Теоретические исследования процесса впрыска дизеля 10Д100М. Выбор способа повышения давления впрыска топлива, страница 3

                   

                 (2.1)  

 

где V_н, V_шт  − объемы полости нагнетания соответственно насоса и штуцера, м³;                      

                  р_н,  р_вс,  р_шт− давление топлива соответственно в полостях насоса,                                          

всасывания и штуцера, Па;   

f_n, f_т, f_к, f_кср − площади поперечного сечения соответственно плунжера,               трубопровода, нагнетательного клапана по направляющей  и     среднему радиусу запорного конуса, м²;

f_o, f_щ − проходное сечение соответственно окон и щели  нагнетательного клапана, м²;

                 С_п, С_к − скорость движения соответственно  плунжера и нагнетательного клапана, м/с;

m_о, m_щ − коэффициент расхода топлива всасывающих окон, проходных    сечений под конусом клапана;

a − коэффициент сжимаемости топлива;

n_к − частота вращения кулачкового вала, об/мин;

r − плотность топлива, кг/м³;

U_o, U_L − скорость топлива во входном и выходном сечениях      нагнетательного трубопровода, м/с;

d_к −  жесткость пружины клапана, Н/м;

h_ко− предварительная затяжка пружины клапана, мм;

h_к – перемещение клапана насоса, мм;

                           р_ц − давление газов в цилиндре дизеля, Па;

М_к − масса клапана и движущихся с ним деталей, кг;

Q_ун  − утечки топлива через зазоры плунжерной пары, кг.

Граничные условия у форсунки определяются системой уравнений [5]

 

         (2.2)

гдеf_и,  f_c  − проходное сечение соответственно иглы форсунки и сопловых  отверстий, м²;

                     С_и − скорость движения иглы форсунки, м/с;

m_с, m_и − коэффициент расхода топлива сопловых отверстий и проходных сечений под конусом иглы;

d_и − жесткость пружины иглы, Н/м;

h_ио − предварительная затяжка пружины иглы, мм;

V_ф, V_p, р_ф, р_р− соответственно объемы полостей форсунки, распылителя и  давления в них, м³;

h_и – перемещение иглы форсунки, мм;

f_иф, f_ир− площади поперечного сечения иглы соответственно по   направляющей и запорному корпусу, мм²;

               М_и− масса иглы и движущихся с ней деталей, кг;

Q_уф − утечки топлива через зазоры распылителя, кг.

Для трубопровода высокого давления при изучении движения реальной жидкости, обладающей вязкостью, использован метод, при котором учтены дополнительно возникающие силы трения на поверхности соприкосновения жидкости с трубопроводом, направленные в противоположную сторону движения жидкости. Для движения топлива в нагнетательном трубопроводе вполне приемлемо допущение об изотермичности потока. Вследствие этого параметры жидкости определяются только давлением.

Неустановившееся движение жидкости в нагнетательном трубопроводе описывается телеграфным уравнением [5]

                          

где U  − текущее значение скорости движения топлива в нагнетательном      трубопроводе, м/с;

а − скорость распространения  волн давления в нагнетательном   трубопроводе, м/с;

              х − координата  перемещения топлива  вдоль  трубопровода;

             К − фактор гидравлического сопротивления системы.

Данное уравнение решается по методу Гаврилова (метод сеток).

Основным фактором, формирующим характер изменения и величину импульса, является скорость движения плунжера топливного насоса, которая зависит от профиля топливного кулачка. Но некоторые факторы, определяющие граничные условия во входном сечении трубопровода, существенно искажают возникающий здесь импульс. Это наличие объемов в камере нагнетания и штуцере насоса; движение нагнетательного клапана; перетекание топлива через всасывающие окна. Также на величину импульса влияют физические характеристики топлива: плотность, вязкость, сжимаемость. В объеме над плунжером насоса масса топлива изменяется в результате перемещения плунжера, сжатия топлива из-за повышения давления, истечения топлива через впускное отверстие в гильзе плунжера и нагнетательный клапан (в открытом состоянии), утечек топлива по зазору между плунжером и втулкой и освобождения объема усеченным конусом нагнетательного клапана при его подъеме. При расчете процесса впрыска учитывались утечки топлива по зазору между плунжером и втулкой, а также между иглой форсунки и ее корпусом.