Powstawanie mieszanki paliwowej i proces spalania
- ciśnienie wtrysku;
- czas wtrysku;
- rozprzestrzenianie się aerozolu (Nr rozpylacza, profil strumienia, kierunek strumienia);
- moment wtrysku paliwa;
- ruch powietrza;
- ilość powietrza.
Czynniki te wpływają na emisje z silnika i zużycie paliwa. Wysokie temperatury spalania i wysoki poziom stężenia tlenu skutkują zwiększonym tworzeniem się NOx. Emisja sadzy wzrasta wraz ze spadkiem ilości powietrza i niedostatecznym tworzeniem mieszanki paliwowej.
Kryteria silnika
Konfiguracja komory spalania i kanału dolotowego powietrza może pozytywnie wpłynąć na redukcję emisji spalin. Jeśli ruch powietrza w komorze spalania jest dokładnie skoordynowany z dyszami paliwowymi i rozpylaczami, co sprzyja wydajnemu mieszaniu powietrza i paliwa, uzyskuje się całkowite spalenie wtryskiwanego paliwa. Dodatkowo uzyskuje się pozytywne efekty homogenizacji mieszanki powietrza i spalin chłodzonych w ścieżce EGR. Zastosowanie czterech zaworów na cylinder oraz turbosprężarki z turbiną o zmiennej geometrii (VTG) pomaga również zmniejszyć toksyczność spalin i zwiększyć gęstość mocy.
Czas wtrysku paliwa
Obniżenie temperatury spalania i spowolnienie procesu wtrysku paliwa prowadzi do obniżenia zawartości NOx w spalinach. Jeśli jednak te parametry ulegają znacznemu obniżeniu, to przy dużych obciążeniach silnika wzrasta zawartość HC w spalinach i zużycie paliwa, a także emisja sadzy.
Jeśli kąt wyprzedzenia wtrysku paliwa różni się tylko o 1° (wał korbowy) od wartości optymalnej zawartość NOx może wzrosnąć o 5%, biorąc pod uwagę odchylenie o 2° (wał korbowy) w kierunku wyprzedzenia momentu wtrysku może doprowadzić do wzrostu ciśnienia w cylindrach silnika do 10 bar i odchylenia o 2° (wał korbowy) w kierunku opóźnienia może zwiększyć temperaturę spalin o 20°. Ta wysoka czułość wymaga wyjątkowej precyzji podczas regulacji kąta wyprzedzenia wtrysku paliwa.
Spray paliwowy
Drobne rozpylenie paliwa sprzyja efektywnemu mieszaniu powietrza i paliwa. Przyczynia się to znacząco do redukcji emisji sadzy i HC. Wysokie ciśnienie wtrysku oraz optymalna geometria otworu rozpylacza powodują dobre rozpylenie paliwa.
Aby uniknąć widocznej emisji sadzy, ilość wtryskiwanego paliwa musi być ograniczona do ilości powietrza dostającego się do silnika. Wymaga to nadmiaru powietrza o co najmniej 10...40% (X =1,1...1,4). Po zamknięciu iglicy rozpylacza paliwo pozostające w otworze rozpylacza odparowuje i prowadzi do wzrostu emisji HC. Oznacza to, że takie szkodliwe ilości powinny być ograniczone do minimum.