По способу смесеобразования дизельные двигатели бывают с неразделенными и разделенными камерами сгорания.

Неразделенные камеры представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня и поверхностями головки и стенок цилиндра. В этот объем через форсунку впрыскивается топливо в виде одной или нескольких струй, и в нем происходят процессы смесеобразования и сгорания. Для улучшения смесеобразования форму камеры сгорания стремятся согласовать с формой струи топлива, подаваемого форсункой, а воздушный поток заставляют вращаться вокруг вертикальной оси цилиндра и образовывать дополнительно кольцевой вихрь.

Основными преимуществами рассмотренного способа смесеобразования являются высокая экономичность и легкий пуск.

К недостаткам следует отнести сравнительно жесткую работу и высокое (25— 40 МПа) давление впрыска.

Разделенные камеры сгорания состоят из основной камеры, ограниченной днищем поршня и поверхностью головки, и дополнительной камеры, расположенной в головке цилиндра или в днище поршня. Основная и дополнительная камеры сообщаются между собой одним или несколькими каналами или горловиной.

В зависимости от способа улучшения смесеобразования дизельные двигатели с разделенными камерами сгорания делятся на предкамерные и вихрекамерные.

В предкамерных двигателях камера сгорания делится на две полости: предкамеру, объем которой составляет 25—40% всего объема камеры сгорания, и основную камеру, расположенную над поршнем. Предкамера и камера сообщаются между собой каналом с одним или несколькими отверстиями небольшого диаметра. Сущность предка-мерного смесеобразования заключается в том, что при такте сжатия часть воздуха перетекает из цилиндра через соединительный канал в предкамеру. Топливо, впрыскиваемое форсункой в предкамеру, дополнительно распыливается встречными струями воздуха и самовоспламеняется. Так как в предкамере находится небольшая часть воздушного заряда, то в ней сгорает только часть впрыснутого топлива. При этом давление и температура в предкамере повышается и газы вместе с несгоревшим топливом с большой скоростью 200—300 м/с выдуваются через соединительный канал в основную камеру. За счет использования энергии части сгоревшего топлива образуется интенсивное вихревое движение и несгоревшее еще топливо хорошо перемешивается с воздухом и сгорает. Давление впрыска в предкамеру обычно составляет 8—13 МПа, что уменьшает износ топливной аппаратуры и обеспечивает большую надежность соединений трубопроводов высокого давления. Работают предкамерные двигатели более мягко — за счет последовательного сгорания топлива в двух объемах.

К недостаткам следует отнести большие потери тепла, увеличенный удельный расход топлива (из-за повышенных гидравлических потерь) по сравнению с двигателями с неразделенными камерами, затрудненный пуск двигателя, что вызывает применение специальных пусковых приспособлений.

В вихрекамерных двигателях камера сгорания также делится на две полости — вихревую камеру, объем которой составляет 60—80% объема камеры сгорания, и камеру, расположенную над поршнем. Вихревая камера и камера соединяются каналом специальной формы, который называется диффузором. Диффузор располагается по касательной по отношению к вихревой камере. При такте сжатия воздух из камеры через диффузор перетекает в вихревую камеру и приобретает в ней вращательное движение. Благодаря интенсивному завихрению воздуха в камере топливо, впрыснутое форсункой, хорошо распыливается, перемешивается в воздухом и самовоспламеняется. При сгорании топлива в вихревой камере давление и температура газов повышается и они вместе с несгоревшей частью топлива перетекают в основную камеру сгорания, где перемешиваются с неиспользованным еще воздухом и полностью сгорают. Преимущества и недостатки двигателей с вихревыми камерами по сравнению с двигателями с неразделенными камерами те же, что и у пред-камерных двигателей.

—

В дизельных двигателях топливо воспламеняется от сжатия воздуха в цилиндре при такте сжатия. Смесеобразованием называется распыливание топлива, вводимого в камеру сгорания под большим давлением, и смешение его с сжатым воздухом. При давлении сжатого воздуха в цилиндре 35—38 кГ1см2 у дизельных двигателей топливо впрыскивается топливным насосом под давлением 120—130 кГ1см2 (а у двигателя Д-108 под давлением 200—210 кГ/см2) и вводится в камеру сгорания через сопло форсунки. При этом топливо приобретает скорость движения на выходе из сопла форсунки до 150—200 мДек, что дает струе необходимую скорость и глубину проникания в сжатый воздух в течение некоторого промежутка времени, а также нужный угол конуса струи — в пределах 15—20°. Различают несколько видов смесеобразования. В двигателях с раздельной камерой сгорания (Д-54А, СМД-14) применяется вихревое смесеобразование; в двигателях КДМ-100, 6КДМ-50 — предкамерное.

В двигателе Д-108 применена нераздельная камера сгорания, расположенная в днище поршня.

Вихревое смесеобразование. При наличии в двигателе вихревой камеры, имеющей сферическую форму, создается интенсивное вихревое движение воздушного заряда при такте сжатия, что способствует хорошему перемешиванию впрыснутого топлива с воздухом. При такте сжатия воздух вытесняется из полости цилиндра и, проходя с большой скоростью через канал, расположенный наклонно-касательно к стенке камеры, вихреобразным потоком заполняет камеру. Вихревые потоки сжатого воздуха подхватывают струю топлива, дополнительно ее распыливают и равномерно распределяют по всему объему вихревой камеры. Частицы топлива, соприкасаясь со сжатым и сильно нагретым воздухом, сами нагреваются и воспламеняются. Таким образом, топливо, впрыскиваемое в вихревую камеру, начинает гореть не сразу, а через некоторый промежуток времени. При воспламенении топлива поток газов с нарастающим давлением проходит вместе с частью несгоревшего воздуха через канал, имеющий диффузор, в основную камеру сгорания (в полость над цилиндром), в которой топливо и догорает. При таком способе смесеобразования топливо сгорает постепенно и давление нарастает плавно (мягко). Объем вихревой камеры у двигателя Д-54А равен 54% объема всей камеры сгорания.

Предкамерное смесеобразование. В ряде двигателей (КДМ-100, 6КДМ-50) камера сгорания разделена на две части: на предкамеру, расположенную в головке цилиндра, и основную камеру 6, которая представляет собой пространство над поршнем, образуемое сферической выемкой в его днище, и частично сферической выемкой в головке цилиндра.

Сущность предкамерного способа состоит в том. что для распыливания топлива в основном воздушном заряде используется энергия сгораемой части топлива в предкамере. Впрыснутое топливо, смешиваясь с горячим воздухом, воспламеняется и 20—30% его сгорает в предкамере. Давление в предкамере резко возрастает, достигая 75—80 кГ/см2 при давлении сжатого воздуха в цилиндре, равном 35—38 кГ/см2. В результате этого происходит перетекание газов и остальной части несгоревшего топлива через соединительный канал в основную камеру сгорания. Несгоревшая часть топлива испаряется и хорошо перемешивается с воздухом в основной камере, где горение топлива заканчивается. При таком устройстве камеры сгорания давление на поршень нарастает сравнительно плавно, что обеспечивает «мягкую» работу двигателя.