Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания и паровых машин.
Combustion chamber
Камера сгорания: устройство и принцип работы в двигателях внутреннего и внешнего сгорания. Роль в преобразовании энергии топлива в механическую работу.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Камера сгорания — это часть двигателя внутреннего сгорания, в которой происходит сжигание топливно-воздушной смеси. Для паровых двигателей этот термин также применяется к расширению топки, предназначенному для обеспечения более полного процесса сгорания.
Part of an internal combustion engine or steam engine
A combustion chamber is part of an internal combustion engine in which the fuel/air mix is burned. For steam engines, the term has also been used for an extension of the firebox which is used to allow a more complete combustion process.
Двигатели внутреннего сгорания
В двигателе внутреннего сгорания давление, создаваемое сгоранием воздушно-топливной смеси, непосредственно воздействует на часть двигателя (например, в поршневом двигателе – на верхнюю часть поршня), которая преобразует давление газа в механическую энергию (часто в виде вращающегося выходного вала). Это отличает его от двигателя внешнего сгорания, где процесс сгорания происходит в отдельном отсеке, отличном от того, где давление газа преобразуется в механическую энергию.
In an internal combustion engine, the pressure caused by the burning air/fuel mixture applies direct force to part of the engine (e. g. for a piston engine, the force is applied to the top of the piston), which converts the gas pressure into mechanical energy (often in the form of a rotating output shaft). This contrasts an external combustion engine, where the combustion takes place in a separate part of the engine to where the gas pressure is converted into mechanical energy.
Двигатели с искровым зажиганием
В двигателях с искровым зажиганием, таких как бензиновые двигатели, камера сгорания обычно расположена в головке блока цилиндров. Двигатели часто конструируются таким образом, что дно камеры сгорания примерно находится на одном уровне с верхней плоскостью блока двигателя. В современных двигателях с верхним расположением клапанов или верхним расположением распределительного вала(ов) верхняя часть поршня (когда он находится близко к верхней мертвой точке) используется в качестве дна камеры сгорания. Над ней боковые стенки и крыша камеры сгорания включают впускные клапаны, выпускные клапаны и свечу зажигания. Это формирует относительно компактную камеру сгорания без выступов в стороны (то есть вся камера расположена непосредственно над поршнем). Типичные формы камеры сгорания обычно напоминают одну или несколько полусфер (например, полусферическую, с крышей, клиновидную или в форме почки). В более ранней конструкции двигателя с плоской головкой используется камера сгорания в форме "ванны" с удлиненной формой, расположенная над поршнем и клапанами (которые находятся сбоку от поршня). Двигатели IOE сочетают элементы двигателей с верхним расположением клапанов и с плоской головкой; впускной клапан расположен над камерой сгорания, а выпускной – под ней. Форма камеры сгорания, впускных и выпускных каналов играет ключевую роль в достижении эффективного сгорания и максимизации выходной мощности. Головки блока цилиндров часто проектируются для создания определенного вихревого потока (вращающейся составляющей потока газа) и турбулентности, что улучшает смешивание и увеличивает скорость потока газов. Форма верхней части поршня также влияет на величину вихрения. Еще одна конструктивная особенность, способствующая турбулентности для хорошего смешивания топлива и воздуха, – это "сжатие", при котором топливовоздушная смесь сжимается под высоким давлением поднимающимся поршнем. Расположение свечи зажигания также является важным фактором, поскольку это точка начала фронта пламени (переднего края горящих газов), который затем распространяется вниз к поршню. Хорошая конструкция должна избегать узких щелей, где может задерживаться несгоревший "остаточный газ", снижая мощность двигателя и потенциально приводя к детонации. Большинство двигателей используют одну свечу зажигания на цилиндр, однако некоторые (например, двигатель Alfa Romeo Twin Spark 1986–2009 годов выпуска) используют две свечи зажигания на цилиндр.
In spark ignition engines, such as petrol (gasoline) engines, the combustion chamber is usually located in the cylinder head. The engines are often designed such that the bottom of combustion chamber is roughly in line with the top of the engine block. Modern engines with overhead valves or overhead camshaft(s) use the top of the piston (when it is near top dead centre) as the bottom of the combustion chamber. Above this, the sides and roof of the combustion chamber include the intake valves, exhaust valves and spark plug. This forms a relatively compact combustion chamber without any protrusions to the side (i. e. all of the chamber is located directly above the piston). Common shapes for the combustion chamber are typically similar to one or more half spheres (such as the hemi, pent roof, wedge or kidney shaped chambers). The older flathead engine design uses a "bathtub" shaped combustion chamber, with an elongated shape that sits above both the piston and the valves (which are located beside the piston). IOE engines combine elements of overhead valve and flathead engines; the intake valve is located above the combustion chamber, while the exhaust valve is located below it. The shape of the combustion chamber, intake ports and exhaust ports are key to achieving efficient combustion and maximising power output. Cylinder heads are often designed to achieve a certain "swirl" pattern (rotational component to the gas flow) and turbulence, which improves the mixing and increases the flow rate of gasses. The shape of the piston top also affects the amount of swirl. Another design feature to promote turbulence for good fuel/air mixing is squish, where the fuel/air mix is "squished" at high pressure by the rising piston. The location of the spark plug is also an important factor, since this is the starting point of the flame front (the leading edge of the burning gasses) which then travels downwards towards the piston. Good design should avoid narrow crevices where stagnant "end gas" can become trapped, reducing the power output of the engine and potentially leading to engine knocking. Most engines use a single spark plug per cylinder, however some (such as the 1986 2009 Alfa Romeo Twin Spark engine) use two spark plugs per cylinder.
Ракетный двигатель
Если скорость истечения газа изменяется, создается тяга, как, например, в сопле ракетного двигателя.
If the gas velocity changes, thrust is produced, such as in the nozzle of a rocket engine.
Паровые двигатели
С учетом определения камеры сгорания, используемого для двигателей внутреннего сгорания, эквивалентной частью парового двигателя является топка, поскольку именно в ней сжигается топливо. Однако в контексте парового двигателя термин "камера сгорания" также применялся для обозначения определенной области между топкой и котлом. Это расширение топки предназначено для обеспечения более полного сгорания топлива, повышения эффективности его использования и снижения образования сажи и накипи. Применение такого типа камеры сгорания в мощных паровозах позволяет использовать более короткие жаровые трубы.
Considering the definition of combustion chamber used for internal combustion engines, the equivalent part of a steam engine would be the firebox, since this is where the fuel is burned. However, in the context of a steam engine, the term "combustion chamber" has also been used for a specific area between the firebox and the boiler. This extension of the firebox is designed to allow a more complete combustion of the fuel, improving fuel efficiency and reducing build up of soot and scale. The use of this type of combustion chamber is large steam locomotive engines, allows the use of shorter firetubes.
Микрокамеры сгорания
Микрокамеры сгорания – это устройства, в которых происходит сгорание в очень малом объеме, что приводит к увеличению отношения площади поверхности к объему, играющего ключевую роль в стабилизации пламени.
Micro combustion chambers are the devices in which combustion happens at a very small volume, due to which surface to volume ratio increases which plays a vital role in stabilizing the flame.