基于運(yùn)動(dòng)方程模型的高壓油管的壓力控制研究

虞攀 閆蘇蘇 程瀟雅

摘? ?要：本文在建立模型和求解的過(guò)程中，忽略單向閾值的開(kāi)始時(shí)刻與噴油器的工作時(shí)刻的相對(duì)偏差，構(gòu)建規(guī)劃模型使其目標(biāo)函數(shù)的壓力變化值趨近為0，用以保證高壓油管內(nèi)的壓力穩(wěn)定在100MPa左右。在體積與密度固定的情況下，如何維持質(zhì)量的守恒就成為了解題點(diǎn)。本文通過(guò)構(gòu)建運(yùn)動(dòng)方程模型，并采用微分方程形式對(duì)其進(jìn)行求解得出了在不同的壓力狀態(tài)下油管的壓力閥的開(kāi)啟調(diào)整策略，從而解決了高壓油管的壓力控制研究方面問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：回歸統(tǒng)計(jì)? 灰度預(yù)測(cè)? 運(yùn)動(dòng)方程模型

燃油機(jī)是目前世界上應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛的一種熱力機(jī)械，它具有熱效率高、轉(zhuǎn)速和功率范圍寬等特點(diǎn)[1]。日益嚴(yán)重的能源和環(huán)境問(wèn)題迫使燃油機(jī)朝低污染、低油耗和高功率的方向發(fā)展，而一個(gè)燃油機(jī)的好壞很大程度上取決于它的燃油噴射過(guò)程[2]。所以噴油器的工作性能直接影響著燃油機(jī)高壓油管內(nèi)壓力的變化，從而使噴出燃油量出現(xiàn)偏差而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。燃油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為了資源的利用率，必須降低因高壓油管漏油、斷裂而出現(xiàn)的事故，如果盲目以采用高標(biāo)準(zhǔn)材料制造高壓油管，則會(huì)提高成本，所以如何使用原有材料油管并提高其使用可靠性成為了一項(xiàng)新的問(wèn)題，對(duì)燃油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義[3]。

1? 模型建立與求解

1.1 對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析

觀察題目可得，要保持高壓油管內(nèi)壓強(qiáng)恒定，且在經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間后，最終達(dá)到壓力保持不變，此過(guò)程符合質(zhì)量守恒定理。在不考慮單向閾值的開(kāi)始時(shí)刻與噴油器的工作時(shí)刻的相對(duì)偏差情況下，假設(shè)開(kāi)啟是瞬時(shí)的，建立一維高壓油管流體運(yùn)動(dòng)方程，保證單向閥與噴油器油量輸入輸出為均值。其次，當(dāng)高壓油管內(nèi)壓力需求變化時(shí)，由于要求在固定時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定值，從而不考慮體積變化情況，這時(shí)設(shè)置中間平緩期。本文從其一維高壓油管流體運(yùn)動(dòng)方程著手，發(fā)現(xiàn)其滿足一維流體水機(jī)定理，所以借助連續(xù)方程，將體積變量離散化，進(jìn)而對(duì)開(kāi)啟時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行遞推求解。

1.2 一維高壓油管流體運(yùn)動(dòng)方程模型建立

1.3 一維高壓油管流體運(yùn)動(dòng)方程模型求解

2? 模型檢驗(yàn)

問(wèn)題的求解借助一維高壓油管流體運(yùn)動(dòng)方程模型，采用微分方程形式對(duì)其進(jìn)行求解，其采用的邊界條件為初始各區(qū)域壓力大小，壓力差，以及噴油質(zhì)量，即從最外層入手，引入流體力學(xué)知識(shí)對(duì)方程進(jìn)行遞推求解。觀察發(fā)現(xiàn)，凸輪和柱塞的運(yùn)動(dòng)參數(shù)具有極大的關(guān)聯(lián)性。

3? 結(jié)語(yǔ)

由以上結(jié)果可知一維高壓油管流體運(yùn)動(dòng)方程模型對(duì)此類(lèi)問(wèn)題求解具備較高可信度。在噴油器端的工作周期與噴油時(shí)間固定的情況下，維持高壓油管內(nèi)的壓力不變， 即保證噴油器噴油與單向閥供油的質(zhì)量相等。設(shè)單向閥的開(kāi)啟時(shí)間為變量，建立連續(xù)方程求解。當(dāng)壓力內(nèi)增時(shí)，流量受壓力和密度的影響而呈非線性變化，因此需要求解流量變化率，結(jié)合質(zhì)量守恒條件以微分形式建立模型。相同壓力下的穩(wěn)定性不會(huì)受動(dòng)態(tài)過(guò)程的時(shí)長(zhǎng)影響。設(shè)置中間平緩期，建立一維高壓油管流體運(yùn)動(dòng)方程模型，滿足一維流體水擊定理，代入體積流量可以得出開(kāi)啟時(shí)長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 海方玉.柴油機(jī)的供油壓力及波形分析[J].黑龍江交通科技，2011，34（8）： 220.

[2] 朱鈺，張?zhí)煲?，尹自斌，?船用中速柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)匹配[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2015，36（2）：138-144.

[3] 祝強(qiáng).利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將凸輪型線轉(zhuǎn)換為氣門(mén)升程[J]. 摩托車(chē)技術(shù)，2008（5）：28-30.