Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор работ по вопросу совершенствования систем топливоподачи в тепловых двигателях и энергоустановках летательных аппаратов 10
1.1 Основные направления совершенствования систем топливоподачи в тепловых двигателях и энергоустановках 10
1.2 Анализ направлений совершенствования электроприводных исполнительных устройств аккумуляторных систем топливоподачи 21
1.3 Пути совершенствования гидромеханических преобразователей общего закона топливоподачи в локальные законы впрыска 27
1.4 Анализ направлений совершенствования дробящего впрыска 33
Заключение по главе 1 38
ГЛАВА 2 Исследование влияния параметров распылителя закрытого типа на возможность реализации дробящего впрыска 40
2.1 Обоснование выбора технических решений, обеспечивающих повышение быстродействия распылителей закрытого типа 40
2.2 Разработка методики моделирования процесса дробящего впрыска быстродействующим распылителем закрытого типа в программном комплексе LMS Imagine.Lab AMESim 45
2.3 Оценка влияния технических решений, обеспечивающих повышение быстродействия распылителей закрытого типа, на процесс дробящего впрыска 63
Заключение по главе 2 74
ГЛАВА 3 Исследование динамики быстродействующего распылителя с малодифференциальной иглой 76
3.1 Разработка методики оценки качества процесса дробящего впрыска 76
3.2 Исследование влияния проектных параметров быстродействующего распылителя с малодифференциальной иглой на качество процесса дробящего впрыска 81
3.3 Оценка управляемости процесса дробящего впрыска распылителем с малодифференциальной иглой 98
Заключение по главе 3 104
ГЛАВА 4 Экспериментальная проверка работоспособности быстродействующего распылителя 106
4.1 Разработка методики экспериментальной оценки работоспособности быстродействующего распылителя с малодифференциальной иглой 106
4.2 Экспериментальная оценка влияния степени дифференциальности иглы и жсткости пружины иглы распылителя закрытого типа на ширину диапазона режимов дробящего впрыска распылителя закрытого типа 121
4.3 Разработка рекомендаций по использованию быстродействующего распылителя с малодифференциальной иглой 126
Заключение по главе 4 131
Заключение 133
Список сокращений и условных обозначений 134
Список литературы 136
- Анализ направлений совершенствования электроприводных исполнительных устройств аккумуляторных систем топливоподачи
- Оценка влияния технических решений, обеспечивающих повышение быстродействия распылителей закрытого типа, на процесс дробящего впрыска
- Оценка управляемости процесса дробящего впрыска распылителем с малодифференциальной иглой
- Экспериментальная оценка влияния степени дифференциальности иглы и жсткости пружины иглы распылителя закрытого типа на ширину диапазона режимов дробящего впрыска распылителя закрытого типа
Введение к работе
Актуальность работы
Для двигателей и энергоустановок летательных аппаратов характерна
постановка задач по формированию кратковременных и малообъёмных, но
высокорасходных импульсов впрыска топлива. При управляемом впрыске
высокие значения расхода обеспечиваются большими проходными сечениями,
определяющими массу трубопроводов и устройств управления, а также
длительность переходных процессов открытия и закрытия, характеризующихся
неэффективным использованием топлива. В связи с этим одним из
перспективных направлений решения указанных задач является использование
гидромеханических преобразователей непрерывных малых подач в
неуправляемые импульсы прерывистого высокорасходного впрыска.
Режим работы таких преобразователей, применительно к дизельным
двигателям, обозначается используемым в данной работе термином «дробящий
впрыск» и реализуется в системах топливоподачи (СТП) дизелей распылителями
закрытого типа с иглами. Преимущества дробящего впрыска в СТП дизелей
достаточно исследованы, но не реализуются в силу низкого быстродействия
исполнительных устройств – распылителей. Это ограничивает его использование
в качестве неуправляемого аналога многофазного впрыска, считающегося
перспективным. Повышение быстродействия распылителей обеспечит
возможность преобразования любого закона топливоподачи от насоса или аккумуляторной СТП в несколько неуправляемых высокорасходных фаз впрыска, одинаковых по длительности переходных процессов открытия и закрытия, но отличающихся между собой длительностью и промежутком времени между окончанием одной и началом другой.
Применительно к системам угловой стабилизации и ориентации летательных аппаратов использование неуправляемых гидромеханических преобразователей и режимов дробящего впрыска позволит уменьшить их массу и повысить эффективность использования топлива за счёт быстродействующих малорасходных устройств управления и трубопроводов малого проходного сечения.
Применительно к перспективному направлению развития тягового устройства периодического действия с использованием детонационного горения в пульсирующем режиме, т.е. пульсирующего детонационного двигателя (ПуДД), гидромеханические преобразователи в режиме дробящего впрыска позволят выполнить в рабочем процессе выдачу переменных по объёму цикловых доз в соответствии с частотой детонации и временем заполнения камеры горючей смесью.
Учитывая наибольшее число характерных для дизелей проблем, связанных с улучшением процесса топливоподачи, работа направлена на повышение быстродействия исполнительных устройств применительно к авиационным дизельным ДВС.
Степень разработанности темы. Дробящий впрыск топлива является одним из эффективных способов повышения качества процесса распыления в дизельных ДВС. В исследование этого процесса значительный вклад внесли:
Г.Г. Калиш, А.С. Лышевский, А.Г. Николаев и другие.
Основным недостатком дробящего впрыска является ограниченность его применения в связи с отсутствием методики его расчета и управления.
Цель работы - улучшение процесса топливоподачи в двигателях и энергоустановках летательных аппаратов путем повышения быстродействия распылителей закрытого типа.
Задачи исследований:
На основе анализа физической картины дробящего впрыска разработать варианты повышения быстродействия распылителя закрытого типа путём улучшения динамики его иглы.
Разработать математическую модель распылителей закрытого типа, предназначенную для обоснования необходимых технических решений, обеспечивающих повышение их быстродействия на режимах дробящего впрыска.
Оценить влияние параметров распылителя закрытого типа на его быстродействие на режимах дробящего впрыска и возможность управления этими режимами.
Провести экспериментальные исследования работоспособности распылителя с повышенными характеристиками быстродействия на режимах дробящего впрыска.
Разработать рекомендации по использованию быстродействующих распылителей.
Объект исследований. Процесс циклической топливоподачи в тепловых двигателях и энергоустановках летательных аппаратов.
Предмет исследований. Процесс преобразования малых подач топлива в высокорасходные импульсы с использованием распылителей закрытого типа.
Научная новизна исследований:
Впервые предложена методика согласования сил, действующих на подвижный запорный элемент (ПЗЭ) распылителя, и определения состава и области значений проектных параметров, обеспечивающих заданные изменения динамики ПЗЭ.
На основе анализа диаграмм состояний иглы распылителя закрытого типа впервые обоснована возможность улучшения динамики иглы на режимах дробящего впрыска за счет перехода на малодифференциальные иглы за счет повышения давления открытия и варьирования параметрами упругой и гидравлической сил.
Разработана новая модель расчета динамики иглы распылителя закрытого типа в программном пакете LMS Imagine.Lab AMESim, обеспечивающая предварительную оценку качества процесса топливоподачи без непосредственного трехмерного моделирования процесса формирования двухфазных потоков.
По результатам моделирования динамики распылителя закрытого типа, подтверждённым натурным экспериментом, впервые установлено, что переход на малодифференциальные иглы расширяет диапазон подач топлива дробящего впрыска при постоянном объёме фазовых доз с одновременным
повышением быстродействия и среднего давления перед выпускными отверстиями.
Установлена возможность использования натяжения и жесткости
пружины малодифференциальной иглы, а также изменения объема рабочей
полости распылителя для решения задач управления малообъёмными фазами
дробящего впрыска.
Методы исследований. В ходе выполнения работы использовались апробированные методы системного анализа, математического и численного моделирования, экспериментального исследования процесса дробящего впрыска.
Достоверность результатов исследований. Достоверность полученных результатов исследований обеспечена высоким уровнем согласования функциональных моделей с результатами экспериментальных данных, полученных на измерительной аппаратуре.
Теоретическая и практическая значимость исследований:
Методика анализа и согласования сил, действующих на подвижный запорный элемент, может быть использована для оценки характеристик быстродействия устройств управления впрыском с электрическим приводом прямого действия и электрогидравлическим приводом.
Методика оценки качества процесса топливоподачи без трехмерного моделирования процесса формирования двухфазных потоков позволяет существенно снизить трудоемкость и повышает эффективность вариантов систем топливоподачи.
Быстродействующий распылитель с малодифференциальной иглой обеспечивает возможность повышения интенсивности подачи и качества процесса топливоподачи в авиационных дизелях.
Быстродействующий распылитель с малодифференциальной иглой возможно использовать при решении задач гарантированного воспламенения топлива, независимого от режима работы ДВС.
Реализация результатов работы. Результаты экспериментальных и численных исследований использовались в рамках выполнения совместного проекта с НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова и используются в учебном процессе на кафедре теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета в курсах «Системы двигателей» и «Теория рабочих процессов и моделирование ДВС».
Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждены на научно-технических конференциях: 15-я Международная научная конференция «Решетневские чтения» (Красноярск, 2011 г.), 14-я Международная молодежная научно-практическая конференция «Человек и Космос» (Днепропетровск, 2012 г.), Международная молодежная научная конференция 20-е Туполевские чтения (Казань, 2012 г.), Конференция-симпозиум с международным участием «Самолётостроение России» (Самара, 2012 г.), VIII и IX Международная научно-техническая конференция «Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей» (Самара,
2012, 2014 г.), Международный научно-технический форум, посвященный
100-летию ОАО «Кузнецов» и 70-летию СГАУ (Самара, 2012 г.),
Международная научно-практическая конференция «Проблемы и
перспективы развития двигателестроения» (Самара, 2014 г.), Всероссийская
научно-техническая конференция «АВИАДВИГАТЕЛИ XXI ВЕКА»,
посвященная 85-летию Центрального института авиационного
моторостроения им. П.И. Баранова (Москва, 2015 г.).
Личный вклад автора в работу. Автором разработана математическая и физическая модели быстродействующего распылителя, выполнены численные и экспериментальные исследования режимов работы распылителя.
Публикации. Автор имеет 26 научных трудов. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, из них 6 в изданиях, рекомендуемых ВАК, 4 статьи в зарубежных изданиях, из которых 3 - в изданиях, индексируемых в SCOPUS.
На защиту выносятся следующие положения.
-
Методика анализа и согласования сил, действующих на подвижный запорный элемент распылителя;
-
Методика моделирования работы быстродействующего распылителя, обеспечивающая оценку качества процесса топливоподачи, без непосредственного моделирования процесса формирования двухфазных потоков;
-
Результаты исследования параметров распылителя, обеспечивающих повышение его быстродействия на режимах дробящего впрыска.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения. Основное содержание диссертации изложено на 147 страницах машинописного текста, содержит 28 таблиц и 55 рисунков. Список литературы включает 80 наименований.
Анализ направлений совершенствования электроприводных исполнительных устройств аккумуляторных систем топливоподачи
Данные системы имеют название Коммон рейл (Common Rail) [15], что в переводе означает «Общий путь» – общую подающую магистраль (аккумулятор) для форсунок. Впервые представлены в 1997 году фирмой Bosch. Помимо Bosch, производятся фирмами Delphi, Siemens, Denso, Caterpillar, HEINZMANN. Принцип работы этой системы основан на создании в аккумуляторе высокого давления с помощью ТНВД, а открытие и продолжительность впрыска и закрытие выполняется исполнительными устройствами в виде электроуправляемых форсунок. В этих СТП основными направлениями совершенствования являются [30]: - создание простого, дешевого, надежного ТНВД для работы с уровнем давления от 200 МПа; рядные, роторные, двухсекционные V-образные насосы; - размещение индивидуальных аккумуляторов внутри форсунок и изъятие общего аккумулятора; - разрешение противоречивых требований быстроты, большого эффективного сечения и, как следствие, большого силового воздействия, предъявляемых к клапану, отказ от клапанного регулятора давления; - применение пьезопривода клапана в ЭГФ, гидравлического усилителя и мультипликатора давления, гидравлически разгруженных клапанов.
В аккумуляторных системах требуемый закон подачи обеспечивается путем использования широкого диапазона давлений впрыска от 20 до 250 МПа, обеспечивающего изменение расхода в 3-3,5 раза. Минимальное давление 20 МПа ограничено возможностью распыливания топлива в цилиндре дизеля с давлением в камере сгорания до 10 МПа, а максимальное 250 МПа – прочностными свойствами материалов распределительных устройств и топливных насосов высокого давления.
Изменение давления, при котором осуществляется распыливание, в пределах до 11 раз приводит к существенному изменению качества распыливания, при этом требуется реализация более сложной формы закона подачи. Но этого недостаточно, чтобы обеспечить требуемый закон подачи топлива с необходимой интенсивностью. Компенсация ухудшения качества впрыска на широком диапазоне давлений обеспечивается законами управления форсунок данных систем. С ужесточением норм по выбросу токсичных веществ (NOx) в данных системах основной упор при совершенствовании направлен на повышение максимального давления впрыска и усложнения алгоритма управления электрогидравлическими исполнительными устройствами [59, 60].
Системы Коммон рейл и с ТНВД, имеющие электронное управление, по сравнению с СТП традиционного типа обладают новыми достоинствами: - гибкое регулирование цикловой подачи в зависимости от частоты вращения двигателя и обеспечение желаемой внешней скоростной характеристики; - оптимизация регулирования УОВТ в соответствии с режимом работы двигателя и другими параметрами; - автоматизация и обогащение подачи при пуске, выключение обогащения на принудительном холостом ходу, регулирование на переходных режимах работы ДВС; - снижение неравномерности подачи по цилиндрам или оптимальная неравномерность подачи и УОВТ для каждого цилиндра в соответствии с конструктивными особенностями, требованиями изготовления и техническим состоянием; - возможность отключения работающих цилиндров и циклов на частичных режимах ДВС; - обеспечение самодиагностики САУ, компенсация вышедших из строя элементов с помощью резервных алгоритмов. Основной особенностью современных СТП является противоречивость требований к расходу и давлению по критериям качества распыливания топлива и распределения его цикловой дозы по углу поворота коленчатого вала ДВС. Одним из основных направлений совершенствования систем топливоподачи двигателей является совершенствование их исполнительных устройств – форсунок. Их совершенствуют в направлении тепловой и механической нагруженности распылителей, гидрозапирания иглы, обеспечения ступенчатого впрыска, качества распыливания топлива.
Основными исполнительными устройствами аккумуляторных систем топливоподачи являются электрогидрофорсунки (рисунок 1.10) с управляющим электромагнитным или пьезоэлектрическим клапаном (рисунок 1.11) [11, 79, 80]. Управляющий электромагнитный клапан
Среди направлений совершенствования отмечается достоинство Коммон рейл в возможности организации многофазового впрыска [37–52]. Но быстродействие данных распределительных устройств имеет ограничение по минимальной длительности впрыска и минимального промежутка времени между ними. Общими особенностями рабочего цикла таких устройств являются запаздывание начала процессов открытия и закрытия клапанов относительно моментов подачи и снятия управляющего сигнала, а также наличие переходных режимов открытия и закрытия, характеризующихся возрастанием расхода топлива с нуля до максимального значения и обратно (рисунок 1.12).
Длительность рабочего цикла Т1ц отличается от длительности управляющего сигнала t1упр и содержит четыре неуправляемых составляющих (t`1тр; t`1пер; t`1зал; t``1пер), величины которых зависят от конструкции устройств и определяют важнейшие для вышеуказанных систем параметры быстродействия.
Оценка влияния технических решений, обеспечивающих повышение быстродействия распылителей закрытого типа, на процесс дробящего впрыска
Из литературных источников [11, 12, 13, 14] известно, что на быстродействие распылителя оказывают влияние масса подвижной иглы, масса и характеристики пружины и, в случае наличия электромагнитного или пьезо управляющего клапана, параметры управляющего узла. Для оценки этих факторов использовался метод, приведенный в статье и патенте В.А. Звягинцева, Б.К. Зуева, Ю.Д. Лысенко [16, 18, 33]. Метод подразумевает согласование характеристик сил, действующих на запорный элемент. Он показал свою эффективность применительно к электромагнитной форсунке впрыска бензина при снижении потребного тягового усилия электромагнита и в настоящей работе использован для выявления путей повышения быстродействия распылителя закрытого типа. На основе метода была разработана методика, предусматривающая использование в качестве инструмента анализа путей повышения характеристик дробящего впрыска и динамики иглы распылителя диаграмму состояний иглы, представляющую собой совмещенный график статических характеристик сил, действующих на иглу, представленную на рисунке 2.1: упругого усилия возвратной пружины и открывающего гидравлического усилия, действующего на дифференциальную площадку, а также на кончик иглы при е открытии. Взаимосвязь параметров диаграмм состояния иглы с проектными параметрами распылителя представлена в таблице 2.1. Таблица 2.1 – Взаимосвязь параметров диаграмм состояния иглы с проектными параметрами распылителя
Параметры диаграмм Параметр распылителя Механизм взаимосвязи параметров диаграмм и распылителя Fb Усилие контакта игла-седло без учта динамики удара Усилие пружины Fпруж=Pотк Sдиф уравновешивает действие давления открытия Pотк на дифференциальную площадку Sдиф, а при отсутствии давления в рабочей полости действует в контакте игла-седло. Fe Масса иглы Fe – максимальное усилие на открытой игле Fe=Pмакс Sиглы при относительно постоянном значении Pмакс определяет диаметр иглы, а при известных его соотношениях с длинами прецизионных направляющих и длинами игл определяет объм и массу иглы. Разница (Fd-Fb) Характеристика динамики иглы Прирост усилия пружины на рабочем ходе иглы – основной параметр, определяющий динамику иглы, зависит от жсткости пружины и хода Fe /(Fd-Fb) Степень использования имеющихся силовых возможностей для динамики иглы Fe – максимальное усилие, действующее на открытую иглу при максимальном давлении и воспринимаемое в основном ограничителем хода иглы. Окончание табл. 2. Параметры диаграмм Параметр распылителя Механизм взаимосвязи параметров диаграмм и распылителя
Относительныеположения линий a-d и b-c Чувствительность иглы к изменениям давления в рабочей полости Баланс между свойствами скачкообразного перехода иглы из открытого состояния в закрытое и обратно при изменении давления в рабочей полости (a-d ниже b-c) и «висение» в положении, пропорциональном этому давлению (a-d выше b-c), обеспечивается совпадением линий a-d и b-c.
Площадь треугольника o-x2i-d Масса пружины иглы Максимальная энергия деформации пружины при заданной е конструкции (витая, прорезная, стержневая и пр.) определяет е массу в силу ограниченных по напряжениям удельных энергий деформации.
Диаграмма состояний строится на графике o-z1 деформирования возвратной пружины иглы, на котором точка b1 соответствует усилию пружины при ее деформации, равной x11 в закрытом положении иглы, а d1 соответствует усилию пружины при ее деформации, равной x21 при открытом положении иглы. Гидравлическая характеристика строится по ее абсолютным значениям без учета противоположного направления усилию пружины на отрезке x11-x21, соответствующем рабочему ходу иглы. В этом случае точка b1 графика деформирования пружины соответствует гидравлическому усилию, действующему на дифференциальную площадку иглы при достижении давления открытия. При перемещении иглы из закрытого положения – x11 в полностью открытое – x21, при неизменном давлении открытия, к усилию, действующему на дифференциальную площадку, добавляется усилие от изменяющегося давления, действующего в подыгольном мешке на кончик иглы, и суммарная гидравлическая сила, действующая на открытие иглы, будет соответствовать кривой b1-c1. Максимальному давлению в рабочей полости соответствует точка e1, а давлению закрытия, при котором открывающая гидравлическая сила равна усилию деформирования пружины, соответствует точка d1. Гидравлическое усилие при положениях иглы в пределах е рабочего хода x11-x21 при давлении закрытия соответствует кривой d1-a1. Снижению давления до нуля при полностью закрытой игле соответствует отрезок a1-x11 . Полученная при построении фигура x11-b1-c1-e1-d1-a1-x11 по сути является диаграммой статических состояний иглы распылителя.
Оценка управляемости процесса дробящего впрыска распылителем с малодифференциальной иглой
В связи с отсутствием достаточных статистических данных о значениях этих параметров было принято решение: - при исследовании влияния отдельных параметров распылителя на процесс дробящего впрыска использовать нулевой коэффициент пропорциональности между давлением в рабочей полости и нормальной силой, - при наличии экспериментальных данных использовать подбор коэффициента пропорциональности для настройки модели с последующей оценкой ее адекватности.
Для преобразования величины давления в рабочей полости в нормальную силу поджатия иглы к направляющей корпуса использовалась подмодель GA00. Применительно к модели распылителя форсунки эта подмодель характеризует коэффициент пропорциональности, который преобразовывает давление в рабочей полости в барах в Ньютоны нормальной силы поджатия иглы. Суть данной подмодели заключается в формировании выходного сигнала на порте 1 путем умножения входного сигнала на порте 2 в соответствии с заданной пользователем величиной коэффициента. Выходной сигнал вычисляется как: выход = к-вход. (2.41) Детальный анализ моделей, используемых в программном пакете LMS Imagine.Lab AMESim, показал, что математический аппарат, заложенный в него, позволяет моделировать достаточно подробно и точно гидравлические системы.
Также надо отметить, что для получения адекватных результатов численного моделирования необходимо детально указать геометрические характеристики узлов распылителя, параметры и характер течения рабочей жидкости.
Для определения влияния параметров распылителя закрытого типа на процесс дробящего впрыска были выполнены расчеты вариантов моделей (таблица 2.3), представляющих собой последовательность шагов по преобразованию серийного распылителя ЯЗДА 33-12 форсунки ФД22 [23] в быстродействующий распылитель с малодифференциальной иглой, соответствующий диаграмме на рисунке 2.2 для пяти значений прямоугольного закона топливоподачи, при соблюдении принципа равенства цикловой дозы, что обеспечивалось постоянством произведения значения и времени подачи топлива (рисунок 2.12).
Максимальная подача выбиралась, исходя из максимального давления (принятого равным 200 МПа), достигаемого перед отверстиями за цикл впрыска в модели с наименьшим быстродействием, а минимальная подача – исходя из наличия у этой модели режима дробящего впрыска с посадкой иглы на седло. Наличие пяти значений подач необходимо для подробного анализа особенностей и изменений характера работы распылителей. Рисунок 2.12 – Законы подачи топлива в рабочую полость, использованные при исследовании свойств быстродействующего распылителя
Обозначениевариантамодели Предшествующая модель Отличия от предшествующей модели Р1 Распылитель ЯЗДА Ротк = 20, 50, 100, 150, 200 МПа Р2 Р1 с Ротк=100 МПа Характеристики гидравлической и упругой сил согласованы Р3 Р2 Масса иглы = 0,8;0,5;0,3 массы иглы исходной модели Р1 Р4 Р3 с массой иглы, равной 0,3 массы иглы исходной модели Р1 Малодифференциальная игла с массой иглы, равной 0,1 массы иглы исходной модели Р1 Результаты расчтов моделей приведены в таблицах 2.4–2.6, предназначенных для анализа свойств распылителей, а также на отдельных графиках, предназначенных для выявления тенденций и закономерностей влияния варьируемых при моделировании параметров. Перспектива повышения качества распыливания топлива путм увеличения уровня действующих на иглу сил за счт повышения давления открытия (увеличения натяжения пружины иглы) без изменения конструкции распылителя и жсткости пружины иглы оценивалась на модели Р1. Анализ результатов расчтов по этой модели показал: Все графики перемещений иглы (таблица 2.4) независимо от подачи и давления открытия имеют сдвиг начала подъма иглы относительно начала постоянной подачи топлива, что объясняется сжатием топлива в рабочей полости до давления открытия (таблица 2.6) и подтверждается снижением объма впрыснутой цикловой дозы (рисунок 2.13).
Экспериментальная оценка влияния степени дифференциальности иглы и жсткости пружины иглы распылителя закрытого типа на ширину диапазона режимов дробящего впрыска распылителя закрытого типа
Для оценки управляемости процесса дробящего впрыска быстродействующим распылителем с малодифференциальной иглой в качестве параметров управляемости выбраны натяжение пружины иглы и объм рабочей полости распылителя.
Основными направлениями оценки управляемости являются: компенсация технологических погрешностей и собственно решение задач управления. Применительно к ПуДД к таким задачам можно отнести управление объмами и частотой следований фазовых доз, а применительно к системам ориентации – минимальное давление в рабочей полости для исключения утечки рабочего тела в режиме ожидания. Для дизелей параметрами управления быстродействующим распылителем, по критерию качества распыливания топлива и применительно к полученным результатам исследования его моделей, можно считать управление количеством фаз дробящего впрыска, включая управление величинами малообъмных фаз, обусловленных несовпадением окончания последней фазы дробящего впрыска с завершением цикла впрыска в целом. При этом необходимо иметь в виду: - причиной появления малообъмных фаз в конце цикла впрыска является несовпадение моментов окончания последней фазы дробящего впрыска и завершения цикла впрыска в целом вследствие технологических и эксплуатационных отклонений параметров форсунок, а также несоответствие параметров управляемости распылителя заданному закону топливоподачи на конкретном режиме работы двигателя; - малообъмные фазы цикла впрыска характеризуются распыливанием на пониженных давлениях перед выпускными отверстиями, что может сопровождаться снижением качества распыливания топлива, однако при отработке управления топливоподачей по критерию снижения токсичности может ставиться задача специального формирования таких малообъмных фаз; - возможность обеспечить с помощью параметров управления не только исключение малообъмных фаз, но и изменение количества полнообъмных фаз в достаточно широких пределах. Параметры последней фазы дробящего впрыска подлежат оптимизации при проектировании дизелей. При этом могут ставиться дополнительные задачи обеспечения идентичности впрыска в разные цилиндры с компенсацией отклонений, обусловленных разбросом параметров этих цилиндров, или обеспечения разных законов подачи топлива в разные цилиндры; - управление, обеспечивающее изменение количества фаз дробящего впрыска с изменением объмов впрыскиваемой цикловой дозы, требует решения задачи компенсации этих изменений за счт изменения длительности впрыска. Таким образом, компенсация отклонений параметров технологической идентичности должна осуществляться одновременным управлением как параметрами быстродействующего распылителя, так и временем подачи топлива по критерию точности объмов цикловых доз; - упрощение управления количеством и объмом фаз дробящего впрыска, исходя из того, что оптимальные значения параметров управляемости заранее заданы в виде калибровочных функций и требуется лишь компенсировать технологические и эксплуатационные отклонения.
Эти отклонения проявляются в снижении объма последней фазы дробящего впрыска, в появлении дополнительной малообъмной фазы, а также в повышении остаточного давления в рабочей полости распылителя. Задача минимизации давления в рабочей полости при отсечке подачи топлива без сброса остаточного давления является дополнительной к основной задаче, поскольку условию формирования заданного количества фаз дробящего впрыска удовлетворяет некоторое множество значений параметров управляемости, из которых необходимо выделить те, при которых остаточное давление будет минимальным. При этом необходимо иметь в виду: - минимизация остаточного давления в рабочей полости может изменять качество распыливания топлива в конце цикла впрыска, поэтому е необходимо использовать только в системах топливоподачи с плунжерными насосами без сброса давления, когда усилия натяжения пружины достаточно для герметичности быстродействующего распылителя при этом остаточном давлении. В противном случае ставится задача о выборе значений параметров управляемости распылителя по критерию снижения токсичности из некоторого множества значений, удовлетворяющих условию заданного числа фаз впрыска; - каждому режиму работы дизеля соответствует определнное значение минимального остаточного давления в рабочей полости, которое можно использовать для целей управления.