7. Nội dung nghiên cứu
3.2. Mô phỏng ảnh hưởng của thời điểm phun ethanol
Mô phỏng được thực hiện như sau: ứng với mức chia sẻ 30% về khối lượng với diesel khoáng, ta có lượng ethanol cần thiết phun vào đường nạp gọi là gct-[ethanol], cùng một lượng phun này ta tiến hành điều chỉnh thời điểm phun ethanol vào đường nạp (SOI_Ethanol) ứng với 6 thời điểm lần lượt là: -360; - 340; -320; -300; -270 và -240 [độ GQTK]. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng của các thời điểm phun ethanol tới các chỉ tiêu công tác của động cơ được phân tích chi tiết như dưới đây.
3.2.1. Ảnh hưởng của thời điểm phun ethanol tới các chỉ tiêu công tác của động cơ
Ảnh hưởng tới nhiệt độ môi chất trong xi lanh
Ảnh hưởng của thời điểm phun ethanol đến nhiệt độ môi chất công tác được thể hiện trên hình 3.1. Thông qua các kết quả thể hiện trên đó, nhận thấy rằng nhiệt độ môi chất của động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol có xu hướng giảm so với khi sử dụng diesel khoáng và sự sụt giảm nhiệt độ môi chất càng rõ rệt khi giảm thời điểm phun ethanol. Bên cạnh đó, điểm nhiệt độ đạt giá trị cực đại có xu hướng dịch chuyển về phía sau điểm chết trên (ĐCT) khi giảm thời điểm phun ethanol. Khi cùng một lượng ethanol chia sẻ với diesel khoáng, nếu phun ethanol càng muộn hơn thì nhiệt độ cực đại giảm càng mạnh, sự thay đổi lớn nhất là 120o khi thay đổi thời điểm bắt đầu phun ethanol từ - 3600 trước ĐCT thành -2400 trước ĐCT.
Hình 3.1. Diễn biến nhiệt độ môi chất trong xi lanh động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol vào đường nạp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.2. Nhiệt độ cực đại môi chất công tác trong xi lanh động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol
Ảnh hưởng tới áp suất môi chất trong xi lanh
Khi tiến hành thay đổi thời điểm bắt đầu phun ethanol vào đường nạp của động cơ, nhận thấy đều có chung ảnh hưởng đến diễn biến áp suất môi chất công tác như thể hiện trên hình 3.3. Khi thời điểm phun ethanol càng muộn thì dẫn tới áp suất trong xi lanh giảm càng mạnh so với khi động cơ dùng diesel khoáng, sự sụt giảm nhiều nhất diễn ra lân cận điểm áp suất đạt giá trị cực đại, tại các giai đoạn khác của chu trình công tác sự sụt giảm này là tương đối nhỏ. Khi thời điểm bắt đầu phun ethanol càng muộn thì thời điểm đạt giá trị áp suất cực đại càng dịch chuyển về phía sau ĐCT (áp suất đạt cực đại tại 9,9 độ GQTK khi SOI_Ethanol = -2400 và tại 6,4 độ GQTK khi SOI_Ethanol = -3600), nhưng sự dịch chuyển này tương đối ít so với nhiệt độ cực đại. Khi cùng một lượng ethanol chia sẻ, thời điểm bắt đầu phun thay đổi từ -3600 trước ĐCT thành - 2400 trước ĐCT thì áp suất cực đại giảm 16,37 bar.
1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200
Hình 3.3. Diễn biến áp suất môi chất trong xi lanh động cơ khi thay đổi thời điểm phun ethanol vào đường nạp
Hình 3.4. Áp suất cực đại trong động cơ lưỡng nhiên liệu diesel – ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bên cạnh đó, khi thay đổi thời điểm bắt đầu phun ethanol thì tốc độ tăng áp suất trung bình đều có xu hướng giảm và thấp hơn so với khi động cơ sử dụng diesel như thể hiện trên hình 3.5.
Hình 3.5. Tốc độ tăng áp suất trung bình của động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol
Ảnh hưởng tới dòng nhiệt môi chất truyền cho thành vách buồng cháy
Kết quả về ảnh hưởng của thời điểm phun ethanol đến dòng nhiệt được thể hiện trên hình 3.6, các kết quả thể hiện trên hình cho thấy khi thời điểm phun ethanol càng muộn thì dòng nhiệt truyền cho thành vách buồng cháy càng giảm và sự giảm mãnh liệt nhất xung quanh điểm chết trên, ở các quá trình khác thì sự thay đổi là không đáng kể khi động cơ chỉ sử dụng nhiên liệu diesel.
3.155 2.589 2.354 2.112 1.868 1.64 1.55 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Hình 3.6. Dòng nhiệt của động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol vào đường nạp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.7. Tốc độ tỏa nhiệt của môi chất động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol vào đường nạp
Qua hình 3.7 cho thấy tốc độ tỏa nhiệt của động cơ lưỡng nhiên liệu thấp hơn so với động cơ sử dụng nhiên liệu diesel nguyên bản, đặc biệt là khi thời điểm phun ethanol càng muộn. Điều này là do nhiên liệu ethanol có nhiệt trị thấp hơn nhiều so với nhiên liệu diesel khoáng. Ngoài ra, kết quả thể hiện trên hình 3.7 cho thấy khi thời điểm phun ethanol trong khoảng từ -3600 trước ĐCT đến -3000 trước ĐCT thì đường tốc độ tỏa nhiệt không thấy sự khác biệt rõ rệt, tuy nhiên sau thời điểm trên khi ta phun ethanol càng muộn thì tốc độ tỏa nhiệt càng giảm rõ rệt.
Hình 3.8. Quy luật cháy của động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol vào đường nạp
Kết quả về quy luật cháy của nhiên liệu động cơ lưỡng nhiên liệu diesel - ethanol khi thay đổi thời điểm phun ethanol được thể hiện trên hình 3.8. Qua các kết quả này, nhận thấy quy luật cháy của nhiên liệu thay đổi rất nhỏ so với khi động cơ chỉ sử dụng nhiên liệu diesel khoáng. Điều này có thể được giải thích là do thời điểm phun nhiên liệu diesel và lượng ethanol phun vào đường nạp không thay đổi nên không làm thay đổi các thời điểm cháy của nhiên liệu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn