Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 04 – 11/2018 31 Góc phun sớm nhiên liệu và thời gian phun nhiên liệu là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới thời gian và chất lượng hồ trộn hỡn hợp nhiên liệu - khơng khí trong buồng cháy động cơ diesel. Q trình cấp nhiên liệu vào buồng cháy động cơ và hồ trộn hỡn hợp được phân thành 3 giai đoạn: phun nhiên liệu ở dạng sương, tạo hỗn hợp thô (phân tán chùm tia nhiên liệu ra tồn bộ thể tích buồng cháy), tạo hỡn hợp tinh (bay hơi nhiên liệu và hồ trộn hơi nhiên liệu đã hình thành với khơng khí). Đối với động cơ diesel tâm cháy hỡn hợp khơng khí-nhiên liệu trong buồng cháy được hình thành khi các phản ứng cháy giữa các phân tử các bon và hydro với oxy xuất hiện. Các phân tử các bon và hydro được tạo ra do các phân tử cacbuahydro từ hạt nhiên liệu lỏng bay hơi, hịa trộn với khơng khí, bị bẻ gãy các liên kết đơn hay liên kết đôi dưới tác động của nhiệt độ, áp suất cao, xoáy lốc mạnh.
Phun sớm hay muộn nhiên liệu vào buồng cháy đều làm thay đổi thời gian và chất lượng hoà trộn hỡn hợp. Nếu phun sớm hơn góc phun sớm cho phép, khi đó áp suất và nhiệt độ mơi chất trong buồng cháy chưa đạt tới giá trị cần thiết, nên cường độ xé tan hạt nhiên liệu và khả năng bay hơi và bẻ gãy liên kết các phân tử cacbuahydro kém, làm tăng thời gian bay hơi nhiên liệu. Khi đó, thời gian cháy trì hỗn tăng lên, nên tăng lượng nhiên liệu cấp vào buồng cháy trong giai đoạn này. Vì thế, tăng góc phun sớm, một phần hỡn hợp đã chuẩn bị tốt trong thời gian cháy trì hỗn sẽ bắt đầu cháy khi piston chưa đến điểm chết trên trong q trình nén. Điều đó làm tăng cơng âm, đồng thời làm tăng nhiệt độ, áp suất cháy cực đại của hỗn hợp công tác và tăng tốc độ tăng áp suất trung bình. Điều đó làm tăng xung lực lên nhóm piston - xi lanh và cơ cấu biên khuỷu, làm cho động cơ làm việc nặng nề.
Nếu phun muộn hơn góc góc phun sớm cho phép, khi đó áp suất và nhiệt độ môi chất trong buồng cháy lớn, điều kiện để xé tan hạt nhiên liệu, bay hơi các phân tử nhiên liệu và bẻ gãy các liên kết phân tử cacbuahydro tốt. Tuy nhiên, thời gian cháy trì hỗn nhỏ, phần nhiên liệu cấp vào buồng cháy trong giai đoạn này giảm, dẫn tới thời gian cấp kéo dài và nhiên liệu cháy trên đường giãn nở. Vì thế, khi giảm góc phun sớm, một phần nhiên liệu phun vào buồng cháy sau khi piston đến điểm chết trên, phần nhiên liệu này khơng kịp hịa trộn và cháy trong vùng điểm chết trên, mà cháy trên đường giãn nở, thậm chí cháy trên đường xả, tổn thất nhiệt tăng lên.
Cả hai trường hợp phân tích trên, do ảnh hưởng của góc phun sớm đến thời gian cháy trì hỗn, nên đều làm xấu chất lượng q trình hồ trộn và cháy hỡn hợp, sẽ ảnh hưởng xấu tới tính kinh tế khai thác và tuổi thọ động cơ.