Wtrysk bezposredni silnik benzynowy – zasada działania

Podczas suwu ssania do cylindra zasysane jest powietrze wraz z pewną ilością gazów spalinowych, dostarczanych przez układ recyrkulacji spalin (EGR). Celem powrotnego zasysania spalin jest poprawa procesu utleniania węglowodorów i tlenku węgla z poprzednich cykli pracy silnika. Obecność spalin podczas spalania mieszanki w cylindrze zmniejsza znacznie ilość tworzących się w czasie utleniania paliwa tlenków azotu.

Praca z uwarstwioną mieszanką podzielona jest na dwa etapy, które przebiegają w czasie suwu sprężania. Tuż przed końcem suwu (ok. 15 stopni przed ZZ) do cylindra wtryskiwana jest dawka paliwa. Jego rozpylony strumień trafia na ukształtowane w formie „płetwy” denko tłoka i zostaje od niego odbity i skierowany bezpośrednio na elektrody świecy zapłonowej. Zanim paliwo dotrze do świecy, miesza się z powietrzem, znajdującym się w jej bezpośrednim sąsiedztwie i zagłębieniu denka tłoka. Gdy pierwsze cząstki paliwa docierają do świecy zapłonowej, iskra na elektrodach zapala mieszankę. Płomień obejmuje cały jej obłok zlokalizowany w górnej części cylindra i dalej się nie rozprzestrzenia. Paliwo dostarczone do cylindra spala się całkowicie, gdyż w czasie spalania ciągle występuje nadmiar tlenu – jego „zapas” zgromadzony jest w warstwie powietrza w obszarze cylindra, gdzie nie dotarł odbity od tłoka strumień benzyny z wtryskiwacza. Uwarstwienie mieszanki w cylindrze pozwala na pracę silnika przy współczynniku lambda o wartości 1,5-5-3. Odbicie strumienia paliwa od tłoka i skierowanie go na świecę zapłonową pozwala uzyskać w okolicach jej elektrod cienką warstwę mieszanki o współczynniku lambda ok. 0,8. Ta warstwa jest w stanie zapalić się od iskry na świecy i ona zapala resztę paliwa doprowadzonego do cylindra.
Gdy rośnie obciążenie silnika, komputer sterujący przestawia układ zasilania na pracę z mieszanką jednorodną. Wtrysk benzyny rozpoczyna się w drugiej części suwu ssania jeszcze przed zwrotem wewnętrznym tłoka, a jej strumień trafia w wirującą strugę powietrza zasysanego do cylindra. Ponieważ w momencie wtrysku tłok znajduje się daleko od wtryskiwacza, paliwo nie odbija się od jego specyficznie ukształtowanego denka i miesza się z całym zassanym do cylindra powietrzem. Pod koniec suwu sprężania następuje zapłon, a płomień obejmuje całą objętość cylindra. W tym trybie pracy dawka paliwa dobierana jest tak, aby współczynnik lambda osiągał wartość 0,8-M. Układ sterujący ogranicza też ilość spalin, która kierowana jest z powrotem do cylindrów. W tym trybie pracy układu zasilania silnik może osiągać maksymalne wartości momentu obrotowego. Przestawianie trybu pracy z ekonomicznego (spalanie ubogiej mieszanki uwarstwionej) na dynamiczny (spalanie jednorodnej mieszanki o składzie stechiometrycznym) odbywa się przy udziale elektronicznego systemu sterującego. Uwzględnia on w swym działaniu takie wielkości jak ilość zasysanego powietrza, dawka wtryskiwanego paliwa i kąt wyprzedzenia zapłonu, dobierając je do wymaganej w danej chwili wartości momentu obrotowego. Ta ostatnia określana jest m.in. na podstawie informacji o położeniu pedału przyspieszenia i załączonym biegu. W skład instalacji wtryskowej wchodzi akumulator ciśnienia (listwa common rail) zasilany wysokociśnieniową pompą (ciśnienie w listwie ok. 100 barów). Wtryskiwacze są sterowane elektromagnetycznie, co umożliwia precyzyjny dobór początku i czasu trwania wtrysku oraz dokładne określenie objętości dawki paliwa.

Ten wpis został opublikowany w kategorii Silnik, Technika i oznaczony tagami , . Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.