Zážihový motor s priamym vstrekom
Z Wikipédie
Zážihový motor s priamym vstrekom paliva (anglicky Gasoline direct injection engine, skratka GDI engine) patrí do skupiny zážihových motorov. Na rozdiel od konvenčného zážihového motora nespaľuje homogénnu zmes. Palivo sa totiž vstrekuje priamo (prípadne prostredníctvom komôrky) do valca. Medzi vstrekom a zážihom sa zmes nestihne rovnomerne premiešať.
Motor je konštruovaný tak, aby bola v okolí elektród zapaľovacej sviečky v okamihu zážihu zmes v zápalnom zložení. V ostatných častiach valca je prebytok vzduchu. Celkovo môže motor pracovať s chudobnou zmesou so súčiniteľom prebytku vzduchu až λ > 7. Spaľovanie s prebytkom vzduchu umožňuje
- znížiť spotrebu paliva,
- odstrániť, alebo znížiť nepriaznivý vplyv regulácie škrtiacou klapkou.
Obsah |
[úprava] Konštrukčné koncepcie
[úprava] Priamy vstrek do valca s vstrekovačmi a sviečkami blízko seba
Pri tomto usporiadaní zasahuje palivový lúč priamo elektródy sviečky. Zmes je premiestňovaná k elektródam hlavne kinetickou energiou lúča, menej pohybom náplne. Toto riešenie umožňuje dosiahnuť:
- veľké vrstvenia zmesi λ > 7, vplyvom ostrekovania okolia sviečok je zmes v ich okolí vždy dostatočne bohatá,
- vysoký gradient λ pri spaľovaní.
Zároveň je však potrebné riešiť nasledovné problémy:
- vysoké nároky na dobrú atomizáciu paliva (nároky na vstrekovač),
- krátky čas na prípravu zmesi znižuje jej kvalitu,
- veľkú citlivosť na lokálne zloženie zmesi, ktoré je zapríčinené zmenou kvality atomizácie opotrebením vstrekovača,
- závislosť tvaru lúča od kompresného tlaku,
- problémy so studeným štartom a spoľahlivosťou zapaľovania (elektródy mokré od paliva).
[úprava] Priamy vstrek do valca s vstrekovačmi a sviečkami ďaleko seba
V tomto prípade môžu byť vstrekovače optimálne umiestnené s ohľadom na geometrické a teplotné podmienky hlavy valcov. Vlastnosti tohoto usporiadania sú:
- dlhší čas na prípravu zmesi zvyšuje jej kvalitu,
- malé rozvrstvenie zmesi, spôsobené lepším premiešaním paliva a vzduchu.
Medzi problémy konceptu patria:
- veľký vplyv turbulentných fluktuácií na rozvrstvenie a lokálne zloženie zmesi,
- nie je možná stabilizácia rozvrstvenia v prípade priveľkej turbulencie náplne, preto sa rozvrstvenie zmesi vo valci podporuje aj tvarom spaľovacieho priestoru.
[úprava] Priamy vstrek do valca (spoločné črty)
Obe konštrukcie majú bez použitia recirkulácie výfukových plynov rôzne úrovne NOx a spotreby (NOx je vyššie, spotreba nižšia), preto je potrebné použiť optimálnu recirkuláciu výfukových plynov. Zníženie spotreby paliva je uvádzané v rozmedzí 20 - 30 % oproti klasickým spôsobom vstrekovania paliva. Spoločné problémy oboch riešení sú:
- používanie použitie paliva s vhodnými vlastnosťami,
- nevyhnutnosť zariadení na spracovanie výfukových plynov,
- spoľahlivosť,
- ohrievanie vstrekovačov,
- emisie CHx,
- dymivosť.
Systémy využívajú kvalitatívnu reguláciu (zložením zmesi), napriek tomu je úplné odstránenie škrtiacej klapky limitované minimálnou teplotou výfukových plynov pre dobrú účinnosť katalyzátora, preto pri nízkych zaťaženiach zostane využité čiastočné škrtenie a recirkulácia výfukových plynov.
[úprava] Koncepcia OCP (Orbital Combustion Process)
Odlišným systémom priameho vstrekovania paliva benzínových motorov je systém OCP. Jeho činnosť spočíva v tom, že konvenčný vstrekovač vstrekuje presné množstvo paliva do komôrky, do ktorej vyúsťuje prúd vzduchu. Po ukončení vstreku a krátkej dobe na prípravu zmesi je atomizovaná zmes vstreknutá vzduchovým vstrekovačom do valca. Vstrekovač sa nachádza blízko pri sviečke, čo znamená, že ďalšia príprava zmesi vo valci už nie je nutná. V tomto prípade je možná dobrá kontrola pomeru λ v okolí sviečky v čase zážihu, čo zaisťuje dobrú stabilitu procesu. Celkový pomer λ môže byť až 7. Zníženie spotreby paliva oproti štandardnému viacbodovému vstrekovaniu sa uvádza podľa druhu testu v rozmedzí od 17 - 30 %. Výhody koncepcie:
- zníženie emisií CHx ( malá veľkosť kvapiek, lúč nedosiahne studené steny );
- umožňuje až 40 % recirkuláciu výfukových plynov alebo 80° prekrytie ventilov.
[úprava] Zdroje
- Taitt D.: Lotus into the future. (in) Engine technology international, November 1997, UIP UK & International Press UK, 1997.
- Fraidl G.K., Piock W., Wirth M.: Straight to the point. (in) Engine technology international, November 1997, UIP UK & International Press UK, 1997.
- Newmann R.: Being direct. (in) Engine technology international, November 1997, UIP UK & International Press UK, 1997.
