CHƯƠNG II : ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
3.1 Áp suất phun
3.1.1 Ảnh hưởng của các đặc tính của diesel sinh học
Các tính chất vật lý của nhiên liệu diesel sinh học thường khác biệt đáng kể so với các đặc tính vật lý của dầu diesel khoáng. Những khác biệt này dẫn đến các hiệu ứng khác nhau, trong đó đáng chú ý nhất là hiện diện trong MCFIS. Các tác động đáng kể nhất là kết quả của các biến thể trong các thuộc tính sau:
• Khả năng nén hoặc mô đun số lượng lớn: bằng cách sử dụng dầu diesel sinh học, sự gia tăng áp suất được tạo ra bằng máy bơm trong MCFIS đạt được nhanh hơn do khả năng nén thấp hơn (mô đun số lượng lớn cao hơn) của diesel sinh học.
• Vận tốc âm thanh: khi sử dụng diesel sinh học, sóng áp suất vận chuyển nhiên liệu lan truyền nhanh hơn về phía vòi phun do kết quả của giá trị điêzen sinh học cao hơn vận tốc âm thanh; trong MCFIS, độ trễ giữa sự gia tăng áp suất sau khi HP bơm và sự gia tăng áp suất phun ngắn hơn đáng kể
• Độ nhớt: độ nhớt cao hơn của dầu diesel sinh học làm giảm sự rò rỉ của máy bơm trong MCFIS; cái này dẫn đến tăng áp suất phun và cũng góp phần làm cho nhanh hơn và sớm hơn mở kim.
Tất cả những điều này dẫn đến việc mở kim nhanh hơn và sớm hơn khi sử dụng dầu diesel sinh học.Thực tế này đã được chấp nhận rộng rãi để giải thích các đỉnh nhiệt độ cao hơn và cao hơn tỷ lệ hình thành NOx khi diesel được thay thế bằng diesel sinh học. thật không may các tính chất vật lý và hóa học của các loại diesel sinh học khác nhau có thể khác nhau đáng kể, ngay cả khi chúng phù hợp với tiêu chuẩn tương ứng. Do đó, tác dụng của biodiesel cũng có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loại diesel sinh học.
Trong Kegl (2006a), một hệ thống phun M được điều khiển cơ học, Bảng 5.1, là được sử dụng để ước tính ảnh hưởng của việc sử dụng diesel sinh học đối với áp suất phun trung bình. Bằng dự kiến, một sự thay thế dầu diesel khoáng (D100) bằng dầu diesel sinh học hạt cải dầu (RaBIO) với mô đun số lượng lớn cao hơn dẫn đến tăng áp suất phun nhanh hơn. Hơn nữa, vì độ nhớt cao hơn của RaBIO làm giảm rò rỉ bơm, tăng cường độ phun áp suất được quan sát ở hầu hết tất cả 13 chế độ hoạt động được thử nghiệm (Hình 5.2). Các xu hướng tương tự có thể được quan sát thấy đối với hỗn hợp RaBIO với dầu diesel khoáng (B25 biểu thị sự pha trộn của 25% diesel sinh học và 75% diesel khoáng, v.v.). Tuy nhiên, cần lưu ý rằng có thể có ngoại lệ. Một số nghiên cứu cho thấy rằng trong động cơ có MCFIS, áp suất phun cũng có thể thấp hơn khi dầu diesel khoáng được thay thế bằng dầu diesel sinh học. Trong Ruggerini được điều khiển cơ học
Hệ thống phun nhiên liệu RF91, Bảng 5.2, áp suất phun thu được trong thực nghiệm với RaBIO thấp hơn với D100 (Caresana 2011). Sự khác biệt trung bình quan sát được là khoảng 13 bar đối với RaBIO gọn gàng và 2 bar đối với B20 (20% diesel sinh học, 80% dầu diesel khoáng) pha trộn. Phân tích dấu vết áp suất phun thử nghiệm tiết lộ rằng ngay sau khi kim đóng lại, áp suất trong ống tiêm có thể giảm dưới giá trị hơi, dẫn đến hiện tượng xâm thực. Đổi lại, sự xâm thực có thể là nguyên nhân của áp suất phun thấp hơn trong chu kỳ phun tiếp theo. Áp suất dư thu được bằng diesel sinh học thấp hơn so với thu được bằng diesel khoáng (Hình 5.3).
Trong Tziourtzioumis và Stamatelos (2012), ảnh hưởng của các đặc tính nhiên liệu lên sự thay đổi của áp suất phun đã được nghiên cứu trên động cơ tăng áp HSDI, được trang bị ECFIS, Bảng 5.3. Dầu diesel sinh học được sử dụng được sản xuất từ 40% dầu hạt cải, 30% dầu đậu nành và 30% dầu ăn thải.
Kết quả cho thấy áp suất đường ray tăng lên khi dầu diesel sinh học được thêm vào dầu diesel khoáng (Hình 5.4). Điều này được giải thích bởi thuật toán ECU để tính toán của áp suất đường sắt. Cụ thể, áp suất đường ray được tính như một hàm của động cơ tốc độ và phân phối nhiên liệu trên mỗi hành trình. Vì diesel sinh học có giá trị gia nhiệt thể tích thấp hơn hơn so với động cơ diesel nguyên chất, cần nhiều nhiên liệu hơn được bơm vào xi-lanh động cơ, điều này gây ra sự phân phối nhiên liệu cao hơn và do đó làm tăng áp suất đường ray đối với hỗn hợp nhiên liệu B70.
Trong Hình 5.4, phạm vi dao động của sóng áp suất trong ống ray được đưa ra tại một số tốc độ động cơ. Ảnh hưởng của các đặc tính nhiên liệu đến áp suất phun cũng được nghiên cứu về số lượng cho các chiến lược tiêm một lần và nhiều trong một ECFIS (Boudy và Seers 2009; Song et al. 2012). Từ các kết quả, nó kéo theo sự gia tăng của nhiên liệu độ nhớt, mô đun số lượng lớn hoặc tỷ trọng dẫn đến giảm tương đối nhỏ biên độ sóng áp. Trong trường hợp chiến lược phun một lần, sự thay đổi trong nhiên liệu các thuộc tính ít ảnh hưởng hơn, bởi vì khoảng thời gian giữa các tiêm đủ lớn để cho phép sóng áp suất được giảm bớt trước khi sự kiện tiêm tiếp theo. Trong trường hợp phun nhiều lần, nhiên liệu có tỷ trọng cao hơn thể hiện biên độ sóng áp suất nhỏ hơn. Những khác biệt này có thể được quan sát thấy ngay cả cho các loại dầu diesel sinh học khác nhau. Ví dụ: mật độ của RaBIO cao hơn mật độ của dầu diesel sinh học cọ (PaBIO); do đó biên độ sóng áp suất trong nhiều chiến lược tiêm của RaBIO nhỏ hơn chiến lược thu
41Hình 3.2 Áp suất phun trung bình ở chế độ thử nghiệm 13 ESC đối với hỗn hợp RaBIO và D100
1Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật chính của động cơ được thử nghiệm (Caresana2011)
42Hình 3.3 Áp suất dư đối với các loại nhiên liệu được thử nghiệm khác nhau
2Bảng 3.3 Đặc điểm kỹ thuật chính của động cơ được thử nghiệm (Tziourtzioumis và Stamatelos 2012)
43Hình 3.4 Áp suất đường ray và phạm vi dao động của nó ở các tốc độ động cơ khác nhau