Влияние разделённых камер сгорания на горение и экономичность.
Наиболее часто используемые варианты:
- Форкамера.
- Предкамера.
- Вихрекамера.
- Соседние цилиндры.
Первый вариант – искровые моторы, 2 и3 – дизеля, 4 – и там, и там.
Форкамера – это первоначальная попытка создать послойное смесеобразование(17-й век, 17-й век!!!). Отдельная камера, имеющая собственный клапан для впуска богатой смеси, каналом соединённая с цилиндром, в который подаётся обычная смесь (даже не особо бедная). Суммарный состав скорее бедный, нежели стехиометрический.
Достоинства: богатая смесь хорошо поджигается, факел идёт в цилиндр и вполне неплохо поджигает бедную смесь, за счёт чего получена несколько лучшая экономичность по сравнению с двигателями того времени.
Недостатки: огромная сложность – своя система газораспределения для отдельной камеры, плохая очистка – впускной клапан есть, а выпускного нет, дополнительный карбюратор для камеры (впрыска-то ещё не было), а потом всё это понастраивать – не для слабонервных, особенно если учесть, что смеси в карбюраторах разные, а гидротолкатели клапанов ставили только на очень дорогие машины. Стеснённость пространства не позволяет выбрать хорошее направление факела в цилиндре – какое получилось, такое и кушайте. Повышенная удельная площадь теплообмена съёдает почти весь ожидаемый эффект.
Вывод: и нафига нам эти навороты в Воронежском зоопарке? Дальше минимальных серий, скорее показательных, дело на слвинулось.
Предкамера и форкамера – попытки умягчить жёсткое сгорание в легковых малолитражных дизелях – применялось примерно до 2.5 литров объёма четырёхцилиндровок.
Предкамера похожа на форкамеру, но в ней не нужен клапан, подавать топливо удобнее, форсунка всего одна. Достоинства и недостатки похожи.
Достоинства: более мягкая работа по сравнению с прямым впрыском, возможность использования простых штифтовых форсунок и различных топлив не слишком хорошего качества.
Недостатки: сложная конструкция головки и увеличенный её размер, большая удельная поверхность теплопотерь не только ухудшают экономичность примерно на 15% по сравнению с прямым впрыском, но и затрудняют холодный пуск при низких температурах, заставляя применять излишне высокую степень сжатия, неблагоприятно отражающуюся на кпд и износостойкости. Прямой факел из предкамеры не слишком хорошо перемешивает всё по пространству цилиндра, поэтому и удельная мощность не слишеом велика.
Вихрекамеру можно считать модернизацией или дальнейшим развитием предкамеры. Маленькая жаропрочная вставка скраю цилиндра имеет небольшое отверстие, через которое происходит газообмен между цилиндром и вихрекамерой. Это отверстие сделано в виде сопла, поэтому перемешивание в цилиндре получается лучше, удельная мощность повыше. Однако для лучшей газодинамики входные кромки сопла должны быть скруглены, а выходные д.б. острыми. Здесь кромки выхода в цилиндр острые. А в вихрекамеру входит смесь, выходят горящая субстанция. Из-за острых кромок потери велики, но слегка утешает, что входит меньше, чем выходит.
Достоинства – см. выше.
Недостатки – см. выше, разве что факел получается более организованным, направленным не перпендикулярно донышку поршня, а по касательной к нему, что несколько улучшает показатели. Форма выемки на донышке поршня говорит о том, что разработчики имели весьма смутные представления о газодинамике.
Соседний цилиндр можно назвать очень (ну ОЧЕНЬ) большой предкамерой, если есть соединение с другим.
Предложения по такому их использованию пошли ещё в 20-30-х годах прошлого века, если смотреть по патентам и а.с.
Возможности соседнего цилиндра настолько огромны, что описать их – потянет на несколько докторских. За счёт большого размера удельная площадь теплоотдачи невелика, соединительный канал можно сделать разнообразного сечения и конфигурации. Можно подавать в разные цилиндры смеси различного состава, либо осуществлять впрыск дизельног о топлива в различные моменты времени. Вариантов изрядно, каждое действие примерно предсказуемо по последствиям, но количественную оценку сделать одними умозаключениями слегка затруднительно. Называют недостатком удвоение необходимого количества цилиндров, но если их 8 или 12, то зачем их удваивать? Созданные на таком принципе двигатели показали хорошие результаты. Вполне близкие к ожидаемым/расчётным. Широкому развёртыванию исследований мешает именно многовариантность и очень слабая теоретическая проработка вопроса.
Не стану утверждать, что это «наше всё». Есть и ограничения. Время покажет. Посмотрим.
На фото видна тяга конструкторов к скрытым от посторонних глаз фаллическим символам.
Больше эта формочка ни на что не годна...
