Spis treści: Powstawanie mieszanki paliwowej i…⇓ Kryteria silnika ⇓ Czas wtrysku paliwa ⇓ Atomizacja paliwa ⇓
Powstawanie mieszanki paliwowej i proces spalania
- ciśnienie wtrysku;
- czas wtrysku;
- rozprzestrzenianie się aerozolu (liczba dysz, profil natrysku, kierunek natrysku);
- czas wtrysku paliwa;
- ruch powietrza;
- ilość powietrza.
Czynniki te mają wpływ na emisję szkodliwych substancji przez silnik oraz zużycie paliwa. Wysokie temperatury spalania i wysoki poziom tlenu prowadzą do zwiększonego tworzenia NOx. Emisja sadzy wzrasta wraz ze zmniejszonym dopływem powietrza i słabym tworzeniem mieszanki paliwowej.
Kryteria silnika
Konfiguracja komory spalania i kanału dolotowego powietrza może mieć pozytywny wpływ na redukcję emisji spalin. Jeżeli ruch powietrza w komorze spalania jest starannie skoordynowany z dyszami paliwa i rozpylaczami, co sprzyja efektywnemu mieszaniu powietrza i paliwa, możliwe jest całkowite spalanie wtryskiwanego paliwa. Ponadto pozytywne efekty uzyskuje się poprzez homogenizację mieszanki powietrza i spalin chłodzonych w przewodzie EGR. Zastosowanie czterech zaworów na cylinder i turbosprężarki ze zmienną geometrią turbiny (VTG) pomaga również zmniejszyć toksyczność spalin i zwiększyć moc właściwą.
Czas wtrysku paliwa
Obniżenie temperatury spalania i spowolnienie procesu wtrysku paliwa prowadzi do zmniejszenia zawartości NOx w spalinach. Jeśli jednak parametry te ulegną znacznemu obniżeniu, wzrasta zawartość HC w spalinach oraz zużycie paliwa, a także emisja sadzy przy dużym obciążeniu silnika.
Jeżeli moment wtrysku paliwa różni się tylko o 1° (wał korbowy) od wartości optymalnej zawartość NOx może wzrosnąć o 5%, biorąc pod uwagę odchylenie 2° (wał korbowy) w kierunku wyprzedzenia momentu wtrysku może dojść do wzrostu ciśnienia w cylindrach silnika nawet o 10 bar i odchylenia o 2° (wał korbowy) w kierunku opóźnienia może zwiększyć temperaturę spalin o 20°. Tak wysoka czułość wymaga wyjątkowej precyzji w regulacji czasu wtrysku paliwa.
Atomizacja paliwa
Drobne rozpylenie paliwa zapewnia efektywne mieszanie powietrza i paliwa. Wnosi to znaczący wkład w redukcję emisji sadzy i HC. Wysokie ciśnienie wtrysku i optymalna konfiguracja geometryczna otworu dyszy skutkują dobrą atomizacją paliwa.
Aby uniknąć widocznych emisji sadzy, ilość wtryskiwanego paliwa musi być ograniczona odpowiednio do ilości powietrza dostającego się do silnika. Wymaga to nadmiaru powietrza wynoszącego co najmniej 10...40% (X = 1,1...1,4). Po zamknięciu igły dyszy paliwo pozostałe w otworze dyszy odparowuje, co prowadzi do wzrostu emisji HC. Oznacza to, że takie szkodliwe objętości muszą być minimalizowane.