Образуване на горивна смес и процес на горене
В сравнение с бензиновите двигатели, дизеловите двигатели използват гориво, което се самозапалва при висока температура и не е необходимо да се приготвя въздушно-горивна смес между моментите на впръскване и запалване, както и по време на самия процес на горене. Дизеловият двигател винаги работи с излишък на въздух (l > 1). Разходът на гориво и емисиите на сажди, които се увеличават от CO и HC, възникват, когато няма достатъчно излишен въздух. Образуването на A/F горивната смес се определя от следните параметри:
- налягане на впръскване;
- време на инжектиране;
- аерозолно разпространение (Брой пулверизатор, профил на пръскащата струя, посока на пръскащата струя);
- моментът на впръскване на горивото;
- движение на въздуха;
- количеството въздух.
Тези фактори влияят върху емисиите на вредни вещества от двигателя и разхода на гориво. Високите температури на горене и високите нива на концентрация на кислород водят до повишено образуване на NOx. Емисиите на сажди се увеличават с намаляване на количеството въздух и недостатъчно образуване на горивната смес.
Критерии за двигателя
Конфигурацията на горивната камера и канала за всмукване на въздух може да повлияе положително на намаляването на емисиите на отработени газове. Ако движението на въздуха в горивната камера е внимателно координирано с горивните дюзи и пулверизаторите, което насърчава ефективното смесване на въздуха и горивото, се постига пълно изгаряне на впръсканото гориво. Освен това се постигат положителните ефекти от хомогенизиране на сместа от въздух и отработени газове, охладени в EGR пътя. Използването на четири клапана на цилиндър и турбокомпресор с турбина с променлива геометрия също помага за намаляване на емисиите на отработени газове и увеличаване на плътността на мощността.
Момент на впръскване на гориво
Намаляването на температурата на горене и забавянето на процеса на впръскване на гориво води до намаляване на съдържанието на NOx в отработените газове. Но ако тези параметри бъдат значително намалени, съдържанието на НС в отработените газове и разходът на гориво се увеличават, както и отделянето на сажди при високи натоварвания на двигателя. Ако моментът на впръскване на гориво се отклонява само с 1° (колянов вал) от оптималната стойност, съдържанието на NOx може да се увеличи с 5%, като се има предвид, че отклонение от 2° (колянов вал) в посока напредване на момента на впръскване може да доведе до повишаване на налягането в цилиндрите на двигателя до 10 бара и отклонение от 2° (колянов вал) в посока на забавяне може да повиши температурата на отработените газове с 20°. Тази висока чувствителност изисква изключителна прецизност при регулиране на момента на впръскване на гориво.
Спрей за гориво
Финото разпръскване на горивото насърчава ефективното смесване на въздуха и горивото. Това значително допринася за намаляването на емисиите на сажди и HC. Високото налягане на впръскване и оптималната геометрия на отвора на пулверизатора водят до добро пулверизиране на горивото. За да се избегнат видими емисии на сажди, количеството впръскано гориво трябва да бъде ограничено според количеството въздух, влизащ в двигателя. Това изисква допълнително подаване на въздух от поне 10...40% (X =1,1...1,4). След затваряне на иглата на пулверизатора, горивото, останало в отвора на пулверизатора, се изпарява и води до увеличаване на емисиите на HC. Това означава, че такива вредни количества трябва да бъдат сведени до минимум.