Tóm lại, diễn biến đặc trưng của tia phun hinh nón trong động cơ diesel được chia thành ba giai đoạn:
Giai đoạn đầu tiên tính từ khi kim phun bắt đầu mở. Trong giai đoạn này, tại mặt tựa và côn kim phun tiết diện ngang dòng chảy nhỏ làm giảm lưu lượng phun, đồng thời do tiết lưu, bọt xâm thực xuất hiện tạo ra dòng chảy rối ở lỗ phun. Vì vận tốc dọc trục thấp, vận tốc rồi hướng tâm gia tăng mạnh nên góc nón phun ban đầu gần miệng phun thường lớn (Hình 2.9). Ngay sau khi tăng vận tốc dọc trục, góc nón phun sẽ nhỏ đi. Do đó, cấu trúc tia phun ban đầu phụ thuộc vào tốc độ nâng kim: nếu mở chậm thì góc nón lớn và ngược lại. Giai đoạn hai diễn ra khi kim phun mở hoản toản. Lúc này diện tích mặt cắt ngang dòng chảy tại mặt tựa và côn kim phun lớn hơn tổng diện tích lỗ vòi phun. Mức độ xâm thực bảy giờ phụ thuộc vào hình dạng lỗ. Nếu xâm thực mạnh thì góc nón phun lớn, chiều dài tia phun nhỏ và ngược lại. Sự xâm nhập của tia phun tăng theo thời gian do hiệu ứng của những giọt mới với động năng cao liên tục thay thế những giọt bay chậm ở đầu tia phun. Giai đoạn ba: cuối quá trình phun, kim phun đóng dần và vận tốc phun giảm về không, dẫn đến nhiễu loạn tia phun theo chiều dọc trục. Do tốc độ phun giảm, lực liên kết làm tăng kich thước giọt chất lòng và sự tạo sương không xảy ra.
2.3.2. Cầu trúc tia phun với hỗn hợp nhiên liệu
Tinh chất hỗn hợp nhiên liệu DE10B5, DE20BS, DE30BS ảnh hưởng tới chất lượng phun được thể hiện trên Hình 2.13.
Hình 2. 13. So sảnh các tia phun với các tỷ lệ pha trộn ethanol và nhiệt độ nhiên liệu khác nhau
Hình ảnh tia phun theo tỷ lệ pha trộn ethanol và nhiệt độ nhiên liệu thể hiện trên Hình 2.13. Có thể thấy nhìn chung hình dạng chùm tia phun nhiên liệu diesel và các hỗn hợp nhiên liệu là tương tự nhau. Xem xét chi tiết hơn quá trình phát triển của tia phun ở áp suất phun 60MPA và 120MPA (Hình 2.14) cho thấy giai đoạn đầu sau khi phun chiều dài chùm tia diesel lớn hơn nhiên liệu hỗn hợp do khối lượng riêng lớn dẫn tới mô men động lượng của diesel lớn hơn.
Tuy nhiên, sự khác nhau này sau đó là không đáng kể vì chiều dài tia phun chi phụ thuộc vào mật độ nhiên liệu trước khi tia nhiên liệu bị phân rã, còn sau khi tia nhiên liệu phân rã chiều dài tia phun phụ thuộc chủ yếu vào mật độ không khi trong xylanh và độ chênh áp suất của tia phun và không khí nên. Động thời, tia phun diesel có góc nón lớn hơn hỗn hợp nhiên liệu ngay khi phun nhưng sau đó cũng không chênh lệch nhiều so với nhiên liệu hỗn hợp. Do vậy có thể thấy, hỗn hợp nhiên liệu không ảnh hưởng nhiều tới cấu trúc chùm tia phun.
Hình 2. 14. Ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn diesel-ethanol-biodiesel đến đặc tỉnh phun
2.4. Cơ sở lý thuyết mô phỏng trên phần mềm AVL Boost
Luận án sử dụng phần mềm AVL Boost trong tính toán mô phỏng động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp. AVL Boost là phần mềm chuyên dụng tính toán các quá trình nhiệt động và hình thành phát thái trong động cơ đốt trong. Dưới đây là cơ sở lý thuyết tính toán trong phần mềm AVL Boost.
2.4.1. Phương trình nhiệt động học
Trạng thái nhiệt động học của môi chất công tác trong xylanh động cơ được xác định trên cơ sở cân bằng năng lượng trong xylanh động cơ (Hinh 2.19).