¿Para qué sirve una cámara de combustión? cámaras de combustión del motor. Caldera de gas Hefesto

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

La forma de la cámara de combustión debe:

  • corresponder a la dirección y alcance del chorro de combustible inyectado;
  • garantizar el movimiento organizado del flujo de aire, la mezcla intensiva de combustible y aire, la combustión completa del combustible en un período corto con la menor cantidad de aire;
  • acumulación suave de presión en el cilindro, presión máxima de combustión moderada y mínima pérdida de calor;
  • crear las condiciones para un fácil arranque del motor.

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

Según el método, se distingue la formación de mezcla volumétrica, de película y combinada.

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

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


La formación de mezcla combinada se obtiene con diámetros más pequeños de la cámara de combustión, cuando parte del combustible llega a su pared y se concentra en la capa cercana a la pared. Otra parte de las gotas de combustible se encuentra en el volumen interno de la carga. Aproximadamente el 50% del combustible se deposita en la superficie de la cámara. Cuando entra en la cámara, no se crea ningún movimiento de rotación de la carga. La carga se pone en movimiento cuando es forzada a salir del espacio sobre el pistón hacia la cámara de combustión y se crea un vórtice. La velocidad de movimiento de la carga alcanza los 40–45 m/s. Rasgo distintivo De la película, la mezcla es el movimiento que se aproxima de los chorros de combustible y la carga desplazada desde el espacio sobre el pistón, lo que contribuye a un aumento en la cantidad de combustible suspendido en el volumen de la cámara de combustión y acerca el proceso a la mezcla volumétrica. . Las boquillas se utilizan con pulverizadores que tienen de 3 a 5 orificios para boquillas.

Cámaras de combustión con inyección directa. En los motores diésel con tales cámaras, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión mediante una boquilla con una presión de funcionamiento de 15–30 MPa, que tiene atomizadores de orificios múltiples (5–7 orificios) con un diámetro pequeño de canales de boquilla (0,15– 0,32 mm). Estas altas presiones de inyección se utilizan debido al hecho de que en este caso la atomización del combustible y su mezcla con el aire se logra principalmente debido a la energía cinética impartida al combustible durante la inyección. Para una distribución uniforme del combustible en la cámara, las boquillas de dichos motores a menudo se fabrican con varios orificios.

En la fig. 6.4 muestra las cámaras de combustión de los motores con inyección directa, proporcionando mezcla volumétrica.

Arroz. 6.4. Cámaras de combustión no divididas para mezcla volumétrica:

a - hemisférico, b - toroidal

Arroz. 9.3. Tipos de cámaras de combustión principales

Las cámaras de combustión principales de los motores de turbinas de gas de aeronaves pueden tener una variedad de formas de trayectoria de flujo y varios diseños. Prácticamente se utilizan tres tipos principales de cámaras de combustión (Fig. 9.3): a tubular (individual), B tubular-anular y v anillo.

tubular(arriba en la Fig. 9.3) la cámara de combustión consta de un tubo de llama 1, dentro del cual se organiza el proceso de combustión, y la carcasa (carcasa) 2. Varias de estas cámaras solían instalarse en los motores. En los motores de turbina de gas de aviación modernos, las cámaras de combustión tubulares prácticamente no se utilizan.

V tubular-anular cámara, todos los tubos de llama están encerrados en una carcasa común que tiene superficies internas y externas que cubren el eje del motor.

V rotonda En la cámara de combustión (abajo en la Fig. 9.3), el tubo de llama tiene la forma de un anillo en sección transversal, que también encierra el eje del motor.

La ubicación y el tipo de inyectores utilizados para enviar combustible a las cámaras de combustión también pueden variar. Sin embargo, a pesar de la gran variedad de esquemas y formas estructurales de las principales cámaras de combustión, el proceso de combustión en ellas se organiza casi de la misma manera.

Una de las características más importantes de la organización del proceso de combustión en las principales cámaras de combustión del motor de turbina de gas es que debe proceder con coeficientes relativamente grandes exceso de aire. A las temperaturas de gas realizadas actualmente frente a la turbina de la orden = 1800 ... 1600 K e inferior, como ya se señaló, el valor del coeficiente de exceso de aire (promedio para toda la cámara) debe ser de 2,0 ... 3,0 o más. Con tales valores una mezcla homogénea de combustible y aire, como se mencionó anteriormente, no se enciende y no se quema. Con una fuerte disminución en el suministro de combustible al motor, que puede tener lugar en condiciones de funcionamiento, la relación de exceso de aire puede alcanzar valores incluso significativamente más altos (hasta 20 ... 30 o más).

La segunda característica importante de estas cámaras es que el caudal de aire o mezcla de aire y combustible en ellas (seleccionado teniendo en cuenta los requisitos para las dimensiones generales del motor) supera significativamente la velocidad de propagación de la llama. Y, si no se toman medidas especiales, la llama será arrastrada por el flujo fuera de la cámara de combustión.

Por lo tanto, la organización del proceso de combustión del combustible en las cámaras principales del motor de turbina de gas se basa en los dos principios siguientes, que permiten garantizar una combustión estable del combustible a valores elevados y altos caudales en ellos:

1. Todo el flujo de aire que ingresa a la cámara de combustión se divide en dos partes, de los cuales solo una porción (generalmente la más pequeña) se alimenta directamente en zona de combustión(donde, debido a esto, se crea la composición de la mezcla necesaria para una combustión estable). Y la otra parte se envía para desviar la zona de combustión (enfriando el tubo de llama desde el exterior) al llamado zona de mezcla(antes de la turbina), donde se mezcla con los productos de la combustión, bajando su temperatura en la medida requerida;

2. La estabilización de la llama en la zona de combustión se asegura creando en ella zonas de corriente inversa, lleno de productos calientes de la combustión, que enciende continuamente una mezcla combustible nueva.

Arroz. 9.4. Esquema de la cámara de combustión principal.

Para un ejemplo en la fig. 9.4 muestra un diagrama de una de las opciones para una cámara de combustión tubular-anular. La cámara consta de un tubo de llama 1 y cuerpo 2. Delante del tubo de llama, que se llama dispositivo frontal, inyector colocado 3 para suministro de combustible y remolino de paletas 5. Para reducir la velocidad del aire en la cámara, se hace un difusor en su entrada (detrás del compresor) 4 , por lo que la velocidad del aire frente al dispositivo frontal no suele superar los 50 m/s.

El aire que ingresa a la cámara de combustión desde el compresor se divide en dos partes. Una parte va a la zona de combustión y la segunda parte a la zona de mezcla. Parte del aire que entra en la zona de combustión, a su vez, se divide en dos partes más. La primera parte, la llamada primario aire
(consulte la Fig. 9.4), fluye directamente a través del dispositivo frontal hasta la ubicación del chorro rociador del inyector de combustible y se utiliza para formar una mezcla de combustible rica de tal composición que proporcione una combustión lo suficientemente rápida y estable en todos los modos.

La segunda parte (la llamada secundario aire
) a través de los orificios laterales del tubo de llama ingresa a la cámara para completar el proceso de combustión (el aire primario no es suficiente para esto). La cantidad total de aire que entra en las zonas de combustión (es decir,
) proporciona en él un coeficiente de exceso de aire del orden \u003d 1.6 ... 1.8, que corresponde a una combustión estable, combustión completa y una temperatura del orden de 1800 ... 1900 K.

Si la temperatura permisible del gas frente a la turbina está por debajo de este valor, es necesario reducirla terciario (o mezclando) el aire ingresa al tubo de llama a través de las filas traseras de orificios o ranuras, reduciendo rápidamente su temperatura a un nivel aceptable. Al mismo tiempo, es importante enfatizar que si una parte del combustible no tiene tiempo de quemarse antes de ingresar a la zona de mezcla, prácticamente no ocurrirá su postcombustión, ya que el coeficiente de exceso de aire aumenta a valores que superan el límite de combustión sostenible.

El número, la ubicación y la forma de las aberturas para el suministro de aire terciario se seleccionan de manera que proporcionen el campo de temperatura de gas deseado frente a la turbina.

El suministro de aire primario y secundario al tubo de llama debe organizarse de tal manera que se cree la estructura de flujo deseada en la zona de combustión. Esta estructura debe garantizar una buena mezcla de combustible con aire y la presencia de poderosas corrientes inversas que garanticen un encendido confiable de una mezcla fresca en todos los modos de operación de la cámara.

Arroz. 9.5. Zona de corriente inversa

en la cámara de combustión principal

La estructura del flujo en la parte delantera del tubo de llama de la cámara de combustión con el llamado remolino se muestra esquemáticamente en la fig. 9.5. El aire entra aquí a través de un remolino. 1 , cuyas palas hacen girar el flujo (como las palas de la paleta guía de entrada de un compresor). Además, el aire se mueve a lo largo de la superficie del tubo de llama en forma de chorro de vórtice cónico. El movimiento de vórtice del aire conduce a una disminución de la presión en el área detrás del remolino, como resultado de lo cual el gas se precipita hacia esta área desde las secciones del tubo de llama ubicadas más lejos del dispositivo frontal. Como resultado, aquí aparece una zona de corrientes inversas, cuyo límite se muestra en la figura con la línea 5. La mezcla de aire y combustible que se forma detrás del dispositivo frontal, cuando se enciende el motor, se enciende por un chorro de fuego creado por el encendedor de arranque 6 (ver figura 9.4). Pero posteriormente, los productos calientes de la combustión son atraídos hacia la zona de corrientes inversas y proporcionan una ignición continua de la mezcla fresca. Además, los gases calientes que circulan por esta zona son una fuente de calor necesaria para la rápida evaporación del combustible.

También se pueden usar otros esquemas de las cámaras de combustión principales: con varias boquillas (varias filas de boquillas), con otros métodos para crear una zona de corrientes inversas, etc. Pero los principios generales de organización del flujo de trabajo en ellos siguen siendo los mismos.

    CÁMARA DE COMBUSTIÓN POSTERIOR Y ORGANIZACIÓN DEL PROCESO

ARDIENDO EN ELLOS

Arroz. 9.6. Esquema de la cámara de combustión del postquemador.

La composición de la mezcla combustible en el dispositivo de poscombustión difiere de la de las cámaras de combustión principales, principalmente en que, en el modo de diseño de su operación, la temperatura del gas en su salida es de 2000 ... 2300 K, que solo se puede lograr con un coeficiente total de exceso de aire
, que ya no requiere reducción para organizar el proceso de combustión. Por lo tanto, en el postquemador no hay necesidad de separarlo en una zona de combustión y una zona de mezcla. Además, la temperatura del medio en el que se inyecta el combustible es superior a la de las cámaras de combustión principales, lo que facilita el proceso de evaporación del combustible y posterior encendido de la mezcla. Pero el caudal de gas en los postquemadores, por razones generales, tiene que ser mucho mayor que en las cámaras principales (del orden de varios cientos de m/s). Por lo tanto, para estabilizar el proceso de combustión, también se organizan en ellos zonas de corriente inversa. Además, debido a que el coeficiente de exceso de aire en el postquemador en su modo de diseño está cerca de la unidad, es necesario garantizar tal distribución del combustible inyectado en el espacio de la cámara, en el que, si es posible, el reenriquecimiento local de la mezcla, lo que lleva a una combustión incompleta, sería excluido.

En la fig. 9.6 muestra un diseño típico de una cámara de combustión de poscombustión instalada detrás de una turbina de motor turborreactor. Hay un pequeño difusor en la entrada de la cámara. 7 . Detrás hay un dispositivo frontal, que consta de varios estabilizadores de llama. 5 (placas o anillos en V) y un gran número (a menudo varias decenas) de boquillas 1 combinado en varios colectores de combustible(hay dos de ellos en la Fig. 9.6). Un gran número de boquillas asegura la uniformidad de la composición de la mezcla en todo el volumen de la cámara, y la presencia de varios colectores permite, cerrando parcialmente, mantener en modos reducidos (es decir, con un consumo total de combustible reducido) el composición de la mezcla necesaria para una combustión estable cerca de las boquillas que aún no se han cerrado.

Cámaras de combustión Los siguientes tipos de cámaras de combustión se utilizan predominantemente en los modernos motores de gasolina con válvulas en cabeza: semiesféricas, poliesféricas, en forma de cuña, ovaladas planas, en forma de pera, cilíndricas. Hay opciones mixtas para las cámaras de combustión. La forma de la cámara de combustión está determinada por la ubicación de las válvulas, la forma de la corona del pistón, la ubicación de la vela y, a veces, dos bujías y la presencia de desplazadores. Al diseñar un motor, teniendo en cuenta el combustible utilizado y la relación de compresión dada, se imponen los siguientes requisitos a las cámaras de combustión: altas velocidades combustión, reduciendo los requisitos para el octanaje del combustible, pérdidas mínimas con refrigerante, baja toxicidad, fabricabilidad. Esto está determinado por las siguientes condiciones:

La compacidad de la cámara de combustión;
- turbulización efectiva de la mezcla durante la combustión;
- relación de superficie mínima

Cámaras de combustión al volumen de trabajo de los cilindros. Como ya se señaló, una de las formas de aumentar la eficiencia efectiva del motor es aumentar la relación de compresión. La principal razón para limitar la relación de compresión es el riesgo de procesos de combustión anormales (detonación, encendido por incandescencia, rugido, etc.). Para los motores en serie modernos con relaciones de compresión suficientemente altas, su aumento adicional tendrá un efecto relativamente pequeño y está asociado con la necesidad de resolver una serie de problemas. En primer lugar, es la ocurrencia de la detonación. Es ella quien determina los requisitos para la magnitud de la relación de compresión y la forma de la cámara de combustión. Después de encender la mezcla de trabajo a partir de una chispa, el frente de la llama se propaga a través de la cámara de combustión, la presión y la temperatura en esta parte de la carga aumentan a 50 ... A bajas revoluciones del cigüeñal, especialmente en motores con grandes diámetros de cilindro, el tiempo de estas reacciones es a veces suficiente para que la parte residual de la carga se queme a altas velocidades (hasta 2000 m/s).

La combustión detonante hace que las ondas de choque se propaguen a través de la cámara de combustión a alta velocidad, provocando un ruido metálico, a veces denominado incorrectamente ruido de dedos. La onda de choque, que destruye la capa de gases cercana a la pared con baja temperatura, contribuye a aumentar la transferencia de calor a las paredes del cilindro, las cámaras de combustión, las placas de las válvulas, la corona del pistón, lo que hace que se sobrecalienten y aumenten las pérdidas de calor en el motor. Trabajar con una fuerte detonación conduce a un sobrecalentamiento general del motor, un deterioro de la potencia y los indicadores económicos. Durante una conducción prolongada con detonación intensa, comienza la erosión de las paredes de la cámara de combustión, fusión y rozamiento del pistón, mayor desgaste de la parte superior del cilindro debido a la ruptura de la película de aceite, rotura de los puentes entre las ranuras de los segmentos del pistón y desgaste del espejo del cilindro, desgaste de la junta de la culata. Entre los factores que afectan los requisitos para el número de octanos del combustible está la compacidad de la cámara de combustión, caracterizada por el grado de aumento en el volumen de la parte quemada de la mezcla (en % del volumen total de la cámara de combustión) como el El frente de la llama condicional se aleja de la vela. Las más compactas son las cámaras de combustión hemisféricas, tipo tienda de campaña, que tienen requisitos reducidos para el número de octanos. Sin embargo, para aumentar la relación de compresión a 9,5 ... 10,5 en cámaras hemisféricas o poliesféricas, a veces es necesario hacer que la cabeza del pistón sea convexa, lo que empeora significativamente el grado de compacidad y, en consecuencia, aumenta los requisitos para el número de octano, que aumentar en 3 ... 5 unidades. En los motores modernos con 4 válvulas en un cilindro, la bujía se encuentra en el centro de la cámara de combustión. Esto proporciona el máximo grado de acumulación de volumen.

Otro parámetro que caracteriza las cualidades antidetonantes es el grado de turbulencia de la mezcla durante el proceso de combustión. La intensidad de la turbulencia depende de la velocidad y dirección del flujo de la mezcla a la entrada de la cámara de combustión. Una forma de crear una turbulencia intensa es aumentar el área del desplazador (el volumen ubicado entre la corona del pistón y el plano de la culata) para turbulizar la carga y aumentar la velocidad de combustión. Los desplazadores tienen cámaras de combustión en forma de cuña, ovaladas y en forma de pera. Al reemplazar una cámara de combustión ovalada plana por una en forma de pera, aumentando el área del desplazador debido a esto y reduciendo su altura en los vehículos UAZ, fue posible aumentar la relación de compresión en 0.5 sin cambiar los requisitos para el octanaje del combustible, por lo que el consumo de combustible disminuyó en un 5 ... 7 % y la potencia aumentó en un 4 ... 5 %. Para motores UZAM 331 y para algunos motores camiones(ZIL-508.10) para crear un movimiento de carga de vórtice frente a la válvula de entrada, el canal se hizo en forma de caracol. Sin embargo, a altas velocidades de mezcla, esto condujo a un aumento de la resistencia y, en consecuencia, a una disminución de los indicadores de potencia. Por lo tanto, los últimos modelos de motores UZAM se producen con una entrada convencional. Las cámaras de combustión semiesféricas, cilíndricas poliesféricas prácticamente no tienen desplazador, por lo que sus cualidades antidetonantes (según el índice de detonación) son inferiores a las cámaras con desplazadores. En la producción en masa de motores debido a la desviación de las dimensiones de las partes del mecanismo del cigüeñal y el volumen de la cámara de combustión, la relación de compresión real del motor de un modelo puede diferir en una cantidad significativa (dentro de una unidad). Por tanto, para un coche del mismo modelo, gasolinas con diferente octanaje. La relación de compresión real se puede determinar aproximadamente usando un medidor de compresión.

A - hemisférico; b - hemisférico con un desplazador; c - esférico; g - tienda de campaña; d - óvalo plano; e - cuña; h - cámara de combustión cilíndrica en el pistón; g - semi-cuña con una parte de la cámara en el pistón;

Como es evidente, las cámaras de combustión deben proporcionar no sólo
no mala formación de mezcla, y obteniendo mejores características
eficiencia y propiedades de arranque del motor. Hay dos constructivos
grupos de cámaras de combustión de motores diesel que están separados entre sí no sólo
diseño y el principio de formación de la consistencia del combustible en la cámara. Esta
cámaras de combustión rotas e indivisas.

Cámaras de combustión rotas

Tales cámaras tienen dos canales independientes del volumen conectados entre sí:

  • antecámara;
  • cámara de vórtice.

La cámara de vórtice se puede colocar tanto en la cabeza del bloque
cilindros y en el propio bloque. La superficie de enfriamiento de las cámaras rotas es muy
alto. En este sentido, el motor es propenso a pérdidas térmicas significativas,
lo que conduce a una disminución en las propiedades iniciales y un mal efecto en el factor
economía. Por lo general, los motores diesel con cámaras de combustión rotas
proporcionar un grado suficientemente alto de compresión.

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

Además, la interacción de canales en cámaras rotas
asigna estabilidad al motor durante su funcionamiento. El principal
cargas en piezas tan fundamentales como bielas, cigüeñal, pasadores de pistón.
Reducir de alguna manera la llamada aspereza del motor diesel con
las cámaras de combustión rotas también pueden deberse a un aumento de la temperatura
modos de ciertas áreas de las cámaras.

Cámaras de combustión no divididas

Las cámaras de combustión no divididas, a diferencia de las rotas, tienen
solo volumen y la forma más simple, consistente con dirección, número y
el tamaño de las corrientes de combustible del combustible inyectado. Estas cámaras son muy
Las pequeñas dimensiones, como debe ser, tienen una pequeña superficie de enfriamiento.
De esta forma, la pérdida de energía térmica en motores con cámaras no divididas
la combustión es significativamente menor que en los motores con cámaras rotas. Semejante
el diésel tiene buenas características de arranque y económicas.

Las formas de las cámaras de combustión no divididas se distinguen por su
variedad. Más a menudo están diseñados en la parte inferior de los pistones. pero cumple
colocación de cámaras en la culata, también en parte en las coronas de los pistones
y en parte en la cabeza.

Es posible romper las cámaras de combustión indivisas del diésel
motores de acuerdo a su arreglo constructivo fundamental con posterior
camino:

  1. Toroidal en el pistón.
  2. Hemisférica en pistón y cabeza de bloque
    cilindros
  3. Hemisférica en el pistón.
  4. Pistón cilíndrico.
  5. Cilíndrico en el pistón con colocación lateral.
  6. Redondeado en el pistón.
  7. Bola en el pistón.
  8. Toroidal con cuello en el pistón.
  9. Cilíndrico, formado por una corona de pistón y
    pared del cilindro
  10. Vórtice en el pistón.
  11. Trapezoidal en el pistón.
  12. Cilíndrico debajo de la cabeza
    válvula de salida.

En cámaras de combustión tipo 1, 2, 3,
4, 5 muy alto grado de propiedad de consistencia de combustible sale
gracias a la atomización del combustible y la coincidencia de las formas de sus flujos de combustible con
formas de cámara En tales cámaras de combustión, las boquillas se instalan con mayor frecuencia,
tener atomizadores de orificios múltiples que le permiten controlar las formas de combustible
flujos, también use satisfecho presión más alta inyección. estas cámaras
tienen superficies de enfriamiento muy pequeñas. Para motores diésel con
los tipos enumerados de cámaras de combustión se caracterizan por características bajas del grado
compresión.

Para cámaras de combustión tipo 6, 7, 8,
9 presenta superficies de enfriamiento más anchas. Es, aunque intrascendente,
pero aún afecta las cualidades de arranque del motor. Pero en el proceso
desplazamiento de aire por encima del pistón hacia la cámara de combustión en el momento de la compresión
se crean flujos de tipo vórtice, lo que contribuye a una buena mezcla de aire
con combustible, formando una mezcla de combustible bastante benigna.

Cámaras de combustión tipo 10, 11, 12
se utilizan no sólo en motores diésel, sino también en motores con
la posibilidad de usar varios tipos combustible. Una característica relevante de este tipo de cámaras
es una dirección grave de las corrientes de Foucault, que promueve la evaporación
combustible y entregarlo en una cierta secuencia al lugar requerido
combustión. Para mejorar el rendimiento en cámaras cilíndricas en la cabeza
bloque de cilindros debajo de la válvula de escape use las temperaturas de escape más altas
válvula, que es inmediatamente la pared de la cámara de combustión.

La principal ventaja de los motores diesel es el bajo costo de combustible, ya que los motores de este tipo tienen un bajo consumo específico de combustible en condiciones básicas de operación, y el combustible en sí es notablemente más barato que la gasolina en muchos países.

Entre las desventajas del diesel en comparación con los motores de gasolina, incluyen: indicadores de potencia relativamente bajos, más caros de fabricar y mantener equipo de combustible, peores calidades de arranque, mayor emisión de algunos componentes tóxicos con los gases de escape, mayor nivel de ruido.

El rendimiento económico y medioambiental de un motor diésel de automóvil depende principalmente de las características del proceso de trabajo y, en particular, del tipo de cámara de combustión y del sistema de inyección de combustible. Las cámaras de combustión de un motor diesel se dividen en apartado(cámara de vórtice y precámara), semi-dividido y indiviso .

Los motores diesel de una sola cámara a veces se denominan motores de inyección directa.

Motores diésel con cámara de combustión dividida generalmente instalado en camiones ligeros y automóviles. Esto viene determinado por la necesidad de reducir los niveles de ruido y trabajar con menos rigidez. Cuando el pistón se acerca al PMS, el aire del volumen principal de la cámara de combustión se desplaza hacia el volumen adicional, creando en él una intensa turbulencia de carga, lo que contribuye a una mejor mezcla de las gotas de combustible con el aire. La desventaja de los motores diesel con una cámara de combustión dividida es: un ligero aumento en el consumo de combustible debido a mayores pérdidas en el medio de refrigeración debido a la mayor superficie de la cámara de combustión, grandes pérdidas debido al flujo de carga de aire en la cámara adicional y la mezcla ardiente de nuevo en el cilindro. Además, el rendimiento de puesta en marcha se deteriora.

Motores diésel con cámara de combustión no dividida Tienen bajo consumo de combustible y son más fáciles de arrancar. Su desventaja es la mayor rigidez del trabajo y, en consecuencia, - nivel alto ruido.

Para una combustión completa del combustible, el fabricante elige la relación óptima entre el número de orificios de boquilla en la boquilla y la intensidad de la carga de vórtice en el cilindro, de modo que los chorros de combustible cubran completamente toda la carga de aire. Cuanto más pequeños sean los orificios de la boquilla, más intenso debe ser el movimiento de rotación de la carga. En los motores diésel de cuatro tiempos, el movimiento de rotación del aire durante la carrera de admisión está garantizado por la disposición tangencial del canal de admisión, la presencia de una pantalla en la válvula y el canal helicoidal (en forma de caracol) frente a la admisión. válvula. En el proceso de compresión, cuando el pistón se acerca al TDC, el aire fluye desde el espacio superior del pistón hacia la cámara de combustión del pistón, lo que aumenta la intensidad del movimiento de rotación de la carga nueva. Por lo tanto, al reparar motores diesel, es necesario asegurarse de que el espacio entre la cabeza del pistón y la culata corresponda al valor especificado en las instrucciones. Con un espacio más grande, la intensidad de la turbulencia de carga será insuficiente, con una más pequeña con cargas altas, puede aparecer un golpe en el pistón debido a sus golpes en la cabeza. Durante el montaje del motor diesel, esta holgura se verifica instalando placas de plomo en la cabeza del pistón y girando el cigüeñal después de apretar los pernos de cabeza.

Arranque del motor diésel:

Los motores diésel con cámara de combustión dividida (cámara de vórtice o precámara) tienen una calidad de arranque significativamente peor que los motores diésel con cámara no dividida.

Para facilitar el arranque, los motores diésel de cámara dividida están equipados con bujías eléctricas instaladas en la precámara o cámara de turbulencia. Con menos frecuencia, las bujías se instalan en motores diésel con inyección directa.

Las velas son de tipo abierto y cerrado con una espiral incandescente o un elemento calefactor. Son producidos por las mismas empresas que las bujías. La carcasa de la vela se ubica en la cámara de combustión de un motor diesel de manera que el cono de combustible atomizado cae únicamente sobre su punta caliente.

Durante el período en que se estimó la toxicidad de los gases de escape por la emisión de CO y CH (hidrocarburos), se señaló en la prensa general que los motores diésel tienen la toxicidad más baja de todos los motores de combustión interna. Sin embargo, más tarde, cuando se empezaron a producir gasolinas comerciales sin líquido etílico y se empezaron a equipar los motores de gasolina con convertidores catalíticos de tres vías que reducen el contenido de CO, CH, NOx en un 90-95%, la baja toxicidad de los motores diésel en comparación con los motores de gasolina comenzaron a ser modestamente silenciados.

Se determina el aumento de la toxicidad de los motores diésel. los siguientes factores:

El primero es baja eficiencia de los convertidores catalíticos. Esto se debe al hecho de que la relación de compresión y, por lo tanto, la relación de expansión de los motores diésel es mucho mayor que la de los motores de gasolina. Por lo tanto, la temperatura de los gases de escape es insuficiente para el funcionamiento eficiente de los convertidores. En este sentido, no es posible reducir la emisión de óxidos de nitrógeno, que son varias decenas de veces más tóxicos que el CO.

El segundo factor es aumento de las emisiones en algunos modos, especialmente durante el calentamiento, productos de combustión incompleta con un olor desagradable característico (acroleína, aldehídos, etc.), muchos de los cuales son cancerígenos. Tercero: las partículas de hollín son portadoras de carcinógenos. Una vez en el tracto respiratorio, causan tumores cancerosos. Debido a que ninguno de los países aún no cuenta con analizadores de gases de alta velocidad, no existe forma de estandarizar su liberación. Por lo tanto, los legisladores utilizan indicadores indirectos, que limitan la emisión de hidrocarburos y material particulado.

Las principales causas del aumento de la toxicidad y del aumento del consumo de combustible de los motores diésel son las siguientes:

Mala calidad del combustible

Violación del sistema de suministro de combustible (relación de exceso de aire demasiado baja, suministro de combustible desigual a los cilindros, desplazamiento de las fases de inyección, suministro de combustible desigual entre ciclos),

Aumento del consumo de aceite por desecho debido al desgaste de piezas del grupo cilindro-pistón,

En los motores turboalimentados, la presión de sobrealimentación es demasiado baja.

Una de las principales características del combustible diésel es su índice de cetano, que indica la capacidad de autoignición.

Se determina en una máquina monocilíndrica por comparación con una mezcla de un combustible de referencia seleccionado de modo que el período de retardo del encendido sea el mismo que el del combustible bajo prueba. El valor del número de cetano debe ser al menos 45. Depende de composición química combustible y la presencia de aditivos especiales en él. El aumento del número de cetano se consigue aumentando el contenido de hidrocarburos de parafina en el combustible. Al mismo tiempo, se mejoran las cualidades iniciales, sin embargo, con un índice de cetano de 50 ... 55, la integridad de la combustión empeora.