Kibirkštinio uždegimo variklis su tiesioginiu degalų įpurškimu – tai stūmoklinio degimo variklio tipas, kuris, skirtingai nei kibirkštinio uždegimo variklis su vienataškiu ar daugiataškiu degalų įpurškimu arba mišinio paruošimo karbiuratoriniu būdu, nedega tik vienalyčio mišinio.

Degalai įpurškiami tiesiai į cilindrą įsiurbimo arba suspaudimo eigos metu įpurškimo vožtuvais, purškiant ir išgarinant, kol uždegimo žvakė uždega mišinį kibirkštimi.

Turinys

• Tiesioginio įpurškimo benzininio variklio funkcija
• Režimas su homogeniniu mišiniu
• Režimas su homogeniniu veikimu ir liesu mišiniu
• Režimas su vienalyčiu veikimu ir sluoksniuotu užpildymu
• Režimas su vienalyčiu veikimu ir apsauga nuo detonacinio degimo
• Sluoksniuoto maišymo režimas
• Režimas su sluoksniuotu mišiniu ir katalizatoriaus kaitinimu
• Sluoksniuoto mišinio deginimas
• Sluoksniuoto mišinio paruošimo konstrukcinis sprendimas
• Benzininis variklis su tiesioginiu degalų įpurškimu

Tiesioginio įpurškimo benzininio variklio funkcija

Kibirkštinio uždegimo variklis su tiesioginiu degalų įpurškimu sukuria darbinį kuro ir oro mišinį tik degimo kameroje, o tai reiškia, kad tai yra vidinis mišinio kūrinys.

Taikant šį mišinio paruošimo būdą, kondensacijos nuostolių, atsirandančių dėl kuro kondensacijos ant įsiurbimo vamzdžio sienelių, nėra. Taip pat degalų įpurškimo laikas bei įpurškiamo kuro kiekis yra labai tikslus, ko dėka sumažėja degalų sąnaudos.

Priklausomai nuo apkrovos, apsisukimų, variklio temperatūros ir kitų parametrų, benzininis variklis su tiesioginiu įpurškimu veikia skirtingais režimais su skirtinga mišinio sudėtimi:

Režimas su homogeniniu mišiniu:

Šiuo režimu degalai įpurškiami jau įsiurbimo takto metu, todėl sugaunama pakankamai laiko, kad susidarytų vienodos sudėties mišinys. Tokiu atveju tai yra stechiometrinis mišinys λ = 1, kuriame degalai visiškai sudeginami visame tūryje.

Susijęs įrašas - 

Stechiometrinis mišinys: ar žinojote, koks tai mišinys?

Šiame tiesioginio įpurškimo benzininio variklio režime degimo procesas, degalų sąnaudos, emisijos ir kiti parametrai nedaug skiriasi nuo daugiataškio benzininio variklio.

Šis režimas yra universalus ir variklis jame gali dirbti visais režimais, nepriklausomai nuo variklio sūkių skaičiaus, temperatūros ar apkrovos. Tačiau tai atimtų iš variklio sluoksninio užpildymo privalumus, todėl šis režimas daugiausia naudojamas esant dideliems variklio sūkiams ir apkrovoms.

Režimas su homogeniniu veikimu ir liesu mišiniu:

Šiuo režimu benzininis variklis su tiesioginiu įpurškimu pasiekia mažesnes degalų sąnaudas nei homogeninio mišinio režimu dėl didesnio įkrovimo efektyvumo, nes droselio sklendė atidaroma labiau nei homogeninio mišinio režimu.

Mišinio sudėtis šiuo režimu yra 1 < λ < 2.

Režimas su vienalyčiu veikimu ir sluoksniuotu užpildymu:

Šiuo režimu oro pertekliaus koeficientas pasiekia reikšmę λ > 2 ir degalai įpurškiami du kartus. Pirmojo įpurškimo metu, kuris vyksta įsiurbimo takto metu, į degimo kamerą tiekiama maždaug ketvirtadalis kuro įkrovos per ciklą, todėl susidaro vienalytis mišinys.

Susijęs įrašas - 

Oro pertekliaus faktorius: kaip jo vertė veikia variklio veikimą?

Likusi degalų dalis įpurškiama tik suspaudimo fazėje, o jo užduotis yra sukurti sodresnį mišinį, kuris gerai užsidega uždegimo žvakės srityje.

Režimas su vienalyčiu veikimu ir apsauga nuo detonacinio degimo:

Šis režimas visų pirma skirtas didelėms apkrovoms esant mažiems variklio sūkiams, kai gali įvykti detonacinis degimas. Šiame režime, kaip ir ankstesniame režime, vėl naudojamas dvigubas degalų įpurškimas.

Susijęs įrašas - 

Detonacijos degimas: kas tai yra ir kas tai sukelia?

Taip suspaudimo fazės metu įpurškiama antroji degalų partija, sumažinant temperatūrą ir slėgį degimo kameroje, taip užkertant kelią detonaciniam degimui.

Sluoksniuoto maišymo režimas:

Šiuo režimu degalai į degimo kamerą įpurškiami suspaudimo takto metu prieš pat uždegimo žvakei uždegant mišinį kibirkštimi.

Degalai nespėja gerai susimaišyti su oru ir variklis dirba su liesu mišiniu, kur oro pertekliaus koeficientas λ > 1, tačiau uždegimo žvakės srityje yra gerai užsidegantis mišinys, kuris užsidega nuo kibirkšties.

Susijęs įrašas - 

EGR vožtuvas: kaip jis veikia ir kas atsitiks, jei jis neveikia tinkamai?

Šiuo režimu taip pat intensyviai naudojama ankstesnių ciklų išmetamųjų dujų recirkuliacija, kurią užtikrina EGR vožtuvas.

Paprasčiau tariant, uždegimo žvakės srityje yra gerai užsidegantis mišinys, o kitose degimo kameros dalyse yra liesas mišinys arba ankstesnių ciklų išmetamosios dujos. Sluoksniuoto mišinio režimas labiau tinka mažesniems ir vidutiniams variklio sūkiams.

Režimas su sluoksniuotu mišiniu ir katalizatoriaus kaitinimu:

Šis režimas naudojamas tik katalizatoriui pašildyti iki darbinės temperatūros. Variklio veikimo principas šiuo režimu yra toks pat kaip ir ankstesniame režime, išskyrus vieną skirtumą.

Susijęs įrašas - 

Katalizatorius: kokia jo funkcija ir kaip jį galima sugadinti?

Išsiplėtimo metu į degimo kamerą įpurškiama dar viena degalų dozė, kuri padidina temperatūrą išmetimo vamzdyje, taigi ir katalizatoriaus temperatūrą.

Sluoksniuoto mišinio deginimas:

Siekiant užtikrinti kokybišką degimo procesą naudojant sluoksniuotą mišinį, būtina suderinti degimo kameros formą, stūmoklio dugną, uždegimo žvakės ir purkštuko tarpusavio vietą, taip pat ir degimo greitį. oro srautas, kuro pluošto įpurškimo kryptis, forma ir teisingas momentas.

Todėl sluoksniuoto mišinio degimą galima suskirstyti į:

• Degimas vadovaujamas kuro pluoštu – degalai turi būti įpurškiami arti uždegimo žvakės
• Degimas vadovaujamas degimo kameros sienelėmis – kuras įpurškiamas į oro srautą, kuris dėl tinkamos sienelių cilindrų formos ir stūmoklio dugno degalų ir oro mišinį į uždegimo žvakę pateks tinkamu laiku.

Sluoksniuoto mišinio paruošimo konstrukcinis sprendimas:

1. Tiesioginis įpurškimas su žvakėmis ir purkštukais arti vienas kito
2. Tiesioginis įpurškimas, kai žvakės ir purkštukai yra toli vienas nuo kito

1. Tiesioginis įpurškimas su uždegimo žvakėmis ir purkštukais arti vienas kito

Šiame konstrukciniame sluoksninio mišinio paruošimo sprendime naudojamas spinduliu valdomas degimas. Taigi purkštukas įpurškia degalus į degimo kamerą, o kuro spindulys tiesiogiai patenka į uždegimo žvakės elektrodų sritį.

Privalumai:

• didelis mišinio sluoksniavimasis dėl purškimo aplink žvakes, dėl kurių mišinys šalia jų visada yra pakankamai sodrus, tačiau likusioje degimo erdvėje yra itin liesas mišinys

Trūkumai:

• trumpas mišinio paruošimo laikas, dėl to sumažėja jo kokybė
• sijos formos priklausomybė nuo suspaudimo slėgio
• šalto variklio užvedimo problemos
• dideli reikalavimai purkštukams

2. Tiesioginis įpurškimas su uždegimo žvakėmis ir purkštukais toli vienas nuo kito

Šiame mišinio sluoksninio paruošimo projektiniame sprendime naudojamas degimas, vadovaujamas degimo erdvės sienelėmis.

Privalumai:

• ilgesnis mišinio paruošimo laikas, dėl to pagerėja jo kokybė
• geresnis kuro ir oro maišymas (mažiau stratifikacija)

Trūkumai:

• mišinio stratifikaciją padeda degimo kameros forma
• esant didelei turbulencijai degimo kameroje nepasiekiamas reikiamas mišinio stratifikavimas

Benzininis variklis su tiesioginiu degalų įpurškimu:

Privalumai:

• didesnis variklio našumas
• mažesnės degalų sąnaudos (15–30 %)
• tikslus degalų dozavimas

Trūkumai:

• mažesnis patikimumas
• reiklesnė konstrukcija
• deginant nehomogenišką mišinį susidaro daugiau azoto oksidų ir taip pat kietųjų dalelių