Вихрекамерный двигатель представляет собой особый тип двигателя внутреннего сгорания, чаще всего дизельного. Его ключевая конструктивная особенность заключается в наличии специальной вихревой камеры, соединённой с каждым цилиндром. В этой камере происходит подготовка топливно-воздушной смеси: воздух, подаваемый в виде интенсивного вихря, активно перемешивается с топливом, создавая турбулентность, которая улучшает процесс сгорания. Связь между основной камерой сгорания и вихревой камерой обеспечивается через особый тангенциальный канал, который и задаёт воздушному потоку вращательное движение.
Преимущества вихрекамерных двигателей
Конструкция с вихревой камерой обеспечивает ряд эксплуатационных плюсов:
1) Стабильность теплового процесса: сгорание топлива происходит более равномерно и предсказуемо.
2) Оптимизация для быстроходных малолитражных дизелей: данный принцип смесеобразования хорошо подходит для двигателей с высокой частотой вращения и небольшим рабочим объёмом.
3) Нетребовательность к топливу: двигатель менее чувствителен к качеству дизельного топлива по сравнению с другими схемами, что упрощает его эксплуатацию в различных условиях.
Недостатки конструкции
Основным минусом вихрекамерных двигателей является их повышенный удельный расход топлива. Это связано со значительными тепловыми и гидравлическими потерями, которые возникают при перетекании воздуха и газов между основной камерой и дополнительной вихревой камерой, а также с её охлаждением.
Историческая справка: от идеи Дизеля к вихревой камере
Путь к созданию эффективного дизельного двигателя, включая его вихрекамерную модификацию, был долгим. Рудольф Дизель начинал свои изыскания с попыток повысить КПД паровых машин, о чём написал в работе «Теория и конструкция рационального теплового двигателя». Первоначально в качестве топлива он экспериментировал с дешёвой угольной пылью, но эти попытки не увенчались успехом. Прорыв произошёл, когда в качестве топлива была опробована частично очищенная нефть. В 1897 году был создан первый практически пригодный дизельный двигатель.
Однако на этом развитие не остановилось. Стремительный технический прогресс требовал более совершенных и эффективных силовых агрегатов. Уже через несколько лет после изобретения классического дизеля группа инженеров предложила принципиально новый способ улучшения смесеобразования — создание вихревого потока воздуха в отдельной камере. Эта идея, направленная на лучшее перемешивание топлива с воздухом, и легла в основу конструкции вихрекамерного двигателя, ставшего важным этапом в эволюции дизельных технологий.