Форкамера: что это такое?

Как очищаются большие объемы воздуха?

Форкамера – это предварительное помещение, расположенное перед системой очистки, в нем происходит свободное движение воздуха, его обмен с атмосферой, для этого существует специальный воздушный клапан. Имеется также фильтр, позволяющий предварительно очистить атмосферный воздух, разделив внутреннюю и внешнюю вентиляцию. Это позволяет доставить до системы очистки уже отчасти отфильтрованный воздушный поток.

Благодаря этому большинство частиц, засоряющих кислород, остается на улице и изначально не попадает в вентиляционную систему. Лишние летучие соединения будут отводиться обратно в атмосферу благодаря клапану.

Схема работы форкамеры

Вентиляторы

В предварительной камере устанавливают специальный вентилятор, в зависимости от того, насколько большой объем помещения и какие качественные характеристики у воздуха, может меняться оснащение данной комнаты. Вентилятор с приводом от двигателя помогает разогнать потоки, создать необходимую тягу; чем площадь больше, тем мощнее должно быть устройство.

Если помещение небольшое, то хватит и направляющего вентилятора: он, как правило, не имеет мощного мотора, меньше шумит и стоит дешевле. Его задачей является разделение воздуха на каналы, входящий и исходящий. Часто систему дополняют специальными фильтрами, которые позволяют создать шумовой барьер, иначе в основном помещении будет слышна работа вентилятора, что не очень приятно, если постоянно там находиться. Узнать больше как бороться с шумом вентиляции можно в этой публикации https://ventilation-conditioning.ru/zdorove/shum-ventilyacii.html.

Форкамера

Во вращающейся форкамере угол наклона может быть достаточно мал, чтобы шихта не проваливалась в печь, и в то же время расплав не будет неподвижен в силу вращения камеры.
 

В циклонной форкамере достигнуты удовлетворительные результаты безфорсуночного сжигания топлива. Однако тяжелые условия работы кладки циклона ( разрушение пережимов у выхода из циклона) пока что лимитируют широкое применение безфорсуночного циклонного сжигания мазутов для котельных установок.
 

В форкамере аэродинамической трубы находится воздух [ k cp / tv: 1 4; R 287 Дж / ( кг — К) ] при температуре Т0 293 К.
 

Над форкамерой и средней частью печи свод прямой, а к концу печи — понурый. Свод служит около 6 месяцев.
 

В форкамерах дизелей, куда практически не попадает масло, в реактивных двигателях, когда сжигается топливо без примесей масла, на стенках камер откладывается нагар чисто топливного происхождения В тех же машинах и механизмах, где совершенно нет сгорания топлива, как например, в компрессорах, наблюдается образование нагара чисто масляного происхождения. В карбюраторных двигателях, а также в дизелях, в основной камере сгорания, нагар образуется одновременно и из топлива, и из масла.
 

ПРЕДКАМЕРА, форкамера, аванкамера — полость в головке цилиндра двигателя внутр.
 

Нижняя часть форкамеры выкладывается в виде прямоугольного раструба с промазкой углов. Верхняя часть форкамеры состоит из ряда полуколец и арок, внутренние поверхности которых подтесаны по опалубке.
 

Геометрические размеры форкамеры должны быть такими, чтобы заключенный в ней объем воздуха не создавал резонанса на низшей собственной частоте. Для уменьшения пульсаций давления, которые могут возбуждаться рабочим колесом в форкамере, внутренние поверхности ее облицовывают звукопоглощающим материалом.
 

В центре форкамеры установлена мазутная форсунка, применяемая в случае перерыва в подаче газа. Давление газа перед горелками поддерживается до 0 5 ати.
 

Изменяя размеры форкамеры и производительность машины, регулируют время пребывания угля под давлением. Изотермическое выдерживание нагретого угля в условиях немедленного наложения давления в форкамере непрерывного действия обеспечивает протекание термохимических процессов разложения угля в наиболее благоприятном направлении — происходит сохранение и накапливание смолистых веществ в жидком состоянии и хорошая пластификация слабоспекающихся углей.
 

При осмотре форкамеры, снятой с двигателя после работы с испарительным охлаждением, установлена чешуйчатая структура нагара; на отдельных поверхностях форкамеры и контрольном участке съемной вставки нагара вообще не было, а имевшиеся слои нагара легко удалялись.
 

Повторным взвешиванием форкамеры и ее вставки с контрольным участком установлено уменьшение массы этих деталей на 51 мг по сравнению с массой, полученной перед проведением эксперимента.
 

Увеличивать длину форкамеры L свыше 3 5Яф нецелесообразно, так как это не дает существенного снижения расхода газа.
 

Между строк

Начиная делать этот раздел, я не посмотрел, что есть в интернете на эту тему, оказалось, что зря! Попадаются полезные материалы:

https://www.vzlk.ru/information/venilation-self-made/

Нужно скачать файл. Там есть несколько неточностей, но в целом техническая сторона вопроса изложена внятно.

Ляпов, конечно, встретилось намного больше, чем толковой информации:

Например:

Можно ещё вспомнить, что физиологическая норма для дыхания около 4-х кубометров в час. Вентиляция, это не только дыхание, потение, это ещё и ассимиляция иных вредностей и т.п.

Кроме того маленькие расходы просто нереально раздать: их надо подводить прямо в зону дыхания. Это трудно даже для специалистов.

Впрочем, тратить время на анализ чужих ошибок дело неблагодарное: надо избегать своих.

19 августа 2011

Проблемы холодного запуска дизелей

Проблема холодного старта на дизеле существовала с момента их производства. Автомобиль, простоявший ночь на морозе запустить утром было сложно. Водители КамАЗов порой, рискуя пожароопасностью, бензиновой лампой (в народе называют «паяльная лампа») открытым высокотемпературным пламенем грели масло в картере и топливные отстойники. После запуска холодный еще двигатель начинал свою работу с повышенным шумом и огромными клубами черного выхлопа отработанных газов. Сложность запуска дизеля в холодное время объясняется с очень низким испарением солярки. Согласно существующим ГОСТам температура замерзания дизельного топлива, а следовательно изменения его вязкости, показателей испарения делится на два вида: — летняя марка топлива, работающая в диапазоне температур от минус 10 до минус 5 градусов; — зимняя, с увеличенным диапазоном от минус 35 до минус 25 градусов.

Своевременный переход на соответствующие марки солярки, в зависимости от климатических условий, обеспечивал надежный удачный запуск.

Большую роль в пуске холодного двигателя сыграла разработанный подогрев воздуха внутри цилиндров свечой накаливания. Это был революционный прогресс в решении проблемы, особенно в холодных областях России.

Принцип работы свечи накаливания очень простой. При включении зажигания на свечи поступает импульсное напряжение, о чем информирует загорающийся на щитке приборов индикатор работы свечей (желтая лампа с символом спирали). Свечи прогреваются и, соответственно начинают воздействовать на молекулы воздуха, ускоряя их движение в цилиндрах двигателя. Процесс прогрева происходит в течение 20-30 секунд, контрольная лампа на панели гаснет и это является сигналом, разрешающим запуск двигателя.

Кроме свечей накаливания, работающие на прогрев воздуха в цилиндрах дизеля, другой тип свечей также разработан в этих целях, но прогрев происходит во впускной системе. Тип таких свечей называется факельным.

Факельная свеча вворачивается в впускной коллектор и через специальный штуцер к ней подводится солярка. На выходе свечи укладывается сетка в несколько слоев (в зависимости от типа свечи), которая смачиваясь соляркой испаряет ее под воздействием электрического накаливания электродов. Пары солярки подхватываются набегающим потоком воздуха, засасывающего поршнями и происходит реакция воспламенения, образующего на свече факел открытого пламени, размером до 30 мм. Факел, созданный накалом свечи и поступающего из атмосферы воздуха, начинает мгновенно прогревать воздух, поступающий в цилиндры двигателя.

При включении зажигания на панели приборов загорается контрольная лампа накаливания свечи. Готовность свечи к поджигу факела сообщает та же контрольная лампа, сменив режим постоянного свечения на мигающий режим.

Сигнализирующая миганием контрольная лампа сообщает водителю о возможности произвести вращение коленчатого вала стартером. При включении стартера автоматически открывается клапан подачи дизельного топлива в свечу и факел разгорается, поднимая температуру воздуха, который в свою очередь распределяется по цилиндрам. После успешного запуска дизеля, факельная свеча продолжает работать, обеспечивая ровный холостой ход и прекращается при заданной температуре двигателя.

Возникают ситуации, когда двигатель не запускается в морозную погоду. Возможными причинами могут быть:

— сильно разряжена аккумуляторная батарея;

— неисправна свеча накаливания или факельная свеча;

— заправлен бак не соответствующим климатическим условиям дизельным топливом;

— подсос воздуха на топливной магистрали;

— подкачивающий топливный насос не обеспечивает необходимое давление;

— неисправность ТНВД;

— низкая компрессия в цилиндрах.

Стоимость и модернизации

Приобрести автомобиль ГАЗ 3102 на вторичном рынке не составит труда. Цена начинается от 55 000 рублей и идет выше. Чем больше стоимость, тем новее автомобиль и его общее состояние лучше. Модель пережила 5 модернизаций, которые касались различных аспектов.

Первая волна модернизации (1982-1991)

Позволила машине постепенно изменить отдельные узлы и детали. Начиная с 1984 года начали устанавливать наличие вентилируемых передних дисков тормозов. В то же самое время решили заменить главный тормозной цилиндр и упростить разводку гидравлических проводов. С 85-го года некоторые машины стали комплектоваться мотором ЗМЗ-402.10. Он имел блок цилиндров от ЗМЗ-4022.10, однако не было форкамеры.

ГАЗ-3102 1982 года

Регистрационный знак решили переместить на бампер, какой начали штамповать со специальной площадкой. Объединили радиаторную решетку, какая стала унитарной. Повторители поворотов решили вернуть на крылья, ведь этого требовали международные требования. В салоне поменяли подлокотники на дверях.

Вторая волна модернизации (1992-1997)

Тут решили вернуть опять топливный бак на прошлое место (под багажное отделение). Раньше он был над задним мостом, за задними сидениями. Наружные зеркала задней обзорности стали иметь корпуса из пластмассы и ручки для настройки стекол изнутри машины. Запасное колесо стали крепить к полу багажного отделения. Поместили наличие поплавкового датчика уровня на крышке бачка с тормозной жидкостью.

ГАЗ-3102 (1992-1997)

Внутри седана поменяли приборную панель, форму педалей и ручку рычага механической коробки переключения передач. Когда наступил 1994 год решили отказаться от форкамерного мотора. Ему на смену пришел ЗМЗ-406. Он представлял собой 2.3-литровый 130-сильный силовой агрегат, имеющий 4 клапана на каждый цилиндр и цепной привод на пару распределительных валов. Двигатель отвечал экологическому стандарту Евро-1.

Третья волна модернизации (1997-2003)

В этот период механическая коробка имела уже 5 скоростей. Возвратили промежуточную опору для карданного вала и начали установку гидравлического усилителя рулевого колеса. Карданный шарнир заменил муфту на управлении рулем. Система охлаждения была оборудована электронасосом.

Внутри поменяли отделку интерьера. Был установлен вспомогательный резонатор. Поменяли настройки обмывом фар. Колеса стали иметь не 14, а 15 дюймов. Вместо железных колпаков стали применять колпаки из пластмассы.

Форсунки омывателя стекла перенесли на капот, и они теперь подогревались. Также обновили шумовую изоляцию капота. Когда наступил 1998 год внутри автомобиля поменяли облицовку дверей. Удалили дверные пепельницы и установили наличие вещевых ящиков.

Четвертая волна модернизации (2003-2006)

Переднюю подвеску выполняли с наличием шаровых опор. Внесли некоторые перемены в механическую коробку переключения передач. Стали сзади ставить стабилизатор поперечной устойчивости.

Колесные диски были изменены, и убрали с них колпаки. Покраска наружных зеркал стала в цвет кузова. Все машины шли с задними мостами, которые имели вид балки-картера.

Пятая волна модернизации (2006-2009)

При наступлении 2006 года в индексе машины произошли изменения (вставили цифру 5), а называть машину стали ГАЗ-31025 «Волга». В это время из-за нехваток силовых агрегатов ЗМЗ-4061 некоторые машины комплектовались ЗМЗ-405 (2.46 литра), который разрабатывали для ГАЗ-3111.

Но и их было мало, поэтому стали применять американские Chrysler DCC 2.4L DOHC на 2.429 литра, которые соответствовали европейским нормам экологии Euro-2, либо Euro-3, смотря, какая была модификация. Кроме этого, поменяли расширительный бачок, стали устанавливать электрическую регулировку и подогрев внешних зеркал заднего вида.

Также добавили механизм, который регулировал рулевую колонку. Повторители поворотов уже не ставили на крылья, их поместили на наружные зеркала. Немного была обновлена доска приборов. Некоторые части машин в 2008 году получили обновление интерьера. А под конец этого года «Волгу» уже не производили.

Системы впрыска дизельных двигателей с рядным и распределительным ТНВД, особенности устройства систем впрыска топлива UIS, UPS и Common Rail, схемы систем.

Существуют следующие системы впрыска топлива для дизельного двигателя:

— Система с рядным ТНВД — Система с распределительным ТНВД. — Системы с индивидуальными ТНВД. — Система Common Rail.

Система впрыска топлива с рядным ТНВД.

Конструкция этого типа имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Во время работы плунжер смещается в направлении подачи, приводимым от двигателя кулачковым валом. Возвратная пружина приводит плунжер в исходное положение. Отдельные секции ТНВД расположены в ряд — отсюда и название «рядный».

Избыточное давление созданное внутри плунжерной пары открывает механическую форсунку и происходит впрыск топлива в камеру сгорания. Величина активного хода плунжера изменяется его поворотом вокруг собственной оси с помощью рейки ТНВД. Это позволяет регулировать величину цикловой подачи топлива. Рейка управляется механическим центробежным регулятором, а в более продвинутых системах — электроприводом.

Схема системы впрыска топлива с рядным ТНВД.

Разновидностью ТНВД этого типа являются рядные ТНВД с дополнительными втулками. Изменяя ее положение с помощью исполнительного механизма, регулируют момент начала впрыска, независимо от частоты вращения коленвала.

Схема системы впрыска топлива с рядным ТНВД с дополнительной втулкой.

Система впрыска топлива с распределительным ТНВД.

Насос в такой системе впрыска имеет единый нагнетательный элемент для всех цилиндров. Топливоподкачивающий насос нагнетает топливо в камеру высокого давления. Высокое давление создается с помощью аксиального плунжера или нескольких радиальных плунжеров. Вращающийся центральный плунжер-распределитель направляет топливо через распределительный паз к форсункам.

В аксиальном ТНВД величину цикловой подачи определяет положение регулирующей втулки. Момент начала впрыска устанавливается поворотом роликового кольца на необходимый угол. В радиальном ТНВД регулировка момента начала впрыска устанавливается поворотом кулачковой шайбы на необходимый угол. Кроме того, эта регулировка и управление величиной цикловой подачи топлива осуществляется электромагнитным клапаном.

Схема системы впрыска топлива с распределительным радиальным ТНВД.

Система впрыска топлива с индивидуальными ТНВД.

Особенностью этой системы является отсутствие (или минимальная длина в системе UPS (Unit Pump System)) магистрали высокого давления. Это позволяет достигать давления впрыска до 2050 бар и улучшить протекание процесса впрыска. Имеются две конструкции, построенные по этой системе:

Система впрыска UIS (Unit Injector System).

В ней насос и форсунка объединены в один агрегат. Привод насос-форсунки осуществляется от кулачка распредвала. Регулировка параметров впрыска происходит с помощью электромагнитного клапана высокого давления.

Система впрыска UPS (Unit Pump System).

Принципиально она не отличается от системы UIS, только насос и форсунка не объединены в один агрегат, их соединяет короткая магистраль. Такая конструкция облегчает монтаж системы на двигатель и, соответственно, упрощает обслуживание и ремонт системы.

Система впрыска топлива Common Rail.

Особенностью конструкции этой системы впрыска является разделение функций создания высокого давления и регулирования впрыска. Давление впрыска создается и регулируется в автономном ТНВД независимо от частоты вращения двигателя и величины цикловой подачи топлива.

Оно сохраняется в аккумуляторе давления. Каждый цилиндр имеет электромагнитную форсунку впрыска с клапаном высокого давления. Регулирование впрыска осуществляется электронным блоком управления.

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.

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.

Одновременно с уменьшением расхода топлива и снижением токсичности отработавших газов предкамерные двигатели отличались меньшей надежностью и стабильностью работы в определенных режимах.

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.

Востребованность форкамер

Форкамера дает возможность контролировать воздушные массы, она устанавливается непосредственно перед системой очистки. Например, форкамера в электровозе – это небольшое помещение, через которое фильтруется воздух и позже по системе вентиляции попадает в вагоны, где им пользуется кондиционеры. Иными словами, благодаря этому в систему попадает предварительно отфильтрованный воздух.

В помещении предусмотрена возможность разделения воздушных масс на каналы. Если нужно, чтобы воздух был теплым, там ставят термостат, который позволяет регулировать температуру воздушных потоков и контролировать ее. В зимнее время системы вентиляции в поездах и больших помещениях используют как систему отопления. Радиатор в данном случае будет не нужен: в каналах для воздушных потоков устанавливают специальные решетки, и этого достаточно для полного контроля над помещениями.

При необходимости воздух в форкамере можно подвергнуть технической обработке, например, санитарной. Приспособление применяется для вентиляционных систем закрытого и полузакрытого типа при учете их большой площади. Закладка такого помещения происходит при строительстве здания, однако если его нет, форкамеру можно достроить или превратить в нее пустующую комнату.

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.

Системы с непосредственным впрыском (VI)

В системах с непосредственным впрыском, используемых главным образом в грузовых автомобилях и в стационарных дизельных двигателях всех размеров, образование смеси обходится без дополнительной вихревой камеры. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания над поршнем.

Процессы, описанные выше (распыление топлива, разогрев, испарение и смешивание с воздухом) должны в связи с этим, происходить в очень быстрой последовательности. Высокие требования предъявляются к впрыску топлива и к подаче воздуха. Как в системе с вихревой камерой, завихрение воздуха образуется при тактах впуска и сжатия. Этот вихрь вызывается с помощью специальной формы впускного канала в головке цилиндров. Конструкция верхней части поршня с встроенной камерой сгорания способствует движению воздуха в конце такта сжатия, т.е. в начале впрыска.

Формы камеры сгорания, использованные в процессе разразвития дизельных двигателей и широко используемые в настоящее время, соответствуют цилиндрической выемке в поршне, т.к. это предлагает компромисс между экономией при производстве и соответствующим контролем воздуха.

В дополнение к хорошему завихрению (турбулентности) воздуха, топливо также должно равномерно распределено для облегчения быстрого перемешивания. В отличие от двигателя с предкамерой с одноструйной игольчатой форсункой, в системах с непосредственным впрыском используется многоструйная форсунка. Расположение ее струй должно быть опрегулировано в соответствии с конструкцией камеры сгорания.

На практике для непосредственного впрыска используются два метода:

• образование смеси с помощью контролируемого движения воздуха;
• образование смеси почти исключительно с помощью впрыска топлива без контролируемого движения воздуха.

Во втором случае завихрение воздуха не включается в работу. Эго становится заметным в форме уменьшения потерь в цикле подачи топлива и улучшения наполнения цилиндра. В тоже время к оборудованию для впрыска топлива предъявляются более высокие требования относительно расположения и количества отверстий форсунки, качест ва распыления путем малых диаметров отверстий для распыления и очень высокого давления впрыска, необходимого для достижения требуемой краткой продолжительности впрыска.

В методе непосредственного впрыска, описанном выше, образование смеси достигается с помощью смешивания и испарения частичек топлива с частичками воздуха, окружающими их (метод распределения воздуха). В методе с распределением по стенкам, с другой стороны, топливо направляется к стенкам камеры сгорания, где оно испаряется и смешивается с воздухом.