Определим пределы продолжительности открытого состояния клапана форсунки, при которых возможно управляемые дозирование.
Обычно все форсунки двигателя получают команду от одного электронного устройства формирования импульсов в виде управляющих прямоугольных импульсов тока различной продолжительности, следующих один за другим без перекрытия во времени.
В этом случае максимально возможное время открытого состояния клапана для впрыска топлива на мощностных режимах ограничивается периодом следования подач при максимальной частоте вращения двигателя. Период следования цикловых подач может быть определен по формуле
где Т — период следования цикловых подач, мс; τ' — коэффициент тактности двигателя; n — частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; i — число групп форсунок.
Эта формула показывает, что период следования цикловых подач зависит от варианта чередования работы форсунок и будет минимальным при применении фазированного впрыска на многоцилиндровом двигателе. Так, например, для восьмицилиндрового двигателя с верхним пределом частоты вращения, равным 5000 об/мин, максимально возможное время"открытого состояния клапана форсунки на мощностных режимах ограничивается 3 мс. Учитывая, что цикловая подача топлива на режимах холостого хода примерно в 4—5 раз меньше максимальной, и принимая линейную зависимость между величиной цикловой подачи и длительностью открытого состояния клапана, получим, что в этом случае минимальное время открытого состояния клапана должно быть порядка 0,6 мс. Такие короткие временные интервалы требуют чрезвычайно высокого быстродействия клапана, что практически трудно достижимо. Существующие конструкции форсунок могут обеспечить минимальное время открытого состояния клапана не короче 2 мс. Это и является одной из причин того, что фазированный впрыск в настоящее время не применяется.
Для определения пределов продолжительности электрических импульсов нужно принять во внимание еще и следующее. Чтобы форсунки не потеряли управляемости при максимальных цикловых подачах и максимальной частоте вращения двигателя, между управляющими импульсами должна быть пауза продолжительностью не менее времени отпускания клапана tотп. Реально, продолжительность паузы не может быть менее 2 мс. Следовательно, максимальная продолжительность управляющих импульсов tmax определится из уравнения
При минимальных цикловых подачах продолжительность управляющих импульсов τmin должна быть равна или больше времени срабатывания клапана:
Следовательно, для восьмицилиндрового двигателя с верхним пределом частоты вращения 5000 об/мин, если имеются две группы из четырех работающих одновременно форсунок, пределы длительности управляющих импульсов составят от 2,0 до 10 мс. Соответственно для системы, в которой все восемь форсунок срабатывают одновременно, эти пределы могут быть смещены еще далее и составят от 4,4 до 22 мс. Таким образом, одновременный впрыск позволяет переместить диапазон длительностей управляющих импульсов в сторону больших продолжительностей.
Требуемая статическая производительность форсунки в первом приближении может быть определена по формуле
где q0 — статическая производительность форсунки; Qц — величина цикловой подачи; tц — время открытого состояния клапана за цикл.
Обычно производительность форсунки для данного типа двигателя определяют по максимальной цикловой подаче этого двигателя и по максимальной продолжительности управляющих импульсов τmax, принимая, что τmax≈tц max,
Подставляя значение τmax из уравнения (3), получим
Выражение (6) показывает, что для данного типа двигателя производительность форсунки может быть уменьшена в случае применения одновременного впрыска (i'=1). Уменьшение производительности благоприятно сказывается на повышении быстродействия клапана. Следовательно, одновременный впрыск дает возможность повысить точность дозирования.
Как указывалось выше, в современных системах впрыска с электронным управлением давление топлива принимается равным 1,7—2,0 кгс/см². Это давление'обеспечивает вполне удовлетворительное смесеобразование. Проведенные ЦНИТА исследования показали, что повышение давления в системе до 3—5 кгс/см² не улучшает экономических показателей двигателя, но увеличивает нагрузку на электробензонасос и заметно ухудшает быстродействие форсунок. Практически такие же эффективные показатели могут быть получены и пру давлении 1—1,5 кгс/см². Дальнейшее снижение давления топлива не гарантирует отсутствия парообразования в трубопроводах системы при высоких температурах окружающего воздуха.
Зная статическую производительность форсунки и перепад давления на клапане, можно определить эффективное сечение клапана из выражения
где μфfф — эффективное сечение клапана форсунки; ρ — плотность топлива; р — перепад давления топлива на клапане.