Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор и постановка задачи исследования 8
1.1 .Альтернативные топлива и характеристики сжиженных газов, используемых в качестве топлив и имитаторов топлив для исследования топливных систем дизелей 8
1.2. Методы измерений, измерительные приборы и оборудование для исследования процессов в топливных системах дизелей ...53
1.3 .Методы гидродинамического расчета ТС дизелей 74
1.4. Выводы по обзору и постановка задачи исследования 80
Глава 2. Установки, оборудование и методики экспериментального исследования 82
2.1. Установка и оборудование для исследования истечения сжиженного газа 82
2.2. Установка и методика определения эффективного проходного сечения распылителей при проливке их дизельным топливом 87
2.3. Установка и оборудование для определения эффективного проходного сечения распылителей при проливке их сжиженным газом 90
2.4. Установка для исследования процессов растворения-выделения газовой фазы 92
2.5. Безмоторная установка для исследования топливной системы дизеля, работающей на ДМЭ 94
2.6. Оценка точности результатов эксперимента
Глава 3. Результаты экспериментального исследования температурных, кавитационных и других процессов, связанных с впрыскиванием сжиженного газа топливной системой дизеля 105
3.1. Температурные эффекты при течении сжиженного газа по топливопроводам и при истечении из форсунки 105
3.2. Исследование кавитационных процессов при впрыскивании сжиженного газа 114
3.3. Экспериментальное исследование процесса растворения и выделения газовой фазы при
изменении давления сжиженного газа 122
3.4 Расчетно-теоретическое исследование кавитационных процессов сжиженного газа в дросселирующих сечениях топливной системы 126
3.5 Выводы по главе 3 129
Глава 4. Методы гидродинамического расчета топливной системы дизеля при работе на сжиженном газе и результаты расчетного исследования 131
4.1. Обоснование уравнения, связывающего давление, плотность двухфазной среды и объемную долю газовой фазы 131
4.2. Учет растворения и выделения газовой фазы в топливной системе дизеля 135
4.3. Метод гидродинамического расчета ТА непосредственного действия для дизеля, работающего на сжиженном газе 140
4.4. Результаты расчетного исследования топливной системы непосредственного типа 154
4.5. Метод и результаты расчета АТС с ЭГФ на ДМЭ 162
4.6. Выводы по главе 4 179
Общие выводы по работе 180
Литература 182
- Методы измерений, измерительные приборы и оборудование для исследования процессов в топливных системах дизелей
- Установка и методика определения эффективного проходного сечения распылителей при проливке их дизельным топливом
- Исследование кавитационных процессов при впрыскивании сжиженного газа
- Метод гидродинамического расчета ТА непосредственного действия для дизеля, работающего на сжиженном газе
Методы измерений, измерительные приборы и оборудование для исследования процессов в топливных системах дизелей
РМЭ получают путем этерификации [12] РМ, т.е. разделения молекулы триглицерина на четыре составляющие - глицерин и три жирные кислоты, с последующим соединением молекул глицерина и трех кислот с молекулой метанола. Преимуществом РМЭ перед РМ является низкая молекулярная масса, что обуславливает существенное выравнивание вязкости РМЭ (7,7 мм2/с) с вязкостью ДТ (4,7 мм2/с) [12], а также улучшение других показателей.
Основные экологические преимущества РМЭ в качестве топлива для дизелей: уменьшение выбросов СН и частиц, а также полициклических ароматических углеводородов [57].
Испытания дизеля Мерседес ОМ 401 LA показали, что при работе на РМЭ по внешней скоростной характеристике крутящий момент и мощность снижаются примерно на 7...8% по сравнению с работой на дизельном топливе (ДТ). При испытаниях по 13-режимному Европейскому циклу двух дизелей для грузовых автомобилей, а также по циклам ECE/EUDC (Европейский) и FTR-75 (Американский) легковых автомобилей «Ауди» и «Фольксваген» на РМЭ по сравнению с работой на дизтопливе зарегистрировано снижение выброса СН, частиц и полициклических ароматических углеводородов в среднем на 80 % [57], однако при этом выброс NOx вырос [57].
Синтетические топлива. Под синтетическими топливами условимся понимать в основном топлива, полученные переработкой угля. Известно достаточно много способов получения дизельного топлива из угля. Например, пиролиз, то есть нагрев угля в отсутствии воздуха и других окислителей. Этот процесс применялся в Германии еще в 40-х годах для получения моторных топлив. Однако этот способ дорог, а выход жидких продуктов по массе не превышает 5-8 процентов.[81]
Развитием пиролиза является гидропиролиз, то есть коксование угля в среде водорода, при этом выход жидких продуктов составляет более 70 процентов по массе. Также известны другие методы получения жидких топлив для ДВС из угля: гидрогенизация, термическое растворение, каталитическая гидрогенизация.[81]
Качество синтетических топлив сравнимо с полученными из нефти. Однако стоимость выше, поэтому в настоящее время производство таких топлив не получило широкого развития. [81]
Сжиженные газы. Более подробно остановимся на свойствах сжиженных газов как на профилирующей теме данной работы. Под сжиженными газами условимся называть топлива для дизелей, которые при нормальных условиях находятся в газовой фазе и для использования которых в дизеле требуется давление для перевода в жидкую фазу. Газы очень давно стали использовать в качестве топлив для тепловых двигателей. Теоретический цикл газового двигателя был описан французским ученым С. Карно в 1721 г. Через сто лет получили распространение двигатели Ленуара, работавшие на светильном газе. Созданные позднее поршневые двигатели Отто также вначале работали на газовом топливе. В СССР первый опыт использования газа на автомобильном транспорте был связан с выпуском в 1939 г газобаллонных автомобилей, однако все эти и последующие использования газа как топлива связаны с двигателями с искровым зажиганием [42] и газодизелями [67].
Биогаз. Биогаз, получаемый при анаэробной бактериальной деструкции органических веществ, представляет собой смесь метана (50-85 об . %) и углекислого газа (15-50 об. %), а его теплотворная способность колеблется от 15,4 до 33,7 МДж/м3 в зависимости от содержания в нем ССЬ [63]. Цетановое число находится в пределах от 3 до 10 ед. [97].
Применение чистого биогаза в качестве топлива для дизелей приводит к снижению дымности и выбросов СО и NOx с ОГ [14]. Но возникают значительные трудности при организации рабочего процесса из-за плохой самовоспламеняемости биогаза, связанной с низким ЦЧ.
Для работы дизельного двигателя на чистом биогазе необходимо конвертировать двигатель, дополнив его системами принудительного зажигания и внешнего смесеобразования [2, 14, 76], т.е. вместо форсунки на двигателе устанавливается свеча зажигания, а на впускном коллекторе -смеситель. При этом форму КС двигателя необходимо изменить (она должна приблизиться к сферической) за счет изменения конструкции днища поршня и головки двигателя с целью снижения степени сжатия [12]. Так, например, для дизеля 48,5/11 степень сжатия должна быть снижена с 16 до 11,5.
Другим способом конвертации дизеля для работы на чистом биогазе является применение форкамерно-факельного зажигания, которое заключается в том, что вместо форсунки устанавливается форкамера (ее объем составляет 3-5 % от основной КС) со свечей зажигания [12]. Основная камера и форкамера имеют собственные раздельные системы подачи газа, чтобы обеспечить точное регулирование его количества. Поступивший в форкамеру в небольших количествах газ воспламеняется от свечи зажигания. Возникшее пламя с большой скоростью выбрасывается в виде факела через сопло предкамеры в основную камеру. При наличии форкамеры в дизелях также требуется снижать степень сжатия. Так, на двигателе 61Б конвертируемом для работы на биогазе степень сжатия уменьшена с 13,5 до 11 [14]. Применение чистого биометана в чисто дизельном процессе не исследовалось [14].
Сжиженный нефтяной газ. В этой работе предполагается исследование топливной системы и метода расчета применительно к использованию в качестве топлива диметилэфира. Диметилэфир представляет собой сжиженный газ. В некоторых экспериментах мы будем использовать сжиженный пропан-бутан как имитатор диметилового эфира. В НИИДе [61] в роли имитатора использовался фреон R12, который идентичен с ДМЭ по давлению насыщенных паров Рнп(при 20С)=5,8 бар. Однако фреон существенно отличается от ДМЭ по плотности, которая у фреона 1330 кг/м , а у ДМЭ 668 кг/м1 и теплоте парообразования, поэтому мы считаем, что для некоторых опытов фреон нельзя использовать как заменитель ДМЭ. Основными компонентами пропан-бутана, известного также под названием сжиженного нефтяного газа, являются пропан и бутан [1]. Кроме того, в нем содержится немного этана и пропилена [31]. При 20 градусах бутан сжижается при давлении 8 бар, а пропан-2 бар (рис. 1). Поэтому для сохранения жидкого состояния при более высоких температурах (до 40-50 градусов) пропан-бутановая смесь находится в топливном баллоне под давлением до 16 бар.
Установка и методика определения эффективного проходного сечения распылителей при проливке их дизельным топливом
Для измерения характеристик процессов, происходящих в топливных системах дизелей, используются различные приборы и оборудование. Одним из важнейших измерений в данной работе будет измерение температуры. Для измерения температуры можно использовать различные датчики, такие, как: термопара, термометр сопротивления, термоанемометр, и т. д. При измерении температуры движущегося газа или жидкости возможно возникновение погрешности измерения, связанное с явлением торможения пограничного с термометром слоя жидкости или газа. В связи с этим часть кинетической энергии газа или жидкости переходит в тепловую, вследствие чего термометр показывает среднюю температуру между температурой торможения и термодинамической температурой. В некоторых случаях вихревые движения газа могут вызывать понижение температуры торможения вблизи оси вихря и повышение температуры торможения в более удаленных от оси вихря слоях. Этот эффект получил название эффекта Ранка [94].
Как было сказано выше, для измерения температуры возможно применение термометров сопротивления. Принцип действия термометра сопротивления основан на изменении электрического сопротивления проводника при изменении температуры. Термометры сопротивления изготавливаются путем намотки платиновой или медной проволоки на пластину диэлектрика. Материалом проволоки служит медь или никель, а в виде диэлектрика используется слюда, стекло или текстолит. Намотанный проволокой диэлектрик обычно помещают в медный корпус и устанавливают в измеряемую среду. Для измерения температуры от -200 до 500С градусов используются платиновые термометры сопротивления, а в диапазоне от -50 до 150С используются медные термометры сопротивления. Чтобы сделать выводы о значении измеряемой температуры, необходимо определить электрическое сопротивление термометра сопротивления. Для этой цели, как правило, используется неравновесный мост, в диагональ которого включен измерительный миллиамперметр.
Для определения температуры также используются термоэлектрические термометры; их называют термопарами или пирометрами. Принцип действия термопары основан на использовании термоэлектрического эффекта, то есть на возникновении электродвижущей силы в месте нагрева спая двух проводников из неоднородных сплавов. Термоэлектродвижущая сила, развиваемая термопарой прямо пропорциональна разности температур между горячим спаем и холодными концами, присоединенными к измерительному прибору. Обычно термопары используют для измерения высоких температур. Однако в данной работе термопары будут использоваться и для измерения низких температур. Это обусловлено их широким диапазоном рабочих температур, а также высокой точностью измерения. Самые точные и стабильные результаты могут быть получены при использовании термопар из благородных металлов: чистой платины и сплава платины и родия. Согласно действующим Гостам на испытания двигателей погрешность измерения температуры допускается в следующих пределах: для отработавших газов 10-20 градусов; для охлаждающей жидкости и масла 2-3 градуса; для потребляемого воздуха 1 градус [27]. Итак, в данной работе для измерения температуры использовался электронный комплекс, состоящий из хромель-копелевой термопары и термометрического электронного преобразователя. Данный измеритель позволял измерять температуру в диапазоне от -50 до 600 градусов Цельсия с высокой точностью (см. раздел 2.1).
Другими важными для данной работы измерениями являются измерения расхода газа. Расход газа можно измерять с помощью различных расходомеров или засекая время расходования определенной массы газа при стационарном истечении и вычисляя расход газа. Для измерения расхода газа в газовой фазе наибольшее распространение получили объемные роторные расходомеры (рис. 1.15). 1-роторы расходомера; 2- корпус расходомера При перепаде давления два сопряженных ротора совершают поворот на определенный угол, отмеряя объем газа. За один оборот роторов дважды происходит наполнение мерных полостей и дважды выталкивается из них воздух. Для определения количества расходуемого воздуха нужно подсчитать количество оборотов ротора в единицу времени и умножить на величину мерного объема. Роторные расходомеры обычно используют для замера достаточно больших расходов газа. Например, при измерении расхода воздуха двигателем. [28]
Для определения расхода газа используют приборы называемые реометрами [29]. Реометр (рис. 1.16) представляет собой прибор для определения скорости истечения газа и его количества. При движении газа в направлении, указанном на схеме стрелкой, при помощи диафрагмы создается перепад давления. В результате в манометре начинается движение столба воды, которая движется до того момента, пока не уравновесит перепад давления газа. По высоте уровня воды установившейся в манометре, определяют количество истекающего газа. Наличие отверстий различного диаметра в диафрагме позволяет использовать прибор для широкого диапазона расходов: от 1 до 130 л/мин [29]. В этом же диапазоне расходов газа возможно также использование бытового газового счетчика типа ГКФ-6.
Для измерения расхода жидкости можно использовать прибор, изоораженныи на рис. і.«/. Это электроимпульсный расходомер ХАДИ. Расходомер состоит из трех основных частей: датчика расхода топлива, золотникового устройства и электрической схемы управления золотниковым механизмом с регистрирующим электроимпульсным счетчиком. Прибор устроен и действует следующим образом [29]. В датчик расхода топлива входит свободно перемещающийся поршень 1, мерный цилиндр 2 и контакты 3. Золотниковое устройство состоит из корпуса 7 и плунжера 6, соединенного с сердечниками электромагнитов 5.
Расходомер ХАДИ для жидкости. 1-поршень; 2-мерный цилиндр; 3-пара контактов; 4-подводящие трубки; 5-электромагнит золотника; 6-плунжер; 7-корпус золотника; Р1-Р2-реле; К1-К2- контакты реле В нижней части корпуса золотникового устройства имеется впускное окно 01 и выпускное окно 02. В верхней части корпуса предусмотрено два окна, соединенные трубками с мерным цилиндром датчика расхода топлива. Топливо через впускное окно 01 поступает в правую часть мерного цилиндра , перемещая поршень влево. При этом топливо, находящееся в левой полости мерного цилиндра , выталкивается через выпускное окно 02 в линию расхода. В момент окончания наполнения правой полости мерного цилиндра поршень 1 через контакты 3 замыкает электрическую цепь верхней обмотки поляризованного реле Р1. При замыкании контакта К1 ток от аккумуляторной батареи проходит через обмотку левого электромагнита 5 золотникового устройства. При перемещении плунжера 6 в крайнее левое положение открывается другое впускное окно в верхней части корпуса 7 и топливо начинает поступать в левую полость мерного цилиндра, перемещая поршень 1 вправо. Топливо, находящееся в правой полости, выталкивается в расходную линию. В момент полного заполнения левой полости мерного цилиндра поршень I замыкает контакгы 3 и ток от аккумуляторной батареи проходит через нижнюю обмотку реле Р1. При этом замыкается контакт реле К2 и плунжер 6 перемещается в крайнее правое положение. Как видно из электрической схемы, при замыкании контактов 3 замыкается электрическая цепь верхней и нижней обмоток поляризованного реле Р2. При прохождении тока через обмотки реле Р2 замыкаются соответствующие контакты КЗ или К4, которые включены в цепь электроимпульсного счетчика. Импульсы тока, фиксируемые счетчиком, соответствуют каждому ходу поршня или объему вытесненного им топлива за один ход [29].
Исследование кавитационных процессов при впрыскивании сжиженного газа
Схема установки приведена на рис. 2.4, фото 2.2, 2.3. Объем 1 60 сжиженным гаюм заполняется через запорный вентиль 3. Давление в объеме создается при его заполнении и может быть изменено с помощью рычага 6, который воздействует на поршень 5. Для визуального наблюдения за наличием или отсутствием газовой фазы в верхней точке установки расположена прозрачная вставка 2. Прозрачная вставка выполнена из плексигласа, сверху она прижимается металлической шайбой со шпильками, что позволяет обеспечить уплотнение вставки и за счет предварительного напряжения повысить прочностные свойства плексигласа. Давление в объеме 1 регистрируется образцовым манометром класса 0,6, имеющим диапазон измерения 0-25 кг/см2 и цену деления 0,2 кг/см2.
Для определения характеристик топливной системы разделенного типа была использована установка, изображенная на рис 2.5, фото 2.4, 2.5.
Установка работает следующим образом. ДМЭ в жидком виде хранится в баллоне 7, откуда подается к ТНВД с помощью электрического насоса. Давление подачи контролируется с помощью манометра 3. Для определения характеристик подачи используется форсунка 9 , а также датчики 14 и 16 позволяющие контролировать давление. Данные, полученные с датчиков 14 и 16, обрабатываются с помощью компьютера АЦП и усилителя сигнала 10, который синхронизирован с универсальным стендом Хартридж. Подача ТНВД изменяется с помощью изменения положения рейки и контролируется микрометром 5.
Температурные эффекты регистрируются с помощью датчиков температуры ТХК 13 и 15 и обрабатываются с помощью измерительного термопреобразователя 11, характеристики которого были подробно изложены в разделе 2.1.
Для определения количества подачи используется мерный баллон 12 объемом 1 л, во время замера происходит наполнение баллона. До и после опыта баллон взвешивают с помощью весов и по разнице показаний определяют количество ДМЭ, израсходованного во время опыта. Для хранения топлива использован баллон АГ-50 объемом 50л, который предназначен для хранения сжиженного газа и его использования в качестве топлива в легковом автомобиле. Для подачи ДМЭ в системе использован роликовый электрический насос фирмы BOSCH, используемый в системах впрыска бензина K-jetronic. Для измерения давления используются манометры со следующими характеристиками. Класс точности 04. Цена деления 0,2 кг/см2. Диапазон 0-25 кг/см2. Использованы весы с диапазоном изменения веса 2 кг и ценой деления 2 г.
Размерность двухплунжерного ТНВД 10/10. Секция ТНВД отличается от серийных дизельных семейства КамАЗ-740 в основном двойным корректирующим клапаном, позволяющим поддерживать заданное остаточное давление для исключения образования паровых пробок в ЛВД. Использованы форсунки и распылители для двигателя КамАЗ с наддувом с . / » 0,35 мм . Для измерения и регистрации давления топлива в топливопроводе используются пьезодатчики 16000, усилитель сигнала и компьютер с АЦП.
Прямое - это такое измерение, когда величину сравнивают непосредственно с мерой измеряемой величины, в частности с помощью измерительных средств. В этой работе такими величинами являются: температура, время, масса, давление и т.д.
Косвенные измерения- это измерения, полученные путем математической обработки нескольких величин, связанных с искомой известным уравнением. Это Q, yf, К. 1) При определении массового расхода газа (в жидкой фазе) его величину вычисляют по следующей формуле. давление до сечения, где определяется кавитация, измеренное с помощью манометра; P2 - давление после сечения.
В качестве критериев оценки достоверности проведенных измерений использовались абсолютная и относительная среднеквадратичные погрешности. Оценкой значения измеряемой величины а является среднее арифметическое значение результата серии повторных наблюдений величины а [16, 70, 93]: п где ctj - результат единичного эксперимента; п - число повторных экспериментов. Используя значение среднеквадратичного отклонения результата эксперимента, оценивают доверительный интервал ап: Для того чтобы оценить случайную погрешность измерения, необходимо провести серию повторных экспериментов. А так как число повторных экспериментов всегда определенно, то определяют не абсолютно точную, а приближенную величину а.
При достаточно большом числе повторных экспериментов (п 20) можно приближенно считать, что выборочное среднеквадратичное отклонение результатов наблюдений S„ а», т.е. может служить оценкой величины ег:
Метод гидродинамического расчета ТА непосредственного действия для дизеля, работающего на сжиженном газе
Полученные в результате расчета величины а", с", р", р"+1, ЧІ-\Пь д"+И2, р", ДЛ ы/2 ДЛ іч-і/2 ci+ формируются в виде массивов и хранятся в памяти. Шаг по длине топливопровода задается Дх=1...3 см, шаг по времени At = Ax/amax, где атях - максимально возможная скорость распространения звука для рассчитываемых давлений топлива.
Система уравнений (4.3) - (4.5), моделирующих процесс в топливопроводе, решается совместно с уравнениями граничных условий, описывающих процессы в насосе и форсунке. Введение переменной плотности приводит к необходимости использования вместо уравнений объемного баланса уравнений массового баланса.
Для использования в алгоритме уже имеющейся (необходимой при расчете процесса в топливопроводе) подпрограммы вычисления р = f(p, є) по уравнению (4.5) и сокращения времени счета левые части уравнений массового баланса были преобразованы следующим образом:
1. В рассматриваемый момент времени давление топлива в любой точке надплунжерного объема одинаково, так же как и давления в любой точке полости штуцера равны между собой. 2. Трением клапана о седло пренебрегают. 3. Не учитывают упругость привода плунжера. 4. Пренебрегают волновыми явлениями в пружине клапана. 5. Динамическое действие потока на клапан принимается равным нулю. 6. Утечки через прецизионные соединения не рассчитывают. Система уравнений, описывающих процесс в насосе, состоит из уравнений неразрывности (массового баланса) в полостях над плунжером (VH) и в штуцере насоса (V»), а также и из уравнений динамического равновесия нагнетательного клапана:
Замыкает систему уравнений (4.11) уравнение (4.5). Первым в системе уравнений (4.11) стоит уравнение массового баланса в полости над плунжером. За счет изменения плотности ри в единицу времени в объеме над плунжером VH аккумулируется топливо, количество этого топлива приравнивается к количеству топлива, вытесненного плунжером (/„ - площадь, сп скорость плунжера) за вычетом расходов топлива через окна окон) и клапан {рщ/щ - эффективное проходное сечение щели нагнетательного клапана) и насосного действия нагнетательного клапана (fK- площадь, ск - скорость клапана). Здесь: пи(р- частота вращения и угол поворота вала ТНВД; рвс, р , р - давления в полостях всасывания над плунжером и в штуцере ТНВД. Второе в системе уравнений (4.11) это уравнение массового баланса в полости штуцера насоса. Количество топлива, аккумулируемое в единицу времени в объеме штуцера V n приравнивается к расходу топлива через клапан, насосному действию клапана и расходу через входное сечение топливопровода (fim - площадь проходного сечения топливопровода). Третье и четвертое уравнения системы - это уравнения динамического равновесия нагнетательного клапана. Левая часть третьего уравнения описывает силу инерции движущихся частей клапана, имеющих массу М, а правая часть - сумму сил топлива и пружины, действующих на клапан. Здесь: f K - площадь перьев клапана, р - давление страгивания клапана, 8, hK - жесткость пружины и ход клапана.
Ступенчатая функция т; равна нулю, если нагнетательный клапан находится на седле, а равнодействующая всех сил, действующих на клапан, прижимает его седлу, т.е. сг, = 0 при hK О и FK О; сг, = 1 во всех остальных случаях. Ступенчатые функции сто и ак указывают направление, в котором движется топливо через окна гильзы и через клапан: т0 = 1 при рн рвс; а0 = -1 при рп рвс; ак =\ при рн р н; ак = -1 при рн р н. Дросселирование топлива в каналах нагнетательного клапана (от входа в клапан до сечения щели между клапаном и седлом) учитывается коэффициентом Кк
Дополнительно введены условные плотности ро, Рк и ртн среды в той полости, из которой происходит истечение: Ро=Рвс ПРи Рн Рвс Ро=Р» ГІР» Рн Рвс Рк=Рн ПРи Рн Рн Рк=Рн ПРи Рн Рн , Ртн = Рт\ ПРи С i Ртн = Р н "Ри с где рпй - плотность топлива в первой расчетной ячейке топливопровода. Допущения, принятые при составлении уравнений граничных условий у насоса, в основном действуют и при составлении граничных условий у форсунки. Исключение составляет возможность считать действие пружины на иглу, как через статическую жесткость пружины S , так и с учетом волновых явлений в пружине [92].
Система уравнений, описывающих процесс в форсунке, состоит из уравнений неразрывности и динамического равновесия иглы и движущихся с ней деталей: Замыкает систему уравнений (4.14) уравнение (4.5). Первое уравнение системы (4.14) это уравнение массового баланса в полости форсунки. Количество топлива, аккумулируемое в единицу времени в объеме V(p, приравнивается к расходу топлива через выходное сечение топливопровода pm„fm„c (где ртф - условная плотность, равная плотности топлива в последней ячейке топливопровода, если скорость в выходном сечении топливопровода с 0, или равна плотности в объеме форсунки Рф (если поток топлива направлен в обратную сторону) за вычетом расхода через эффективное проходное сечение форсунки { [)ф и насосного действия иглы {рф - плотность топлива, fv площадь и си скорость иглы). Здесь: Рц и Рф давления в цилиндре и в полости форсунки. Давление р ф перед распыливающими отверстиями распылителя, имеющими эффективное проходное сечение pcfc, рассчитывается без учета влияния сжимаемости объема между иглой и распыливающими отверстиями:
Второе и третье уравнения системы (4.14) описывают динамическое равновесие иглы. Сила инерции иглы и движущихся с ней деталей, имеющих массу М , приравнивается к сумме сил топлива и пружины, действующих на иглу. Здесь: f u - площадь, ограниченная запорной кромкой иглы; р давление открытия иглы форсунки; д и у - жесткость пружины форсунки и ход иглы распылителя.
Предложенный метод гидродинамического расчета ТА реализован в виде двух программ. Программа расчета процесса впрыскивания позволяет проводить расчеты с тремя типами нагнетательного клапана (перьевым, трубчатым и двойным), рассчитывать с учетом и без учета отрыва штанги форсунки, а также представляет два способа расчета усилия пружины форсунки: динамический и статический. При динамическом способе расчета учитываются динамические явления в пружине форсунки [66]. Для этого помимо жесткости пружины требуется задать скорость распространения звука в пружине и период собственных колебаний пружины форсунки.
