高壓油管的壓力控制

江堃

【摘? 要】本文從規劃角度出發，研究了穩壓和變壓情況下高壓油管壓力控制的問題。建立了基于流量守恒的穩壓、變壓下的壓力控制規劃模型。

用高壓油泵給予的變壓代替穩壓，用針閥升程描述流出流量，要求確定凸輪的角速度使得腔內壓強在一定時間后保持穩定。先分別建立高壓油泵和高壓油管的流量守恒方程，再建立以最小壓強波動為目標函數，流量守恒為約束條件的壓力控制規劃模型。根據實際情況對規劃模型加以簡化，使用歐拉法求解約束條件，搜索得到最優的凸輪角速度。求解結果顯示，凸輪角速度為 0.028rad/ms。

【關鍵詞】高壓油管;流量守恒方程;動態規劃;液壓控制

一、問題重述

問題概述

在實際的工作程序中，高壓油管 A 處燃油的進入由高壓油泵的柱塞腔控制，柱塞腔內直徑為 5mm，而噴油口 B 處燃油的噴出由噴油嘴的針閥控制。最下方的凸輪驅動柱塞上下運動，凸輪邊緣曲線與角度的關系由附件 1 給出。燃油的進入過程具體如下：柱塞向上運動壓縮柱塞腔內的燃油，當柱塞腔內的壓力大于高壓油管內的壓力時，單向閥開啟，燃油進入高壓油管。當柱塞運動到上止點時，柱塞腔殘余容積為 20mm。柱塞運動到下止點時，低壓燃油會充滿柱塞腔，低壓燃油的壓力為 0.5MPa。噴油器噴嘴結構示意圖如圖 1，針閥直徑為 2.5mm、密封座是半角為 9° 的圓錐，最下端噴孔的直徑為 1.4mm。針閥升程為 0 時，針閥關閉;針閥升程大于 0 時，針閥開啟，燃油向噴孔流動，通過噴孔噴出。在一個噴油周期內，針閥升程與時間的關系由附件 2 給出。在問題 1 中給出的噴油器工作次數、高壓油管尺寸和初始壓力條件下，為使高壓油管內的壓力盡量穩定在 100MPa 左右，應如何設置凸輪的角速度大小。

5.2 預備工作

5.2.1 高壓油泵幾何參數確定

由題意可知，柱塞運動到最高點時，柱塞腔剩余體積 V 為 20mm。柱塞運動到最低點時，低壓燃油會進入并恰能充滿柱塞腔。柱塞運動到上下止點時在油泵的位置如下圖所示。

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（作者單位：武漢理工大學）