Утворення гетерогенних сумішей
Безпосереднєвпорскуванняпалива. Метою внутрішнього приготування неоднорідної
робочої суміші є забезпечення роботи ДВЗ на усіх його режимах без дросельного регулювання
(тобто, не кількісне, а якісне регулювання). Такі ДВЗ можуть працювати при більших ступенях
стиску (до 12,5). Ці фактори забезпечують одержання більш високого ККД, ніж при
використанні однорідних сумішей. Навантаження регулюється кількістю палива, яке
впорскується під великим тиском (5ч12 МПа).
На процес сумішоутворення оказують вплив наступні фактори (рис. 5.2):
- розташування свічі запалювання,
- розташування форсунки,
- характер циркуляції суміші у камері згоряння.
Рисунок 5.2. Системи сумішоутворення ДВЗ з безпосереднім впорскуванням:
а – пряме впорскування, б – впорскування на днище поршня, в – впорскування у потік
повітря; 1 – форсунка, 2 – свіча запалювання.
Перша схема (рис. 5.2,а) використовується фірмами DaimlerChrysler (рис. 5.3), BMW (рис.
5.4), SAAB (рис. 5.5), Renault; друга (рис. 5.2,б) – Mitsubishi, PSA (рис.5.6), DaimlerChrysler
(рис.5.7), третя (рис. 5.2,в) – VAG (рис. 5.8). Незалежно від взаємного розташування форсунки та
свічі, ці ДВЗ працюють у трьох режимах (рис 5.9):
1) „економічний” режим при середніх навантаженнях та частотах обертання до 4500 хв-1
– режим пошарового сумішоутворення. Паливо впорскується наприкінці такту стиску
компактним факелом у район свічі запалювання. Інший об’єм камери згоряння заповнений
повітрям та відпрацьованими газами. У цілому коефіцієнт надлишку повітря знаходиться у
межах α = 2ч4, але надійне запалювання суміші забезпечується тим, що шар біля свічі має α ≈ 1.
Розділення шарів забезпечується відповідною формою впускних каналів.
2) режим повної потужності – режим гомогенної суміші. Паливо з α ≤ 1 впорскується
наприкінці такту впуску аналогічно ДВЗ з розподіленим впорскуванням. Для запобігання
детонації паливо впорскується потужним факелом, яке, випаровуючись, охолоджує поверхні
циліндра.
3) режим прискорень на малих обертах – двостадійний режим гомогенно-пошарового
сумішоутворення. Спочатку наприкінці такту впуску впорскується мала порція палива (α =
4ч10), яке перемішується з повітрям та охолоджує його, а наприкінці такту стиску впорскується
основна порція палива (α ≤ 1), яка запалює суміш.
Іноді для більш швидкого прогріву каталітичного нейтралізатора при пошаровому
сумішоутворенні здійснюють повторне впорскування у такті розширення. Система Siemens VDO
(за схемою, що зображена на рис. 5.2,а) дозволяє працювати на збіднених сумішах у більш
широкому діапазоні частот обертання (до 4500 хв-1).
Такі ДВЗ забезпечують економію палива на 10ч20%, зменшення викидів СО2на 20% при
підвищенні потужності на 10ч15%. Використання збіднених сумішей вимагає заходів щодо
зменшення викидів NOx.
Рисунок 5.3. Двигун Mercedes з безпосереднім впорскуванням
Рисунок 5.4. Двигун BMW з безпосереднім
впорскуванням
Рисунок 5.5. Двигун SAAB з безпосереднім
впорскуванням (спільно з Orbital)
Рисунок 5.6. Двигун PSA HPi з безпосереднім впорскуванням
Рисунок 5.7. Двигун Mercedes CGI 200 з безпосереднім впорскуванням
Рисунок 5.8. Двигун Volkswagen FSI з безпосереднім впорскуванням
Рисунок 5.9. Режими роботи ДВЗ з безпосереднім впорскуванням
Форкамернесумішоутворення. Використання розділених камер згоряння (рис. 5.10)
дозволяє отримати у предкамері (форкамері) невеликого об’єму (0,03ч0,2·Vc), у якій встановлено
свічу запалювання та невеликий впускний клапан, сильно збагачену суміш (α2). У основній
камері знаходиться бідна суміш (α1 > 1,5). Після запалювання у форкамері факели полум’я
забезпечують горіння у основній камері.
Фірмою FIAT велися розробки бензинового ДВЗ з вихровою камерою згоряння, у якому
впорскування впорскування проводилося на розпечений стрижень у центрі вихрокамери. Пари
палива утворювали біля електрода свічі зону багатої суміші. Максимальна потужність
досягалася при α = 1,4. Недоліками ДВЗ були висока жорсткість роботи ДВЗ та димність.
Рисунок 5.10. Схема ДВЗ з форкамеро-факельним запалюванням