Влияние параметров системы управления подачей топлива на характеристики процесса запуска

Процесс запуска в значительной степени зависит от закона подачи топлива в основную камеру сгорания, который выбирается с учетом границ устойчивости работы камеры сгорания по богатой и бедной смеси, обеспечения запасов ГДУ компрессора, максимально допустимой Т_Г и требуемой продолжительности запуска.

Последнее сводится к реализации предельно допустимой избыточной мощности турбины во всем диапазоне частот вращения на пусковых режимах с момента подачи топлива в камеру сгорания. Выбранная программа подачи топлива реализуется автоматом запуска двигателя с двумя коллекторами: при определенной частоте вращения ротора двигателя начинается подача топлива автоматом запуска (АЗ) в камеру сгорания по закону:

G_{T АЗ} = К_АЗ

Р_Т – давление топлива перед форсунками пускового коллектора

Р_Т = Р_ТП + К_{Т АЗ} ( Р_К-Р_{Н АЗ} )

Р_ТП = f (Р_Н) – начальное давление топлива

Р_К = f ( Р_К^*, Р_Н/ Р_К^* ) – редуцированное давлениевоздуха за компрессором,

следовательно G_{T АЗ} = f ( Р_К^*, Р_Н)

Воспламенение топлива в КС приводит к первоначальному превышению Т_Г. В дальнейшем характер ее изменения зависит от G_T, определяемого в том числе коэффициентом К_АЗ. При более интенсивном увеличении G_T автоматом запуска наблюдается более раннее (по n турбокомпрессора) вступление в работу второго топливного коллектора, что приводит к возникновению повторного заброса Т_Г (макс. значение Т_Г достигаемое в период работы АЗ в дальнейшем обозначается Т_Г аз max).

В период работы АЗ вследствие небольших величин давления воздуха за компрессором, пологости напорных ветвей его характеристики на этих режимах реализуются достаточно большие запасы К_У и ограничение расхода топлива автоматом запуска определяется допустимым уровнем Т_Г. Закон подачи топлива автоматом запуска должен обеспечивать реализацию допустимого уровня Т_Г. При достижении в период работы АЗ величины G_T, соответствующего подключению второго коллектора, начинается его заполнение. До конца заполнения Gт практически остается неизменным, затем возрастает скачкообразно до G_{T min} и дальнейшая дозировка топлива осуществляется автоматом приемистости (АП). Один из возможных законов работы АП:

G_ТАП = f ( К_АП, n_К, Р_К^*_, Т_ВХ^* )

Этот этап запуска характеризуется наибольшими уровнями Т_ГАП^*, снижением К_У, поэтому является наиболее напряженным с точки зрения приближения к границам области допустимых режимов работы.

Рис.4

Увеличение G_T автоматом приемистости существенно влияет на избытки мощности, развиваемые турбиной, и является эффективным средством сокращения времени запуска. Вследствие возрастания _К^* и G_B через двигатель на этапе работы АП улучшаются условия охлаждения деталей горячей части двигателя, что позволяет допустить на этом этапе больший уровень температур, чем на начальном этапе запуска.

На величину Gт в процессе запуска, а следовательно на характер изменения Т_Г и времени запуска оказывает влияние начальное давление топлива перед форсунками Р_ТО и режим двигателя, на котором начинается подача топлива в камеру сгорания.

При изменении частоты вращения ротора, соответствующей началу подачи топлива в камеру сгорания, время запуска не изменяется, так как на этом этапе турбина практически не развивает положительной мощности и время раскрутки ротора определяется характеристикой ПУ и моментом сопротивления двигателя. ВЫБОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ n_к НАЧАЛА ПОДАЧИТОПЛИВА ДОЛЖЕНОПРЕДЕЛЯТЬСЯ ПУСКОВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И ДОПУСТИМЫМ УРОВНЕМ НАЧАЛЬНОГО ПРЕВЫШЕНИЯ T_Г^*.

На величину превышения Т_Г* при подключении второго коллектора влияет также процесс его заполнения. С увеличением объема коллектора, а следовательно времени его заполнения, увеличивается время запуска и уменьшается Т_Г* (из-за увеличения G_B во время заполнения). Это должно учитываться при решении вопроса о предварительном заполнении коллектора. Для минимизации времени запуска система управления подачей топлива должна обеспечить процесс с МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫМ УРОВНЕМ Т_Г* с учетом МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМОГО УРОВНЯ ЗАПАСА ГДУ( К_У). Организация запуска при

Т_Г* = Т_Г*_{ДОП. МАКС.}= const может сократить время запуска на несколько секунд по сравнению с другими законами дозирования.

Рис. 5 Рис. 6