16
Đối với động cơ hình thành hỗn hợp ngồi buồng cháy, phương án phun nhiên liệu ngược chiều với dịng khí nạp sau đĩ hỗn hợp được đưa vào trong xylanh (phun nhiên liệu trực tiếp trên đường nạp_PFI). Độ xốy của dịng khí nạp được quyết định bởi kết cấu của đường ống. Q trình hịa trộn nhiên liệu – khơng khí sẽ đồng nhất hơn khi cĩ dịng khí xốy. Hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu được hình thành từ bên ngồi nên thời điểm phun khơng ảnh hưởng đến thời điểm bắt cháy. Đối với nhiên liệu kém bay hơi khi phun nhiên liệu trên đường nạp sẽ tăng khả năng bám dính trên thành đường ống và những khe kẽ của buồng cháy điều này làm tăng phát thải CO và HC. Phương pháp này chỉ phù hợp với nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng cĩ khả năng bay hơi tốt.
Trường hợp hình thành hỗn hợp đồng nhất bên trong động cơ cĩ thể đạt được khi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong xylanh động cơ. Phun sớm là giải pháp được sử dụng nhiều cho động cơ sử dụng nhiên liệu diesel vì cĩ thời gian cháy trễ lớn hỗn hợp trở lên đồng nhất hơn. Khi đĩ, một phần hoặc tồn bộ nhiên liệu được phun vào khi piston đang ở điểm chết trên (TDC) đầu hành trình nạp. Trường hợp phun nhiên liệu diesel, khả năng bay hơi của nhiên liệu kém, mật độ khí trong xylanh thấp làm cho nhiên liệu bám lên thành và các gĩc cạnh của buồng cháy. Đối với trường hợp này, một hệ thống nhiên liệu mới và linh hoạt được nghiên cứu phát triển, để phù hợp cho sự thay đổi của hình dạng buồng cháy cũng như là áp suất và nhiệt độ trong xylanh trong suốt quá trình phun. Mặc dù cịn cĩ những vấn đề về việc bố trí vịi phun trực tiếp trong xylanh, nhưng phương pháp hình thành hồ khí đồng nhất bằng cách phun trực tiếp vào trong xylanh được xem là phương pháp phù hợp nhất đối với động cơ HCCI trong tương lai.
Một số nhà khoa học đã dành thời gian nghiên cứu để phát triển tia phun cĩ chiều dài ngắn (độ xuyên thấu ngắn) và giảm thiểu lượng nhiên liệu bám trên thành xylanh. Hệ thống nhiên liệu cĩ tính linh hoạt phù hợp với quy luật phun và sự thay đổi biên dạng buồng cháy trong suốt quá trình phun. Phun với áp suất cao và vịi phun cĩ nhiều lỗ (đường kính nhỏ) thường được sử dụng để tăng độ tơi của nhiên liệu và để phân bố nhiên liệu đều hơn trong khơng gian buồng cháy, làm giảm hiện tượng nhiên liệu bám trên thành xylanh. Một phương pháp để đáp ứng được yêu cầu về chiều dài tia phun là sử dụng quá trình phun tách thơng qua điều khiển vịi phun qua nhiều xung điện với độ dài mỗi xung khác nhau.
Hình 1. 12 thể hiện quy luật điều khiển xung phun áp suất cao. Xung phun ngắn dẫn đến xung lực của tia phun nhỏ, chiều dài tia phun ngắn, quá trình phun kết thúc sớm. Khi bắt đầu phun, mật độ khí trong xylanh thấp, xung phun ngắn, giảm vận tốc tia phun và thời gian giữa hai xung tăng lên. Khi piston đi lên TDC, mật độ và nhiệt độ hỗn hợp trong xylanh tăng làm cho chiều dài tia phun giảm. Khi đĩ, cĩ thể kéo dài xung phun hơn, trong khi khoảng thời gian giữa các xung giảm. Giai đoạn cuối của quá trình phun nhiên liệu, khoảng cách giữa vịi phun và piston giảm rất nhanh, và khối lượng nhiên liệu phun ra trên một xung phải giảm để tránh hiện tượng nhiên liệu bám trên đỉnh piston.
17