РАЗДЕЛ 2
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТОПЛИВОПОДАЧИ ПРИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВПРЫСКИВАНИЯ
2.1. Обоснование метода расчета процесса впрыскивания топлива
При создании топливной аппаратуры возникает необходимость с минимальными затратами средств и времени выявить закономерности изменения показателей впрыскивания топлива от конструктивных параметров топливной системы и спрогнозировать и выбрать их рациональное сочетание для обеспечения перспективного уровня показателей впрыскивания и работы топливной системы без подвпрыскиваний. Для этого используются современные методы гидродинамического расчета процесса впрыскивания топлива.
В настоящее время для расчета процесса впрыскивания в дизелях наибольшее распространение получили методы гидродинамического расчета, разработанные И.В. Астаховым [3,4,5], Ю.Я. Фоминым [8,9]. Дальнейшее развитие эти методы получили в работах Т.Ф. Кузнецова [6,7], Б.А. Крука [80,81], Л.Н. Голубкова [10,82]. Наиболее существенные дополнения, заметно повысившие точность расчета, учитывают гидравлическое сопротивление движению топлива по топливопроводу, наличие остаточных свободных объемов перед впрыскиванием и зависимость сжимаемости топлива от давления, эффективного проходного сечения распылителя, противодавления впрыскиванию топлива, податливости конечных объемов и другие.
Разновидностью гидродинамических методов является метод гидродинамического подобия. Наиболее полным этот метод разработан А.С. Лышевским [83,84,85]. При расчете процесса топливоподачи в качестве исходной используется система уравнений одномерного напорного движения вязкого топлива, введенная в практику расчетов И.В. Астаховым и другими авторами и используемая при выводе критериальных уравнений, на основе которых можно без проведения сложных расчетов ориентировочно оценить показатели впрыскивания топлива. Результаты расчетов по методу гидродинамического подобия значительно отличаются от реальных, полученных при экспериментальных исследованиях, так как не учитываются вязкость топлива, зависимость физических характеристик топлива от его давления, разрывы сплошности в конце фазы впрыскивания. Кроме того, критериальные уравнения можно использовать только для геометрически подобных систем, что ограничивает возможность варьирования конструктивными параметрами при выборе их рационального сочетания.
Гидродинамические методы расчета процесса впрыскивания топлива
разделяются на методы, учитывающие и не учитывающие сопротивления движению топлива.
Гидродинамический метод расчета процесса впрыскивания без учета сопротивления движению топлива в наиболее законченном виде разработан И.В. Астаховым. Он позволяет достаточно быстро рассчитать скорости движения и давления топлива в любой момент времени в любом сечении топливопровода. Однако принятые допущения значительно снижают его точность. Они связаны с пренебрежением вязкостью топлива, то есть гидравлическим сопротивлением движению топлива, не учитывается зависимость физических характеристик топлива (плотности, сжимаемости, вязкости) от давления по длине топливопровода, что ограничивает его применение для расчета процесса впрыскивания автотракторных дизелей, имеющих длинные топливопроводы и работающих при повышенных давлениях впрыскивания.
Поэтому этот метод не обеспечивает достаточной точности расчета конечной фазы впрыскивания топлива после посадки нагнетательного клапана насоса и иглы форсунки, что не дает возможности оценить подвпрыскивание топлива и определить значения и места возникновения свободных остаточных объемов в линии высокого давления.
Дальнейшее развитие метод И.В. Астахова получил в работе Б.А. Крука [80,81]. В разработанной методике предложена гидравлическая схема, которая отличается от существующей тем, что в ней объемы заменены участками топливопровода. В данном случае топливопровод - это не только гидравлический элемент, служащий для соединения насоса с форсункой, как это имеет место в традиционной схеме расчета, но и любое сверление, канал, выточка, паз в системе топливоподачи насоса и форсунки. Канал в расчетной гидравлической схеме имеет ту же длину и сечение, что и в чертеже, он, как и в реальном изделии, может стыковаться с другими сверлениями.
Построение расчетной гидравлической схемы начинается с расчленения гидравлического тракта на отдельные участки. Количество участков определяется числом стыков гидроэлементов между собой или с механическими элементами типа клапан (игла).
Основным положительным качеством принятой для разработки математической модели гидравлической цепи является возможность единообразного описания процесса топливоподачи во всей системе с помощью гидродинамических уравнений для неустановившегося потока топлива. При расчете достаточно знать плотность и скорость распространения звука в данной жидкой среде. Однако пренебрежение вязкостью и коэффициентом сжимаемости топлива значительно снижают точность расчета. Такая методика также не позволяет с необходимой точностью рассчитывать конечную фазу впрыскивания.
Различные варианты гидродинамических методов расчета процесса впрыскивания топлива с учетом сопротивления движению топлива впервые были предложены Т.Ф. Кузнецовым [6,7] и Ю.Я. Фоминым [8,9,86]. Эти методы основаны на решении телеграфного уравнения.
Метод Т.Ф. Кузнецова является дальнейшим развитием метода И.В. Астахова. По Т.Ф.Кузнецову считают, что плотность топлива и скорость движения - постоянны и решение телеграфного уравнения может быть записано в виде затухающих волн давления. Такой характер описания движения топлива по топливопроводу предполагает, что при учете вязкости, давление топлива у форсунки получается значительно ниже, чем без учета вязкости. Однако экспериментальные данные Ю.Я. Фомина показывают, что для одной и той же топливной аппаратуры при работе на топливах с различной вязкостью максимальные да
- Київ+380960830922