ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, СОЗДАНИЕ НОВЫХ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ.
Уже в первые годы развития отечественного двигателестроения встала проблема создания бескомпрессорных дизелей, т. е. использующих насосное впрыскивание жидкого топлива вместо пневматического распыливания. Такие дизели должны были преодолеть недостатки дизелей с пневмораспыливанием: ограничение по быстроходности, наличие компрессора высокого давления, сложность эксплуатации, взрывоопасность.
Одним из первых предложение отказаться от компрессора и применить гидромеханический способ распыливания была высказана профессором МВТУ В. И. Гриневецким и осуществлена им на опытном реверсивном дизеле. Однако, недостаточный технологический уровень не позволял быстро найти надежные и простые технические решения. В период с 1918 по 1925 г. было проведено большое количество конструкторских работ отечественными и зарубежными учеными и инженерами, направленными на получение удовлетворительной бескомпрессорной системы подачи топлива.
Среди таких работ, связанных с получением положительных результатов, следует отметить конструкцию топливоподающей аппаратуры, предложенную инженером Н. Н. Бобровым — впоследствии профессором МВТУ. Основными особенностями этой системы являлись введение в форсунку дифференциальной иглы, нагруженной пружиной с предварительной затяжкой. Винтовой распылитель с тангенциальной закруткой струи обеспечивал тонкое распыливание топлива и образование широкого факела распыленного топлива в соответствии с формой камеры сгорания. Таким образом, Н. Н. Бобровым было предложено гидравлическое управление работой форсунки при помощи насоса высокого давления, получившее в настоящее время название систем непосредственного действия и наибольшее распространение на всех типах дизелей. Именно такая система была на соответствующем технологическом уровне реализована в 1927 г. с ТНВД серии А.
В целях усовершенствования бескомпрессорных двигатели с воспламенением от сжатия уделялось большое внимание исследованию вопросов, связанных с увеличением среднего индикаторного давления, снижением удельного расхода топлива, повышением быстроходности, приспособлением двигателя для работы на низкосортных топливах. Первоначально считалось, что топливоподающая аппаратура сравнительно мало влияет на эти показатели, и основное внимание сосредотачивалось на конструировании камеры сгорания. Однако эксплуатация и проведенные эксперименты убедительно показали, что качество работы двигателя в целом во многом зависит прежде всего от качества работы топливоподающей аппаратуры и, главным образом, форсунки и топливного насоса высокого давления. Стало ясно, что без глубокого анализа и изучения нестационарных процессов, происходящих в агрегатах топливной аппаратуры, невозможно добиться высокого качества работы самого двигателя; выяснилось, что в работе двигателя первостепенное значение имеет динамическая характеристика впрыска (изменение давления впрыска по времени), скорость истечения топлива, запаздывание начала впрыска, подтекание топлива, качество распыливания, форма факела и др.
Широкий круг исследований в этом направлении в период с 1932 по 1963 гг. проводились с участием и под руководством проф. МВТУ Германа Георгиевича Калиша. Начав преподавательскую работу в МВТУ в 1920 г, Герман Георгиевич стал ведущим специалистом в своей области, авторитетнейшим педагогом, Кроме того, им проводился широкий круг исследований в различных аспектах теории и конструирования двигателей.
Г. Г. Калишем была разработана наиболее полная методика расчета гидромеханического процесса впрыска для форсунок различных типов, с упором клапанов. Было показано, что при работе на нерасчетных режимах с малыми расходами трудно рассчитывать на высокие показатели распыливания топлива. Также и при выходе иглы на упор характеристика нормальной форсунки становится эквивалентной характеристике открытой форсунки, т. е. придает топливной системе нежелательное свойство сильной зависимости давления впрыскивания от режимов работы дизеля, в первую очередь от частоты вращения вала.
Другим важным выводом из теории форсунок Г. Г. Калиша явилась формулирование условий наступления и практические рекомендации относительно неустойчивости работы форсунок. Было объяснен и обоснованы условия и возможности практического использования явления дробящего впрыскивания. Позднее этот режим вошел в ГОСТы на испытания форсунок, как критерий их исправности.