П.Ю Гуляев, А.В. Еськов, М.В. Полторыхин

Стенд функционирует следующим образом. Топливный насос 1 по трубопроводу 2 подает порцию топлива в дизельную форсунку 3. Вал топливного насоса 1 вращает диск синхронизации 4 с отверстием, расположенным таким образом, чтобы в момент начала впрыска луч света от лампы накаливания 5 регистрировался фотодатчиком 6. Распыливаемое топливо пролетает через измерительную головку 7 с расположенными в ней с противоположных сторон светодиодами 8, 9 и фотодиодами 10, 11 так, чтобы излучение светодиодов регистрировалось фотодиодами. Блоком питания 12 устанавливается требуемый ток светодиодов 8 и 9, регулируя интенсивность излучения, зондирующего топливный поток 13. Блок питания 14 регулирует яркость лампы 5 в устройстве синхронизации. Электрические сигналы, вырабатываемые фотодиодами 10 и 11 усиливаются и преобразуются в шестиразрядный цифровой код в устройстве 15 “ЛИСК-ИК”. Тензометрический датчик давления 16 и индуктивный датчик хода иглы 17, включенные по полумостовой схеме, вырабатывают электрические сигналы, которые усиливаются усилителем 18 УТЧ-1 и преобразуются цифровым запоминающим осциллографом С9-8 в восьмиразрядный цифровой код. Цифровые сигналы от осциллографа 19 и устройства “ЛИСК-ИК” одновременно поступают на порты ЭВМ 20 для дальнейшей обработки результатов.

Одновременная регистрация по времени впрыска давления в трубопроводе перед форсункой, хода иглы распылителя и оп-

тической интенсивности излучения, прошедшего через топливно-воздушный поток в двух сечениях позволяют получать более полную информацию о топливном потоке.

На рис. 2 приведены диаграммы перемещения иглы и изменения давления в трубопроводе, полученные датчиками конструкции ЦНИТА [1], и используемые на экспериментальном стенде. Электрические сигналы с датчиков преобразуются в цифровую форму и записываются на жесткий диск ЭВМ в виде двух файлов. Как видно из диаграмм,

Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки

б)

Рис. 2. Диаграмма движения иглы распылителя-1 (в относительных единицах H/H_o) и изменение

давления в трубопроводе перед форсункой - 2 (кг/см²) по времени относительно момента начала

впрыска: а) - качественный распылитель; б) - распылитель с “подвпрыском”

эти данные позволяют выявить и проследить во времени динамику изменения давления и перемещения иглы распылителя, например, с их помощью можно получить скорость поднятия и опускания иглы распылителя, скорость нарастания и сбрасывания давления в трубопроводе.

или, учитывая малость t_o:

Последнее уравнение является уравнением непрерывности потока, которое здесь получено при допущении, что вся масса частиц первого сечения обязательно пролетит через второе сечение, то есть на интервале x_o частицы не вылетают за границы струи, а так же необходимо отметить, что на этом же интервале x_o площади струи в поперечных сечениях считаются равными.

Выбор оптимального расстояния между сечениями определяется тем, что при уменьшении x_o относительно некоторого расстояния, рассеянное излучение от светодиода в первом сечении попадает в поле зрения и регистрируется фотодиодом во втором сечении. Для уменьшения влияния этого эффекта рекомендуется использовать лазерное излучение путем его расщепления на два луча с одинаковой интенсивностью, а так же использовать диафрагму в оптической системе фотодатчиков. С другой стороны, чрезмерное увеличение расстояния x_o приводит к заметному изменению параметров топливно-воздушной струи, выходящих за рамки оговоренных выше допущений. Таким образом, при экспериментах с впрыском топлива в атмосферу, расстояние x_o выбиралось в пределах 1 - 4 см.

Измерив расходные характеристики на разных расстояниях от сопла распылителя, можно получить эффективность переноса порций топлива на выбранные расстояния.

Исходя из уравнения непрерывности и полученных расходных характеристик топливной струи, можно рассчитать времена задержки переноса массы и, применив известное соотношение, получить распределение скоростей частиц в струе ( рис.5 ). По виду

б)

Рис. 3. Интенсивность светового излучения, прошедшего через

топливный факел в двух сечениях 1 и 2 соответственно:

а - для качественного распыла; б - для распыла с “подвпрыском”

б)

Рис. 4. Расходные характеристики топливной струи на

различных сечениях потока

Рис.5. Гистограмма распределения скоростей в струе

полученного распределения можно судить о качественной картине распыления топлива.

Располагая одну из оптических пар в непосредственной близости от сопла распылителя, регистрируется динамика движения топливной струи, и расходная характеристика на выходе из сопла. Регистрируя расход топлива на выходе разных сопл распылителя можно получить расход топлива через каждое сопло.

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Преобразование электрических сигналов датчиков в цифровую форму с последующей обработкой на ЭВМ позволяет зарегистрировать динамику процессов, влияющих на качество распыливания топлива, особенно в моменты поднятия и опускания иглы распылителя.

2. Регистрация интенсивности излучения, прошедшего через топливную струю в двух сечениях на заданных расстояниях от сопла распылителя характеризует эффективность переноса количества топлива на эти расстояния.

3. Измеряя интенсивность светового излучения, прошедшего через струю в зоне выхода из сопла распылителя для всех сопловых отверстий, тем самым можно оценить неравномерность распределения топлива по соплам.

4. Использование экспериментальной методики и цифровой аппаратуры регистрации позволяет в режиме реального времени получать характеристики работы форсунки и топливного факела, а так же с использованием ЭВМ строить между ними корреляционные зависимости.

5. Использование описанной методики позволяет получать распределение скоростей конденсированной фазы в гетерогенном потоке и оценивать среднюю скорость потока.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ