Komory spalania

Komory spalania silników ZI

Wymagania:

kształt korzystny dla wymiany ładunku (m.in. duże zawory),

małe pole powierzchni ścian (straty cieplne, emisja
węglowodorów),

zawirowanie ładunku,

obszary oddalone od świecy muszą być dobrze chłodzone i mieć
małą objętość (niebezpieczeństwo spalania stukowego),

brak szczelin (niebezpieczeństwo gaśnięcia płomienia i emisji
węglowodorów),

2

nie zawierać elementów ulegających przegrzewaniu
(niebezpieczeństwo spalania stukowego i samozapłonu),

stopień sprężania 7,5 ÷ 11; dla silników o wtrysku bezpośrednim
÷ 14.

3

Komory spalania silników ZI

wanienkowe

4

klinowe

5

połkuliste

6

Komora wanienkowa

–

najprostsza, zawarta w głowicy;

–

zawory w jednym rzędzie, równolegle do osi cylindrów;

–

ś

wieca w bocznej części między zaworami.

W rzucie poziomym:

elipsa, owal,

trójkąt,

serce.

7

8

Komory klinowe

–

płaszczyzny denka tłoka i dolna powierzchnia głowicy
w komorze pochylone pod kątem (20 ÷ 35)º;

–

zawory ustawione w rzędzie, nachylone do osi cylindrów;

–

ś

wieca jak w komorach wanienkowych;

–

wyciskacz o grubości minimum 1 mm (intensywne zawirowanie,
ale większa emisja węglowodorów).

9

10

Komory półkuliste

–

kształt najbardziej zbliżony do ideału;

–

możliwość umieszczenia dużych zaworów;

–

umieszczenie świecy w środku komory;

–

zawory umieszczone pod kątem do płaszczyzny wzdłużnej
silnika; kąt między zaworami (70 ÷ 90)º;

–

komory półkuliste szczątkowe mają ww. kąt (15 ÷ 20)º;

–

mogą być również komory półkuliste zagłębione w denku tłoka
(jednak mniejsze są wówczas zawory).

11

12

13

Przykłady komór spalania silników ZI

14

15

16

Komory spalania mieszanek ubogich:

–

komory spalania mieszanki niejednorodnej (tzw. uwarstwionej)
dla

λλλλ

= 1,3 ÷ 1,6;

wtrysk paliwa w wirujące powietrze;

–

dzielona komora i zapłon strumieniowy (Honda CVCC);
mieszanka zasilająca cylindry jest uboga, jednocześnie do
komory wstępnej doprowadzana jest mieszanka bogata i ona
ulega zapłonowi od iskry.

17

Skład mieszanki palnej w różnych obszarach statycznych pracy

silnika ZI na mieszankę niejednorodną

18

Honda CVCC

19

Komory spalania silników ZS

Wymagania:

zapewnienie dużej prędkości względnej kropelek paliwa
i powietrza,

umożliwienie spalania z ograniczoną szybkością narastania
ciśnienia.

20

Komory spalania silników ZS:

komory zwarte (niedzielone) mieszczące się we wgłębieniu
w denku tłoka (wtrysk bezpośredni),

komory dzielone mieszczące się częściowo w głowicy
(wtrysk komorowy, pośredni).

21

Komory zwarte

Ruch powietrza wywołany jest w suwie dolotu, spotęgowany
w suwie sprężania.

Zawirowanie w suwie dolotu spowodowane jest ukształtowaniem
kanałów dolotowych.

22

Podział komór zwartych ze względu na kształt:

toroidalne

23

półkuliste

cylindryczne

24

Podział komór zwartych ze względu na położenie:

otwarte – największa średnica poprzeczna komory w tłoku jest
mniejsza od średnicy komory w dnie tłoka

półotwarte – największa średnica poprzeczna komory w tłoku
jest większa od średnicy komory w dnie tłoka

25

Komory zwarte mają następujące cechy:

stopień sprężania 16 ÷ 19,

małe straty cieplne,

łatwy rozruch,

duża sprawność,

duża twardość biegu,

duże emisje składników szkodliwych (w szczególności tlenków
azotu i cząstek stałych),

ograniczenie szybkoobrotowości.

26

Komory zwarte powszechnie stosowane są w dużych silnikach,
ostatnio również powszechnie w małych (DI oraz TDI).

Komory otwarte współpracują z rozpylaczami wielootworkowymi,
komory półotwarte mogą współpracować z jednootworkowymi.

Komory półotwarte mają gorszą sprawność niż otwarte.

27

Komory dzielone

wstępne

28

wirowe

29

Komora wstępna ma około 25 % objętości całej komory spalania.
Połączona z przestrzenią nad tłokiem otworkami o średnicy
(2 ÷ 4) mm.
Wtrysk następuje do komory wstępnej.
Stosuje się wtryskiwacze czopikowe.

Komora wirowa ma kształt kuli lub walca.
Zajmuje 2/3 ÷ 3/4 objętości całej komory spalania.
Połączona jest z przestrzenią nad tłokiem szerokim stycznym
kanałem.
Paliwo jest wtryskiwane w wir (rozpylacz czopikowy,
ew. dwuotworkowy).

30

Cechy komór dzielonych

dawniej powszechnie stosowane w małych silnikach komory
wirowe, tylko Daimler Benz stosował komorę wstępną,

stopień sprężania 18 ÷ 24,

mała twardość biegu,

mniejsza sprawność,

duża szybkoobrotowość,

trudność rozruchu,

mała emisja składników szkodliwych.

31

Komory spalania silników wielopaliwowych

Paliwa: produkty przeróbki ropy naftowej, biologiczne (roślinne i
zwierzęce), syntetyczne, gazowe.

Silniki paliwowe mają mniejszą sprawność, zastosowanie głownie
militarne. Są to pochodne silników ZS.

Klasyczne rozwiązanie: silnik MAN M–Verfahren Meurera:

–

komora kulista lub walcowa,

–

silne zawirowanie,

–

wtrysk bezpośredni rozpylaczem dwuotworkowym:
5% w najgorętszą strefę komory (tu następuje samozapłon),
95% na ścianki, gdzie paliwo szybko odparowuje,

–

możliwość pracy na wysokooktanowej benzynie.

32

33