Прямой впрыск SAAB

Шведская компания предложила свою концепцию двигателя с прямым впрыском в 2000 году. Технология получила названиe SCC — Saab Combustion Control.

Она состоит из трех главных компонентов:
  1. Система прямого впрыска бензина
  2. Изменяемое управление клапанами
  3. Изменяемый зазор свечи

Однако, в отличие от традиционных двигателей с прямым впрыском, Сааб не использует многослойный впрыск без изменения стехиометрической смеси, которая необходима для традиционного катализатора.

Отличительной особенностью системы является интеграция свечи зажигания и инжектора в один модуль(SPI). С помощью сжатого воздуха топливо попадает напрямую в блок цилиндров и тут же воспламеняется. Поток воздуха создает турбуленцию внутри цилиндра, который помогает полному сгоранию и сокращает время сгорания. В системе SCC используется особый вид распредвала с кулачками разного размера, что позволяет менять время открытия и закрытия клапанов индивидуально. Это позволяет выхлопному газу смешиваться с воздухом в камере сгорания, одновременно использовать преимущества двигателя с прямым впрыском и использования стехиометрической смеси для всех нагрузок двигателя. Уровень подачи газа на рециркуляцию может достигать 70% и зависит от условий работы двигателя. Зазор в свече зажигания изменяется в интервале от 1 до 3,5мм. Искра появляется из центрального электрода на электрод с зафиксированной землей с дистанцией 3,5мм или на заземленный электрод поршня. Для воспламенения смеси необходимо большая энергия вспышки и зазор изменяется в зависимости от требований по уровню выхлопа на конкретном этапе работы двигателя. На больших нагрузках, искра появляется позже, чем обычно, и плотность газа в камере сгорания слишком велика, чтобы искра прошла расстояние в 3,5мм. Втулка поршня используется как негативный электрод. Если зазор свечи менее 3,5мм, искра будет стремиться к электроду на поршне.

Поскольку в цилиндр подается небольшое количество воздуха, он возмещается горячим рециркулируемым газом. Он более инертный, чем кислород, который практически отсутствует в процессе горения и не влияет на стандартное отношение воздуха и топлива. Специальный катализатор также не требуется. Кроме того, система SCC позволяет избежать потерь, связанных с подачей топлива. Это происходит, когда двигатель работает на низких нагрузках и дроссель не открывается полностью. Поршень внутри цилиндра работает в условиях частичного вакуума в момент, когда всасывающий клапан должен открыться. Поэтому для опускания цилиндра необходима дополнительная энергия.

Среднее количество рециркулируемого газа в цилиндре на уровне 60%. Оно зависит от нагрузки на двигатель. Как правило, большее количество газа подается на холостом ходе и низких нагрузках, в то время как меньше газа подается на больших нагрузках.

Фазы работы двигателя с технологией SCC:

1. Воспламенение
Воспламенение воздушно-топливной смеси. Тепло, выделяемое сгоранием, увеличивает давление смеси, которое выдавливает поршень вниз.

2. Работа выпускного клапана
Как только поршень достигает дна камеры сгорания, открывается выпускной клапан. Большая часть выхлопного газа выходит из камеры сгорания под влиянием разницы в давлении внутри камеры и снаружи клапана. Это происходит в короткий промежуток времени, когда поршень находится в самом внизу. Остаток газа выдавливается по мере движения поршня вверх.

3. Впрыск
Перед тем, как поршень достигает верхней части, бензин впрыскивается в камеру сгорания через модель инжектора и свечи. Одновременно открываются впускные клапана. Рециркулированный газ смешивается с бензином и выходит как через впускные, так и через выпускные клапана. Объем газа, который остается в камере сгорания и время открытия и закрытия клапанов регулируется с помощью контроллера.

4. Фаза Впуска
Поршень опускается вниз. Открываются впускные и выпускные клапана. Смесь газа из выхлопного тракта подается обратно в камеру сгорания. Большая часть топливно-воздушной смеси направляется вверх в открытые впускные клапана.

5. Поршень продолжает опускаться. Выпускные клапана закрываются, но впускные остаются открытыми и часть вышедшего через впускные клапана газа перенаправляется обратно в камеру сгорания.

6. Цилиндр достигает максимальной нижней точки. Теперь вся смесь выхлопного газа и топлива направляется обратно в цилиндр и во время последней фазы подается воздух, который нужен для сгорания(14,6частьей топлива к воздуху).

7. Фаза сжатия
Закрывается впускной клапан. Поршень двигается вверх и происходит сжатия смеси выхлопного газа, воздуха и бензина. На половине пути поршня(примерно на 45м градусе вращения распредвала), перед тем как произойдет воспламенение смеси, свечной инжектор подает струю воздуха в камеру сгорания. Воздух создает турбуленцию, которая ускоряет сгорание и улучшает его качество.

8. Непосредственно пере тем, как поршень достигает верхнюю мертвую точку, происходит вспышка искры на электроде, возгорание смеси и начинается новая фаза. Задержка зажигания регулируется в зависимости от нагрузки двигателя. Искра возникает либо на электроде в промежутке 3,5мм зазора или электроде поршня. Искра появляется на электроде поршня, если он ближе, чем на 3,5мм, к центральному электроду. Как правило, искра появляется вокруг фиксированного электрода на низкой нагрузке и на электроде поршня на высоких нагрузках.