Образуване на горивна смес и процес на горене
В сравнение с бензиновите двигатели, дизеловите двигатели използват гориво, което се запалва при високи температури и не е необходимо да се подготвя въздушно-горивната смес между впръскването и запалването, както и по време на самия процес на горене. Дизеловият двигател винаги работи с излишък на въздух (л > 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;
- разпределение на аерозол (номер на дюзата, профил на пръскащата струя, посока на пръскащата струя);
- момент на впръскване на гориво;
- движение на въздуха;
- количество 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 има положителен ефект върху 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 канала. 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 специфичната мощност.
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 HC в отработените газове и разходът на гориво се увеличават, както и емисиите 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) към напредване на момента на впръскване може да доведе до увеличение на налягане на цилиндъра на двигателя до 10 бара, а отклонение от 2° (колянов вал) в забавена посока може да повиши температурата на отработените газове с 20°. Такава висока чувствителност изисква изключителна прецизност при регулиране на момента на впръскване на гориво.
Разпръскване на 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 геометрична конфигурация на отвора на дюзата водят до добро разпръскване на горивото. За да се предотврати изтичането на видими сажди, количеството впръскано гориво трябва да бъде ограничено в съответствие с 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 дюзата, горивото, останало в отвора на дюзата, се изпарява и води до увеличаване на отделянето на HC. Това означава, че такива вредни количества трябва да бъдат сведени до минимум.