v. Bố cục của luận án
1.2. Mối quan hệ giữa thông số điều khiển và QLCCNL của vòi phun điện từ
Hiện nay, mặc dù vòi phun kiểu piezo có nhiều đặc điểm ưu việt hơn vòi phun kiểu điện từ [28], tuy nhiên giá thành của nó cao hơn khá nhiều so với vòi phun kiểu điện từ. Do vậy, các vòi phun kiểu điện từ vẫn đang được sử dụng rộng rãi trên các động cơ diesel ĐKĐT. Do sự thay đổi về kết cấu và đặc biệt là sự thay đổi cách thức vận hành nên vòi phun kiểu CR nói chung và vòi phun kiểu điện từ nói riêng đã có nhiều sự thay đổi về đặc tính làm việc so với vòi phun trong HTP kiểu cơ khí truyền thống. Toàn bộ quá trình đóng, mở của vòi phun CR cũng như giá trị áp suất phun đều được tính toán và điều khiển bởi ECU.
Khi động cơ làm việc, ECU sẽ gửi tín hiệu đến vòi phun dưới dạng xung điện để điều khiển sự đóng mở vòi phun. Khoảng thời gian từ lúc bắt đầu có lệnh cấp điện đến khi có lệnh ngắt điện của ECU, được gọi là thời gian cấp điện - ET
(Energizing Time). Còn khoảng thời gian từ lúc nhiên liệu bắt đầu được phun ra đến khi kim phun đóng hoàn toàn được gọi là thời gian phun - IT (Injection Time). Tuy nhiên, khi vòi phun nhận được tín hiệu điện, nhiên liệu vẫn chưa được phun ra ngay mà nó có một độ trễ nhất định (Hình 1.7), độ trễ này được gọi là độ trễ mở của vòi phun - NOD (Nozzle Opening Delay), nó được tính từ khi ECU phát lệnh cấp điện cho vòi phun đến khi nhiên liệu bắt đầu được phun ra từ lỗ vòi phun. Tương tự, khi ngắt dòng điện điều khiển vòi phun, nhiên liệu cũng không phải dừng phun ngay mà có một độ trễ nhất định, độ trễ này được gọi là độ trễ đóng của vòi phun - NCD (Nozzle Closing Delay). Độ trễ mở chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi đặc tính điện từ của cuộn cảm và đặc tính thủy lực của vòi phun (áp suất phun, khối lượng của kim phun, khối lượng của pít tông điều khiển và lực cản của lò xo van điện từ), trong khi độ trễ đóng phụ thuộc vào đặc tính động lực của vòi phun (áp suất phun, kích thước lỗ zích-lơ trong khoang điều khiển, khối lượng kim phun và lực nén của lò xo kim phun…) [29]. Độ trễ đóng thường lớn hơn độ trễ mở trong các vòi phun kiểu điện từ [29, 30], nên IT thường dài hơn ET.
Mối quan hệ giữa IT và ET được thể hiện trên Hình 1.7 [29], theo đó IT được tính theo ET bởi công thức:
IT = ET + NCD – NOD (1.1)
trong đó: IT: là thời gian phun; ET: thời gian cấp điện cho vòi phun; NCD: là độ trễ đóng của vòi phun; NOD: độ trễ mở của vòi phun. Công thức (1.1) cho biết, nếu độ trễ đóng lớn hơn độ trễ mở, IT lớn hơn ET và ngược lại.
Hình 1.7. Mối quan hệ giữa xung điện và xung phun [29]
Xung điện Xung phun
DT
o GQTK
gian phun và thời gian dừng giữa 2 lần phun liên tiếp [31]. Tuy nhiên, hiện nay có nhiều định nghĩa khác nhau về thời gian dừng giữa hai lần phun. Điều này dẫn đến nhiều cách hiểu khác nhau và sự nhầm lẫn khi nói về đặc tính phun của PCNGĐ. Myung Yoon Kim và cộng sự [6], định nghĩa thời gian dừng là khoảng thời gian bắt đầu cấp điện lần 1 đến thời điểm bắt đầu cấp điện lần 2 (Hình 1.8a). Còn theo Badami [32], Satkoski [33], Gyujin Kim [34], thì thời gian dừng giữa hai lần phun là khoảng thời gian tính từ thời điểm kết thúc phun lần 1 đến khi bắt đầu phun lần 2 (Hình 1.8b). Trên Hình 1.8b, cũng phân biệt thời gian dừng giữa 2 lần cấp điện và thời gian dừng giữa 2 lần phun.
Qua việc nghiên cứu tổng quan về các kỹ thuật phun trên động cơ diesel nói chung và PCNGĐ nói riêng, trong Luận án, nghiên cứu sinh sử dụng thời gian dừng theo định nghĩa của Badami, Satkoski, Gyujin Kim [32-34]. Đặc trưng về QLP của PCNGĐ được nghiên cứu sinh xây dựng và trình bày trên Hình 1.6. Theo Hình 1.6, thời gian dừng giữa hai lần phun (RDT) được tính theo thời gian dừng giữa hai lần cấp điện (DT) bởi công thức:
RDT = DT + NOD2 – NCD1 (1.2)
trong đó: NOD2: là độ trễ mở của lần phun thứ hai; NCD1: là độ trễ đóng của lần phun thứ 2.
a) b)
Hình 1.8. Định nghĩa thời gian dừng giữa 2 lần phun khi PCNGĐ [6, 34]
Khi động cơ làm việc, thời điểm phun nhiên liệu cho từng xi lanh sẽ do ECU tính toán theo các thông số vận hành của động cơ, sau đó ECU gửi tín hiệu điều khiển đến vòi phun thực hiện việc phun nhiên liệu. Vì vậy, xác định thời điểm cấp điện, thời gian cấp điện và thời gian dừng giữa 2 lần cấp điện sẽ dễ dàng hơn so với xác định thời điểm phun, thời gian phun và thời gian dừng giữa 2 lần phun. Để khảo sát ảnh hưởng của các kỹ thuật phun tiên tiến nói chung và PCNGĐ nói riêng đến các chỉ tiêu công tác của động cơ, công việc đầu tiên là cần xác định chính xác các thông số X un g điệ n (A Tốc độ phu n (mg /oG QT K)
của QLCCNL của động cơ, bao gồm áp suất phun, thời điểm phun, thời gian phun và thời gian dừng giữa các lần phun. Hiện nay, ở trong nước chưa có phòng thí nghiệm nào cho phép đo thực nghiệm các thông số này (dẫn chứng vấn đề này thể hiện ở mục 1.4) và trên thế giới, hiện cũng chỉ có một số ít phòng thí nghiệm có khả năng thực hiện được (trong đó có PTN SprayLab, Khoa Kỹ thuật, Đại học Perugia, Italia).