Форкамера: что это такое?

Форкамера: что это такое?

VZ86RUS › Блог › Двигатель форкамерно-факельного зажигания. Как он работает.

Привет всем подписчикам!) Данная глава не входит в рамки моего обзора “Колес страны Советов”. Но она сделана по вашим просьбам — я расскажу кратенько о работе форкамерно двигателя. Это будет сделано на примере двигателя ГАЗ 3102 “ВОлга” ЗМЗ 4022. Итак.

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.

Приемочные испытания автомобиля ГАЗ-3102, на который устанавливался двигатель ГАЗ-4022.10, были проведены в 1980 году. Они показали преимущество этого автомобиля перед ГАЗ-24 по топливной экономичности и токсичности отработавших газов, особенно по показателю выброса окиси углерода. В том же году были выпущены первые 25 автомобилей с данным мотором. Принцип форкамерно-факельного зажигания был разработан Горьковским автомобильным заводом (автор – Эварт Г. В.) в сотрудничестве со специалистами Института химической физики АН СССР еще в 50-е годы. Авторское свидетельство на разработку было получено 18 декабря 1956 года.

Схема двигателя с форкамерно-факельным зажиганием:

1 — цилиндр;
2 — поршень;
3 — канал питания форкамеры;
4 — форкамерная секция карбюратора;
5 — карбюратор;
6 — впускной канал;
7 — впускной клапан основной камеры;
8 — боек коромысла;
9 — коромысло;
10 — регулировочный винт дополнительного плеча коромысла;
11 — головка цилиндров;
12 — клапан форкамеры ;
13 — свеча зажигания;
14 — форкамера;
15 — сопловое отверстие;
16 — основная камера сгорания;
17 — штанга;
18 — толкатель;
19 — распределительный вал сплава;
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. По сути, на всех режимах двигатель работает на бедных смесях, только для зажигания используется обогащенная.
А проще говоря — в форкамеру, расположенную рядом с основной, врыскивается обогащенная смесь. в основную камеру сгорания подается обедненная. В форкамере загорается от свечи богатая и под давлением подается в основную, где смешивается с обедненной и сгорается уже все вместе.

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
Только на ГАЗ-3102 штатно из всех Волг устанавливался форкамерный мотор, но иногда встречались моторы установленные заводом на ГАЗ-31029 и ГАЗ-24.
Смысл форкамерности в том, что сначала смесь поджигается свечой в отдельной камере сгорания (форкамере), затем раскаленные газы из нее поджигают смесь в основной камере сгорания (смесь более бедная, и от обычной искры не может быть воспламенена).

Читать еще:  Как заменить ремни кондиционера и генератора на форд фокус 2 1.6, 1.8 и 2.0 л. без приспособлений

Отличия от 402 мотора:
По блоку — гильзы с верхней посадкой с нижним уплотнением 2-мя резиновыми кольцами. Своя алюминиевая крышка поддона и колокола сцепления (взаимозаменяемы с 402).
По ГБЦ — полностью другая ГБЦ со своими коллекторами, коромыслами, штангами привода клапанов, крышкой клапанов.
Основные клапана взаимозаменяемы с 402.
Дополнительные клапана — оригинальные (аналогов не существует).
Прокладка ГБЦ — оригинал (взаимозаменяема с 402).
Карбюратор — оригинальный, трехкамерный К-156 (аналогов не существует).

Трамблер — контактный с “москвичевскими” характеристиками без вакуумника.
Привод трамблера с креплением типа “зажим”. Временно можно поставить трамблер, привод трамблера, коммутатор и катушку от 402, однако характеристики опережения зажигания другие и будет “звон”…

Отличительная “фишка”- система ступенчатого пуска воздуха. Служит для подачи воздуха во впускной коллектор минуя карбюратор при торможении двигателем, точнее когда разряжение во впускном коллекторе превышает 540мм рт ст. Состоит из электронного блока вакуумного выключателя (ССПВ) — датчика и двух электромагнитных клапанов. При достижении указанного предела разряжения во впускном коллекторе и частоте вращения двигателя 1700 об и более электронный блок включает первый электромагнитный клапан, а при достижении частоты вращения 2500 и более включается второй.

Термостат стоит в специальном корпусе, соединенном с водяным насосом, радиатором и водораспределительным патрубком ГБЦ(взаимозаменяем с термостатом 402го при установке водораспределительного патрубка совмещенного с корпусом термостата (т.е. при установке всей системы терморегулирования от 402)).
Для примера, видео работы данного двигателя

Специально для этого двигателя был разработан трехкамерный карбюратор К156. Надо сказать, что это привиредливый карб, требующий постоянных регулировок и они довольно сложны и точны. Вот его описание.
Карбюратор К-156 (рис. 1.47). Предназначен для форкамерного двигателя ЗМЗ-4022Л0 автомобиля “Волга” ГАЗ-3102.

Карбюратор – трехкамерный, с двумя основными первичной и вторичной и Одной вспомогательной форкамерной секциями, с падающим потоком горючей смеси, сбалансированной поплавковой камерой. Поплавковый механизм выполнен с нижним подводом топлива, системой холостого хода в первичной и форкамерной секциях, системой пуска и прогрева полуавтоматического типа,

Система пуска холодного двигателя состоит из пневмопривода, системы рычагов, образующих полуавтоматическое пусковое устройство, и воздушной заслонки 8, закрытие которой перед пуском холодного двигателя проводится водителем при помощи ручного привода.
Поплавковый механизм снабжен штуцером 1 подачи и отвода топлива в бензиновый бак, топливный клапан 2 с фильтром 36 и поплавок Л

Каждая секция имеет собственную главную дозирующую систему, содержащую эмульсионную трубку 30 с воздушным жиклером 7$ главный топливный жиклер 32, распылитель, выполненный в малом диффузоре, и дроссельную заслонку с рычагом привода.

Главная дозирующая система вторичной камеры содержит эмульсионную трубку 27 с воздушным жиклером 11, главный топливный жиклер 26, распылитель, выполненный в малом диффузоре с фиксатором дроссельная заслонка с рычагом привода.

Главная дозирующая система форкамерной секции содержит эмульсионную трубку 23 с воздушным жиклером 17, главный топливный жиклер 21, размещенный в поплавковой камере форкамерной секции, распылитель, выполненный в малом диффузоре 16, и дроссельную заслонку 25 с рычагом

Данный тип двигателя приобрел отвратительную репутацию у водителей. Из-за большой унификации с обычным 402 (в чем разница написано выше), головки меняли на обычные.
Ну все, спасибо за внимание!)

Форкамера

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.

Благодаря этой системе разделения открывается возможность надежно отсечь большинство факторов, способных ухудшать состояние воздуха в проветриваемом помещении. Или наоборот – оперативно отводить образующиеся внутри него летучие соединения наружу.

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.

Читать еще:  Причины расхода масла дизельного двигателя

Идея установки обычных кондиционеров в огромных промышленных постройках, подземных парковках, помещениях, размеры которых превышают несколько сотен квадратных метров – будет нецелесообразной. Для них существуют отдельные мощные установки, способные обрабатывать огромную кубатуру воздушных масс за минимальное время. 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.

Желание создать предварительную воздушную камеру в частном порядке требует получения разрешения, но не всегда. Оно требуется, если речь идёт о многоквартирных домах и других постройках, в которых форкамера способна повлиять на нормальное движение воздушных масс.

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.

Предкамерный двигатель и форкамера

Форкамера (предкамера) представляет собой специальную полость, которая расположена в головке цилиндров ДВС. Данная полость конструктивно сообщается с основной камерой сгорания в надпоршневом пространстве посредством одного и более каналов. Предкамерный (форкамерный) двигатель может быть как бензиновым, так и дизельным.

ДВС подобного типа представляет собой конструкцию, в которой смесеобразование и наполнение цилиндров происходит следующим образом:

  • топливно-воздушная смесь подается в предкамеру;
  • далее происходит частичное воспламенение смеси;
  • в результате сгорания давление в форкамере нарастает;
  • под действием такого давления разогретые пары топлива и газы от частичного сгорания в форкамере проникают в основную камеру сгорания в надпоршневом пространстве;

Для чего нужна форкамера в двигателе

Предкамера является предварительной камерой сгорания, в которую подается часть от общего заряда топливно-воздушной смеси, где происходит воспламенение топлива. Объем форкамеры составляет около 30% от общего объема основной камеры сгорания. Назначением данного решения выступает улучшение наполнения цилиндров, более эффективная организация газовых потоков в основной камере, а также повышение качества смесеобразования.

Моторы с форкамерой работают мягче и полноценно сжигают топливно-воздушную смесь, уменьшается токсичность выхлопа, повышается КПД и снижается расход горючего.

Система форкамерно-факельного зажигания

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру. Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и ГБЦ. Смесь в форкамеру подается переобогащенной, для чего в карбюраторе присутствует отдельная секция. Предкамера также имеет отдельный впускной клапан. Далее происходит поджиг указанной смеси при помощи искры от свечи зажигания. В этот момент открывается впускной клапан основной камеры сгорания, который приводится в действие распредвалом ГРМ. В основную камеру поступает топливно-воздушная смесь. Порция этой смеси обедненная.

Предкамера соединяется с основной камерой специальными сопловыми каналами, через которые в основную камеру прорывается пламя, газы и пары горючего из форкамеры. От контакта с ними обедненная смесь в основной камере также воспламеняется. Получается, форкамера представляет собой своеобразный механический «подвпрыск», отдаленно напоминая принцип двухступенчатой работы современных дизельных инжекторных форсунок.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Внедрение предкамеры в устройство бензинового ДВС не получило широкого распространения. Определенные сложности конструкции и недостаточная эффективность работы системы во время реальной эксплуатации привели к отказу от схемы форкамерно-факельного зажигания.

Что касается дизельных моторов, предкамерные дизели встречаются чаще. Форкамерные дизельные двигатели имеют низкое давление впрыска сравнительно с другими дизельными агрегатами. Использование форкамеры в дизеле позволило снизить дымность силовой установки на разных режимах работы агрегата. Еще одним плюсом предкамеры на дизельном моторе выступает меньшая требовательность таких двигателей к качеству дизтоплива.

Главным недостатком предкамерного дизеля считается затрудненный пуск холодного мотора. Дело в том, что для уверенного пуска необходим качественный прогрев форкамеры. Использование электрических калильных свечей для эффективного нагрева воздуха в полости предкамеры не всегда обеспечивает облегченный пуск двигателя.

Черный цвет выхлопа дизельного двигателя. Сажа из выхлопной трубы дизеля, причины неполного сгорания топлива. Определение основных неисправностей.

Особенности и отличия оппозитного двигателя от других поршневых ДВС. Преимущества оппозитного мотора, минусы данной конструкции, нюансы обслуживания.

Читать еще:  Подборка полезных обсуждений о том, почему печка дует холодным воздухом

Почему топливно-воздушная смесь детонирует в камере сгорания. Причины, вызывающие детонацию. Последствия детонационного сгорания топлива в цилиндрах ДВС.

Разновидности ДВС и принцип действия теплового двигателя. Рабочий цикл и такты, преимущества и недостатки. Основные и альтернативные виды топлива.

Как найти номер двигателя на самом силовом агрегате или в других местах под капотом автомобиля. Место расположения номера мотора на популярных моделях авто.

Доступные способы ремонта автомобильного глушителя. Как отремонтировать глушитель при помощи холодной сварки, ремонт глушителя без сварки и т.д.

Принцип действия форкамерного дизельного двигателя

Как вы знаете, сегодня многие производители ищут варианты того, как увеличить экономичность двигателей внутреннего сгорания. Они нашли один из возможных выходов из этого затруднительного положения. Метод заключается в том, чтобы мотор работал на топливных смесях, содержащих меньший процент горючего. При таком подходе не только удастся увеличить топливную экономичность, но и, более того, сократить выброс вредных отходов. Но в этом способе есть изъян: когда смесь содержит небольшое количество горючего, она хуже воспламеняется. Поэтому разработчики пришли к выводу, что для стабильной работы мотора нужен начальный очаг горения, от которого распространение огня произойдёт быстро по всему пространству топливно-воздушного заряда.

По итогу сейчас существуют два варианта получения подобного очага: искра повышенной энергии и послойное распределение смеси (к тому времени, как производится искра образуется легковоспламеняющаяся смесь). Второй путь включает в себя несколько вариантов. Мы же сегодня рассмотрим подробнее вариант под названием форкамерно-факельное зажигание.

Полость, находящаяся в голове цилиндров двигателя внутреннего сгорания, именуется форкамерой, или же предкамерой. Она, используя один или несколько каналов, соединяется с главной камерой сгорания горючего. Этот тип мотора выступает как в формате дизельного, так и бензинового. Вообще промежуточная камера может носить и другое название: вихрекамера. Исходя из названия, нам становится ясным то, что топливо в такой камере закручивается. Этот эффект содействует лучшему перемешиванию горючего с воздухом. Но, описывая работу ДВС с форкамерой, важно отметить, что изначально горючее, попадая в предварительную полость, сталкивается с её стеночками и перемешивается с воздухом, в этом этот вид мотора уступает своему подобию.

Воспламеняясь, топливо быстро направляется в ключевую камеру, используя уже известные нам каналы соединения. Отличным фактором, которым обладают такие каналы, в сравнении со своими аналогами, выступает то, что сечения в них согласованы так, чтобы между форкамерой и ключевым цилиндром создавалась существенная разница давлений. Топливо разливается по всей площади предкамеры и сгорает там почти полностью. Заключительная фаза – это сгорание горючего в главной камере, точнее сказать его остатков.

Из-за того, что в главном отсеке солярка уже догорает и ей уже не нужно продолжать свой путь, параметры углублений в поршнях небольшие.

Для чего нужна форкамера в двигателе

Теперь разберемся в самом главном вопросе: для чего же нужна форкамера в двигателе?

Первостепенно такая система была создана с той целью, чтобы убрать, пусть и частично, нагрузку на поршни. Это же, в свою очередь, положительно сказалось на общей работе мотора. Более того, выбирая форкамерный двигатель, вы сокращаете количество токсичных отходов, так как, говоря конкретно о нашем случае, солярка полностью сгорает. Делаем из этого вывод – ваши расходы на горючее уменьшатся.

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.

Плюсы и минусы предкамерных двигателей

Упоминая о двигателях внутреннего сгорания, работающих на бензине, можно с уверенностью заявить об их неэффективности, так как устройство было несовершенным и в движении показало себя с самых худших сторон. Поэтому никто из производителей не захотел полагаться на такой выбор, и в итоге подобные конструкции сейчас не используются. Конечно, изначально люди отдавали предпочтение таким аналогам из-за экономичности в расходе топлива и, одновременно с этим, уменьшением токсичности выбрасываемых отходов. Но пользователи поменяли своё мнение, испытав агрегаты на прочность в езде.

Ситуация совершенно иная, если это касается дизельных моторов, которые и являются нашим основным объектом изучения. Плюсами в движке с предкамерным двигателем выступают незначительная дымность силовой установки, не зависимо от способа езды и, что тоже весомо, такие установки не нуждаются в отборном топливе.

Вернёмся к отрицательным сторонам, куда уж без них. Непрогретый мотор плохо запускается. Из-за чего же так происходит? Суть в том, что для стабильного пуска требуется изначально хороший прогрев предкамеры, но, по причине того, что в этой системе устанавливаются электрические калильные свечи, воздух прогревается не в полной мере.

В заключении можно отметить, что принцип работы подобных двигателей имеет мало недостатков, поэтому вы можете смело отдавать ему предпочтение. Приятных поездок и не забывайте оставлять свои комментарии ниже.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector