Форкамера дизельного двигателя что это такое

ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401

Общее описание

ЗМЗ 24Д – 8-клапанный четырехтактный четырехцилиндровый двигатель, имел верхнее расположение клапанов и нижнее расположение распределительного вала. Блок цилиндров и головка блока цилиндров (ГБЦ) были отлиты из алюминиевого сплава AL 4. ДВС предназначался для работы на бензиновом топливе Аи-93. Мотор ЗМЗ 2401 обладал такими же характеристиками. В отличие от ЗМЗ 24Д, ЗМЗ 2401 работал на бензин А-76. Топливная система оснащалась двухкамерным карбюратором К 126Г.

Схема двигателя ЗМЗ-24Д

В свое время применение алюминиевого блока цилиндров (БЦ) и головки блока являлось новшеством и считалось передовой технологией. «Двадцать четвертые» моторы просуществовали без каких-либо изменений до 1985 года, когда на смену им пришло новое поколение двигателей ЗМЗ 402 и ЗМЗ 4021.

Заволжский моторный завод продолжал выпуск ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401, но в качестве запасного агрегата. Новые модели ГАЗ 2410 и их модификации с 1987 года комплектовались только новыми двигателями.

Технические характеристики ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401

Двигатели «двадцать четвертой» серии обладали следующими характеристиками:

• Количество цилиндров – 4;
• Диаметр поршня стандартного размера – 92 мм;
• Ход поршня – 92 мм;
• Количество коренных опор коленчатого вала – 5;
• Диаметр коренных шеек стандартного коленчатого вала – 64 мм;

Схема устройства коленчатого вала Газ 24

В масляный картер ДВС заливалось от 5 до 5,5 литров моторного масла (по разным данным), но по проверенным данным до полного уровня по масляному щупу требовалось пять с половиной литров.

Моторы ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401 между собой имели только два отличия – это сама ГБЦ и штанги толкателей. У головки блока ЗМЗ 2401 была больше камера сгорания цилиндров за счет утолщения металла в этой области. Высота ГБЦ ЗМЗ 2401 равна 98 мм, у ЗМЗ 24Д этот параметр равен 94 мм. Различали ГБЦ, замеряя высоту штангенциркулем, опытные мотористы определяли различия на глаз. Штанги отличались по длине, у версии ДВС под 76-ой бензин они были длиннее на 4 мм.

Пример мотора ЗМЗ 24Д под 76-ой бензин

Система форкамерно-факельного зажигания

Основными элементами, составляющими дизельный двигатель с форкамерой, являются:

Примечание: мы будем проходить путь вместе с топливом для того, чтобы полностью понять принцип работы форкамерного двигателя.

1. Канал ведёт солярку в предкамеру.
2. Затем проходит секция, предназначенная для переобогащённой смеси.
3. Клапан самой форкамеры.
4. Свеча зажигания выполняет свою основную роль (поджог топлива, когда форсунки его впрыскивают).
5. Одновременно с тем, как от искры загорелось горючее, распредел ГРМ впускает в главную камеру топливо, посредством того, что открывает клапан.
6. Теперь горючее на финишной прямой – в центральной камере ДВС.

Сейчас, мы надеемся, вам стало ясно, как работает форкамерный дизель и из чего состоит устройство форкамеры.

Недостатки

Естественно, что любое изобретение не лишено недостатков. Если говорить о минусах таких двигателей, то они заключаются в следующем:

1. Из-за того что сгорание осуществляется вне двигателя, отвод получаемого тепла происходит через стенки радиатора. Это вынуждает увеличивать габариты устройства.
2. Материалоемкость. Для того чтобы создать компактную и эффективную модель двигателя Стирлинг, необходимо иметь качественную жаропрочную сталь, которая сможет выдержать большое давление и высокую температуру. Кроме того, должна быть низкая теплопроводность.
3. В качестве смазки придется покупать специальное средство, так как обычное коксуется при высоких температурах, которые достигаются в двигателе.
4. Для получения достаточно высокой удельной мощности придется использовать либо водород, либо гелий в качестве рабочего вещества.

Применение устройств в настоящее время

Казалось бы, что такое старое изобретение не может использоваться в наши дни, однако это не так. NASA заказало двигатель внешнего сгорания типа Стирлинга, однако в качестве рабочего вещества должны использоваться ядерные и радиоизотопные источники тепла. Кроме этого, он также успешно может быть использован в следующих целях:

Использовать такую модель двигателя для перекачки жидкости гораздо проще, чем обычный насос. Во многом это благодаря тому, что в качестве поршня можно применять саму перекачиваемую жидкость. Кроме того, она же и будет охлаждать рабочее тело. К примеру, такой вид «насоса» можно использовать, чтобы накачивать воду в ирригационные каналы, используя для этого солнечное тепло.
Некоторые изготовители холодильников склоняются к установке таких устройств. Стоимость продукции удастся снизить, а в качестве хладагента можно применять обычный воздух.
Если совместить двигатель внешнего сгорания этого типа с тепловым насосом, то можно оптимизировать работу тепловой сети в доме.
Довольно успешно Стирлинги используются на подводных лодках ВМС Швеции. Дело в том, что двигатель работает на жидком кислороде, который впоследствии используется для дыхания

Для подводной лодки это очень важно. К тому же такое оборудование обладает достаточно низким уровнем шума

Конечно, агрегат достаточно большой и требует охлаждения, но именно эти два фактора несущественны, если речь идет о подводной лодке.

Последняя модель. «Гамма»

Последней разновидностью данного двигателя стала «Гамма» Стирлинга. Этот тип отличался не только наличием поршня, а также вытеснителя, а еще и тем, что в его конструкцию входили уже два цилиндра. Как и в первом случае один из них был холодным и использовался он для отбора мощности. А вот второй цилиндр, как в предыдущем случае, был холодным с одного конца и горячим с другого. Здесь же перемещался вытеснитель. В поршневом двигателе внешнего сгорания также имелся регенератор, который мог быть двух типов. В первом случае он был внешним и соединял между собой такие конструктивные части, как горячую зону цилиндра с холодной, а также с первым цилиндром. Второй тип – это внутренний регенератор. Если использовался этот вариант, то он входил в конструкцию вытеснителя.

Использование Стирлингов обосновано в том случае, если необходим простой и небольшой преобразователь тепловой энергии. Также его можно использовать в том случае, если разница температур недостаточно велика, чтобы использовать газовые или же паровые турбины. Стоит отметить, что на сегодняшний день такие образцы стали использоваться чаще. К примеру, используются автономные модели для туристов, которые способны работать от газовой конфорки.

Форкамера специфика, особенности и востребованность

Создание комфортного микроклимата и очистка воздуха в помещении – далеко не всегда является настолько простой задачей, как может показаться на первый взгляд.

Тип и размер помещения, окружающие его климатические условия, сложность используемой вентиляционной системы – соблюдаемых условий может оказаться много. Помещению в экологически чистой зоне достаточно установки современного кондиционера.

А вот промышленным постройкам и супермаркетам для нормального кондиционирования требуется наличие специального помещения – воздушной камеры, форкамеры.

Специфика очистки больших объёмов воздуха

Можно легко оценить тот факт, насколько необходимой является форкамера в вентиляции, рассмотрев, что это такое детальнее.

Приставка «фор» переводится «перед», что позволяет рассматривать форкамеру, как предварительное помещение, в котором производится вентиляционный газообмен.

Для мест с сильно загрязнённой атмосферой она становится отличным «фильтром» разделяющим внутреннюю систему вентиляции помещения и внешнюю.

Для этих целей создается отдельное помещение – предварительная область или предкамера, в которой создается рабочий вентиляционный узел. Его техническое оснащение меняется в зависимости от скорости и качества проходящих воздушных потоков.

В некоторых случаях достаточно специального направляющего вентилятора, который разделяет входящий и выходящий воздух в предназначенные для этого каналы. Может понадобиться монтаж воздушных фильтров для очистки, обустройство шумоизоляции.

Особенности «предварительных» воздушных камер

Современные бытовые климатические системы, предназначенные для типовых помещений, как правило, не требуют обустройства форкамеры. Система кондиционирования, состоящая из внутреннего и внешнего блока, представляет собой сложное устройство.

В нем уже имеются различные очищающие воздух фильтры и другие блоки, задача которых – создание оптимальных климатических условий в помещении. Но их рабочие возможности весьма ограничены. Даже мощные бытовые кондиционеры могут не справляться с охлаждением больших помещений.

Их использование может оказаться экономически неоправданным.

Идея установки обычных кондиционеров в огромных промышленных постройках, подземных парковках, помещениях, размеры которых превышают несколько сотен квадратных метров – будет нецелесообразной.

Но такая вентиляция требует соблюдения нескольких условий для нормальной работы:

• Хорошая звукоизоляция. Прохождение большого количества воздуха сопровождается заметным шумом.
• Сбалансированная подача на рабочие точки. Скорость забора и передачи воздуха мощными кондиционерами способна создавать сильный поток, который не подходит для супермаркетов.
• Контроль скорости воздуха в системе. Мощный воздушный поток, предназначенный для отведения примесей, образующихся в результате производства, способен вместе с ними «захватить» и мелкие детали, используемые в работе.
• Сохранение постоянного температурного режима. При высокой скорости движения больших объёмов воздуха их температура способна серьезно влиять на микроклимат помещения.

Итог: насколько востребованы форкамеры

Основное назначение форкамер – возможность управления поступающими внутрь помещения большими объёмами воздушных масс. В этом специальном помещении происходит разделение поступающих основных масс на рабочие каналы, предварительная очистка, нормализация скорости потоков и их температуры.

В зависимости от технического оснащения воздух может подвергаться дополнительной санитарной и другой необходимой обработке. Благодаря тому, что для этих целей выделено отдельное помещение, все вышеупомянутые процессы протекают незаметно и без неудобств.

Форкамера – обязательный элемент для обеспечения качественной вентиляции современных помещений закрытого и полузакрытого типа с большой квадратурой. Обычно ее создание планируется еще на этапе проектировки, поэтому любые связанные с ней строительные вопросы не возникают.

Помните, что обустройство форкамеры – не такое простое занятие, как может показаться на первый взгляд. Без грамотного подхода к проекту можно получить лишь пристройку сомнительной пользы.

Схема вентиляции с форкамерой

Что такое форкамерные свечи зажигания?

Большинство опытных водителей знают, что такое форкамерный принцип воспламенения горючего в моторе. Эту технологию мир увидел лет 20 назад, и она могла стать нововведением в строении двигателей. Но недостатки конструкции и отсутствие желания у производителей довести деталь до рабочего состояния завершились тем, что от форкамерно-факельных моторов полностью отказались. Тем не менее некоторые фирмы и сейчас продают форкамерные свечи зажигания, обладающие многими любопытными деталями. В этой статье речь пойдет именно о таких свечах.

Самый первый форкамерно-факельный силовой агрегат был изобретен инженерами «ГАЗ». Им комплектовали испытательные образцы «Волги», но и сейчас можно встретить эти автомобили. Они отличаются тем, что их моторы обладают предкамерой, имеющей дополнительный клапан (форкамеру). В этой камере воспламеняется небольшой объем горючего от свечи, затем поступающее в главную камеру и воспламеняющее горючую смесь, потому что она не загорается от простой искры.

Такое решение обладало многими плюсами. Для работы машины было достаточно и бедной смеси, а это заметно уменьшало токсичность и расход топлива. Также мощность мотора возрастала на 7-10%, но до серийно производить такие двигатели так и не начали. Попытку их внедрить предпринимали и инженеры компании «Honda», но и они не смогли в полной мере воплотить замысел в жизнь. Моторы получались очень требовательными к бензину и имели низкую надежность, поэтому их достоинства не оправдывались. От этого изобретения остались только форкамерные свечи.

Свечи такого типа были созданы после того, как выше описанные моторы перестали производиться. На российском рынке их продают около 10 лет, и водители высказывают разные мнения об их применении. Маркетологи тоже не отстают и активно продвигают «чудо-свечи». Раньше их производили малоизвестные фирмы, а сейчас выпускают даже NGK.

Свечи работают по тому же принципу, что и двигатель. Вокруг электрода располагается подобие камеры, она имеет отверстия, которые необходимы для вентиляции. Предположительно такое решение дает возможность воспламенить горючую смесь искрой в мини камере, а возникшее пламя воспламенит оставшееся топливо. Таким образом инженерами была сделана попытка добиться тех преимуществ, которыми обладал одноименный тип моторов. Как показала практика, получить высокую эффективность данной технологии у них не получилось.

Небольшой размер камеры не позволяет нормально воспламенить горючее, поэтому большой разницы с работой обычной свечи не было. Если в двигателе габариты форкамеры были приблизительно 25% от обычной камеры, то в вопросе свечи соотношение было намного меньше. Прирост мощности, замеченный водителями, не имеет связи с особенностями свечей, просто увеличенные габариты изделия позволяют повысить степень сжатия в цилиндрах, а это улучшает динамику при достижении определенных оборотов. Большое количество различных тестов показали совсем небольшое увеличение мощности.

Зато на других оборотах возможна детонация и повышенная нагрузка на мотор. Именно по этим причинам большинство автовладельцев и экспертов не рекомендуют устанавливать форкамерные свечи на простые моторы. Были и народные умельцы, которые из обычной свечи делали форкамерную, но и их результаты не оправдали затраченного времени и усилий.

Форкамерный двигатель газ 3102 характеристики

Самый первый двигатель ЗМЗ 4022.10 ( 1981 г.-1992 г. )

Толчком к созданию двигателя с форкамерно-факельным зажиганием на «ГАЗе» послужил серийный выпуск в 1972 году таких моторов японской фирмой Honda, которая смогла обойти приоритетность отечественного патента. Советский двигатель получил обозначение ГАЗ-4022.10. От своего предшественника ГАЗ-24Д он отличается новой головкой блока цилиндров с иными газовыми каналами, дополнительными маленькими впускными клапанами для форкамер, системой впуска воздуха, настроенным выпуском, увеличенным ходом клапанов, модернизированным распредвалом.

Кроме того, были разработаны карбюратор К-156 оригинальной конструкции, распределитель зажигания, новая система охлаждения двигателя (как у двигателя ВАЗ-2101), а водяной насос внедрили в блок цилиндров. Впервые на этих моторах ГАЗ был применен воздушный фильтр с бумажным фильтрующим элементом. Затем документацию по изготовлению двигателей ГАЗ-4022.10 передали Заволжскому моторному заводу, который с 1981 года начал их серийное производство, но уже под новым названием – ЗМЗ-4022.10. Наибольшее количество этих моторов было выпущено в 1986 году – 4000 шт. Всего за 11 лет произведено около 27 тыс. автомобилей ГАЗ-3102 с двигателями ЗМЗ-4022.10.

В головке цилиндров находятся основные камеры сгорания 16 и рядом с ними форкамеры 14. Каждая форкамера соединяется с основной камерой сгорания двумя отверстиями (соплами) диаметром по 3,5 мм. Объем форкамеры небольшой (3,8 см3), и в нее ввернута свеча зажигания 13. Во время вращения распределительного вала 19 кулачок набегает на толкатель 18 и перемещает его вверх вместе со штангой 17. Она поворачивает общее коромысло 9, имеющее боек 8, расположенный над торцом стержня впускного клапана 7 и дополнительное плечо с регулировочным винтом 10. При повороте коромысла открывается дополнительный клапан 12 форкамеры и затем (почти одновременно) впускной клапан 7 основной камеры сгорания. Горючая смесь поступает в форкамеру из форкамерной секции 4 карбюратора 5 по отдельному каналу 3 питания, выполненному во впускном трубопроводе и в головке цилиндров. При открытом дополнительном клапане 12 в форкамеру поступает обогащенная (IX = 0,85 -;- 0,90) горючая смесь, а в основную камеру и цилиндр двигателя (при открытом впускном клапане при движении поршня 2 вниз очень бедная (IX = 1,8) горючая смесь. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания 13 проскакивает электрическая искра, и рабочая смесь в форкамера воспламеняется. Из форкамеры продукты сгорания смеси выбрасываются через два сопла в основную камеру сгорания в виде двух горящих факелов. Они завихряют и воспламеняют бедную рабочую смесь. Этим достигается быстрое, надежное и полное сгорание рабочей смеси в основной камере сгорания. Форкамерно-факельный способ зажигания рабочей смеси обеспечивает высокие скорости сгорания и эффективное сжигание бедных смесей при работе двигателя на обычных эксплуатационных режимах. Это значительно улучшает экономичность двигателя. Применение бедных горючих смесей исключает недогорание топлива, что существенно снижает токсичность отработавших газов. Только для получения максимальной мощности двигателя, когда дроссельные заслонки карбюратора открыты почти полностью, состав смеси обогащается. Применение форкамерно-факельного зажигания рабочей смеси в двигателе повлекло за собой и некоторые изменения в карбюраторе. На двигателе установлен карбюратор K-156 с падающим потоком горючей смеси, имеющий две основные и одну дополнительную для форкамерной системы камеры. Открытие дроссельных заслонок основных камер происходит последовательно, как и в карбюраторе K-126r, устанавливаемого на двигателе автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Открытие дроссельной заслонки форкамерной секции карбюратора происходит вследствие кинематической связи с дроссельной заслонкой первичной камеры карбюратора.

Технические характеристики :

Модель — ЗМЗ-4022.10 Тип — карбюраторный , четырехцилиндровый , с форкамерно — факельным зажиганием Диаметр цилиндра и ход поршня — 92*92 Рабочий объем цилиндров , л — 2,445 Степень сжатия — 8,0 Максимальная мощность , л.с. — 105 Максимальный крутящий момент при 2500-3000 об/мин , кгс*м — 18,5 Сорт бензина — АИ-93 Масса незаправленного двигателя со сцеплением и коробкой передач , кг — 210

Однако последующая эксплуатация автомобилей ГАЗ-3102 с двигателями ЗМЗ-4022.10 не подтвердила их значительной топливной экономичности. Сложность конструкции и необходимость финансовых затрат на доводку моторов обусловили прекращение их выпуска в 1992 году. На смену этим двигателям пришли модели ЗМЗ-402.10 и ЗМЗ-406.10.

Правда и мифы о свечах зажигания

В бензиновом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) за воспламенение топлива отвечают свечи зажигания, конструкция которых настолько проста, что придумать что-то новое и революционное практически не возможно.

Однако, в связи с высокой конкуренцией на рынке производители свечей зажигания и особенно их маркетологи не перестают удивлять автолюбителей новыми технологиями, благодаря которым двигатель автомобиля станет мощнее и экономичнее. Именно о таких мифических технологиях, о разновидностях свечей зажигания и о том за какие можно переплатить, а за какие не стоит, я вам расскажу далее.

Свечи зажигания с несколькими электродами

Есть мнение, что свечи зажигания, имеющие несколько боковых электродов, в отличие от свечей зажигания с одним электродом, производят несколько искр одновременно, что лучше воспламеняет топливо и даже таким образом увеличивает мощность двигателя. На самом деле это миф, так как искра всегда бьёт только в один из электродов, а большее их количество сделано для того, чтобы продлить срок службы свечей.

Свечи зажигания с прорезями на боковых или центральном электродах

На свечах зажигания некоторых производителей можно встретить прорези на боковых или центральном электродах. Производители подобных свечей зажигания утверждают, что это увеличивает количество искр, но на самом деле, так же как и в случае с большим количеством боковых электродов это всего лишь увеличивает срок службы свечей.

Свечи зажигания с конусным резонатором вокруг центрального электрода или факельные

Производители этих свечей зажигания утверждают, что конусный резонатор вокруг центрального электрода создаёт факельный эффект, что увеличивает мощность двигателя и экономию топлива, а так же продлевает ресурс свечей зажигания аж до 100 000 километров пробега. Примечательно, что некоторые автолюбители, испытавшие эти чудесные свечи зажигания на своих автомобилях, утверждают то же самое, однако это не более чем самовнушение, поскольку воспламенение топлива в цилиндре происходит вихреобразно и свеча зажигания не может сделать его направленным.

Плазменные, форкамерные или плазменно-форкамерные свечи зажигания

Эксперименты показали, что эти, инновационные на первый взгляд, свечи зажигания, абсолютно ничем не отличаются от любых хороших одноэлектродных свечей. Все заявления производителей о том, что эти свечи зажигания по мощности поджога топлива в десятки раз превосходят обычные электроискровые свечи зажигания, что улучшает динамические характеристики автомобиля, уменьшает расход топлива и количество вредных выбросов в атмосферу, оказались не более чем рекламным трюком.

Свечи зажигания с электродами из дорогих металлов

Электроды в обычных свечах зажигания либо медные, либо хромо-никелевые, но последнее время широкое распространение получили свечи зажигания, электроды в которых имеют напайки из дорогих металлов, таких как иттрий, вольфрам, платина, иридий, палладий и другие. Стоит отметить, что искра в таких свечах зажигания действительно более стабильна и срок их эксплуатации так же на много выше, ну а что касается других показателей, то на мощность двигателя и расход топлива эти свечи, так же как и любые другие, никак не влияют. Отмечу только, что если вы хотите сэкономить, долго не меняя свечи зажигания, то идеальным вариантом будут иридиевые свечи зажигания, так как именно они обладают наибольшим ресурсом.

В заключение отмечу, что некоторые автовладельцы заявляют, что после замены обычных старых свечей зажигания на новые, якобы инновационные, разгонная динамика их автомобиля значительно улучшилась, а расход топлива снизился и это действительно так, но связано это совсем не с инновационными технологиями в свечах зажигания, а с тем, что они просто новые. Установите вместо обычных старых свечей зажигания точно такие же новые и эффект будет тот же.

Ещё публикации по теме:

«Что за ржавчина на свечах зажигания и насколько это опасно»

Принцип работы реактивного двигателя

Переменный ток, проходящий по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре электродвигателя. Крутящий момент создается, когда ротор пытается установить свою наиболее магнито проводящую ось (d-ось) с приложенным полем, для того чтобы минимизировать магнитное сопротивление в магнитной цепи. Амплитуда момента прямо пропорциональна разницы между продольной Ld и поперечной Lq индуктивностями. Следовательно, чем больше разница, тем больше создаваемый момент.

Линии магнитного поля синхронного реактивного электродвигателя

Главная идея может быть объяснена с помощью рисунка представленного ниже. Объект «a» состоящий из анизотропного материала имеет разную проводимость по оси d и оси q, в то время как изотропный магнитный материал объекта «b» имеет одинаковую проводимость во всех направлениях. Магнитное поле, которое прикладывается к анизотропному объекту «a», создает вращающий момент если существует угол между осью d и линиями магнитного поля. Очевидно, что если ось d объекта «a» не совпадает с линиями магнитного поля, объект будет вносить искажения в магнитное поле. При этом направление искаженных магнитных линий будут совпадать с осью q объекта.

Объект с анизотропной геометрией (a) и изотропной геометрией (b) в магнитном поле

Силовые линии магнитного поля вокруг объекта с анизотропной геометрией

В синхронном реактивном электродвигателе магнитное поле создается синусоидально распределенной обмоткой статора. Поле вращается с синхронной скоростью и может считаться синусоидальным.

В такой ситуации всегда будет существовать момент направленный на то, чтобы уменьшить полную потенциальную энергию системы, путем уменьшения искажения поля по оси q (). Если угол сохранять постоянным, например путем контроля магнитного поля, тогда электромагнитная энергия будет непрерывно преобразовываться в механическую.

Ток статора отвечает за намагничивание и за создание момента, который пытается уменьшить искаженность поля. Управление моментом осуществляется путем контроля фазы тока, то есть угла между вектором тока обмоток статора и d-осью ротора во вращающейся системе координат.