Для проведения данной работы использовался программного комплекса «Впрыск» разработки МГТУ. Он предназначен для моделирования, параметрической и дискретной оптимизации ТПА всех известных типов. Ее схемаигенерируется с помощью графического редактора, распознается и передается
в расчетные программы. Графические образы особенно удобны для работы с нетрадиционной ТПА, такой, как CR. Комплекс базируется на оригинальных научных разработках и оснащен современным пользовательским интерфейсом. Математическая модель учитывает неизотермичность процесса, переменность скорости звука, двухфазность топлива, нестационарное гидродинамическое трение, динамические и жесткостные свойства привода ТНВД, переходные процессы в топливной аппаратуре. Ее описание и иллюстрации использования приведены в [4] и на сайте МГТУ им. Н. Э. Баумана: http://
www. bmstu. ru/facult/em/em2/p01rus. htm. Математическое моделирование использовалось для более глубокой оптимизации конструкции. С учетом особенностей изготовления, испытаний, свойств топлива для повышения адекватности модели проводилась ее идентификация (рис.3). В частности, выявилась необходимость учета гидродинамического трения в тонких зазорах у иглы и плунжера (трение течения Куэтта), чего не делается для традиционных конструкций.
Рис.3. Давление в камере управления форсунки CR (mсFc=0,026 мм3, gц=18,6 мг, ход клапана 0,55 мм (точки – эксперимент, осциллирующая кривая – расчет без учета трения течения Куэтта, демпфированная – с его учетом)
Особенности конструкции форсунки БГАУ оказывают влияние на ее работу. Так, даже на номинальной подаче игла жестко контролируется управляющим клапаном и не выходит на упор, ее положение определяется балансом сил, т. е. давлением в камере управления. По этой причине в исследованной форсунке камера управления разгружается во время впрыска значительно меньше. Большее давление управления и меньший подъем иглы в форсунке БГАУ приводит к снижению давления впрыска, но и снижению расхода топлива на управление. На рис.4 и в табл.1 сравниваются показатели
процессов в форсунке БГАУ и популярной форсунке Bosch, снабженной шариковым клапаном (рис.1,а).
Проведенные исследования позволили приблизиться к лучшим показателям форсунки Bosch, сохранив и усилив достоинства форсунки БГАУ. В качестве критериев оптимизации выступали расход топлива на
управление gц упр, максимальное Рвпр max и среднее`Рвпр давление впрыска. Ввиду неопределенности формирования функции цели при многокритериальной оптимизации два последних переводились в ограничения в процессе поиска оптимума с использованием штрафных функций. Оптимумы искались
несколькими из реализованных в программном комплексе «Впрыск» методами: Монте-Карло, деформируемого многогранника, Розенброка. Поиск повторялся для разных стартовых точек, а число параметров оптимизации ограничивалось только взаимодействующими. Таких оказалось шесть: сечения
клапана и главного жиклера, диаметр плунжера, предварительная затяжка пружины, подъем клапана и сечение управляющих окон. Наивыгоднейшие значения остальных параметров находились в рамках однофакторных экспериментов. Результаты оптимизации сведены в табл.1.
