2.2.3. Quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp diesel- ethanol-biodiesel
Quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp diesel-ethanol- biodiesel cũng gồm các giai đoạn tương tự như đối với khi sử dụng diesel hay diesel-ethanol. Đối với hỗn hợp diesel-ethanol- biodiesel, phần biodiesel được thêm vào đã cải thiện được tính chất hỗn hợp giống với nhiên liệu diesel hơn so với diesel-ethanol như đã trình bày ở mục 2.1.2. Tuy nhiên, quá trình cháy của hỗn hợp cũng phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ của ethanol trong hon hợp.
Hình 2.11 cho thấy sự thay đổi của áp suất trong xy lanh và tốc độ tỏa nhiệt của động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp DE10B5, DE20B5, DE30B5 với hai giá trị góc phun sớm là 35° và 15° trước điểm chết trên, áp suất phun pn=120MPa và tốc độ n=1200 v/ph (Hình 2.1la và Hình 2.11c). Cùng góc phun sớm và cùng lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình g, thời gian cháy trễ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu có tỷ lệ ethanol cao lớn hơn so với hỗn hợp có tỷ lệ ethanol thấp. Hàm lượng ethanol lớn làm giảm trị số xêtan của hỗn hợp và giảm nhiệt độ của môi chất trong xylanh do ethanol có nhiệt ẩn
lớn nên thu nhiều nhiệt khi bay hơi. Sự chênh lệch về thời gian cháy trễ khi sử dụng diesel khoáng so với hỗn hợp nhiên liệu rõ rệt hơn khi tăng góc phun sớm. Khi sử dụng nhiên liệu diesel khoáng, với góc phun sớm 15°, áp suất xylanh và tốc độ tỏa nhiệt tăng rất nhanh, nhanh hơn so với trường hợp góc phun sớm 35° khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu DE10B5, DE20B5, DE30B5. Khi giảm góc phun sớm hướng phun của tia nhiên liệu kết hợp tốt hơn với dạng buồng cháy trên đỉnh piston, giúp hòa trộn nhanh với không khí, đồng thời không khí bị nén có áp suất và nhiệt độ cao hơn trường hợp nên quá trình cháy nhanh hơn. Khi giảm lượng nhiên liệu cung cấp ga từ 8mg xuống 4mg, áp suất trong xylanh và tốc độ tỏa nhiệt giảm đáng kể khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol-biodiesel so với khi sử dụng diesel khoáng. Với g nhỏ, quá trình cháy khó diễn ra hơn, đồng thời nhiệt ẩn lớn của ethanol làm giảm nhiệt độ của nhiên liệu hỗn hợp khi bay hơi và làm giảm khả năng cháy của hỗn hợp môi chất. Trong các nhiên liệu hỗn hợp được nghiên cứu, DE10B5 có sự thay đổi về áp suất trong xlanh và tốc độ tỏa nhiệt là nhỏ nhất, diễn biến của các thông số này gần tương tự như trường hợp sử dụng diesel thông thường.
Hình 2. 11. Diễn biến áp suất trong xylanh và tốc độ tỏa nhiệt (pin = 1200MPa, n = 1200 v/ph)
2.3. Nghiên cứu cấu trúc tia phun khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp hợp
Bên cạnh các tính chất lý hóa đã đề cập ở trên, luận án thực hiện nghiên cứu cầu trúc tia phun nhằm góp phần làm rõ ảnh hưởng của nhiên liệu hỗn hợp tới quá trình cháy trong động cơ diesel.
2.3.1. Cầu trúc của tia phun trong động cơ
Tia phun nhiên liệu trong động cơ diesel được đặc trưng bởi các thông số hình học sau:
+ Chiều dài phân rã Lạ: Chiều dài tia nhiên liệu tinh từ lỗ phun đến khi nhiên liệu lỏng phân rã thành hạt.
+ Chiều dài chùm tia S: Chiều dài chùm tia được xác định từ khi hạt nhiên liệu ra khỏi miệng vòi phun, bị xé nhỏ và cho đến khi bị hóa sương. + Góc nón chùm tia 0: là góc được xác định bởi góc của 2 đường thẳng có diểm đầu là giao điểm của 2 đường thẳng tại tâm miệng lỗ và có phương tiếp tuyển với biên dạng bên ngoài của tia phun.
Hình 2.12 mô tả tia phun nhiên liệu trong động cơ diesel với áp suất phun lên đến 200MPA, vận tốc nhiên liệu tại lỗ phun tới 500m/s. Khi đó, tia phun bị phá vỡ theo cơ chế tán xạ hạat. Ngay sau khi rời khỏi lỗ phun, tia phun bắt đấu tách ra thành hình nón phun. Đây là sự phá vỡ đầu tiên của
chất lỏng được gọi là phân rã sơ cấp và kết quả là các giọt lớn phân bố dày đặc gần các lỗ phun.