункер (см. рис, 9.3, г). [c.226]

Форкамера — Энциклопедия по машиностроению XXL

В первых трех вариантах устанавливались полные решетки (на все сечения) частично и диффузоре (с небольшим зазором у нижней стенки) и в форкамере электрофильтра (рис. 9.3, а, б). В четвертом варианте (рис. 9.3, в) одна решетка (перфорированный экран), расположенная в диффузоре, была неполной и помещалась в центральной части  [c.225]

Ви =0,16 То же, бункер форкамер разделен вертикальной  [c.236]

То же, в коленах / и 3 пет направляющих лопаток направляющие лопатки 6 в колене 5 с наплывами з , в форкамере две решетки 8, 1 =  [c.244]

Таким образом, опыты, проведенные на опытно-промышленном электрофильтре с высокими электродами (12 м), подтвердили эффективность предложенных газораспределительных устройств (в виде направляющих лопаток перед форкамерой и двух перфорированных решеток с / = 0,45) не только с точки зрения равномерности распределения скоростей пылегазового потока, но и с точки зрения распределения концентрации и дисперсного состава взвешенных в потоке частиц.  [c.249]

Опыты на данной модели (М 1 20) проводились как при отсутствии форкамеры (см. рис. 9.13, а, б) так и с форкамерой с бункером (рис. 9.13, 6, а). В нервом случае распределение скоростей получали как с двумя перфорированными решетками с f = 0,45 (см. рис. 9.13, а), так и с одной (см. рис. 9.13, б). Во втором случае — только при установке двух решеток.  [c.249]

Результаты, полученные для случая установки форкамеры с двумя решетками при / 0,45, мало отличаются от результатов без форкамеры (рис, 9.13, а и в).  [c.250]

Часто по условию размещения электрофильтра подводить газовый поток к нему можно только так, как показано на рис. 9.16. Идущий по общему газоходу / вниз поток раздваивается с помощью симметричного тройника 2 и через одно из двух ответвлений 3 и следующий за ним плоский диффузор 4 поступает в бункерную форкамеру 5 одного из электрофильтров 6. Отношение площадей сечений рабочей камеры аппарата и ответвления 3 м 12, а отношение площадей сечения рабочей камеры и выходного сечения диффузора Рц/Р 5.  [c.252]

В форкамере аэродинамической трубы находится воздух [к = с /су = = 1,4 R = 287 Дж/(кг-К)1 при температуре = 293 К. Определите давление  [c.78]

Как изменяются параметры газа на срезе сверхзвукового сопла с неизменными геометрическими размерами при изотермическом повышении давления в форкамере в два раза  [c.79]

Давление и температура в форкамере р — 98-10 Па и Тц 12 000 К. Определите изменение плотности, давления, температуры, скорости и числа М при изэнтропическом течении диссоциированного воздуха по тракту сверхзвукового сопла, в выходном сечении которого площадью 5а = 0,16 м2 скорость Го = = 8000 м/с.  [c.79]

По величинам = 1,4 и = 3,340 из таблиц газодинамических функций 17 находим я(Л4ц) = 0,01645, откуда давление в форкамере аэродинамической трубы (Ро)м = Рм г (Мн) = 102,6- 10 Па.  [c.86]

Для определения давления и температуры воздуха в форкамере используем соответствующие газодинамические функции  [c.90]

Из соотношения Го = Г[1+(/е—1)М /2] находим М = ]/ 12/(/е—1)1(Го—Г)/Г, где Го и Г температуры соответственно в форкамере и в рабочей части аэродинамической трубы. Используя зависимость a=- kRT, определяем скорость потока в рабочей части трубы  [c.91]

Для определения давления в форкамере трубы рд (см. рис. 4.9) сначала необходимо найти угол наклона Од скачка уплотнения АВ А В ) по уравнению  [c.116]

По значению угла 0с и М о = 4 определяем отношение давления торможения за скачком рдд к давлению торможения перед ним (давление в форкамере ро)-  [c.116]

Теперь вычислим давление в форкамере  [c.117]

Во всех вариантах к первой решетке в форкамере подвешивали газоотражатель 1, погруженный глубоко в бункер (см. рис, 9.3, г).  [c.226]

В табл. 9.3 приведены результаты исследования выравнивающего действия (впервые предложенных автором) штампованных решеток с круглыми отверстиями. Образуемые при этом кромки-козырьки способствуют приданию струйкам, проходящим через эти отверстия, направление, близкое к осево.му. Две такие решетки, установленные в диффузоре, приводят практически к удовлетворительному полю скоростей в сечении 2—2 (/И,( = 1,20). Значительно лучшее распределение скоростей получается при установке в форкамере дополнительно к штампованным одной плоской решетки (/Ик = 1,08).  [c.230]

Оба -варианта (все три решетки в форкамере две в форкамере и одна в диффузоре) дали одинаково хорошие результаты (в сечении 2—2 первого электрополя Мц = 1,10, в остальных трех полях соответственно Л/ц = 1,05 105 и 1,03).  [c.231]

Во втором варианте подвода поток при входе в форкамеру электрофильтра устремляется в верхнюю часть рабочей камеры, так что при отсутствии газораспределительных устройств и здесь получается очень неравномерное расп )аделепие скоростей (Мк = 2,3). Установка штампованной решетки ( 1 — 0,23) с козырьками, расположенными горизонтально, и второй перфорированной решетки с /2 — 0,365 при наличии между ней и нижней стенкой форкамеры щели (б/Вц = 0,044) дает вполне удовлетворительные результаты (Мк = 1,11). Однако в промышленных условиях при данном варианте подвода на нижнюю площадку между обеими решетками будет оседать пыль (зола). Поэтому дальнейшие опыты проводились при устройстве в этом месте бункера. Для предотвращения возможности обхода газом низа первой решетки, она была продлена в глубь бункера сплошной перегородкой (газоотражателем Г ), а первая половина бункера частично перекрыта сверху.  [c.237]

Опытно-промышленный электрофильтр для котлов ТЭС большой мощности [70]. Описанная выше модель опытно-промышленного электрофильтра с 12-метровыми электродами исследовалась также при подводе потока через вертикальную шахту снизу отношение Рк1Ра=1. Участок, непосредственно примыкающий к фор1 амере был выполнен в двух основных вариантах вариант —в виде колена с большой степенью расширения при наличии в нем направляющих лопаток вариант II — в виде раздающего коллектора, одна из боковых стенок (на входе в форкамеру) которого представляла собой сплошную решетку из уголков или объемную из объемных стержней треугольной формы (табл. 9.8).  [c.239]

В колене / нет направляющих лопаток поворот к вертикальной шахте через плавный отвод с концентрическими лопатками 4, в колене 5 установлены направляющие лопатки 6 с наплывами з , в форкамере две решетки 8, = 0,45, / /Ви = 0,15, первая решетка продлена в бункер гя-зоотражателем Г  [c.243]

То же, в отводе 3 направляющие лопатки, в колене5 лопатки 6 без наплывов, в форкамере две решетки 8, = 0,45  [c.245]

Золоулавливающая установка Хг 1. На рис. 9.19 показана схема золоулавливающей установки, состоящей из пары двухсекционных электрофильтров и подводящих и отво.-щщих участков с общими раздающим и собирающим коллекторами. Электрофильтры в данном случае значительно смещены относительно оси котла, поэтому раздающий коллектор выполнен с торцовым входом. При этом он имеет переменное сечение. Газ из регенеративных воздухоподогревателей после поворота в коленах / и 2 на 180° и затем на 90° направляется в раздающий коллектор 3, из которого через боковые ответвления 4 поступает в диффузоры 5, непосредственно примыкающие к форкамерам 6 электрофильтров 7. Сек-  [c.260]

I — поток низконапорной среды 2 — поток высоконапорной жидкости i — форкамера 4 — конфур 5 — сужающееся сопло 6 — камера смешения 7 — область низконапорной среды 3 — пограничный слой 9 — прямолинейный участок 10 — диффузор И — поток смеси высоконапорной и низконапорной сред  [c.230]

Вторая модификация эжекционного аппарата со струйным течением кавити-рую1цей жидкости представляет собой конструкцию (см. рис. 9.11,а), содержащую форкамеру с патрубком подводящим высоконапорную жидкость и конфузор, в котором высоконапорная жидкость ускоряется, сужающееся сопло с патрубком, подводящим низконапорную среду, расширяющуюся камеру смешения, прямолинейный участок и диффузор. Камера смешения узким концом подсоединена к суженному концу конфузора, а к широкому концу камеры смепюния подсоединен прямолинейный участок с диффузором. Соосно с форкамерой, конфузором и камерой смешения располагается сужающееся сопло, причем срез отверстия выхода сопла находится в начале камеры смешения, критическое сечение К-К. Между стенками сопла и внутренними поверхностями конфузора и камеры смешения имеется кольцевая щель, через которую протекает высоконапорная среда.  [c.231]

При отсутствии подогрева, принимая температуру воздуха в форкамере Т = = 288 К = pi v = 1,4 R = 287 Дж/(кг-К), для Г = 78 К находим V = = 649,5 м/с.  [c.91]

Формула 1 — Возвращение форкамеры в ДВС

Вполне естественно, что команды Формулы 1 строго охраняют свои секреты, и в максимальной степени это относится к сфере моторостроения. Если говорить о современных гибридных силовых установках, то их эффективность всего за два года выросла с 40 до 47%, тогда как в автоиндустрии в целом за предыдущие 117 лет этот показатель с 17% улучшился примерно до 30.

Процесс сгорания топлива в двигателе в значительной степени был усовершенствован за счёт научных разработок в топливной сфере. Существенный рост эффективности был достигнут благодаря тому, что моторостроители научились замедлять и лучше контролировать этот процесс, что позволяет отодвинуть порог, за которым начинается такое явление, как детонация.

Компания Mahle поставляет Ferrari поршни, а раньше также снабжала ими и Mercedes, хотя в последнее время в Штутгарте и Бриксуорте изготавливают их самостоятельно. Судя по всему, и Скудерия, и Mercedes в полной мере пользуются преимуществами технологии TJI.

Система TJI, разработанная Mahle, включает небольшую форкамеру, в которой находятся инжектор и свеча зажигания. Впрыск происходит заранее, примерно за 60 градусов до того, как поршень достигнет верхней мёртвой точки. 97% топлива при этом направляется в основную камеру сгорания, а 3% остаются в форкамере.

Между ней и основной камерой сгорания находится форсунка с множеством маленьких отверстий, через которые топливная смесь поступает в основную камеру серией коротких впрысков под высоким давлением. Примерно за 22 градуса до того, как поршень достигнет верхней мёртвой точки (ВМТ), в форкамеру подаётся искра, и воспламенившаяся смесь уходит в основную камеру между 12 и 15 градусами перед ВМТ, воспламеняя топливо и там.

Топливная смесь в форкамере должна быть более богатой, чем в основной камере, где она воспламеняется за счёт топлива, которое уже горит и поступает из форкамеры. При этом смесь в основной камере может быть намного, примерно на 20% беднее, чем должна быть при традиционном подходе к процессу сгорания топлива, чтобы избежать детонации. Чем дальше вам удаётся отодвинуть порог детонации, тем более эффективным будет этот процесс, и тем выше будет мощность двигателя.

Есть и дополнительные преимущества. Когда топливная смесь поступает в камеру сгорания маленькими порциями под высоким давлением, их можно более точно направлять, придавая форму вихрей, что улучшает процесс сгорания. Кроме того, вспышка происходит на некотором расстоянии от стенок цилиндра, при этом выделяемое тепло распределяется более рационально, что тоже повышает эффективность работы двигателя.

Основная хитрость новой технологии в том, что топливная смесь воспламеняется в форкамере заранее — за счёт искры от свечи зажигания. В результате образовавшаяся плазма устремляется в основную камеру, воспламеняя остальное топливо. Если при традиционной технологии вспышка происходит в центре цилиндра, то при TJI процесс направлен от стенок цилиндра к центру — при этом смесь сгорает лучше и полнее.

Таким образом, технология, разработанная Mahle, отвечает сути технического регламента Формулы 1: достичь максимальной эффективности при ограниченном количестве топлива.
Подробнее http://www.f1news.ru/tech/111728.shtml

Нашел патент:
TURBULENT JET INGNITION PRE-CHAMBER COMBUSTION SYSTEM FOR SPARK IGNITION ENGINES
EP3001008 (A1) ― 2016-03-30
Inventor(s): BUNCE MICHAEL [US]; BLAXILL HUGH [US]; ATTARD WILLIAM [US] +
Applicant(s): MAHLE POWERTRAIN LLC [US] +
http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/mosaics?CC=EP&NR=3001008A1&KC=A1&FT=D&ND=&date=20160330&DB=&&locale=en_EP

В названии патента турбулентное реактивное впрыскивание…

Горелочное инжекционное устройство

Горелочное инжекционное устройство предназначено для отопления горнов обжиговых машин сжиганием природного газа в форкамерах горна с под­водом одного потока воздуха с температурой 20…50 °C непосредственно в канал горелки и другого потока с температурой до 1000 °C в форкамеру через опускной патрубок переточного коллектора и состоит из двух основных час­тей: горелки и монтажной плиты.

Горелка (рис. 1) выполнена в виде двух коаксиально расположенных труб, соединенных между собой фланцами. Первичный воздух подается в наружную трубу, природный газ —­ во внутреннюю. На выходном конце внутренней трубы насажен съемный наконечник из жаропрочного материала. Монтаж­ная плита выполнена в виде сварной, футерованной жаростойким бетоном съёмной панели с закладными частями для установки датчика наличия пламени и запальника, а также смотровым окном с откидывающейся крышкой. В нижней части плиты расположен патрубок с трубкой, через которую подается сжатый воздух для очистки от пыли нижнего канала газохода.

Рис.1 Газовоздушная часть инжекционной горелки
1 — воздухоподводящий патрубок; 2 — корпус; 3 — установочный фланец; 4 — стенка монтажной плиты; 5 — периферийная рама; 6 — огнеупорный бетон; 7 — плита изоляционная; 8 — направляющая труба корпуса; 9 — наконечник воздушный; 10 — наконечник газовый; 11 — направляющая труба запальника; 12 — запальник; 1З — патрубок для подвода сжатого воздуха; 14 — съемная заглушка

Закладная часть для датчика наличия пламени снабжена ниппелем для под­вода охлаждающего воздуха.

Горелочное устройство болтами крепится на фланцы форкамеры (рис. 2). В форкамере выполнен горелочный туннель по типу трубы Вентури.

Рис.2 Горелочное инжекционное устройство на форкамере
1 – горн; 2 – форкамера; 3 – персточный патрубок горячего воздуха; 4 – горелка; 5 – горелочная плита

Устройство может быть включено в общую систему автоматического управления технологическим процессом (АСУТП).

Розжиг горелки осуществляется при помощи устанавливаемого на монтажной плите электрогазового запальника.

При работе горелки газ и первичный воздух вытекает коаксиальными струями в горелочный туннель. Соотношение воздуха и газа поддерживают 2:1.

Вытекающие струи создают разряжение у выходного отверстия горелочного туннеля, вследствие чего высокотемпературный вторичный воздух через переточный канал подсасывается в вытекающую из горелки струю. Смесь газа, первичного и вторичного воздуха воспламеняется у выходной кромки туннеля при розжиге запальником.

Форкамерные свечи зажигания — что это такое и в чем их преимущества?

Многие опытные автолюбители слышали о форкамерном принципе воспламенения топлива в двигателе. Подобная технология появилась еще несколько десятилетий назад и вполне могла стать прорывом в области строения ДВС. Однако, некоторые конструктивные недостатки и нежелание производителей доводить агрегат до оптимального состояния привели к тому, что форкамерно-факельные моторы ушли в историю. Зато некоторые компании до сих пор предлагают форкамерные свечи зажигания, имеющие интересное исполнение. Давайте разбираться, что же это такое и какие преимущества дает использование подобных изделий.

Первый отечественный форкамерно-факельный двигатель был разработан заводом «ГАЗ». Его устанавливали на испытательные образцы «Волги», и до сих пор на дорогах можно встретить экземпляры со столь необычной системой зажигания. Её особенностью является то, что мотор оснащен предкамерой с дополнительным клапаном (форкамерой). Именно в ней воспламеняется небольшое количество топлива от свечи, которое затем попадает в основную камеру и зажигает обедненную топливо-воздушную смесь, загореться сама от обычной искры она не может.

Подобное решение имело ряд преимуществ. Автомобиль мог использоваться на бедной смеси, что значительно снижало уровень токсичности и расход горючего. К тому же, мощность двигателя увеличивалась на 7-10% по сравнению с традиционным решением. Но в полноценное серийное производство такие силовые агрегаты не пошли. Их пыталась внедрять и «Хонда», но даже японцы не смогли до конца реализовать затею. Моторы были капризными к топливу, ненадежными, поэтому не оправдывали своих достоинств. Остались лишь форкамерные свечи, о которых и поговорим далее.

Идея создать форкамерно-факельные свечи зажигания пришла в голову инженерам как раз после того, как подобные двигатели перестали выпускаться. На отечественном рынке изделия продаются уже 8-10 лет, и мнение по поводу них у автолюбителей разное. Маркетологи также не дремлют, активно продвигая «чудо-свечи» среди потребителей. Если раньше за их выпуск брались малоизвестные компании, то теперь форкамерные свечи можно найти даже в ассортименте NGK.

Принцип работы конструкции схож с тем, что использовался в моторе. Вокруг электрода расположена имитация камеры с отверстиями, предназначенными для вентиляции. Предполагается, что подобное решение позволяет поджечь топливную смесь от искры в мини-камере, а от пламени загорится оставшаяся часть. Инженеры пытались добиться тех же преимуществ, которые есть у одноименного типа двигателей. Однако, на практике технология оказалась не столь эффективной.

Маленькие размеры камеры не позволяли нормально поджечь топливо, поэтому фактически принцип работы свечей не менялся. Если в моторе размер форкамеры составлял около 25% от обычной камеры, то здесь соотношение было в разы меньше. Увеличение мощности, которое замечают автолюбители, вряд ли связано с особенностью свечей. Попросту из-за увеличенных размеров конструкции степень сжатия в цилиндре увеличивается, что приводит к улучшению динамики на определенных оборотах. Многие тесты показали незначительную прибавку мощности.

Зато в остальном диапазоне оборотов можно сталкиваться с детонацией и повышенной нагрузкой на двигатель. Именно поэтому многие автолюбители и эксперты считают установку форкамерных свечей зажигания на обычные двигатели пустой тратой денег, ведь стоят они в несколько раз дороже традиционных. Некоторые автолюбители пробовали самостоятельно делать форкамерные свечи, проделывая отверстие в боковом электроде. Но и это не приносит значительных улучшений, оправдывающих усилий.

Рекомендуем к прочтению:

Как покрасить руль автомобиля, не обращаясь в сервис?

Сексуальные девушки и красивые автомобили (81 фото)

Как полировать диски автомобиля

Как выбрать краску для автомобиля – из многообразия вариантов?

Как рихтовать автомобиль

— Maserati MC20 Engine Tech

После нескольких месяцев тизеров Maserati, наконец, представила свой суперкар MC20 в начале этого месяца. В его основе лежит новый двигатель V-6 с двойным турбонаддувом, получивший название «Nettuno», который, как отметила итальянская компания, использует технологию, полученную из Формулы-1, внутри головки блока цилиндров, называемую «форкамерой», предназначенной для повышения эффективности. и производительность. Вот как это работает.

Road & Track Автор проекта Джейсон Фенске недавно опубликовал на своем канале YouTube Engineering Explained видео, в котором анализируется процесс горения Nettuno.Предварительные камеры — это именно то, на что они похожи: отдельные камеры внутри головки блока цилиндров, соединенные с областью главного цилиндра. Есть два типа: активный и пассивный. Активные форкамеры содержат свечу зажигания и топливную форсунку и воспламеняются после подачи обедненной топливовоздушной смеси в цилиндр. Обычно в этой смеси не хватает топлива, чтобы воспламениться самостоятельно, но топлива из форкамеры достаточно для создания оптимального соотношения воздух-топливо и ускорения процесса сгорания, повышения эффективности.

Пассивные форкамеры, с другой стороны, имеют только свечу зажигания в форкамеру, без добавления топлива или воздуха внутри. Когда свеча зажигания загорается, камера распространяет пламя по всей площади цилиндра, обеспечивая сверхбыстрый цикл сгорания. Это тот тип форкамеры, который использует Maserati, и производитель утверждает, что он позволяет на 15 процентов увеличить степень сжатия, при этом не нарушая законов о выбросах.

В системе форкамеры Maserati используется как порт, так и прямой впрыск, что является обычным усовершенствованием для повышения эффективности энергопотребления.Впрыск через порт создает лучшую топливно-воздушную смесь, а прямой впрыск охлаждает смесь в цилиндре, обеспечивая большую мощность. Система также имеет вторую свечу зажигания непосредственно внутри основной камеры для стабилизации горения при низких нагрузках.

Как отмечает Фенске, это довольно сложная установка, поэтому надежность может стать проблемой в долгосрочной перспективе. Также стоит отметить, что топливо или воздух не проходят через предкамеру Nettuno во время цикла сгорания, поэтому накопление углерода с течением времени также может быть проблемой.Нам просто нужно подождать несколько лет и посмотреть, как все обернется.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Ford изучает форкамерное зажигание по образцу Формулы-1, как и Maserati использует

, используемые для инициирования сгорания в форкамере, в которой размещалась свеча накаливания для холодного пуска, но причудливый непосредственный впрыск высокого давления в значительной степени отказался от форкамеры.Недавно мы узнали, что двигатель Maserati MC20 Nettuno V-6 2022 года возрождает его — в бензиновых двигателях — как способ ускорить скорость сжигания топлива и извлечь больше работы и производительности из топливовоздушной смеси. Теперь мы слышим, что Ford работает с FEV, инженерной консалтинговой компанией, и Окриджской национальной лабораторией над форкамерным двигателем, направленным на повышение эффективности.

Трехлетний проект стоимостью 10 миллионов долларов, частично финансируемый Министерством энергетики, направлен на разработку «высокоэффективного двигателя с наддувом нового поколения».«В частности, усилия направлены на повышение эффективности на 23% и снижение массы двигателя на 15% по сравнению с 3,5-литровым EcoBoost V-6 в пикапе Ford F-150 2016 года. Двигатель (на фото ниже) использует концепцию для обеспечения максимальной производительности, Ford, FEV, ORNL и Федеральные органы больше заинтересованы в эффективности. К счастью, они часто являются двумя сторонами одной медали.

Что дает Как выглядят форкамеры зажигания?

В центре верхней части цилиндра находится камера гораздо меньшего размера, в которой находится собственный топливный инжектор и свеча зажигания.Команда Ford рассматривает возможность втиснуть туда инжектор сжатого воздуха. Он соединен с основной камерой отверстиями, достаточно большими, чтобы обеспечить такое же сжатие в форкамеру, как и главный цилиндр, но достаточно маленьким, чтобы при сгорании в форкамере он выходил из этих отверстий в виде струй огня, которые помогают воспламенить смесь в главном цилиндре. камера.

Подход Ford может гарантировать наличие богатой легко воспламеняющейся смеси рядом со свечой зажигания перед камерой.Насколько мы понимаем, отверстия предкамеры Maserati MC20 достаточно велики, чтобы топливо, впрыскиваемое в основную камеру или всасываемое через форсунку, могло попасть внутрь. Концепт Ford и Maserati используют впрыск через порт в дополнение к непосредственному инжектору в основной камере, что означает, что система форкамеры Ford имеет три инжектора (вероятно, работающих при двух разных давлениях).

Как повысить эффективность форкамерного зажигания?

Пять отдельных областей, в которых уделяется особое внимание проекту, финансируемому Министерством энергетики, включают: снижение детонации двигателя, разреженное (обедненное) сгорание, управление температурой, снижение трения и снижение веса.Концепция предкамеры помогает с этими первыми двумя, способствуя гораздо более быстрому сгоранию. Чем быстрее горит смесь, тем меньше нужно зажигать свечу зажигания раньше (пока поршень все еще поднимается), чтобы вся смесь сгорела. Позже зажигание искры при сжигании всего топлива снижает температуру. Это снижает вероятность образования горячих точек, вызывающих детонацию (более холодный ожог также снижает загрязнение NOx). Наконец, позднее более быстрое сгорание означает, что на коленчатый вал, когда он опускается, будет приложена большая полезная сила сгорания.Бедные смеси по своей природе экономят топливо, но, как правило, их труднее воспламенить. Форсунки форкамеры помогают зажечь обедненную смесь в основной камере.

Это работает и сколько топлива можно сэкономить?

Исследования, опубликованные на сегодняшний день, показывают, что скорость горения выше, чем у параллельной концепции, которая включает ускорение горения за счет его инициирования с помощью трех свечей зажигания в обычной камере сгорания. Это же исследование показывает, что все усилия команды по снижению детонации окупаются за счет увеличения степени сжатия с базового уровня 10: 1 до 13: 1 и 15: 1, что повышает топливную эффективность на 6-8 процентов.Сумма усилий при разреженном сгорании позволяет двигателю работать с рециркуляцией отработавших газов с охлаждением на 30–50 процентов, что добавляет еще 2–5 процентов топливной экономичности.

Что составляет остальную часть 23-процентного повышения топливной эффективности?

К другим технологиям, снижающим детонацию, относятся: Улучшенное охлаждение камеры сгорания с помощью раздельной системы охлаждения, в которой приоритет отдается охлаждению головки блока цилиндров, большему охлаждению поршней, а также седлам и направляющим клапана с высокой теплопроводностью. Улучшению разреженного сгорания также способствует усовершенствованная, вероятно, электрифицированная система турбонаддува.Еще один важный фактор — бесступенчатая регулировка фаз газораспределения, которая позволяет работать по циклу Миллера, который включает очень позднее закрытие впускных клапанов для уменьшения компрессионной нагрузки на коленчатый вал, опираясь на наддув, чтобы обеспечить достаточное количество наддувочного воздуха / EGR (Миллер — это в основном наддув Аткинсона с наддувом). . Этому приписывают 2,5–3,5 процента.

Длинноходовая конструкция с узким проходом (отношение диаметра к ходу 3: 4) обеспечивает благоприятное соотношение поверхности к объему, сокращает расстояние распространения пламени и обеспечивает высокие скорости поршня, которые улучшают движение заряда, что улучшает смешивание топливовоздушной смеси и скорость горения.Остальное утилизируется небольшими обновлениями, некоторые из которых уже установлены (например, 2-4 процента от повышения с шести до десяти скоростей в трансмиссии и 3-4 процента для автоматической остановки / запуска). Львиная доля снижения веса (13,6%) достигается за счет упрощенных клапанного механизма и выпуска, а также за счет встроенного коллектора головки и выпуска, что стало возможным благодаря переходу на рядный шестицилиндровый двигатель. Масляный поддон из кованого углеродного волокна сокращается еще на 2,7 процента, а на 3D-печать оптимизированной головки блока цилиндров приходится еще 1.2 процента.

Нас соблазняет идея Ford F-150, оснащенного системой сгорания, вдохновленной F1, в рядном шестицилиндровом двигателе с двойным турбонаддувом, подобном BMW.

MAHLE Трансмиссия | MAHLE Jet Ignition

Система MAHLE Jet Ignition® имеет небольшую камеру зажигания, в которой находится обычная свеча зажигания, которая соединена с основной камерой несколькими небольшими отверстиями, которые создают быстро движущиеся струи частично сгоревших продуктов, которые воспламеняют основной заряд. . Эти струи горячего газа проникают глубоко в основную камеру сгорания, создавая эффект распределенного воспламенения.При использовании 4-8 форсунок зажигания, в зависимости от области применения, основной заряд воспламеняется в нескольких местах, что приводит к быстрому и стабильному сгоранию. Характеристики системы предлагают дополнительные преимущества как за счет способности воспламенять разбавленные смеси, так и за счет снижения требований к высоким уровням движения заряда, вызванного портом.

В обеих конфигурациях основная камера заправляется топливом через обычный порт или инжектор прямого впрыска. В «пассивной» конфигурации это единственный источник топлива, что делает эту конструкцию пригодной для использования в приложениях с λ = 1, при этом разбавление обеспечивается за счет добавления рециркуляции выхлопных газов (EGR).Эта система совместима с обычными системами нейтрализации бензина. В «активной» конфигурации в узел форкамеры встроен 2-й прямой инжектор с низким расходом. Это позволяет точно и независимо регулировать подачу топлива как в форкамеру, так и в основной камере, обеспечивая гомогенное сверхбедное сгорание топлива в современных бензиновых двигателях, где смеси с бедностью λ = 2 могут воспламеняться при сохранении стабильности.

Помимо работы над клиентскими приложениями для обеих систем, продолжаются внутренние исследования с использованием версий нашей собственной 1.5-литровый 3-цилиндровый демонстрационный двигатель. На этом двигателе пассивная система зажигания MAHLE Jet Ignition®, которая, как правило, может быть упакована в один корпус с обычной установкой свечи зажигания M12, продемонстрировала способность работать на всей карте как для первичных двигателей, так и для специализированных гибридных двигателей. Благодаря сочетанию пассивного зажигания MAHLE Jet Ignition®, очень высокой геометрической степени сжатия, впрыска топлива в порт, работы по циклу Миллера и системы рециркуляции ОГ при низком давлении была продемонстрирована тепловая эффективность тормозов более 41%.

В конфигурации Active MAHLE Jet Ignition® значительная экономия топлива достигается за счет более высокого, почти сравнимого с дизельным КПД. Испытания двигателя показали удельный расход ниже 200 г / кВтч и соответствующее сокращение выбросов CO ₂ . Это эквивалентно текущему пиковому уровню заушных слуховых аппаратов 43%, с планом работ, запланированных для достижения заушных слуховых аппаратов> 45%. Помимо повышения эффективности и расхода топлива, Active MAHLE Jet Ignition® также позволяет снизить выбросы NO _x при выходе из двигателя более чем на 99% в условиях сверхнормативной обедненной смеси.Выбросы углеводородов (УВ) поддерживаются на уровне, эквивалентном стандартному процессу искрового зажигания. Активное зажигание MAHLE Jet Ignition® (с заправкой в ​​основную камеру PFI) выделяет немного больше твердых частиц по сравнению с двигателем PFI, но их количество значительно меньше по сравнению с двигателем DI.

Как в «пассивном», так и в «активном» вариантах, форкамера была разработана таким образом, что она способна обеспечивать сопоставимую работу по задержке искры на холостом ходу и нагреву катализатора и подавать выбросы газа в центральную свечу зажигания в стехиометрических условиях, без Требование наличия второго воспламенителя в основной камере.

MJI увеличивает скорость горения и расширяет стабильный диапазон разбавления, поэтому он может работать с широким диапазоном типов топлива и является идеальной технологией для будущих низкоуглеродных топлив с особыми эксплуатационными требованиями. Например, водород требует высокого уровня разбавления, чтобы свести к минимуму вероятность аномального сгорания и предотвратить механическое повреждение двигателя. Двигатели MJI H ₂ продемонстрировали способность достигать высоких уровней мощности при сопоставимых выбросах CO ₂ от скважины до колеса с эквивалентными топливными элементами.

MAHLE Jet Ignition® — это новая захватывающая система сгорания, которая обеспечивает большой потенциал для дальнейшего снижения выбросов CO ₂ в бензиновых двигателях последнего поколения.

MAHLE Jet Ignition® Passive [PDF; 545 KB]

MAHLE Jet Ignition® Active [PDF; 429 КБ]

Доступ к дополнительному контенту

Frontiers | Система, позволяющая смешивать контролируемое сжигание с высокооктановым топливом с использованием форкамеры и прямого инжектора высокого давления

Введение

Мотивация: необходимость в двигателях с регулируемым сгоранием с чистым смешиванием

Транспорт — это сердце мировой экономики.Ожидается, что в ближайшие два десятилетия мировой спрос на энергию для транспорта вырастет примерно на 25% (ExxonMobil 2020). Большая часть роста приходится на страны, не входящие в ОЭСР, благодаря их развивающейся инфраструктуре и экономике. Однако даже в странах ОЭСР прогнозируется рост коммерческих перевозок. Таким образом, во всем мире существует острая потребность в повышении эффективности, сокращении выбросов и повышении устойчивости транспорта.

Перед растущим транспортным сектором стоят сложные задачи.Из-за большого спроса на энергию есть опасения по поводу потребления нефти и выбросов парниковых газов (ПГ). Кроме того, необходимо сократить и контролировать такие критерии загрязнителей, как оксиды азота (NOx), твердые частицы (ТЧ) и летучие органические соединения (ЛОС), которые оказывают разрушительное воздействие на качество воздуха на местном и глобальном уровнях. Из-за прямой корреляции между транспортировкой и экономическим ростом, особенно коммерческим транспортом, стоимость новых технологических инноваций должна быть масштабируемой, при этом удовлетворяя потребности клиентов в общей стоимости владения, производительности, надежности, долговечности и долговечности.

Похоже, что не будет «серебряной пули» или единого решения, которое решало бы все эти проблемы, из-за огромного масштаба проблемы. Полностью аккумуляторные электрические автомобили и автомобили на водородных топливных элементах привлекательны с точки зрения выбросов местных загрязняющих веществ и могут снизить выбросы парниковых газов по сравнению с ДВС, если электричество, используемое для зарядки аккумулятора или производства водорода, было получено из источника с низким содержанием CO ₂ . Однако важно помнить, что эти технологии могут не быть оптимальным решением для всех транспортных приложений и иметь проблемы с масштабируемостью из-за их высокой стоимости и отсутствия инфраструктуры.

В секторе тяжелых условий эксплуатации электрическому грузовику класса 8 с полной аккумуляторной батареей, по оценкам, потребуется аккумуляторная батарея мощностью ∼1000 кВт-ч, которая будет стоить не менее 125000 долларов и весит не менее 13000 фунтов. Благодаря современному быстрому зарядному устройству для зарядки этой батареи потребуется 12 часов (Kalghatgi, 2018). Стоимость одного только аккумуляторного блока аналогична общей стоимости грузовика с дизельным двигателем. Кроме того, батареи сделаны из драгоценных природных ресурсов, таких как литий и кобальт, и было показано, что перевод всех транспортных средств на аккумуляторную электроэнергию маловероятен с точки зрения поставок полезных ископаемых (Olivetti et al., 2017). Наконец, электромобили — это не автомобили с нулевым уровнем выбросов. Требуется полный анализ жизненного цикла продукта, и на данном этапе неясно, есть ли большое преимущество с точки зрения сокращения выбросов CO ₂ .

Водородные топливные элементы — еще одна привлекательная технология, когда речь идет о сокращении местных выбросов загрязняющих веществ. Важно помнить, что водород — это просто энергоноситель, как и электричество. Таким образом, для массового увеличения производства водорода потребуется значительный рост электрической сети для производства зеленого водорода, как и в случае с электричеством для аккумуляторов.Дополнительная проблема с водородом — хранение топлива и мобильность. Водород — легкий газ и имеет очень небольшую удельную энергию в расчете на объем. Его сложно эффективно обрабатывать и транспортировать. Потребуются очень большие инвестиции в инфраструктуру для хранения водорода, транспорта и заправочных станций, а также в электрическую сеть для масштабирования транспортных средств на водородных топливных элементах. В недавнем исследовании оценивались затраты, связанные с переводом всех транспортных средств в Китае на аккумуляторную электроэнергию или водородные топливные элементы в 2050 году.Инвестиции в инфраструктуру, связанные с аккумуляторными электромобилями, составят ~ 1 триллион долларов, а для водорода — ~ 3 триллиона долларов (Shih et al., 2018). Это огромные инвестиции, которые вряд ли произойдут своевременно, и необходимость снижения воздействия транспорта на окружающую среду является насущной.

Существует неизбежная необходимость сократить потребление ископаемого топлива. Этого необходимо будет достичь с помощью сочетания технологий, одной из которых является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). За последние несколько десятилетий ДВС претерпел огромные изменения, направленные на снижение выбросов и повышение топливной экономичности.Эти инвестиции не следует выбрасывать, а, скорее, общество должно продолжать улучшать эти двигатели и инвестировать в топливо и стратегии сжигания, которые отвечают целям общества по выбросам и снижению изменения климата, при этом по-прежнему используя нашу существующую инфраструктуру жидкого топлива. Это кажется наиболее прагматичным, доступным и простым подходом к снижению воздействия на окружающую среду и обеспечению устойчивости транспорта в будущем.

Чистое сжигание, возобновляемое жидкое биотопливо имеет большой потенциал для сокращения выбросов NOx, сажи и жизненного цикла CO. ₂ выбросы от ДВС.В настоящее время биотопливо в основном производится из различных источников биомассы, таких как сельскохозяйственные культуры, травы и водоросли. В более долгосрочной перспективе такие технологии, как солнечное топливо, производимое из секвестрированного CO ₂ , являются отличными кандидатами для закрытия углеродного цикла и создания большого количества углеродно-нейтрального топлива. Солнечное топливо по сути имитирует биологический процесс фотосинтеза, при котором CO ₂ , вода и солнечный свет используются для создания источника топлива. По сути, солнечное топливо хранит солнечную энергию в своих связях и, таким образом, является носителем энергии, как батареи и водород.Однако они являются более привлекательными энергоносителями, поскольку с ними легко обращаться, они обладают высокой энергоемкостью и легко вписываются в существующую топливную инфраструктуру. Самым простым солнечным топливом является метанол (CH ₃ OH), и в данном исследовании он будет рассматриваться как альтернатива дизельному топливу (Shih et al., 2018; Tountas et al., 2019).

Смешивание контролируемого горения с высокооктановым топливом, обеспечиваемое форкамерой

В современном дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, которая самовоспламеняется и создает турбулентное диффузионное пламя.Иногда это называют в просторечии «сжиганием дизельного топлива», но более формально это называется сжиганием с контролируемым смешиванием (MCC), поскольку скорость смешения топлива и воздуха определяет скорость сгорания. Есть много привлекательных характеристик двигателей, в которых используется этот процесс сгорания. Двигатели MCC работают на обедненной смеси с высокой степенью сжатия, что обеспечивает высокий термодинамический КПД и высокий КПД сгорания. Двигатели MCC устойчивы к изменяющимся условиям окружающей среды, управляемы и могут обеспечивать очень высокий крутящий момент на низких оборотах, потому что детонация и преждевременное зажигание выхлопных газов не являются проблемой из-за отсутствия предварительно смешанного топлива.

Более чистые возобновляемые виды топлива, такие как спирты, обычно устойчивы к самовоспламенению (т. Е. Имеют высокое октановое число) и поэтому обычно используются в двигателях с предварительным смешиванием заряда с искровым зажиганием (SI). Двигатели SI имеют много недостатков, таких как работа с ограничением пикового крутящего момента с ограничением детонации, боязнь преждевременного зажигания на низкой скорости, низкая плотность крутящего момента, плохая реакция мгновенного крутящего момента, высокие уровни циклической изменчивости и относительно низкий тепловой КПД. Преимущественно предварительно смешанные низкотемпературные режимы горения (LTC), такие как воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI) и воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI), показали высокую эффективность и низкие выбросы NOx и сажи при использовании высокооктанового топлива, но по-прежнему имеют проблемы с управляемостью, рабочим диапазоном нагрузок и эффективностью сгорания (Демпси и др., 2013b; Демпси и др., 2014). Таким образом, представляет интерес разработка технологий, которые могут использовать высокооктановые топлива в режиме MCC.

Westport Innovations Inc. разрабатывает двухтопливный концентрический игольчатый инжектор для решения этих проблем в двигателях большой мощности, позволяя осуществлять контролируемое сгорание без предварительного смешивания с природным газом. Технология прямого впрыска высокого давления (HPDI) Westport использует сжиженный природный газ (СПГ) и дизельное топливо в единственном инжекторе (McTaggart-Cowan et al., 2014; McTaggart-Cowan et al., 2015; Мамфорд и др., 2017). Концепция HPDI впрыскивает пилотное количество дизельного топлива в конце такта сжатия. Дизель легко воспламеняется и увеличивает температуру в цилиндре, особенно возле наконечника форсунки. Затем, около верхней мертвой точки, инжектор подает природный газ под высоким давлением, который быстро воспламеняется из-за сгорания пилотного дизельного топлива, что приводит к контролируемому сгоранию природного газа без предварительного смешивания.

Практическим ограничением технологии HPDI является необходимость в двух топливных системах высокого давления, что является сложным и дорогостоящим.Kammel et al. (Kammel et al., 2019) разработали инновационную систему для решения этой проблемы, которая представляет собой систему сгорания HPDI с форкамерным зажиганием, для которой не требуется дизельное топливо, только природный газ. В этой системе кольцевой объем форкамеры вставлен в отверстие инжектора, и единственный прямой инжектор, в который подается природный газ высокого давления, установлен по центру через центр кольцевой форкамеры. Kammel et al. Первоначально эта система была разработана с использованием моделирования CFD, и моделирование показало, что концепция однотопливного HPDI с предкамерным воспламенением приводит к контролируемому сгоранию природного газа со смешиванием, что дает характеристики двигателя, аналогичные характеристикам дизельного двигателя.Последующее исследование Зеленки и соавт. (Зеленка и др., 2020) экспериментально продемонстрировал концепцию сжигания природного газа HPDI с форкамерным зажиганием на большом одноцилиндровом исследовательском двигателе объемом 6 л. Они смогли экспериментально показать, что концепция обеспечивает характеристики сгорания дизельного двигателя, такие как высокий тепловой КПД и точное управление началом сгорания и скоростью выделения энергии сгорания. Концепция предкамерного HPDI привела к более высоким выбросам CO и UHC, но более низким выбросам NOx.По-прежнему существует много практических проблем с топливом СПГ, например, с удаленным газом и погруженным криогенным насосом высокого давления. Даже с учетом последних технологических достижений системы СПГ с прямой закачкой обычно работают с пиковым давлением закачки 500–600 бар (McTaggart-Cowan et al., 2015; Mumford et al., 2017; Zelenka et al., 2020).

Представляет интерес разработка этой концепции для традиционного жидкого топлива, которое проще в обращении и транспортировке в существующей глобальной инфраструктуре.Кроме того, топливная система высокого давления двигателя будет более традиционной и легко сможет обеспечить давление впрыска более 2500 бар, что обеспечит эксплуатационную гибкость, более высокую эффективность и снижение выбросов в цилиндрах во время работы MCC. На рисунке 1 показано, как эта концепция может быть реализована в обычном поршневом двигателе с одним источником топлива. В данном исследовании эта концепция будет называться форкамерной управляемой смесью с контролируемым сжиганием (PC-MCC).

РИСУНОК 1 .Форкамера позволила реализовать концепцию контролируемого сжигания смеси (PC-MCC).

Топливо должно быть достаточно летучим, чтобы обеспечить испарение и избежать коксования или возгорания лужи в форкамере. Кроме того, топливо должно иметь достаточно высокое сопротивление самовоспламенению (т. Е. С высоким октановым числом), чтобы избежать преждевременного воспламенения в форкамере. Форкамерное зажигание запускается свечой зажигания, чтобы обеспечить адекватный и повторяемый контроль над процессом форкамерного сгорания. Бензиноподобное топливо, пропан, СПГ и спирты, такие как метанол, этанол, пропанол и бутанол, среди прочего, являются отличными кандидатами для этой концепции.

Это исследование было сосредоточено на метаноле. Метанол является привлекательным биотопливом, поскольку его можно производить из различных источников биомассы, и он является самым простым солнечным топливом будущего (Bromberg and Cheng 2010; Shih et al., 2018). Из-за высокой теплоты испарения и высокой устойчивости к самовоспламенению довольно сложно создать надежную работу МКЦ с метанолом. Таким образом, в этом исследовании демонстрируется стратегия PC-MCC с метанолом, поскольку он будет одним из самых сложных видов топлива для воспламенения.Однако эта концепция считается гибкой и применимой к любому топливу с достаточной летучестью и устойчивостью к самовоспламенению.

В этой работе проводится сравнение между традиционным дизельным сжиганием (CDC), контролируемым сжиганием метанола с добавкой цетанового улучшителя (MCC-MD) и концепцией контролируемого сжигания с включенным смешиванием (PC-MCC) с чистым метанольным топливом. . Экспериментальные данные двигателя были получены от одноцилиндрового дизельного двигателя при работе CDC и MCC-MD.Была построена CFD-модель двигателя, и модель была проверена на точность прогнозирования процессов воспламенения и сгорания во время работы CDC и MCC-MD. Затем модель CFD была использована для демонстрации и изучения концепции PC-MCC с метанолом. Были смоделированы и проанализированы параметрические изменения размера форкамеры и диаметра прохода. Наконец, устойчивость процесса горения, которая определяется как нечувствительность процесса горения к граничным условиям, была оценена для трех стратегий горения.

Одноцилиндровый экспериментальный двигатель

Эксперименты проводились на четырехтактном дизельном двигателе на базе платформы General Motors (GM) объемом 1,9 л. В таблице 1 показаны геометрия двигателя и технические характеристики топливных форсунок. Лаборатория экспериментальных двигателей находится в Центре исследований двигателей Университета Висконсин-Мэдисон. Двигатель имеет топливную систему Common Rail высокого давления. Прямой инжектор (DI), использованный в этом исследовании, представлял собой Bosch CRI2.2, который установлен по центру в цилиндре двигателя.Чаша поршня представляла собой стандартный дизельный поршень GM 1,9 л, степень сжатия которого составляла 16,7, и форма чаши с возвратным входом, которая была обычной для дизельных двигателей малой мощности этого года выпуска.

ТАБЛИЦА 1 . Технические характеристики одноцилиндрового двигателя объемом 1,9 л и топливной форсунки General Motors.

Для каждой установившейся рабочей точки было получено 300 последовательных циклов данных о давлении в цилиндре. Данные о давлении каждого отдельного цикла сглаживались с использованием фильтра нижних частот ряда Фурье с функцией спада по Гауссу, имеющей 100% пропускание от 0 до 6 кГц и снижение до 1% на частоте 8 кГц.Эти частоты немного выше, чем в первом режиме колебаний цилиндра этого двигателя. Это делается для того, чтобы сохранить как можно больше информации в данных о давлении в цилиндре, но при этом отфильтровать высокочастотный шум, который содержит очень мало полезной информации и затрудняет интерпретацию вычисленной скорости тепловыделения (Brunt et al., 1998; Dempsey et al. др., 2019).

После фильтрации кривые давления в цилиндре использовались для расчета кажущейся скорости тепловыделения (AHRR) для каждого отдельного цикла.AHRR — это, по сути, скорость химического тепловыделения за вычетом скорости потери тепла на стенки камеры сгорания и определяется как

, где P — давление в цилиндре, V — объем цилиндра, γ — отношение удельных теплоемкостей, а θ — угол поворота коленчатого вала. В этой работе предполагается, что γ является постоянной равной 1,33. По AHRR можно рассчитать накопленное тепловыделение. Рассчитываются параметры фазы горения, такие как CA10, CA50 и CA90, которые представляют положение угла поворота коленчатого вала, при котором накопленное тепловыделение достигло 10%, 50% и 90% от своего максимального значения, соответственно.Общий указанный цикл включает только такты сжатия и расширения, от -180 ° до 180 ° ATDC, где 0 ° ATDC представляет верхнюю мертвую точку хода сжатия. Общий цикл представляет интерес при изучении стратегий сгорания двигателя, поскольку он фокусируется на термодинамике цикла и не включает вспомогательные воздействия, такие как трение и накачивание. Общее указанное среднее эффективное давление (IMEPg) было рассчитано как

, где V _d — рабочий объем двигателя.Общий показанный КПД (GIE) измеряет эффективность процессов сгорания и отвода работы и включает влияние термодинамики рабочего тела, теплопередачи, неполного сгорания и прорыва цилиндров. ЭДД был рассчитан как

, где м _{топливо} — масса впрыскиваемого топлива за цикл, а LHV _{топливо} — нижний нагрев. стоимость топлива.

В этом исследовании был исследован единственный установившийся режим работы двигателя со средней нагрузкой: 1900 об / мин и ∼10 бар IMEPg.Были проведены две экспериментальные кампании — одна с дизельным топливом DI, а другая с DI метанолом, смешанным с 12% -ным по массе ди-трет-бутилпероксидом (DTBP). Свойства этих видов топлива показаны в таблице 2. Дизельное топливо было топливом для насосов, которое было проанализировано независимой лабораторией для определения его свойств. Метанол был приобретен у VP Racing Fuels и представляет собой продукт, обозначенный как M1, и по своим свойствам он соответствует чистому метанолу у Heywood (Heywood 1988).

ТАБЛИЦА 2 .Свойства топлива для насосного дизельного топлива, метанола и ди-трет-бутилпероксида (ДТБП).

DTBP — это коммерчески доступная добавка к топливу, которая используется в дизельном топливе для увеличения цетанового числа (Schwab et al., 1999). Он также был изучен в качестве топливной добавки для повышения реакционной способности высокооктанового топлива для использования в усовершенствованных режимах сгорания, таких как HCCI и RCCI (Mack et al., 2005; Splitter and Hanson, 2010; Kaddatz et al., 2012 ; Демпси и др., 2013а). Демпси и др. использовали эксперименты с обедненным двигателем HCCI, чтобы охарактеризовать влияние DTBP на реактивность высокооктановых топлив, таких как бензин, метанол и этанол (Dempsey et al., 2013). Реакционная способность базового топлива, смешанного с цетановым улучшителем, была оценена как через — число эффективного первичного эталонного топлива (PRF), которое определяется путем проведения экспериментов с топливами PRF в согласованных рабочих условиях. Смешанный с метанолом 12% DTBP по массе имел эффективное число PRF (т.е. октановое число) ~ 72.

Экспериментальные рабочие условия показаны в Таблице 3. Оба рабочих режима представляют собой стратегии сгорания без предварительного смешивания, контролируемые смешением, которые используют однократный впрыск около верхней мертвой точки.В обычном режиме сгорания дизельного топлива (CDC) использовался обедненный общий эквивалентный коэффициент без внешней рециркуляции выхлопных газов (EGR), давление впрыска 800 бар и условия впуска, которые характерны для дизельного двигателя с турбонаддувом и охладителем наддувочного воздуха. Одномерная имитационная модель цикла (GT-Power) двигателя была построена для прогнозирования условий захваченного цилиндра при закрытии впускного клапана (IVC) (Dempsey et al., 2013). Было замечено, что существует линейная зависимость между температурой расширительного бачка на впуске и температурой захваченного газа в IVC, которая составляет

, где T _ivc — расчетная температура газа в цилиндре при IVC, а T _{на впуске} — заданное граничное условие для впускного расширительного бачка температура. Это соотношение используется для инициализации моделирования CFD в IVC.

ТАБЛИЦА 3 . Экспериментальные условия эксплуатации одноцилиндрового двигателя GM 1,9 л.

Метанол, смешанный со стратегией DTBP, обозначенный как MCC-MD, был аналогичен с двумя важными отличиями, которые проистекают из свойств топлива.Чтобы добиться аналогичного начала сгорания, стратегия MCC-MD требовала комбинации более раннего начала впрыска (SOI) и более высокой температуры на впуске. КНИ был увеличен на три градуса угла поворота коленчатого вала (CAD), а температура на впуске увеличилась почти вдвое до 111 ° C. Это проблема использования высокооктанового топлива в двигателях с воспламенением от сжатия — они требуют повышенных температур на впуске, чего может быть сложно достичь на практике при сохранении высокой эффективности системы двигателя (Jun et al., 2007; Kumar et al., 2017). Это исследование демонстрирует, что концепция PC-MCC устраняет потребность в повышенных температурах всасывания с высокооктановым топливом.

Форсунка CRI2.2 DI, которая использовалась в экспериментах с двигателем, была испытана на трубчатом измерителе скорости впрыска (ROI) Bosch (Bosch 1966; Bower and Foster 1991). Измерения рентабельности инвестиций проводились с дизельным топливом при различных давлениях в рампе и длительностях впрыска, все с фиксированным противодавлением в трубке 40 бар. Результаты этих экспериментов по окупаемости инвестиций и более подробную информацию о том, как они проводились, можно найти у Демпси (Dempsey 2013).Измерения рентабельности инвестиций, полученные с дизельным топливом для форсунки CRI2.2, используются непосредственно в симуляциях дизельного топлива CFD. Общая форма измеренной рентабельности инвестиций была сохранена на основе данных о впрыске дизельного топлива, но профиль был изменен для метанола с учетом плотности топлива и большей продолжительности впрыска. Очевидно, что это предположение потребует более тщательного изучения в будущем.

Вычислительное моделирование гидродинамики

В этой работе одноцилиндровый дизельный двигатель был смоделирован с использованием кода моделирования вычислительной гидродинамики (CFD) CONVERGE версии 2.3.16. CONVERGE использует модифицированный декартов метод сечения ячеек, чтобы исключить необходимость в том, чтобы вычислительная сетка соответствовала интересующей геометрии. Этот подход позволяет создавать ортогональные сетки и автоматизирует процесс создания сетки (Senecal et al., 2007). Подробное описание всех моделей, использованных в этой работе, можно найти в руководстве CONVERGE (Richards et al., 2016). Двигатель считается осесимметричным относительно оси цилиндра, поэтому использовалась геометрия сектора 1/7 (т.е. угол сектора 51,4 °).

Частицы жидкого топлива впрыскиваются в виде сфер с тем же диаметром, что и эффективная площадь отверстия сопла форсунки, но представляют собой распределение диаметров капель топлива.В газовой фазе Эйлера решаются усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса (RANS) для определения полей скорости и давления в цилиндре двигателя. Незамкнутый тензор напряжений в уравнении количества движения RANS моделируется турбулентной вязкостью, которая добавляется к молекулярной вязкости. Здесь турбулентная вязкость моделируется с использованием модели турбулентности k-ε группы повторной нормализации (RNG). Рекомендуемые константы модели, опубликованные Convergent Science, используются в этом исследовании (Richards et al., 2016). Эта модель турбулентности была тщательно проверена для RANS-моделирования контролируемого смешения сгорания дизельного топлива (Dempsey et al., 2018).

На рис. 2 показана смоделированная геометрия сектора для двигателя GM 1,9 л в рабочих условиях CDC. На рисунке показано место впрыска пакета жидкого топлива и показаны настройки динамической вычислительной сетки, используемые в модели. Использовалось разрешение базовой сетки 1,4 мм. Все поверхности цилиндров заделаны одним слоем ячеек в 0.Разрешение 7 мм. Коническая область длиной 10 мм была заделана ячейками 0,35 мм рядом с соплом инжектора для устранения высокоскоростной струи. Наконец, адаптивное уточнение сетки (AMR) CONVERGE использовалось для разрешения градиентов температуры и скорости с разрешением 0,35 мм. Предыдущие исследователи показали, что эти модели разбрызгивания и перемешивания лагранжевой капли, эйлеровой жидкости чувствительны к разрешающей способности сетки Эйлера (Abani et al., 2008; Wang et al., 2010; Dempsey et al., 2012). Исследования показали, что использование установки модели, аналогичной этой, приводит к приемлемой сходимости сетки длины отрыва и толщины зоны реакции для дизельного распылителя с размером ячеек 0.35 мм (Senecal et al., 2013a; Senecal et al., 2013b; Pomraning et al., 2014). Таким образом, в данной работе он использовался как минимальный размер ячейки.

РИСУНОК 2 . Секторное моделирование рабочего состояния CDC, иллюстрирующее настройки расчетной сетки. Вертикальная плоскость среза, окрашенная в зависимости от температуры газа на оси распыления при 8 ° ВМТ.

Физические свойства (то есть плотность, поверхностное натяжение, давление пара, теплота испарения и т. Д.) Жидкого дизельного топлива определяются как отдельный компонент со свойствами из предопределенной базы данных свойств жидкости CONVERGE: DIESEL2 (Richards et al., 2016). Физические свойства смеси метанол / DTBP приняты за чистый метанол. После испарения в газовую фазу дизельное топливо химически моделируется как н-гептан, а смесь метанол / DTBP обрабатывается как таковая, предписанная бинарная смесь метанола и DTBP.

Используемая модель горения представляет собой непосредственно интегрированную химическую кинетику, которая решается с помощью химического решателя CONVERGE SAGE (Richards et al., 2016). Каждая ячейка CFD рассматривается как хорошо перемешиваемый гомогенный химический реактор.Не существует подсеточной модели, учитывающей химические взаимодействия турбулентности. В качестве модели химической кинетики использовалась модель Wang et al. (Ван и др., 2014). Это скелетный механизм, состоящий из 80 видов и 349 путей элементарных реакций. Механизм включает первичные эталонные топлива (PRF) н-гептан и изооктан, а также метанол, этанол и ди-трет-бутилпероксид (DTBP). Этот механизм был подтвержден Wang et al. (Wang et al., 2014) для прогнозирования воспламенения и последующего сгорания при работе двигателя HCCI со смесями PRF и топливными смесями спирт / DTBP.Механизм точно предсказал влияние добавки DTBP на задержку зажигания.

В этой работе будет использоваться кислородный эквивалентный коэффициент ( Φ _ox ). Коэффициент эквивалентности кислорода рассчитывается в каждой ячейке CFD как

, где N _i — количество молей видов i и η _{C, i} , η _{H, i} , и η _{O, i} — количество углерода (C), атомы водорода (H) и кислорода (O) в образцах и соответственно (Richards et al., 2016). Для чистого углеводородного топлива отношение эквивалентности на основе кислорода и классическое отношение эквивалентности на основе отношения воздух / топливо идентичны. Однако для насыщенного кислородом топлива Мюллер показал, что эквивалентное отношение на основе кислорода отличается от эквивалентного отношения на основе воздуха / топлива. Метод на основе кислорода является более подходящей мерой мгновенной близости смеси реагентов к химической стехиометрии (Mueller 2005).

На рис. 3 сравниваются экспериментальное давление в цилиндре и AHRR с предсказанными с помощью модели CFD для работы CDC и MCC-MD.AHRR из модели CFD рассчитывается точно так же, как описано ранее для экспериментов, с использованием того же полосового фильтра и постоянного коэффициента теплоемкости. В обеих моделях задержка воспламенения прогнозируется точно, но количество тепловыделения во время «всплеска с предварительным смешиванием», который является первой фазой контролируемого горения подмешиванием (декабрь 1997 г.), переоценивается с помощью моделирования CFD. Это говорит о том, что скорость смешения завышена во время периода задержки воспламенения. Это характерно для моделей RANS CFD, в которых используется хорошо перемешанный реактор, из-за искусственного избыточного перемешивания в каждой дискретной ячейке.Фаза сгорания с контролируемым перемешиванием хорошо прогнозируется в обеих моделях как до конца впрыска, так и после окончания впрыска.

РИСУНОК 3 . Давление в цилиндре и AHRR из экспериментов с двигателем GM 1,9 л и моделирование CFD при ∼10 бар IMEPg для работы CDC (слева) и MCC-MD (справа) .

Также на Рисунке 3 показано сравнение экспериментального и предсказанного CFD ЭДД. Модель CFD завышает ЭДД для обеих операционных стратегий на ~ 1% абсолютного значения.Тем не менее, тенденция к небольшому снижению ЭДД на ~ 1% абсолютного значения от стратегии CDC к стратегии MCC-MD достаточно хорошо отражена в моделировании. Предполагается, что это небольшое снижение эффективности связано с более высокими потерями теплопередачи для стратегии MCC-MD, происходящими из более крупного случая тепловыделения предварительно смешанного типа и более длительной продолжительности впрыска, что может привести к продолжительному периоду высокой теплопередачи в цилиндрах. коэффициенты у стен.

В оставшейся части этого исследования используется моделирование CFD, чтобы продемонстрировать новую предкамерную стратегию контролируемого горения для высокооктанового топлива и продемонстрировать его желаемые характеристики в отношении устойчивости к горению.На данном этапе разработки концепции выбросы загрязняющих веществ выходят за рамки, и поэтому прогнозы выбросов на основе моделирования CFD отображаться не будут.

CFD-моделирование контролируемого горения с включенным перемешиванием в форкамере

CFD-моделирование использовалось для демонстрации концепции использования активно заправляемой кольцевой форкамеры для зажигания спрея метанольного топлива с прямым впрыском, как показано на рисунке 1. На рисунке 4 показано, как геометрия сектора CFD Модель была модифицирована для включения кольцевой форкамеры и прохода.При добавлении кольцевой форкамеры и канала высота сжатия двигателя, которая представляет собой расстояние между верхней частью днища поршня и пожарной частью в ВМТ, регулируется для поддержания геометрической степени сжатия (CR) 16,7. Принимая во внимание допущение о вертикальной осесимметрии, эта модель по своей сути предполагает, что существует один канал для каждого струи распыления DI, что означает семь проходов и семь струй распыления DI в этой модели. Прямо над каждым факелом распыления DI должно быть горячее пламя форкамеры, служащее источником воспламенения.Мы надеемся, что это снизит проблемы, связанные с циклической изменчивостью воспламенения каждого шлейфа метанола. Мюллер и др. изучали контролируемое горение метанола при помощи свечи накаливания и наблюдали, что с одной свечой накаливания начало горения сильно варьируется, что нежелательно (Mueller and Musculus 2001).

РИСУНОК 4 . Секторная CFD-модель форкамеры позволила реализовать концепцию контролируемого горения при перемешивании (PC-MCC) в ВМТ. Показанная модель имеет диаметр канала предкамеры (D _проход ), равный 1.5 мм и высотой (H _шт ) 20 мм (D1,5 — h30).

В таблице 4 приведены геометрические характеристики всех исследованных форкамер. Диаметр прохода (D _проход ) и высота кольцевой предкамеры (H _pc ) параметрически варьировались в этом исследовании, все с шириной кольцевого пространства предкамеры (W _pc ), установленной на 5 мм. Объем предкамеры в процентах от объема ВМТ колеблется от 7,6% до 19,1%. На рисунке 5 показаны более подробные сведения о настройке моделирования CFD для моделирования PC-MCC.Кольцевой форкамер наматывается на расположенный по центру прямой инжектор Common Rail. Схема прямого инжектора показана, чтобы помочь визуализировать систему, но не имеет никакого значения для моделирования. Для моделирования PC-MCC используется дополнительный уровень детализации сетки. Поверхность прохода заделана двумя слоями ячеек 0,175 мм для дальнейшего улучшения процессов потока, горения и теплопередачи в проходе.

ТАБЛИЦА 4 . Варианты конструкции кольцевой форкамеры и прохода, смоделированные с помощью CFD-модели.

РИСУНОК 5 . Иллюстрация установки моделирования CFD для форкамеры позволила моделировать контролируемое горение при смешивании (PC-MCC) с проходом D = 1,5 мм и H _pc = 20 мм (слева) Вертикальная плоскость разреза на оси распыления, окрашенная кислородом на основе отношения эквивалентности при синхронизации зажигания ПК (справа) Вертикальная плоскость среза на оси распыления, окрашенная в зависимости от температуры газа в начале деионизированного метанола.

В CFD-моделировании PC-MCC в верхней части кольцевой форкамеры вводится источник энергии для имитации свечи зажигания.Источником энергии является небольшая сфера диаметром 1,0 мм, которая на 1,0 мм выступает в верхнюю часть форкамеры и центрируется по ширине кольцевого пространства. Свеча зажигания концептуально проиллюстрирована на рисунке 5. Источник выделяет небольшое количество энергии в двух фазах, чтобы имитировать пробой и фазу дуги свечи зажигания (Richards et al., 2016). Учитывая, что это моделирование секторов, наличие источника искры в кольцевой форкамере вне центральной оси домена означает, что во всей форкамере будет семь различных свечей зажигания.Это не то, что предназначено для этой концепции. Скорее, как показано на рисунке 1, он предназначен для использования только одного источника искрового зажигания. Влияние семи различных мест воспламенения, вероятно, приведет к завышению прогноза скорости горения в форкамере, но все же позволяет этой простой модели CFD обеспечить доказательство концепции этой стратегии горения и иллюстрирует ее сильные и слабые стороны.

Моделирование PC-MCC использует те же рабочие условия, что и стратегия MCC-MD в таблице 3, с некоторыми заметными различиями.Начальная температура газа при IVC (т.е. начало моделирования CFD) в форкамере и проходе была установлена ​​на 450 К. Это оценка, но она была установлена ​​относительно высокой, чтобы учесть, что эти области останутся горячими по сравнению с предыдущим циклом. Начальная температура основной камеры была установлена ​​на уровне 360 К. Это демонстрирует, что концепция PC-MCC не требует высоких уровней нагрева на входе для высокооктанового топлива. В этом случае имитируемая температура впускного расширительного бачка составляет 63 ° C, как и при работе CDC.

Проход и основная камера сгорания инициализируются сухим воздухом (21% O ₂ и 79% N ₂ по молям). Для всех симуляций PC-MCC, проведенных в этом исследовании, предкамера была инициализирована гомогенной смесью метанола и сухого воздуха с коэффициентом эквивалентности на основе кислорода 3,7. Это произвольное значение, но будет показано, что это приводит к обедненной, но воспламеняемой смеси в форкамере в момент зажигания. Эта инициализация предкамеры является упрощением для демонстрации концепции.На практике это будет топливная форсунка, которая подает топливо в форкамеру во время такта сжатия. Учитывая, что все форкамеры начинаются с Φ _ox 3,7, общая заправка метанолом в форкамеры зависит от объема форкамер. В форкамерах высотой 20 мм и объемом 4,7 см3 использовалось 7,5 мг / цикл метанола. Предварительные камеры с высотой 10 мм, 15 мм и 25 мм имели количество топлива в форкамеру 3,7 мг / цикл, 5,6 мг / цикл и 9,4 мг / цикл, соответственно. Эти количества топлива в форкамере относятся к полному кольцевому пространству форкамеры, а не только для геометрии сектора.Наконец, заправка метанолом DI оставалась фиксированной на уровне 49,1 мг / цикл с временным интервалом SOI -4,9 ° ATDC.

Как показано слева на Рисунке 5, во время такта сжатия воздух из основной камеры проталкивается вверх в форкамеру, создавая постепенно обедненную смесь на протяжении всего процесса сжатия. При синхронизации зажигания в форкамере (-10 ° ВМТ) смесь в форкамере становится неоднородной. Смесь наиболее бедная прямо над проходом, а в правом нижнем углу форкамеры находится смесь, близкая к стехиометрической.На свече зажигания Φ _ox составляет ∼0,5 для этой конструкции форкамеры. На рис. 6 показана форкамера, усредненная по пространству Φ _ox во время такта сжатия для различных форкамер. Все случаи начинались с гомогенного Φ _ox 3,7 на НПВ и постепенно становились более бедными во время сжатия. При синхронизации зажигания (-10 ° ATDC) среднее значение Φ _ox в форкамере колеблется от ∼0.От 45 до ∼0,65. Это повлияет на скорость горения, температуру пламени и скорость повышения давления в форкамере.

РИСУНОК 6 . Изменение пространственно усредненного отношения эквивалентности на основе кислорода ( Φ _ox ) в форкамере во время такта сжатия для каждой исследованной геометрии форкамеры.

Демонстрация контролируемого сжигания с включенным смешиванием (PC-MCC) с использованием чистого метанольного топлива

Для иллюстрации концепции PC-MCC результаты моделирования CFD показаны на рисунке 7 с использованием форкамеры высотой 20 мм и диаметром прохода 1.5 мм. В нижней части рисунка 7 показано давление в форкамеру и в основной камере, скорость тепловыделения (HRR) в форкамеру и в основной камере, а также профиль окупаемости метанола в DI в зависимости от угла поворота коленчатого вала. В верхнем ряду рисунка показаны изображения прогнозируемой температуры газа в цилиндрах. Имеются две плоскости разреза, одна вертикальная и одна на зонтичном углу форсунки, обе соприкасаются с осью распыления DI.

РИСУНОК 7 . Форкамера с управляемым смешиванием (PC-MCC) работала на чистом метаноле.Высота форкамеры (H _шт ) 20 мм и диаметр прохода (D _проход ) 1,5 мм. Время зажигания в предкамере -10 ° ATDC и DI-SOI метанола -4,9 ° ATDC.

Во время сжатия давление в форкамере немного отстает от основной камеры, что ожидается, поскольку масса перемещается из основной камеры в форкамеру через проход. Если топливо имеет высокое сопротивление самовоспламенению, то преждевременное зажигание в форкамере не должно вызывать беспокойства. При -10 ° ATDC источник искрового зажигания начинается в центре верхней части форкамеры.Прогнозируется, что продолжительность тепловыделения в форкамере составит ∼9 CAD, что относительно быстро. Прогнозируется, что продолжительность горения в форкамере будет очень короткой из-за семи различных источников воспламенения, что моделируется геометрией сектора. Из-за сгорания в форкамере давление в форкамеру повышается до макс. 13 МПа при -3 ° ВМТ, в то время как давление в основной камере составляет 9,5 МПа. Эта разница давлений выбрасывается в виде пламени горячей струи из форкамеры примерно в верхней мертвой точке.

ДИ метанол уже впрыскивается в основную камеру, и форкамерная форсунка почти немедленно воспламеняет топливную струю ДИ метанола и устанавливает событие МКЦ в основной камере.Сгорание в основной камере развивается в пространстве аналогично работе CDC, при этом пламя без предварительного смешивания адвектируется вниз на дно чаши вдоль входящей стенки чаши и вверх в зону сплющивания. Скорость сгорания в основной камере относительно постоянна от начала сгорания до конца сгорания и контролируется скоростью впрыска топлива DI метанола и последующим турбулентным перемешиванием, создаваемым разбрызгиванием, движением поршня и разбрызгиванием / настенное взаимодействие.Это идеальная ситуация для управления процессом сгорания, поскольку его можно адаптировать к конструкции топливного инжектора (количество отверстий, расход и угол распыления), форме чаши поршня, времени впрыска и объемному движению в цилиндре. . Это управляемый процесс сгорания, который является ключевым для реальных двигательных установок.

CFD-моделирование изменений конструкции форкамеры

На рисунке 8 показаны результаты изменения диаметра проходного отверстия от 1,0 до 1.75 мм. В каждом корпусе одинаковое общее рабочее состояние. Каждая форкамера заправляется 7,5 мг / цикл метанола, и 49,1 мг / цикл метанола вводятся напрямую. При времени зажигания (-10 ° ATDC) средние значения Φ _ox находятся в диапазоне от ∼0,65 для самого маленького прохода и ∼0,45 для самого большого прохода, как показано на рисунке 6. Небольшой проход 1,0 мм явно является слишком ограничительный, так как давление в форкамере значительно отстает от давления в основной камере. Это приводит к потерям на «накачку», поскольку масса передается между двумя камерами.Это отражено в низком прогнозируемом CFD GIE 42,7%.

РИСУНОК 8 . CFD предсказал давление и скорость тепловыделения для работы PC-MCC на основе параметрического изменения диаметра прохода. Работа на чистом метанольном топливе.

По мере увеличения размера прохода давление в форкамере более точно соответствует давлению в основной камере, и ЭДД увеличивается с максимальным значением 45,6% для форкамеры диаметром 1,5 мм. Указанная эффективность близка к прогнозируемым значениям CFD для CDC (GIE _CDC = 46.5%) и MCC-MD (GIE _MCC-MD = 46,0%). Считается, что немного более низкая эффективность работы PC-MCC связана с дополнительными потерями теплопередачи в форкамере и проходе, но для подтверждения этого потребуются дополнительные исследования. Эти потери, а также потери при перекачке из камеры в камеру, потенциально могут быть уменьшены за счет уменьшения размера предкамеры и длины прохода.

Другой параметрический вариант конструкции форкамеры сосредоточен на размере форкамеры.Высота предкамеры варьировалась от 10 мм до 25 мм, при этом всегда использовался диаметр прохода 1,5 мм. Подача топлива в форкамеру варьируется в зависимости от размера форкамеры от 3,7 мг / цикл до 9,4 мг / цикл. На рисунке 6 показано, как средние значения Φ _ox в форкамере меняются во время сжатия до момента зажигания. На рисунке 9 показаны результаты моделирования CFD различной высоты предкамеры. Самая короткая форкамера (H _pc = 10 мм) привела к полному пропуску зажигания топлива DI-метанола.Это связано с низкой заправкой форкамеры топливом, в результате чего пламя форкамерной струи было слабым с очень небольшим проникновением в основную камеру. Увеличение высоты форкамеры до 15 мм привело к сгоранию ДИ метанола в основной камере, но с большей задержкой воспламенения ~ 12 CAD по сравнению с более крупными форкамерами, которые имеют задержку воспламенения ДИ метанола ~ 5 CAD. Более длительная задержка зажигания приводит к событию сгорания с частичным предварительным смешиванием, которое дает сопоставимый показатель эффективности, но имеет тенденцию к увеличению шума, создаваемого сгоранием (Dempsey et al., 2016). Форкамера высотой 20 и 25 мм дает очень похожие процессы сгорания, но форкамера большего размера имеет меньшую ЭДД, что, вероятно, связано с высокими потерями теплопередачи в форкамере из-за увеличенной площади поверхности.

РИСУНОК 9 . CFD предсказал давление и скорость тепловыделения для работы PC-MCC на основе параметрического изменения высоты форкамеры. Работа на чистом метанольном топливе.

Последним параметрическим изменением стратегии PC-MCC, исследованной в этом исследовании, было влияние времени зажигания в форкамере.Время зажигания в форкамере изменялось от -25 ° до -10 ° ВМТ с использованием форкамеры высотой 20 мм с проходом диаметром 1,5 мм. Заправка метанолом DI была зафиксирована с использованием тех же ROI и SOI -4,9 ° ATDC, как и на протяжении всего этого исследования. Важно помнить, что коэффициент эквивалентности на основе кислорода в форкамере изменяется в зависимости от времени зажигания, как показано на рисунке 6.

Результаты развертки времени зажигания показаны на рисунке 10. Последнее время зажигания при -10 ° ВМТ. , дает самую короткую задержку воспламенения деионизированного метанола и очень стабильную скорость выделения тепла при перемешивании.По мере увеличения времени зажигания в форкамере скорость тепловыделения в основной камере значительно замедляется, что приводит к постепенному снижению ЭДД. Интересно, что начало горения в основной камере относительно постоянно в течение трех предварительных отсчетов зажигания. На рис. 10 показаны максимальная и средняя температура газа в основной камере в зависимости от угла поворота коленчатого вала для различных моделей синхронизации зажигания. Для последнего момента зажигания -10 ° ВМТ горячее пламя форкамерной струи входит в основную камеру при ∼ −2.5 ° ВМТ, сразу попадая в брызги топлива метанола DI, начавшиеся при -4,9 ° ВМТ. Однако для более продвинутых режимов зажигания пламя форкамерной форсунки входит в основную камеру перед впрыском метанола. В этих случаях струйное пламя служит для предварительного нагрева основной камеры, но не напрямую зажигает струю деионизированного метанола.

РИСУНОК 10 . CFD предсказал A .) Давление и скорость тепловыделения, B .) Максимальную температуру в основной камере и ° C .) средняя температура основной камеры для работы PC-MCC с чистым метанолом за параметрическую развертку времени зажигания в форкамере. Высота форкамеры 20 мм и диаметр прохода 1,5 мм.

Для расширенного времени зажигания струйное пламя входит в основную камеру на несколько градусов угла поворота коленчатого вала после искры, на что указывает быстрое повышение максимальной температуры основной камеры. Пиковая температура струйного пламени зависит от коэффициента эквивалентности в форкамере, который выше для более ранних моментов зажигания, и приводит к более высокой температуре струйного пламени, поступающей в основную камеру.Как только давление в форкамере снижается до уровня основной камеры, выброс горячей струи из форкамеры резко прекращается. Высокотемпературная струя в основной камере быстро перемешивается, и пиковые температуры основной камеры для трех дополнительных моментов времени зажигания сходятся к ~ 1100 K к ВМТ. Это приводит к относительно постоянной задержке воспламенения распыляемого деионизированного метанола, которая больше, чем если бы деионизированный метанол воспламенялся непосредственно пламенем форкамерной струи.

Демонстрация устойчивости к горению форкамерного смесителя. Управляемое горение

Основной целью PC-MCC является разрешение использовать высокооктановое топливо в режиме горения, который сохраняет все преимущества CDC, такие как надежность, согласованность, управляемость, отсутствие -детонационная ограниченная работа и высокий КПД.Устойчивость определяется как процесс сгорания, нечувствительный к граничным условиям двигателя, так что двигатель является устойчивым и не подвержен влиянию различных условий окружающей среды, переходных процессов, колебаний от цилиндра к цилиндру и от цикла к циклу в ограниченных условиях, а также различных процессов впрыска топлива. . Чтобы проиллюстрировать устойчивость к сгоранию, температура IVC в цилиндре широко варьируется в симуляциях CFD для различных изученных стратегий сгорания: CDC с дизельным топливом, MCC-MD с различными смесями метанола и DTBP и PC-MCC с чистым метанолом.Результаты показаны на рисунке 11. На рисунке 11A вторичная ось x иллюстрирует расчетную температуру впускного расширительного бачка, необходимую для достижения предписанной температуры IVC в цилиндре, которая была определена по формуле. 4 с использованием одномерной модели двигателя.

РИСУНОК 11 . A .) CFD предсказал начало горения (CA10) при изменении температуры на впуске для CDC с дизельным топливом, MCC-MD с различными смесями метанола и DTBP и работы PC-MCC с чистым метанолом. B .), C .) И D .) CFD предсказал скорости тепловыделения для различных стратегий сгорания с контролируемым смешиванием в зависимости от температуры всасывания. Моделирование PC-MCC проводилось с предкамерой высотой 20 мм с проходом 1,5 мм.

Обычное сгорание дизельного топлива (CDC) демонстрирует устойчивость к сгоранию, поскольку начало сгорания практически постоянно, в то время как температура на впуске изменялась в диапазоне ∼55 ° C. Работа PC-MCC с чистым метанолом и форкамера высотой 20 мм с 1.Канал диаметром 5 мм также демонстрирует отличную устойчивость к сгоранию в аналогичном диапазоне температур всасывания. Это чрезвычайно важно и предполагает, что стратегия PC-MCC сохраняет нечувствительность к температуре поступления, что является желательной характеристикой.

Операция MCC-MD дает разные результаты. Начало горения показывает значительную чувствительность к температуре всасывания для всех исследованных смесей метанол / DTBP. Поскольку концентрация DTBP снижается с 12% по массе до 0% по массе (чистый метанол), требования к температуре на входе значительно возрастают.Для чистого метанола, чтобы иметь фазировку сгорания, аналогичную работе CDC и PC-MCC, необходимая температура на входе составляет ~ 160 ° C, что довольно высоко и трудно достичь в широком рабочем пространстве в реальных силовых установках.

Наконец, на Рисунке 11 также показаны различные примеры расчетных скоростей тепловыделения, рассчитанных с помощью CFD, в зависимости от изменений температуры на впуске. Режимы CDC и PC-MCC устойчивы к широко изменяющейся температуре всасывания, так как скорость тепловыделения в основной камере практически не изменяется.В случае PC-MCC на тепловыделение в форкамере влияет изменение температуры IVC основной камеры. Вероятно, это результат нескольких факторов. Плотность воздуха в основной камере увеличивается по мере снижения температуры на впуске, таким образом, больше воздуха передается в форкамеру во время процессов сжатия, уменьшая степень эквивалентности в форкамере во время зажигания. Кроме того, когда температура всасываемого воздуха снижается, температура несгоревшего газа в форкамере снижается, что приводит к снижению скорости пламени в форкамере.Начало горения для работы МКЦ-МД весьма чувствительно к температуре захваченной ВАХ. Эта чувствительность приводит к широкому изменению пиковых скоростей тепловыделения во время фазы сгорания с предварительным смешиванием, что приводит к широкому изменению шума двигателя и создает проблемы с управляемостью момента сгорания.

Резюме и заключение

Это исследование было сосредоточено на разработке концепции сжигания, которая позволила бы использовать высокооктановое топливо в стратегии сжигания с контролируемым смешиванием.В концепции использовались кольцевой форкамер и прямой инжектор высокого давления, установленный в центре. Топливом, используемым в этом исследовании, был метанол, который является очень подходящим топливом-кандидатом для этой концепции. Однако концепция PC-MCC является топливной гибкой, пока топливо имеет достаточную летучесть и относительно высокое сопротивление самовоспламенению, чтобы избежать преждевременного воспламенения в форкамере.

В этой работе использовались эксперименты с одноцилиндровым двигателем, чтобы продемонстрировать характеристики смешивания контролируемого сгорания с дизельным топливом (CDC) и смешивания контролируемого сгорания со смесями метанола / DTBP (MCC-MD).Модель CFD была построена для моделирования этих стратегий сжигания, а концепция PC-MCC работала на чистом метаноле. Ниже резюмируются результаты этого расследования.

1. Работа MCC-MD с прямым впрыском метанола, смешанного с 12% по массе. DTBP был успешно использован вместо дизельного топлива в условиях работы со средней нагрузкой в ​​маломощном двигателе CI — 1900 об / мин и ∼10 бар IMEPg. По сравнению с дизельным топливом для достижения аналогичного начала сгорания время впрыска было увеличено на ~ 3 CAD, а температура на впуске была увеличена почти вдвое до 111 ° C.

2. Стратегия MCC-MD дала ЭДД дизельного топлива, но было продемонстрировано, что MCC-MD не обладает устойчивостью к сгоранию, поскольку начало сгорания очень чувствительно к температуре захваченной IVC. Это имело место для различных уровней DTBP, смешанного с метанолом, и для чистого метанола. Одним из преимуществ работы CDC является устойчивость к горению при изменении граничных условий. Таким образом, для использования в двигателях MCC альтернатив дизельному топливу с чистым сгоранием они должны демонстрировать устойчивость к сгоранию.Похоже, что метанол с повышенной реакционной способностью НЕ демонстрирует устойчивости к горению в условиях, исследованных здесь.

3. Стратегия PC-MCC с использованием чистого метанола продемонстрировала нечувствительность к изменяющейся температуре всасывания и, следовательно, аналогичный уровень устойчивости к сгоранию по сравнению с работой CDC. Стратегия PC-MCC была параметрически изучена с метанолом, изменяя размер форкамеры, диаметр прохода и время зажигания в форкамере. Диаметр прохода 1,5 мм показал самый высокий ЭДД.Размер предкамеры не менее 3,5 см3 был необходим для достижения форкамерного струйного пламени, которое проникало в основную камеру для воспламенения спрея деионизированного метанола. Синхронизация зажигания в форкамере показала, что существует, по существу, два рабочих режима PC-MCC: один, в котором пламя форкамеры непосредственно воспламеняет струю топлива DI, и второй, когда форкамеру запускается достаточно рано, и в этом случае пламя форкамеры форсунки просто подогревается. основная камера сгорания.

Дальнейшая работа и видение будущего

Основываясь на результатах этого исследования, стратегия сгорания PC-MCC может обеспечить показанную эффективность, аналогичную дизельной, и сохранить устойчивость сгорания, которая ожидается в дизельном двигателе.Концепция PC-MCC была продемонстрирована здесь с метанолом, но ожидается, что это будет стратегия, которая может использовать широкий спектр видов топлива, таких как бензин, пропан, СПГ и спирты. Исследование, проведенное в этом исследовании, было просто доказательством концепции и ни в коем случае не оптимизацией. Для дальнейшей разработки этой стратегии сжигания необходимо много исследований. Основное внимание в будущих исследованиях в этой области необходимо будет уделить следующему:

1. В будущем моделирование CFD необходимо проводить на полной геометрии двигателя.Таким образом, можно полностью представить кольцевую форкамеру и смоделировать распыление топлива и процесс образования смеси в форкамере. Следует включить более точное представление об источнике искрового зажигания и распространении пламени в форкамере. Учитывая полную геометрию форкамеры, можно также оптимизировать длину, угол и количество проходов. В будущем при моделировании CFD необходимо провести исследования сходимости сетки, чтобы повысить уверенность в результатах моделирования.

2. Используя модель CFD с полной геометрией, PC-MCC следует продемонстрировать с широким спектром видов топлива, учитывая требования к летучести с учетом впрыска топлива в форкамеру и требования к реактивности, чтобы избежать преждевременного воспламенения в форкамере.

3. Необходимо разработать рабочее пространство для каждого вида топлива. Например, предкамера необязательно запускать при любых условиях. Двигатель мог запускаться, работать на холостом ходу и работать с малой нагрузкой с помощью форкамеры и режима PC-MCC. Однако по мере увеличения нагрузки для топлива с более низким октановым числом, такого как нафта и бензины с более низким октановым числом, вероятно, не потребуется помощь форкамеры для обеспечения работы МКК. Для топлива с более высокой устойчивостью к самовоспламенению, такого как спирты и природный газ, может потребоваться использование форкамеры при любых условиях.Наконец, возможно, существуют рабочие условия, при которых форкамера с активным топливом может быть использована в качестве источника турбулентного струйного воспламенения для стехиометрического предварительно смешанного заряда, и в этом случае прямой инжектор не будет использоваться.

4. В этом исследовании внутренний радиус кольцевой форкамеры составлял 5 мм, а внешний радиус — 10 мм. Таким образом, прямой инжектор, используемый в этой системе, будет иметь диаметр корпуса инжектора не более 10 мм. Это относительно мало для современных инжекторов прямого впрыска топлива, и поэтому влияние этого предположения необходимо будет изучить в будущих исследованиях этой концепции.Затем можно построить и испытать кольцевую форкамеру с подходящим прямым инжектором.

5. Наконец, необходимо количественно оценить и понять выбросы от работы PC-MCC. При использовании топлива с высоким содержанием кислорода, такого как низкоуглеродные спирты, выбросы сажи, вероятно, будут очень незначительными или вообще не будут. Однако PC-MCC, безусловно, будет иметь высокие выбросы NOx из двигателя. Для топлива с очень низким содержанием сажи может быть возможность использовать стехиометрический режим PC-MCC и использовать трехкомпонентный катализатор для контроля NOx.Эти типы мыслей нуждаются в дальнейшем исследовании, чтобы реализовать их.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Вклад авторов

AD является ведущим автором и выполнил написание и предварительное моделирование. Компания JZ разработала кольцевые форкамеры. MW провел моделирование CDC и MCC.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Convergent Science за использование академических лицензий для CONVERGE и TECPLOT. Особая благодарность команде HPC Университета Маркетт за поддержку кластера. Авторы выражают благодарность Кейси Аллену (Университет Маркетта), Джиму Сибисту (Национальная лаборатория Ок-Ридж), Сейджу Кокджону (Университет Висконсин-Мэдисон) и Бену Лоулеру (Университет Клемсона) за полезные беседы и, наконец, Рольфу Рейцу за использование данные двигателя из Университета Висконсин-Мэдисон.

Ссылки

Абани, Н., Кокджон, С., Парк, С. В. М. Бергин, Муннаннур, А., Нинг, В., Сан, Ю. и др. (2008). «Усовершенствованная модель распыления для уменьшения зависимостей числовых параметров при моделировании CFD дизельного двигателя», Всемирный конгресс и выставка SAE, Детройт, штат Мичиган, апрель 2018 г. doi: 10.4271 / 2008-01-0970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bosch, W. (1966). Индикатор расхода топлива: новый измерительный прибор для отображения характеристик индивидуального впрыска.SAE International, Технический документ 660749. doi: 10.4271 / 660749

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бауэр, Г. Р., Фостер, Д. Э. (1991). «Сравнение расхода расходомеров впрыска Bosch и zuech», на Международном конгрессе и выставке (Варрендейл, Пенсильвания: SAE International) doi: 10.4271 / 910724

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бромберг, Л. и Ченг, В. К. (2010). Метанол как альтернативное транспортное топливо в США.С .: варианты экологичного и энергобезопасного транспорта . Кембридж, Англия: Автомобильная лаборатория Слоуна, Массачусетский технологический институт.

Брант, М. Ф. Дж., Понд, К. Р., и Бьюндо, Дж. (1998). Анализ детонации бензиновых двигателей с использованием данных о давлении в цилиндрах »на International congress & exposition (Warrendale, Пенсильвания: SAE International. Doi: 10.4271 / 980896

CrossRef Full Text | Google Scholar

Dec, JE (1997). Концептуальная модель дизельного горения ДИ на основе лазерного листа.SAE International, Технический документ 970873.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б., Карран, С. Дж., И Вагнер, Р. М. (2016). Перспектива ряда стратегий сгорания бензина с воспламенением от сжатия для обеспечения высокого КПД двигателя и низких выбросов NOx и сажи: эффекты расслоения топлива в цилиндрах. Внутр. J. Engine Res. 17 (8), 897–917. doi: 10.1177 / 1468087415621805

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А.Б., Сейлер П. Дж. И Джонсон С. (2019). Сравнение измерений давления в цилиндрах дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с использованием переключающего адаптера. J. Eng. Газовые турбины Power 141 (8), 81014. doi: 10.1115 / 1.4043408

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б., Зайлер, П., Свенссон, К., и Ци, Ю. (2018). Комплексная оценка прогнозов CFD-моделирования дизельного двигателя с использованием полуэмпирической модели сажи для широкого диапазона систем сгорания. SAE Int.J. Engines 11 (6), 1399–1420. doi: 10.4271 / 2018-01-0242

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б., Уокер, Н. Р., и Райтц, Р. (2013). Влияние цетановых улучшителей на реактивность бензина, этанола и метанола и их влияние на горение RCCI. SAE Int. J. Fuels Lubricants 6 (1), 170–187. doi: 10.4271 / 2013-01-1678

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б., Уокер, Н. Р. Э. Гингрич, и Райтц, Р. Д. (2014).Сравнение стратегий низкотемпературного сгорания для усовершенствованных двигателей с воспламенением от сжатия с акцентом на управляемость. Combustion Sci. Технология 186 (2), 210–241. doi: 10.1080 / 00102202.2013.858137

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б. (2013). Двухтопливное воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI) с альтернативными видами топлива . Кандидатская диссертация. Мэдисон (Висконсин): Университет Висконсин-Мэдисон.

Демпси, А.Б., Уокер, Н.Р., и Рейц, Р. Д. (2013a). Влияние цетановых улучшителей на реактивность бензина, этанола и метанола и их влияние на горение RCCI. SAE Int. J. Fuels Lubr. 6 (1), 170–187. doi: 10.4271 / 2013-01-1678

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б., Уокер, Н. Р. и Райтц, Р. Д. (2013b). Влияние геометрии корпуса поршня на двухтопливное контролируемое воспламенение от сжатия (RCCI) в легком двигателе, работающем на бензине / дизельном топливе и метаноле / дизельном топливе. SAE Int. J. Двигатели 6 (1), 78–100. doi: 10.4271 / 2013-01-0264

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демпси, А. Б., Ван, Б.-Л., Райтц, Р. Д., Петерсен, Б., Саху, Д., и Майлз, П. К. (2012). Сравнение количественных измерений коэффициента эквивалентности в цилиндрах с прогнозами CFD для легкого низкотемпературного дизельного двигателя внутреннего сгорания. SAE Int. J. Двигатели 5 (2), 162–184. doi: 10.4271 / 2012-01-0143

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ExxonMobil (2020). ExxonMobil: перспективы энергетики: перспектива до 2040 года . Техас, Техас: ExxonMobil.

Хейвуд, Дж. Б. (1988). Основы двигателя внутреннего сгорания. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Книжная компания Макгроу-Хилл.

Google Scholar

Джун Дж. Х., Сонг С. Х., Чун К. М. и Ли К. С. (2007). «Сравнение уровня NOx и BSFC для системы рециркуляции выхлопных газов HPL и системы рециркуляции выхлопных газов LPL дизельного двигателя большой мощности». в Азиатско-Тихоокеанской конференции по автомобильной инженерии. 5–8 августа 2018 г., Голливуд, Калифорния, SAE International.doi: 10.4271 / 2007-01-3451

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каддац, Дж., Андри, М., Райтц, Р., и Кокджон, С. (2012). Сгорание с воспламенением от сжатия с контролируемой реактивностью в легких условиях с использованием цетанового улучшителя. SAE International, Технический документ 2012-01-1110.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kalghatgi, G. (2018). Неужели это конец двигателям внутреннего сгорания и нефти на транспорте ?. заявл. Energ. 225, 965–974. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2018.05.076

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kammel, G., Mair, F., Zelenka, J., Lackner, M., Wimmer, A., Kogler, G., et al. (2019). Предварительное проектирование на основе моделирования и экспериментальная проверка концепции сжигания газа HPDI с форкамерным зажиганием. SAE International, Технический документ 2019-01-0259. doi: 10.4271 / 2019-01-0259

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумар, П., Чжан, Ю., Травер, М., и Клири, Д. (2017). Конструкция воздушной системы на основе моделирования для бензиноподобного топлива с низкой реакционной способностью при сгорании с частичным предварительным смешиванием в дизельном двигателе большой мощности.SAE International, Технический документ 2019-01-0259. doi: 10.4271 / 2017-01-0751

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мак, Дж. Х., Диббл, Р. У., Бухгольц, Б. А., и Флауэрс, Д. Л. (2005). Влияние добавки ди-третичного бутилпероксида (DTBP) на горение HCCI топливных смесей этанола и диэтилового эфира. SAE International, Технический документ 2005-01-2135.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

McTaggart-Cowan, G., Mann, K., Huang, J., Singh, A., Patychuk, B., Чжэн, З. X., и Мунши, С. (2015). Прямой впрыск природного газа под давлением до 600 бар в двигатель большой мощности с пилотным зажиганием. SAE Междунар. J. of Eng. 8 (3), 981–996. doi: 10.4271 / 2015-01-0865

CrossRef Полный текст | Google Scholar

McTaggart-Cowan Mann, G.K., Wu, N., and Munshi, S. (2014). Эффективный двигатель с прямым впрыском природного газа для большегрузных автомобилей. Варрендейл, Пенсильвания: SAE International. doi: 10.4271 / 2014-01-1332

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер, К.J., и Musculus, M. P. (2001). Свеча накаливания способствует зажиганию и сжиганию метанола в дизельном двигателе с оптическим DI. Варрендейл, Пенсильвания: SAE International. doi: 10.4271 / 2001-01-2004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер, К. Дж. (2005). Количественная оценка стехиометрии смеси, когда молекулы топлива содержат элементы окислителя или молекулы окислителя содержат элементы топлива. SAE International, Технический документ 2005-01-3705.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мамфорд, Д., Гоуди Д. и Сондерс Дж. (2017). «Потенциал и проблемы HPDI» на 9-й международной конференции AVL по коммерческим силовым агрегатам, 2017 г., 10–11 мая 2017 г., Грац, Австрия. Варрендейл, Пенсильвания: SAE International. doi: 10.4271 / 2017-01-1928

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оливетти, Э. А., Седер, Г., Гаустад, Г. Г., и Фу, X. (2017). Соображения по цепочке поставок литий-ионных аккумуляторов: анализ потенциальных узких мест в критических металлах. Джоуль 1 (2), 229–243.doi: 10.1016 / j.joule.2017.08.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pomraning, E., Richards, K., and Senecal, P.K (2014). Моделирование турбулентного горения с использованием модели RANS, детального химического анализа и адаптивного уточнения сетки. SAE International, Технический документ 2014-01-1116.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ричардс, К. Дж., Сенекал, П. К. и Помраннинг, Э. (2016). Руководство по Converge v2.3. Мэдисон, Висконсин: конвергентная наука.

Google Scholar

Schwab, S.Д., Гинтер, Г. Х., Хенли, Т. Дж., И Миллер, К. Т. (1999). Влияние 2-этилгексилнитрата и ди-трет-бутилпероксида на выбросы выхлопных газов тяжелого дизельного двигателя. SAE International, Технический документ 1999-01-1478. doi: 10.4271 / 1999-01-1478

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенекал, П. К., Помраннинг, Э., Андерс, Дж. У., Вебер, М. Р., Герке, К. Р., Полоновски, К. Дж. И др. (2013a). Прогнозы переходной длины отрыва пламени по сравнению с экспериментами с одноцилиндровым оптическим двигателем.136 (11), 111505. doi: 10.1115 / 1.4027653

Google Scholar

Сенекал П. К., Помраннинг Э., Ричардс К. Дж. И Сом С. (2013b). Исследование сходимости сетки для моделирования брызг с использованием модели турбулентности LES. SAE International, Технический документ 2013-01-1083.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сенекал, П. К., Ричардс, К. Дж., Помраннинг, Э., Янг, Т., Дай, М. З., Макдэвид, Р. М. и др. (2007). Новый декартовский CFD-код с параллельными ячейками для быстрого создания сетки, применяемый для моделирования цилиндров дизельных двигателей.SAE International, Технический документ 2007-01-0159. doi: 10.4271 / 2007-01-0159

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Shih, C.F., Zhang, T., Li, J., and Bai, C. (2018). Энергия будущего с жидким солнечным светом. Джоуль 2 (10), 1925–1949. doi: 10.1016 / j.joule.2018.08.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Splitter, D. и Reitz, R.D (2010). Высокоэффективное сгорание RCCI с низким уровнем выбросов за счет использования топливной присадки. SAE Int. J. Fuels Lubr. 3 (2), 742–756. doi: 10.4271 / 2010-01-2167

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tountas, A. A., Peng, X., Tavasoli, A. V., Duchesne, P. N., Dingle, T. L., Dong, Y., et al. (2019). К солнечному метанолу: прошлое, настоящее и будущее 6 (8), 1801903. doi: 10.1002 / advs.201801903 |

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Х., Демпси, А. Б., Яо, М., Цзя, М., и Райтц, Р. Д. (2014). Кинетическое и численное исследование влияния добавки ди-трет-бутилпероксида на реакционную способность метанола и этанола. Энергия и топливо 28 (8), 5480–5488. doi: 10.1021 / ef500867p

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, Y., Ge, H.-W., and Reitz, R.D. (2010). Валидация моделей распыления, не зависящих от сетки и времени, для многомерного CFD-моделирования двигателя. SAE Int. J. Fuels Lubr. 3 (1), 277–302. doi: 10.4271 / 2010-01-0626

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зеленка, Дж., Каммель, Г., Виммер, А., Бэров, Э., и Хушенбетт, М. (2020).Анализ концепции сжигания газа HPDI с форкамерным зажиганием. SAE International, Технический документ 2020-01-0824. doi: 10.4271 / 2020-01-0824

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Stratified Charge Engines — обзор

3 Экономия топлива и глобальное потепление

Со второй половины 1980-х годов глобальное потепление стало важной проблемой в международной политике, и 1980-е годы стали десятилетием глобальной атмосферы. Предсказания о широкомасштабных наводнениях, поскольку тепловое расширение океанов вызовет повышение уровня моря до 1 метра, все умы были сосредоточены на глобальном потеплении [12,13].Выбросы парниковых газов попали под глобальный контроль несколько менее быстро в результате подлинной научной неопределенности в отношении масштабов проблемы в сочетании с мощным лоббированием со стороны отрасли ископаемого топлива. Наряду со многими другими источниками, выбросы парниковых газов в транспортном секторе также заслуживают серьезного внимания. По состоянию на 1998 год считалось, что автотранспортные средства являются самым крупным источником основных атмосферных загрязнителей [14]. Транспортный сектор считается одним из наиболее значительных факторов, вносящих вклад в ряд проблем окружающей среды и здоровья человека, в частности, подкисление климата, образование озона на уровне земли, локальное загрязнение воздуха и шум.В большинстве стран ОЭСР на транспорт приходится более 25% всех выбросов парниковых газов [15].

В этой связи появляется все больше научных доказательств того, что деятельность человека, особенно сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии, промышленности и транспорта, способствует потеплению нашей планеты. Наша атмосфера сейчас содержит на 32% больше углекислого газа — основного газа, вызывающего глобальное потепление, — чем это было столетие назад. Последствия накопления парниковых газов в нашей атмосфере уже очевидны.Глобальное потепление Средние температуры поверхности атмосферы выросли больше, чем в прошлом веке, а 1990-е годы были самым теплым десятилетием в истории наблюдений, ледники тают, уровень моря повышается, мы переживаем более частые и интенсивные штормы и засухи, экосистемы и привычки перемещаются, и виды вымирают с беспрецедентной скоростью. Большинство климатологов приходят к выводу, что эти тенденции будут продолжаться и ухудшаться с потенциально катастрофическими последствиями для здоровья людей, других биологических видов и планеты [16].Транспорт также широко признан значительным и растущим источником загрязнения воздуха во всем мире. Считается, что выбросы выхлопных газов дорожного движения являются причиной серьезной озабоченности по поводу воздействия качества городского воздуха на здоровье человека и производство тропосферного озона. Несколько предыдущих обзоров были сосредоточены на отдельных видах транспорта и / или отдельных воздействиях транспорта на окружающую среду. На третьем Международном симпозиуме по транспорту и загрязнению воздуха особое внимание уделялось дорожному движению и качеству городского воздуха [17].При полном сгорании топлива значительные транспортные выбросы в атмосферу по массе составляют CO ₂ и водяной пар (H ₂ O). Помимо смеси углеводородов, все виды топлива содержат примеси. Сера при сгорании окисляется в основном до диоксида серы (SO ₂ ), а иногда и до сульфата, который способствует зарождению частиц в выхлопных газах. Некоторые другие примеси, например ванадий в масле, не горят или имеют продукты сгорания, которые имеют низкое давление пара и, таким образом, вносят дополнительный вклад в образование частиц.

В некоторых частях Африки и Азии органические соединения свинца, которые все еще добавляют в высокооктановый бензин для предотвращения преждевременного сгорания, также образуют частицы в выхлопных газах. Наконец, при высоких температурах горения большинства транспортных источников загрязнения воздуха атмосферный азот (N ₂ ) окисляется до оксида азота (NO) и небольших количеств диоксида азота (NO ₂ ), в дополнение к меньшим количествам из азотсодержащие примеси в топливе. Выбросы от дорожного движения существенно сокращаются за счет внедрения передовых технологий, а также за счет местных мер по сокращению выбросов.За некоторыми исключениями, все виды транспорта загрязняют воздух в результате сжигания ископаемого топлива. Поэтому сегодня большинство транспортных источников выбрасывают аналогичные загрязнители, хотя их относительное количество варьируется в зависимости от точного состава топлива и деталей условий горения. В 1970-х годах внезапно было замечено, что деревья явно умирают в сильно загрязненном «Черном треугольнике» Восточной Германии, Чехии и Польши [18–20], и множество мертвых рыб всплывает на поверхность шведских рек и озер [21 ], а также аналогичные в условиях Северной Америки [22].Изначально виновато было широкое использование угля на крупных сжигательных установках. Международные соглашения, такие как Женева в 1979 г. и Хельсинки в 1985 г., были призваны сократить выбросы [23], следующим шагом к сокращению выбросов загрязняющих веществ могла бы стать замена ископаемого топлива ядерной энергией. Наконец, внимание было обращено на частные автомобили как источник оксидов прекурсоров азота из-за все более значительных атмосферных концентраций азотной кислоты. Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы для борьбы с выбросами оксидов азота, углеводородов и окиси углерода используются в Германии с 1984 года, что на 9 лет раньше, чем было принято европейское законодательство, сделавшее такой контроль выбросов обязательным [23].Швеция и Швейцария также ввели стандарты выбросов транспортных средств, опередив остальные страны Европы, в 1976 и 1982 годах соответственно. Европа начала догонять Соединенные Штаты в области контроля выбросов от автомобильного транспорта. Также фактом является то, что на европейском уровне транспорт, как ожидается, станет крупнейшим источником выбросов парниковых газов в ЕС к 2010 году. В этой связи они пытаются достичь своей цели по сокращению выбросов парниковых газов примерно на 8% к 2008-2012 гг. В соответствии с Киотским протоколом. Протокол [23,25].

Несмотря на то, что США больше заботятся о стандарте экономии топлива, легковые автомобили в США являются важной частью проблемы глобального потепления.Известно, что в США проживает около 4% населения мира, но на США приходится более 25% мировых выбросов парниковых газов. На легковые и малотоннажные грузовики в США приходится почти 20% годовых выбросов CO ₂ США [27]. Фактически, американские автомобили выделяют больше CO ₂ , чем общие национальные выбросы всех трех стран, а именно Китая, России и Японии [28]. Общий объем выбросов CO ₂ в отдельных странах представлен на рис. 2.

Рис.2. Общий объем выбросов в отдельных странах.

По данным Управления энергетической информации (EIA) Министерства энергетики, выбросы CO ₂ в транспортном секторе растут быстрее, чем в любом другом секторе конечного использования, который составляет 1,8% в год, в то время как выбросы CO ₂ и промышленные растут на 1,4, 1,6 и 0,9% в год, соответственно, а общие выбросы CO ₂ растут в среднем на 1,4% в год [29]. В этом отношении должны быть приняты подходящие решения и меры, чтобы сделать жизнь на этой планете пригодной для жизни следующего поколения.Каждый должен сыграть свою роль в сокращении выбросов парниковых газов, которые способствуют изменению климата, выбор экономичного автомобиля — один из способов добиться этого и сэкономить деньги. Эта возможность сокращения выбросов парниковых газов может быть получена за счет снижения расхода топлива для обычных транспортных средств и внедрения транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, которые будут обсуждаться в следующем разделе.

3.1 Снижение расхода топлива для обычных транспортных средств

В этом направлении разрабатываются и находят практическое применение новые передовые технологии, например, эти технологии включают двигатели с обедненной смесью [30], двигатель с прямым впрыском и слоистым зарядом [31 ], и бесступенчатая трансмиссия [32].В исследовании по ссылкам [30–32] предполагается снижение расхода автомобильного топлива на 30% за счет использования технологий как двигателя с прямым впрыском со слоистым зарядом (снижение на 20–25%), так и бесступенчатой ​​трансмиссии (снижение на 10%).

3.2 Внедрение транспортных средств, работающих на альтернативном топливе

В связи с этим были разработаны многие виды транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, которые используют спирт, природный газ, электричество и так далее. Просто возьмем пример электромобилей, на количество выбросов CO ₂ электромобилей влияет соотношение компонентов первичной энергии, используемой на электростанциях.Ссылаясь на предыдущие исследования, посвященные анализу использования электромобилей, особенно в Японии, предполагается, что использование электромобилей снизит выбросы CO ₂ транспортных средств на 50% [33].

FTI-Семья

В двигателях с большим диаметром цилиндра, работающих на обедненных газообразных топливных смесях, часто наблюдается более низкая скорость сгорания топлива и неполное сгорание. Эти условия снижают эффективность сгорания и способствуют возникновению проблемных выбросов выхлопных газов. Типичные свечи зажигания с J-образным зазором пытаются решить эти проблемы с производительностью за счет увеличения энергии искры, что сокращает срок службы свечи.Чтобы противодействовать сокращению срока службы свечи зажигания, производители J-образных зазоров часто увеличивают площадь электродов, что оказывает «гашение» искры зажигания, увеличивая изменчивость процесса горения; или в них используются драгоценные металлы, которые усложняют производство и снижают долговечность свечей.

Уникальная и запатентованная конструкция FTI обеспечивает постоянное зажигание без необходимости использования высокоэнергетической системы зажигания, что снижает потребность в электродах из драгоценных металлов для достижения длительного срока службы. Его также можно настроить в соответствии с конкретными требованиями к сгоранию двигателя.

FTI Преимущества:

• Быстрое стабильное сгорание топлива
• Повышает эффективность двигателя
• Снижает выбросы выхлопных газов
• Отсутствие теплового разноса для хорошего запаса детонации
• Более длительный срок службы
• Индивидуальный дизайн

Что обеспечивает: Повышенный КПД двигателя Последовательное зажигание топливной заправки — более полное сгорание топлива Более быстрое сгорание — происходит только в верхней мертвой точке (ВМТ) для повышения эффективности сгорания Повышенная стабильность горения

J-образный зазор и FIT:

• Запатентованная FTI технология сгорания с предкамерой улучшает инициирование сгорания по сравнению с J-образным зазором и традиционными свечами зажигания с предкамерой.
• JGap1 Сферический фронт пламени типичных свечей зажигания с J-образным зазором имеет более низкие скорости сгорания, поскольку фронт пламени перемещается по камере сгорания. Этот тип фронта пламени подвержен сильной турбулентности в камере, которая может погасить или даже погасить искру, снова увеличивая вариабельность воспламенения. Кроме того, меньшая поверхность искры разрушается быстрее, сокращая срок службы свечи зажигания.
• FTI решает эти проблемы с помощью отдельного зажигания ядра пламени. Многоструйный фронт пламени, выходящий из воспламенителей FTI, создает собственную внутрикамерную турбулентность.Эта самогенерирующаяся турбулентность добавляет к существующей внутрикамерной турбулентности, будучи очень устойчивой к другой внутрикамерной турбулентности, способствуя быстрому росту пламени по всей топливной смеси.

• Чрезвычайно бедные условия эксплуатации
  • Лучшая эффективность сгорания и NOx — обеспечение оптимального момента зажигания
  • Сниженные выбросы

• Снижает NOx — позволяет работать с повышенным лямбда (λ) (соотношение воздух-топливо)
• Снижает пропуски зажигания — несгоревшие углеводороды
• Долгая жизнь

• Превышение интервала обслуживания двигателя — сокращение времени простоя двигателя
• Множественные предложения — разные уровни ожидаемой жизни
• Нулевая частота отказов

Надежный и прочный — разработан для высокого давления в баллоне

Искра гения Maserati

Иллюстрация Клинта Форда Автомобиль и водитель

Из майского выпуска журнала Car and Driver за 2021 год.

Глядя на грядущий 3,0-литровый V-6 Maserati с двойным турбонаддувом, вы не заметите, что итальянский автопроизводитель не участвует в создании двигателей более 20 лет. Nettuno, который дебютирует в суперкаре MC20, превращает Maserati в передовую технологию внутреннего сгорания, поскольку экзотические бренды серьезно относятся к уменьшению размеров своих двигателей V-8. Используя производную форкамерного зажигания, распространенную в Формуле 1, инженеры добились удельной выходной мощности 207.6 лошадей на литр от V-6. Это делает Nettuno более мощным, чем любой нынешний двигатель McLaren, Ferrari, Lamborghini или Porsche.

Форкамерные системы зажигания работают за счет образования искры относительно небольшого количества топлива и воздуха в крошечной полости в верхней части каждого цилиндра. Когда пламя выходит из этой камеры в цилиндр через несколько форсунок, оно инициирует очень быстрое первичное сгорание. Форкамерное зажигание не ново — Honda использовала его в 1970-х годах для прохождения стандартов выбросов без каталитического нейтрализатора, а Mercedes представила его в Формуле 1 в 2014 году — но сочетание его с двумя турбинами, портом и прямым впрыском в серийном двигателе, безусловно, является новым.При форкамерном зажигании топливовоздушная смесь сжигается быстрее, чем при традиционном искровом зажигании, что обеспечивает высокую степень сжатия (в данном случае 11,0: 1), что способствует повышению эффективности и производительности при одновременном предотвращении детонации двигателя.

На полном наклоне, с турбонаддувом, нагнетающим давление 29,0 фунт / кв.дюйм на впуске шестерки, Nettuno развивает 621 л.с. при 7500 об / мин и 538 фунт-фут крутящего момента в диапазоне от 3000 до 5500 об / мин. Компания еще не говорит об экономии топлива, но одно лишь смещение должно дать Nettuno преимущество перед более крупными двигателями V-8 с сопоставимой мощностью.Как только мы проедем MC20, мы точно узнаем, сможет ли новый двигатель Maserati выдержать конкуренцию.

Иллюстрация Клинта Форда Автомобиль и водитель

Как работает зажигание в форкамеру

1. Воздух и топливо пассивно заполняют форкамеру во время такта сжатия.

2. Когда загорается свеча зажигания форкамеры, это топливо воспламеняется и выстреливает через небольшие отверстия в стенке форкамеры. Это распространяет пламя, так что оно поражает и воспламеняет топливовоздушную смесь в цилиндре одновременно в нескольких точках.По словам Maserati, это приводит к очень эффективному горению за короткое время — на 30 процентов быстрее, чем при традиционном искровом зажигании.

3. Когда форкамерное зажигание не требуется (например, при низкой нагрузке) или может вызвать нестабильность и нежелательный шум, вторичная свеча зажигания в основной камере сгорания инициирует воспламенение.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.