高壓油管的壓力控制

江堃

【摘? 要】本文從規(guī)劃角度出發(fā)，研究了穩(wěn)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(wěn)壓、變壓下的壓力控制規(guī)劃模型。

用高壓油泵給予的變壓代替穩(wěn)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(nèi)壓強(qiáng)在一定時(shí)間后保持穩(wěn)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(qiáng)波動(dòng)為目標(biāo)函數(shù)，流量守恒為約束條件的壓力控制規(guī)劃模型。根據(jù)實(shí)際情況對規(guī)劃模型加以簡化，使用歐拉法求解約束條件，搜索得到最優(yōu)的凸輪角速度。求解結(jié)果顯示，凸輪角速度為 0.028rad/ms。

【關(guān)鍵詞】高壓油管;流量守恒方程;動(dòng)態(tài)規(guī)劃;液壓控制

一、問題重述

問題概述

在實(shí)際的工作程序中，高壓油管 A 處燃油的進(jìn)入由高壓油泵的柱塞腔控制，柱塞腔內(nèi)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(qū)動(dòng)柱塞上下運(yùn)動(dòng)，凸輪邊緣曲線與角度的關(guān)系由附件 1 給出。燃油的進(jìn)入過程具體如下：柱塞向上運(yùn)動(dòng)壓縮柱塞腔內(nèi)的燃油，當(dāng)柱塞腔內(nèi)的壓力大于高壓油管內(nèi)的壓力時(shí)，單向閥開啟，燃油進(jìn)入高壓油管。當(dāng)柱塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，柱塞腔殘余容積為 20mm。柱塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，低壓燃油會(huì)充滿柱塞腔，低壓燃油的壓力為 0.5MPa。噴油器噴嘴結(jié)構(gòu)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(shí)，針閥關(guān)閉;針閥升程大于 0 時(shí)，針閥開啟，燃油向噴孔流動(dòng)，通過噴孔噴出。在一個(gè)噴油周期內(nèi)，針閥升程與時(shí)間的關(guān)系由附件 2 給出。在問題 1 中給出的噴油器工作次數(shù)、高壓油管尺寸和初始壓力條件下，為使高壓油管內(nèi)的壓力盡量穩(wěn)定在 100MPa 左右，應(yīng)如何設(shè)置凸輪的角速度大小。

5.2 預(yù)備工作

5.2.1 高壓油泵幾何參數(shù)確定

由題意可知，柱塞運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，柱塞腔剩余體積 V 為 20mm。柱塞運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，低壓燃油會(huì)進(jìn)入并恰能充滿柱塞腔。柱塞運(yùn)動(dòng)到上下止點(diǎn)時(shí)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(xué)）