CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3.2. Ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến QLCCNL, quá trình tạo hỗn hợp
Các thuộc tính của nhiên liệu liên quan trực tiếp đến quá trình phun và quá trình tạo hỗn hợp bao gồm: tỷ trọng, độ nhớt, sức căng mặt ngoài của hạt nhiên liệu…
- Với các loại BCA kiểu pít tông, tỷ trọng của nhiên liệu sử dụng có ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến áp suất trong hệ thống phun, động năng của chùm tia phun, lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình và hệ số dư lượng không khí thực tế. Tại Mỹ, tỷ trọng trung bình của nhiên liệu diesel vào khoảng 0,835 kg/dm3. Nhiên liệu diesel tại các nước Bắc Âu (điều kiện khí hậu rất lạnh vào mùa đông) có tỷ trọng trung bình thấp hơn, khoảng 0,823 kg/dm3. Tại Châu Âu (theo Tiêu chuẩn EN 590), nhiên liệu diesel dùng PTCGĐB phải có tỷ trọng nằm trong khoảng 0,820 0,860 kg/dm3. Việc quy định giá trị thấp nhất của tỷ trọng nhằm đảm bảo thu được công suất đủ lớn với các động cơ diesel sử dụng bơm cao áp định lượng lượng nhiên liệu phun vào xi lanh theo kiểu thể tích. Còn việc quy định giá trị lớn nhất của tỷ trọng
Nhiệt độ nước làm mát Tổn thất nhiệt Hệ số tỏa nhiệt Công thực hiện Vị trí hiện thời của pít tông Tổn thất nhiệt Nhiệt độ XL, T Sự phân giải Trạng thái hỗn hợp khí Tốc độ cháy Thành phần H. hợp khí cháy Tỷ số A/F hiện thời Tốc độ hóa hơi Tốc độ phun nhiên liệu
Thời gian phun nhiên liệu Áp suất phun nhiên liệu Đường kính hạt nhiên liệu Mức độ xoáy lốc Tốc độ màng lửa Áp suất XL, p du/dt, dh/dt…
Hình 1.1. Những tương tác chủ yếu giữa các thông số khác nhau trong quá trình cháy của động cơ diesel, [77]
nhằm mục đích tránh sự tạo khói đen quá mức ở chế độ toàn tải của động cơ diesel, [14]. Nhìn chung, hỗn hợp biodiesel có sự gia tăng nhẹ về tỷ trọng (Bảng 1.2) khi so sánh với B0. Nguyên nhân là do B100 có tỷ trọng lớn hơn B0.
- Độ nhớt của nhiên liệu có ảnh hưởng đến sự lưu động của nhiên liệu qua các vị trí có tiết diện thay đổi, ma sát với thành ống… nên sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến áp suất trong hệ thống phun nhiên liệu, mức độ rò lọt nhiên liệu tại các khoang trong mạch nhiên liệu cao áp và kéo theo sẽ ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình (gct), [24]. Nếu nhiên liệu diesel có độ nhớt quá lớn sẽ làm tăng tổn thất bơm trong bơm cao áp và vòi phun, dẫn đến làm giảm áp suất phun và tiếp theo là giảm mức độ phân rã của tia phun. Khi độ nhớt của nhiên liệu quá lớn sẽ làm tăng kích thước của các hạt nhiên liệu do đó các hạt nhiên liệu có thể bay xa hơn và có thể va đập vào thành vách buồng cháy (với các động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp, tạo hỗn hợp kiểu thể tích thì đây là điều nên hạn chế). Ngược lại, khi độ nhớt của nhiên liệu giảm, sẽ dẫn đến sự gia tăng lượng nhiên liệu rò lọt tại bơm cao áp và vòi phun, sẽ làm giảm thể tích thực của nhiên liệu được vòi phun phun vào buồng cháy. Ngoài ra, độ nhớt giảm cũng làm cho kim phun nâng muộn hơn (giảm góc phun sớm thực tế). Khi độ nhớt quá thấp có thể làm cho bơm cao áp bị kẹt. Nếu nhiên liệu diesel có độ nhớt quá nhỏ thì khi phun vào xi lanh nó sẽ tạo thành các hạt quá mịn, không thể tới được các vùng xa của buồng cháy (không tận dụng hết được lượng ô xy có trong buồng cháy). Đồng thời, phần nhiên liệu được phun vào đầu tiên sẽ tự bắt cháy quá sớm, làm cho phần nhiên liệu phun vào tiếp sau sẽ bị phun vào khối khí có nhiệt độ quá cao. Do đó, phần nhiên liệu diesel phun vào sau chưa kịp bay hơi đã bị phân huỷ do tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ quá lớn và có thể làm tăng hàm lượng PM trong khí thải động cơ. Tại Châu Âu, độ nhớt của nhiên liệu diesel tại 40 0C phải nằm trong khoảng 2,0 4,5 mm2/s. Tại Mỹ, khoảng độ nhớt thay đổi từ 1,3 2,4 mm2/s (đối với nhiên liệu diesel dùng cho xe con) và từ 1,9 4,1 mm2/s (đối với nhiên liệu dùng cho các loại PTCGĐB khác). Nhìn chung, hỗn hợp biodiesel có độ nhớt cao hơn khi so với diesel dầu mỏ truyền thống, [14]. Đây vừa là ưu điểm nhưng cũng là nhược điểm của biodiesel.
- Độ nhớt của nhiên liệu và sức căng mặt ngoài của hạt nhiên liệu là 2 thông số có tác động trực tiếp đến mức độ phân rã của tia nhiên liệu sau khi ra khỏi vòi phun. Khi sức căng mặt ngoài của hạt nhiên liệu lớn thì nó sẽ khó để bị phân rã thành các hạt nhỏ hơn và do vậy quá trình hóa hơi của chúng để tạo hỗn hợp với
không khí cũng sẽ khó khăn hơn. Hỗn hợp nhiên liệu diesel sinh học thường có sức căng mặt ngoài của hạt nhiên liệu lớn hơn so với nhiên liệu diesel dầu mỏ truyền thống (Bảng 1.3).
1.3.3. Ảnh hưởng của thuộc tính nhiên liệu đến quá trình cháy và hình thành các chất ô nhiễm