b) Những kết quả đạt được của LVTN:
3.2 Thời gian phun nhiên liệu
Chúng ta cũng biết rằng thời điểm tiêm hoặc bắt đầu tiêm là một điều rất quan trọng thông số ảnh hưởng đáng kể đến tất cả các đặc tính của động cơ. Điều này chủ yếu là do thực tế là thời điểm phun ảnh hưởng đến chất lượng trộn của không khí - nhiên liệu hỗn hợp và do đó cũng là quá trình đốt cháy, bao gồm cả khí thải. Người ta thường biết rằng tiêm chậm làm giảm tối đa áp suất trong xi lanh và dẫn đến tốc độ truyền nhiệt đỉnh thấp hơn và do đó để giảm tiếng ồn đốt cháy. Vì tiêm chậm dẫn đến nhiệt độ thấp hơn, lượng khí thải NOx cũng giảm. Mặt khác, tiêm chậm dẫn đến tăng mức tiêu hao nhiên liệu. Phát thải khói cũng có thể tăng lên, mặc dù xu hướng khác nhau đáng kể giữa các loại động cơ khác nhau. Ví dụ, đối với động cơ diesel phun trực tiếp động cơ ở tải cao, lượng khí thải
HC thấp và chỉ thay đổi nhỏ so với thời điểm tiêm. Ở tải từng phần, lượng khí thải HC cao hơn và tăng khi thời điểm bắt đầu tiêm bị thay đổi đáng kể so với mức tối ưu. Xu hướng này đặc biệt hiển nhiên lúc nhàn rỗi.
Bằng cách thay đổi thời điểm phun và sử dụng nhiên liệu diesel sinh học, cần theo dõi cẩn thận một số đặc tính của động cơ để ngăn ngừa ứng suất cơ và nhiệt của động cơ. Trên tất cả, những đặc điểm này là áp suất phun, áp suất trong xi lanh và nhiệt độ khí thải. Tất cả những các thông số, cũng như áp suất và nhiệt độ môi trường xung quanh, nhiệt độ nhiên liệu, làm mát nhiệt độ nước ở đầu vào và đầu ra của động cơ, áp suất khí nạp và nhiệt độ, áp suất dầu và nhiệt độ, lưu lượng khối lượng khí nạp và mức oxy trong phải đo khí thải để tìm ra thời điểm phun tối ưu.
Trong ECFIS, việc bắt đầu phun có thể dễ dàng được điều khiển trực tiếp bởi ECU, có thể được lập trình theo nhiều loại nhiên liệu khác nhau. Khi diesel sinh học thay thế diesel, hậu quả không bị phơi bày nhiều như trong MCFIS. Mặc dù điều đó, chúng có thể đo lường được và phải được tính đến (Song và cộng sự 2012).
Ví dụ, ở cùng điều kiện hoạt động và cùng một lần phun nhiên liệu, Việc sử dụng dầu diesel sinh học đậu nành (SoBIO) dẫn đến thời gian trì hoãn phun ngắn hơn một chút và do đó, thời gian phun tiên tiến hơn một chút, so với động cơ diesel khoáng (Yoon và cộng sự 2009). Lý do cho thời gian tiêm nâng cao chủ yếu là do mô đun số lượng lớn cao hơn của diesel sinh học.
Trong MCFIS, việc bắt đầu tiêm khó có thể được kiểm soát trực tiếp, vì nó phụ thuộc vào các hiện tượng vận chuyển phức tạp trong máy bơm, ống cao áp, và kim phun. Tuy nhiên, thời điểm bắt đầu tiêm có liên quan mật thiết đến thời điểm bắt đầu tiêm cung cấp máy bơm, có thể được đặt dễ dàng đến bất kỳ giá trị mong muốn nào. Vì lý do này, bắt đầu phân phối bơm phun hoặc thời gian bơm phun thường được sử dụng như biến chính để đặt thời gian tiêm (Kegl 2006b). So với khoáng diesel, diesel sinh học thể hiện mô đun số lượng lớn hơn, dẫn đến âm thanh cao hơn vận tốc. Điều này dẫn đến việc truyền sóng áp suất từ máy bơm sang kim phun và lần nâng kim trước đó (Boehman và cộng sự 2004; Kegl và Hribernik năm 2006; Kegl 2006a). Do đó, thời gian tiêm nói chung phải là nâng cao thực tế ở tất cả các chế độ vận hành (Ozsezen et al. 2008).
49Hình 3.10 Đặc tính phun sử dụng RaBIO và các chiều dài ống HP khác nhau
Cần lưu ý rằng đối với MCFIS các biến thể thiết kế khá nhỏ, chẳng hạn như việc bổ sung van hít, sự thay đổi chiều dài ống HP, v.v., cũng có thể dẫn đến thời gian phun thay đổi đáng kể có thể phụ thuộc vào loại nhiên liệu. Ví dụ, điều tra sử dụng RaBIO số và thực nghiệm trên một điều khiển cơ học
Hệ thống phun M, Bảng 5.1, tiết lộ rằng nếu ống HP được rút ngắn, ví dụ, khoảng 50%, áp suất pp và pinj có thể tăng lên đến 20 bar (Kegl và Hribernik 2006; Kegl 2006a). Hơn nữa, thời gian tiêm rút ngắn khoảng 0,4 ms và nhiên liệu thấp hơn khoảng 15 mm3/stroke (Hình 5.10). Hơn nữa, ống HP rút ngắn nâng cao thời gian tiêm khoảng 0,3 ms.
3.2.1 Ảnh hưởng của các đặc tính của diesel sinh học
Thời điểm phun nhiên liệu bị ảnh hưởng đáng kể nhất bởi các đặc tính vật lý của nhiên liệu, đặc biệt là theo tỷ trọng, môđun khối lượng lớn và độ nhớt động học. Rõ ràng, trong hệ thống phun được điều khiển bằng cơ học, những tác động này được bộc lộ nhiều hơn hơn trong các hệ thống được điều khiển bằng điện tử.
Dầu diesel sinh học thường thể hiện mật độ cao hơn, mô đun số lượng lớn, độ nhớt và âm thanh vận tốc. Điều này dẫn đến quá trình truyền sóng áp suất nhanh hơn. Trong MCFIS, điều này dẫn đến sớm hơn nâng kim và thời gian tiêm tiên tiến (giảm độ trễ khi tiêm). Tiêm sớm hơn thường dẫn đến tăng áp suất tối đa trong xi lanh, tăng nhiệt độ trong xi- lanh và lượng khí thải thải ra cao hơn (Pandey và Sarviya 2012).
Độ nhớt cao hơn của dầu diesel sinh học giúp giảm tổn thất nhiên liệu trong quá trình phun quá trình này cũng góp phần vào sự phát triển nhanh hơn của áp suất phun và thời
gian tiêm nâng cao. Một điểm đáng lưu ý khác là thể tích hơi phụ thuộc vào áp suất dư trong MCFIS. Dầu diesel sinh học thường có biểu hiện thấp hơn giá trị hơi. Điều này cũng làm giảm độ trễ tiêm và do đó tiến hành tiêm thời gian. Hiệu ứng này có thể quan sát được đối với diesel sinh học gọn gàng và đối với hỗn hợp diesel sinh học với dầu diesel khoáng.
50Hình 3.11 Độ trễ phun ở chế độ thử nghiệm 13 ESC đối với hỗn hợp RaBIO và D100 đối với D100
51Hình 3.12 Chỉ số thể tích hơi ở 13 chế độ thử nghiệm ESC đối với hỗn hợp RaBIO và D100 đối với đến D100
Trong ECFIS, ảnh hưởng của đặc tính nhiên liệu đến thời điểm phun là khá nhỏ. Đặc biệt là đối với chiến lược tiêm một lần, nó thực tế có thể bị bỏ qua (Boudy và Seers 2009). Tuy nhiên, trong chiến lược tiêm nhiều lần, sự thay đổi trong ma sát hệ số và vận tốc sóng áp suất có thể thay đổi giai đoạn của sóng áp suất đến và mở kim phun. Vì lý do này, sau khi bơm diesel sinh học thường bắt đầu sớm hơn.
Thực nghiệm và điều tra số được thực hiện trên một điều khiển cơ học Hệ thống phun M, Bảng 5.1, xác nhận rằng việc thay thế D100 bởi RaBIO dẫn đến thời gian tiêm nâng cao
(Kegl 2006a). Đối với hỗn hợp, độ trễ phun thực tế giảm tuyến tính với phần tăng của RaBIO trong hỗn hợp (Hình 5.11). Quan sát này đã được xác nhận trên thực tế tất cả các chế độ vận hành.
Mô phỏng số hơn nữa cũng tiết lộ rằng độ trễ phun cũng là chịu ảnh hưởng của thể tích hơi (Kegl 2006a). Các nội dung hơi cho các hỗn hợp của RaBIO và dầu diesel khoáng ở nhiệt độ nhiên liệu 40 C được thể hiện trong Hình 5.12. Ở đây, chỉ số thể tích hơi được định nghĩa là thể tích hơi của nhiên liệu được thử nghiệm thực tế, nhân với tỷ lệ nhiên liệu (nhiên liệu diesel khoáng chia cho lượng nhiên liệu được thử nghiệm thực tế).
Bằng cách tăng phần RaBIO, hàm lượng hơi giảm, đặc biệt là ở tải thấp hơn. Khi tải đầy đủ và 75%, hơi chỉ số thể tích thực tế là giống nhau đối với tất cả các nhiên liệu được thử nghiệm.
52Hình 3.13 Thời gian phun ở 13 chế độ kiểm tra ESC cho RaBIO đối với D100