Содержание в отработавших газах NOx, СО, СН, а также расход топлива и мощность двигателя зависят от эффективности рабочего процесса двигателя. Учитывая, что на режиме полной мощности двигатель работает незначительную часть времени, наибольшую эффективность имеет рабочий процесс при котором ДВС работает на очень бедных (переобедненных) топливных смесях, в которых также имеется расслоение заряда топливной смеси.
При рабочем процессе с расслоением заряда искра свечи воспламеняет расположенную рядом с ней богатую топливную смесь. Далее от этого пламени воспламеняется находящаяся в камере сгорания также и бедная смесь. Расслоение заряда образуется при вихревом движении топливной смеси в камере специальной конструкции.
Работа ДВС на бедных смесях с расслоением заряда топливной смеси возможна только при наличии системы прямого впрыска бензина.
Впрыск топливной смеси (бензина и воздуха) при наличии, например, двухтактного ДВС с прямым впрыском производится через отдельный электромагнитный клапан, который расположен на входе специальной смесительной камеры. Причем этот впрыск осуществляется на продолжении 1/4 хода поршня до окончания такта впуска топливной смеси, когда все окна в камере сгорания закрыты поршнем.
В этих двухтактных ДВС с прямым впрыснем для обеспечения запуска обычно необходим сжатый воздух.
В конструкциях четырехтактных ДВС с прямым впрыском бензина прямой впрыск бензина осуществляется не во впускной коллектор (как в обычных системах впрыска бензина) а прямо в камеру сгорания в начале такта впуска.
При наличии конструкции ДВС с системой прямого впрыска бензина мощностью 150 л.с. при его работе, например, на легковом автомобиле в режиме городского цикла движения, расход топлива составляет примерно 4,5 литра на 100 км пробега. Эти данные проверялись в присутствии специалистов фирмы Orbital (Австралия), разработавших такой ДВС с системой прямого впрыска бензина, на стенде для испытаний ДВС в ГНЦ ФГУП НАМИ г. Москвы с целью изучения вопроса возможной покупки лицензии на производство ДВС с системой прямого впрыска бензина фирмы Orbital (Австралия) на одном из российских заводов. Испытания подтвердили заявленные фирмой характеристики, но пока эти ДВС с системой прямого впрыска бензина выпускаются только за рубежом.
Система прямого впрыска бензина фирмы Orbital для двухтактного ДВС
Система прямого впрыска фирмы Orbital работает следующим образом. Сжатый до давления примерно бар воздушным компрессором воздух сначала подается в предварительную смесительную камеру, причем вместе с топливом, дозирование которого при этом осуществляет дозирующая форсунка с электромагнитным управлением.
В этой предварительной смесительной камере имеется управляющий электромагнитный клапан, работа которого синхронизирована с главной топливной форсункой. Далее при открытии управляющего электромагнитного клапана осуществляется прямой впрыск бензина в смеси с воздухом главной топливной форсункой, непосредственно в камеру сгорания ДВС. Впрыск осуществляется в течение хода поршня когда все окна закрыты поршнем (до окончания такта впуска топливо-воздушной смеси).
