§ 1.3. Утворення гетерогенних сумішей

Безпосереднє впорскування палива.

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 (5–12 МПа).

На процес сумішоутворення оказують вплив наступні фактори (рис. 2):

• розташування свічі запалювання,

• розташування форсунки,

• характер циркуляції суміші у камері згоряння.

а	б	в
Рис. 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. 2,а) використовується фірмами DaimlerChrysler (рис. 3), BMW (рис. 4), SAAB (рис. 5), Renault; друга (рис. 2,б) — Mitsubishi, PSA (рис. 6), DaimlerChrysler (рис.7), третя (рис. 2,в) — VAG (рис. 8). Незалежно від взаємного розташування форсунки та свічі, ці ДВЗ працюють у трьох режимах (рис. 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 = 2–4, 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 = 4–10), 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 10–20%, зменшення викидів СО₂ на 20% при підвищенні потужності на 10–15%. Використання збіднених сумішей вимагає заходів щодо зменшення викидів NO_x.

Рис. 3. Двигун Mercedes з безпосереднім впорскуванням	Рис. 4. Двигун BMW з безпосереднім впорскуванням	Рис. 5. Двигун SAAB з безпосереднім впорскуванням (спільно з Orbital)

Рис. 6. Двигун PSA HPi з безпосереднім впорскуванням	Рис. 7. Двигун Mercedes CGI 200 з безпосереднім впорскуванням	Рис. 8. Двигун Volkswagen FSI з безпосереднім впорскуванням

Рис. 9. Режими роботи ДВЗ з безпосереднім впорскуванням