Меню раздела

Статический метод расчета


Наиболее удобно изменение параметров впрыскивания можно представить, если проанализировать установившееся движение топлива, вследствие чего нашел применение так называемый статический метод расчета. Важнейшими допущениями, положенными в основу этого метода, являются мгновенное распространение волны давления по объему системы, безынерционность столба топлива и движущихся деталей. Таким образом, нестационарный процесс топливоподачи моделируют как
квазистационарный. Это существенно упрощает исходные уравнения и процедуру их решения. Процесс условно разбивают на несколько характерных этапов, для каждого из них последовательно решают уравнение баланса массы топлива. Вследствие малого изменения плотности топлива это уравнение обычно заменяют уравнением баланса объема топлива.
Представим уравнение баланса в обобщенной для всех этапов подачи форме. При этом для конкретного случая оно тем или иным образом упрощается, некоторые входящие в него члены не могут одновременно входить в частное уравнение. Из баланса объема следует, что количество топлива, поступившее за цикл, может расходоваться во впускную и отсечную полости, на сжатие топлива, утечки, увеличение объема кармана форсунки при подъеме иглы и впрыскивание в цилиндр. Отсасывающий поясок клапана обеспечивает недостаток топлива в системе трубопровод – форсунка.
Интегрируют уравнения (46) в конечных разностях с заданным шагом по времени А г. Для различных этапов процесса в уравнении могут отсутствовать те или иные члены. Их наличие определяется текущим положением плунжера, перекрывающего впускные и отсечные окна, достижением давлений, соответствующих открытию клапана и иглы, их подъемом и т.д.
Величина подъема клапана ккл может быть определена из соотношения, где Аркл и Аркл.от- перепады давления на нагнетательном клапане соответственно действительный и соответствующий его открытию; скл-жесткость пружины клапана; /р<п и кр — соответственно площадь разгружающего пояска и разгружающий ход клапана.
Для определения АркЛ необходимо воспользоваться его гидравлической характеристикой, которая аналогична характеристике клапанной форсунки (39) и отличается от нее лишь тем, что истечение начинается при ккл = кр. Для этого определим расход топлива через клапан. Из уравнения.
При вычислении третьего и четвертого членов уравнения (46) полагают известными рвп, р0тс, а под цвп и ЦоТС для уточнения гидродинамики процесса понимают не коэффициент расхода окон, а коэффициент расхода системы соединительный канал плунжера - окно. В этом случае суммарное эффективное сечение ц/должно определяться по формуле, аналогичной выражению (45).
Для вычисления пятого члена уравнения (46) следует разделить всю линию высокого давления на участки с приблизительно равными давлениями. Если же считать при имеющемся различии в р коэффициент сжимаемости, то можно упростить один из членов выражения.
Утечки в прецизионных соединениях могут быть определены по соотношениям (26), (27). Следует иметь в виду, что для распылителя <2ут^0, если игла находится на упоре. Это объясняется герметизацией торца иглы об упор. Напротив, утечки через плунжерную пару возникают только при ходе нагнетания и обусловлены перетечками как вдоль тела плунжера, так и вдоль золотниковой части.
Значения последних двух членов уравнения (46) вычисляют, используя гидравлическую характеристику форсунки, и уточняют в итерационном процессе по мере уточнения давления впрыскивания. При этом, если нагнетательные трубопроводы имеют большую длину, можно учесть неравенство давлений в насосе и форсунке вследствие гидравлических потерь на трение в трубопроводе.
Можно учесть также расширение топлива от нагревания в период между впрыскиваниями. В этом случае для нагнетательной магистрали и объема под запирающим конусом распылителя можно записать соответственно.
При решении уравнения (46) его часто упрощают, принимая, что гидравлически управляемые органы (клапан, игла форсунки) не дросселируют поток и открываются и закрываются мгновенно. Это значительно ускоряет процедуру расчета. Кроме того, не учитывают гидравлические потери трения, утечки, температурное расширение топлива.
Применение статического метода расчета топливоподачи ограничено существенностью неучитываемых в нем динамических эффектов. Степень искажения процесса волновыми явлениями можно характеризовать безразмерным критерием.
При к = 1 время про бегания волны давления по трубопроводу равно продолжительности подачи. Удовлетворительные результаты при использовании этого метода получаются, если к < 0,1. Следовательно, он применим для систем малооборотных и среднеоборотных двигателей с короткими трубопроводами, особенно-для насос-форсунок.