Камера сгорания — часть двигателя внутреннего сгорания , в которой сжигается топливно-воздушная смесь . Для паровых двигателей этот термин также использовался для обозначения расширения топки , которое используется для обеспечения более полного процесса сгорания.
В двигателе внутреннего сгорания давление, создаваемое горящей воздушно-топливной смесью, оказывает прямое воздействие на часть двигателя (например, в поршневом двигателе сила прикладывается к верхней части поршня), что преобразует давление газа в механическую энергию (часто в форме вращающегося выходного вала). Это контрастирует с двигателем внешнего сгорания, где сгорание происходит в отдельной части двигателя, а не там, где давление газа преобразуется в механическую энергию.
В двигателях с искровым зажиганием, таких как бензиновые (газовые) двигатели , камера сгорания обычно расположена в головке цилиндров . Двигатели часто проектируются таким образом, что нижняя часть камеры сгорания находится примерно на одной линии с верхней частью блока цилиндров .
Современные двигатели с верхним расположением клапанов или верхним расположением распредвала(ов) используют верхнюю часть поршня (когда он находится вблизи верхней мертвой точки ) в качестве дна камеры сгорания. Выше этого, стороны и крыша камеры сгорания включают впускные клапаны, выпускные клапаны и свечу зажигания. Это образует относительно компактную камеру сгорания без каких-либо выступов в сторону (т. е. вся камера расположена непосредственно над поршнем). Обычные формы для камеры сгорания, как правило, похожи на одну или несколько полусфер (например , полусферические , односкатные , клиновидные или почковидные камеры).
В более старой конструкции двигателя с плоской головкой используется камера сгорания в форме «ванны» с удлиненной формой, которая располагается как над поршнем, так и над клапанами (которые расположены рядом с поршнем). Двигатели IOE сочетают в себе элементы двигателей с верхним расположением клапанов и двигателей с плоской головкой; впускной клапан расположен над камерой сгорания, а выпускной клапан — под ней.
Форма камеры сгорания, впускных и выпускных отверстий являются ключом к достижению эффективного сгорания и максимизации выходной мощности. Головки цилиндров часто проектируются для достижения определенного "вихревого" рисунка (вращательного компонента потока газа) и турбулентности , что улучшает смешивание и увеличивает скорость потока газов. Форма верхней части поршня также влияет на величину завихрения.
Еще одной конструктивной особенностью, способствующей турбулентности для хорошего смешивания топлива и воздуха, является сдавливание , при котором смесь топлива и воздуха «сдавливается» под высоким давлением поднимающимся поршнем. [1] [2]
Расположение свечи зажигания также является важным фактором, поскольку это начальная точка фронта пламени (передний край горящих газов), который затем движется вниз к поршню. Хорошая конструкция должна избегать узких щелей, где может скапливаться застойный «конечный газ», что снижает выходную мощность двигателя и потенциально приводит к детонации двигателя . Большинство двигателей используют одну свечу зажигания на цилиндр, однако некоторые (например, двигатель Alfa Romeo Twin Spark 1986-2009 годов ) используют две свечи зажигания на цилиндр.
Двигатели с воспламенением от сжатия, такие как дизельные двигатели , обычно классифицируются как:
Двигатели с непосредственным впрыском обычно обеспечивают лучшую экономию топлива, но двигатели с непрямым впрыском могут использовать топливо более низкого качества.
Гарри Рикардо сыграл видную роль в разработке камер сгорания для дизельных двигателей, наиболее известной из которых является Ricardo Comet .
В системе непрерывного потока, например, в камере сгорания реактивного двигателя , давление контролируется, а сгорание приводит к увеличению объема. Камера сгорания в газовых турбинах и реактивных двигателях (включая прямоточные и сверхзвуковые воздушно-реактивные двигатели ) называется камерой сгорания .
Камера сгорания получает воздух под высоким давлением от системы сжатия, добавляет топливо, сжигает смесь и подает горячие выхлопные газы под высоким давлением в турбинные компоненты двигателя или через выхлопное сопло.
Существуют различные типы камер сгорания , в основном: [3]
При изменении скорости газа возникает тяга , как в сопле ракетного двигателя .
Учитывая определение камеры сгорания, используемое для двигателей внутреннего сгорания, эквивалентной частью парового двигателя будет топка , поскольку именно здесь сжигается топливо. [ требуется ссылка ] Однако в контексте парового двигателя термин «камера сгорания» также использовался для обозначения определенной области между топкой и котлом . Это расширение топки предназначено для обеспечения более полного сгорания топлива, повышения топливной экономичности и снижения накопления сажи и накипи. Использование этого типа камеры сгорания в больших паровозных двигателях позволяет использовать более короткие жаровые трубы .
Микрокамеры сгорания — это устройства, в которых сгорание происходит в очень малом объеме, за счет чего увеличивается отношение поверхности к объему , что играет важную роль в стабилизации пламени.
