Расчетные исследования впрыскивания и распыливания топлива в двигателе с HCCI-процессом

9 / 14

μFтеор , а следовательно, и расход через распылитель Qфакт:
Qфакт = μFтеорs 2(p впр − pц)
ρ
,
где pц — давление в цилиндре; ρ — плотность топлива; μ — коэффи-
циент расхода. Таким образом, топливо впрыскивается практически с
прежней скоростью, но с меньшим импульсом, поэтому кривая 2 (см.
рис. 7) лежит ниже кривой 1 . Но значительное уменьшение сечения
приводит к тому, что меньшая порция топлива может быть впрыснута
без попадания на стенки цилиндра. Увеличение давления впрыскива-
ния приводит к увеличению скорости впрыскивания:
uфакт = ϕuтеор = ϕs 2(pвпр − pц)
ρ
и, как следствие, более интенсивному распаду струи (ϕ — коэффици-
ент скорости). По этой причине кривая 3а среднего диаметра капли
по Заутеру d32 лежит ниже кривой 2а (см. рис. 7). Минимум кривых
d32 соответствует моменту, когда все капли малых размеров уже испа-
рились и в цилиндре остаются только капли с большими размерами и
малыми скоростями. Несмотря на более интенсивный распад струи и
более интенсивное испарение капель при впрыскивании под высоким
давлением с прежним значением μF теор, повышение давление вызыва-
ет также и повышение расхода, т.е. увеличение импульса, в результате
чего топливо достигает стенки цилиндра (кривая 3) (см. рис. 7). Если
же повышение давления вызывает уменьшение проходного сечения
из-за возросшей интенсивности кавитации, то скорость впрыскивания
возрастает значительно, а расход возрастает в меньшей степени. Таким
образом, впрыскивание происходит с максимальными скоростями, но
уменьшенными массами. Такому режиму впрыскивания соответству-
ют кривые 4, 4а . Это дает возможность увеличить продолжительность
впрыскивания, не вызывая при этом попадания топлива на стенки ци-
линдра (кривые 5, 5а). В работе [16] показано, что при использовании
штифтовой форсунки возможно обеспечить впрыскивание в режиме
суперкавитации, когда сужение сечения максимально (ε минимально),
а коэффициент скорости ϕ максимален (рис. 8).
Для предотвращения попадания топлива на стенки камеры сгора-
ния в условиях низкой плотности газов в цилиндре необходимо при-
менять многостадийный впрыск. В частности, для двигателя Z-engine
предложена стратегия впрыскивания топлива на режиме максималь-
ной нагрузки, состоящая из четырех порций [19]. Результаты расчета
многостадийного впрыска в двигателе Z-engine, представленные на
рис. 9, показывают, что при таком впрыске удается обеспечить необ-
90 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 6