2.6.1 Режим пошарового розподілу суміші

У нижньому діапазоні крутного моменту, приблизно при 3000 об./хв., двигун працює в умовах пошарового заряду. Для цього форсунка вприскує паливо при такті стиску незадовго до моменту запалення. Під час короткого періоду до моменту запалення повітряний потік в камері згорання переносить робочу суміш до свічки запалення. Розподілу палива по всій камері згорання не відбувається із-за пізнього моменту вприскування.

На режимі пошарового заряду суміш, якщо розглядати весь простір камери згорання, є збідненою. При великому значенні коефіцієнта надлишку повітря емісія NO_х дуже висока. За цих умов кращим способом зниження емісії NO_х є підвищення частки рециркуляції ВГ. Зворотні (після рециркуляції) ВГ знижують температуру згорання і за рахунок цього знижують емісію NO_х, залежну від температури.

Параметри «частота обертання колінчастого валу» і «крутний момент» визначають обмеження на роботу при пошаровому розподілі суміші. При дуже великому крутному моменті утворюються частинки сажі за рахунок локальних зон перезбагаченої суміші. При дуже високій частоті обертання колінчастого валу, за рахунок високої турбулентності суміші не може підтримуватись на необхідному рівні пошарове розподілення і ефективне переміщення робочої суміші до свічки запалення.

2.6.2 Гомогенна суміш

При високому крутному моменті і високій частоті обертання колінчастого валу двигун замість пошарового розподілення суміші працює на гомогенній суміші при α = 1 (у виняткових випадках при α < 1). Початок вприскування палива припадає на такт впуску, тому одержана робоча суміш може розподілятись по всій камері згорання. Вприснута маса палива дозується так, що робоча суміш утворює стехіометричне співвідношення або у виняткових випадках виходить з невеликим надлишком палива (α ≤ 1).

Ці умови роботи необхідні для отримання високого крутного моменту, оскільки використовується вся камера згорання. Завдяки наявному стехіометричному співвідношенню палива і повітря в суміші гомогенна суміш також забезпечує низьку токсичність ВГ. При гомогенній суміші процес згорання в значній мірі відповідає цьому процесу при вприскуванні палива у впускний трубопровід.

2.6.3 Режим гомогенно-збідненої суміші

У перехідному діапазоні між умовами роботи на пошаровій і гомогенній сумішах двигун може експлуатуватись на гомогенній збідненій робочій суміші (α > 1). При цьому витрата палива менша, ніж при роботі двигуна на гомогенній суміші при α ≤ 1, оскільки втрати при зміні характеру розподілення робочої суміші стають меншими за рахунок відсутності дроселювання.

2.6.4 Умови гомогенно-пошарового розподілення суміші

В умовах роботи двигуна при гомогенно-пошаровому розподілі суміші вся камера згорання заповнюється гомогенно-збідненою робочою сумішшю. Ця суміш утворюється за рахунок вприскування незначної кількості палива при такті впуску.

Друге вприскування (подвійне вприскування) здійснюється в час такту стиску. За рахунок цього утворюється збагачена зона в зоні розташування свічки запалення. Цей заряд суміші з іонним розподілом легко займається і може (за типом факельного запалення) запалювати останню гомогенно-збіднену суміш, яка знаходиться в решті простору камери згорання.

Гомогенно-пошаровий розподіл суміші утворюється при деяких циклах в час переходу від пошарового до гомогенного розподілу суміші. За рахунок цього система управління двигуном може краще регулювати крутний момент під час цього переходу. Завдяки цьому при використанні дуже збідненої суміші з α > 2 забезпечується зниження емісії NO_х. Коефіцієнт розподілу між двома вприскуваннями складає приблизно 75%. Це означає, що при першому вприскуванні в циліндр поступає 75% палива, яке забезпечує утворення гомогенної базової робочої суміші.

Стійкий режим подвійного вприскування при малій частоті обертання колінчастого валу в діапазоні переходу між умовами роботи на сумішах з повним і гомогенним розподілом знижує утворення сажі у порівнянні з пошаровим розподілом суміші і витрату палива в порівнянні з гомогенним її розподілом.