Předkomorové vstřikování

Základní náčrt předkomorové injekce

Injekce komůrkový byl princip vstřikování pro vznětové motory ( komora pro vznětové motory ), která byla rozšířená až 1990 . Vyznačuje se skutečností, že spalovací komora je rozdělena na hlavní spalovací komoru a předkomoru a palivo je vstřikováno do předsíně. Dnes je do značné míry nahrazen přímým vstřikováním a používá se pouze ve specializovaných aplikacích, jako je B. Používají se menší dieselové generátory.

Dějiny

První dieselové motory měly vstřikování vzduchu a fungovaly pouze s podporou kompresoru , protože palivo bylo do spalovací komory vháněno stlačeným vzduchem. Výsledkem bylo, že motory byly velké, těžké a těžko použitelné pro mobilní aplikace. Prosper L'Orange , v té době vývojový partner Rudolfa Diesela , vynalezl v roce 1909 princip předkomory , který umožnil upustit od kompresorů. Položil základ pro malé, rychle běžící a tedy pro pozemní motorová vozidla vhodné dieselové motory.

U předkomorového vznětového motoru od společnosti Prosper L'Orange je palivo přiváděno do mezilehlého kanálu mezi spalovací komorou a předkomorou pomocí mechanického čerpadla bez rozprašovací trysky při mírném tlaku na začátku kompresního zdvihu. Vzduch stlačený pístem, který víří ze spalovací komory do předkomory, zajišťuje atomizaci. Část atomizovaného paliva se vznítí v předkomoře, expanze tlačí a atomizuje zbývající palivo obsažené v mezilehlém potrubí do spalovací komory, kde poté probíhá hlavní spalování.

Vstřikovací čerpadlo bylo zpočátku mechanické, nekontrolované, což ztěžovalo ovlivňování atomizačního a spalovacího procesu. Důležitým dalším vývojem bylo zavedení vstřikovací trysky, pomocí které lze atomizaci paliva provádět přesněji a kontrolovaněji.

popis

V předpokoji, jejíž velikost odpovídá asi 35% hlavní spalovací komory, je palivo vstřikováno pomocí trysky s jedním otvorem , pokud je to možné ve směru otvoru do hlavní spalovací komory. Vstřikovací tlak je poměrně mírný, maximálně 400 barů, což má pozitivní vliv na trvanlivost vstřikovacího čerpadla a vstřikovacího ventilu a na použití různých paliv. Tvar předpokoje by měl dosahovat dobré směsi palivo - vzduch . Toho je často dosaženo nárazovým kolíkem (někdy také nárazovou koulí) uspořádaným v předpokoji, který je zasažen vstřikovacím paprskem. Rázový čep se během provozu velmi zahřívá, což znamená, že nastříkané palivo se velmi rychle odpaří. Zpoždění zážehu se, čímž se dále sníží, což otáčky motoru 5500 / min, a nad to možné.

Palivo je předem smícháno s částí spalovacího vzduchu a částečně hoří v předpokoji. Výsledná expanze tlačí směs přes otevírací kanál, takzvaný vypalovací kanál, do hlavní spalovací komory . S předspalováním se tak předkomora chová jako druhá vstřikovací tryska. Většina spalování, které působí na píst, probíhá v hlavní místnosti . Díky nízkému vstřikovacímu tlaku a řízenému spalování je zatížení komponentů nízké, což spolu s nízkými otáčkami pístů umožňuje vysoký kilometrový výkon vznětových motorů (např. Mercedes-Benz OM 615 ).

Výhody a nevýhody

Výhody oproti vznětovým motorům s přímým vstřikováním:

  • Nízké vstřikovací tlaky od 118… 132 bar
  • Nízké zapalovací tlaky, proto menší mechanické namáhání motoru
  • Nižší zpoždění zapálení rozdělené spalovací komory, proto vhodné pro nízkovroucí paliva s nízkou zápalností ( vlastnosti více paliv )
  • Nižší emise hluku ve srovnání s mechanicky ovládaným přímým vstřikováním (= bez vícenásobného vstřikování )
  • Nižší emise oxidů dusíku

Nevýhody ve srovnání s dieselovými motory s přímým vstřikováním:

  • Motory Common rail s vícenásobným vstřikováním vykazují lepší chování při emisích hluku.
  • Výsledkem jsou velké ztráty tepla a toku v dělené spalovací komoře s relativně velkými povrchy
    • špatná účinnost s přibližně o 15% až 20% vyšší spotřebou paliva
    • Studený start vyžaduje žhavicí svíčky k zahřátí předkomory, aby bylo dosaženo teploty samovznícení
  • Tendence k sazím (opacita výfukového plynu), zvláště pokud je předkomora ochlazována při volnoběhu a poté spuštěna.

Při vadných žhavicích svíčkách, extrémně studeném nebo slabém akumulátoru může být motor spuštěn pouze vyšší spouštěcí rychlostí (vlečení) nebo pomocí jumperu Spray .

varianty

Zpočátku mohly být dieselové motory konstruovány kompaktně pomocí předkomorového procesu, ale stále nebyly vhodné pro řízení vozidel. Teprve s vynálezem jehlové vstřikovací trysky a předsíňky trychtýře v roce 1919 a kontrolovatelného vstřikovacího čerpadla v roce 1921 bylo možné postavit předpokojové stroje schopné provozu při vysokých rychlostech, aby mohly být použity jako pohony vozidel. V následujících letech byl primárně dále rozvíjen tvar předpokoje, aby se dále snížilo zpoždění zapalování.

Někteří autoři také označují M proces jako speciální variantu předkomorového procesu.

literatura

  • Richard van Basshuysen , Fred Schäfer: Příručka spalovací motor. Základy, komponenty, systémy, perspektivy. 3. zcela přepracované a rozšířené vydání. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005, ISBN 3-528-23933-6 .
  • Heinz Grohe: Otto a dieselové motory. Provoz, struktura a výpočet dvoutaktních a čtyřtaktních spalovacích motorů. 11. vydání. Vogel-Verlag, Würzburg 1995, ISBN 3-8023-1559-6 .

bobtnat

  1. ^ Uwe Todsen: Spalovací motory , 2. vydání, Carl Hanser, Mnichov, 2017. ISBN 978-3-446-45227-5 . Str.96
  2. ↑ Heinz Grohe: Otto a dieselové motory. Provoz, struktura a výpočet dvoutaktních a čtyřtaktních spalovacích motorů. 11. vydání. Vogel-Verlag, Würzburg 1995, ISBN 3-8023-1559-6 .
  3. ^ F. Sass, Ch. Bouché, A Leitner (ed.): Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau , 12. vydání, Springer, Berlin / Heidelberg, 1963. ISBN 978-3-662-41645-7 . 177
  4. ↑ a b c d e f Rüdiger Teichmann, Günter P. Merker (ed.): Základy spalovacích motorů: funkčnost, simulace, měřicí technologie , 7. vydání, Springer, Wiesbaden, 2014. ISBN 978-3-658-03195- 4 . 381 a násl.
  5. ↑ a b c Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert (ed.): Vieweg Handbook Motor Vehicle Technology , 7. vydání, Springer, Wiesbaden, 2013. ISBN 978-3-658-01691-3 . S. 310 a násl.
  6. ↑ Konrad Reif: Základy technologie vozidel a motorů , Springer, Wiesbaden, 2017. ISBN 978-3-658-12636-0 . Str. 13