高压油管的压力控制

江堃

【摘  要】本文从规划角度出发，研究了稳压和变压情况下高压油管压力控制的问题。建立了基于流量守恒的稳压、变压下的压力控制规划模型。

用高压油泵给予的变压代替稳压，用针阀升程描述流出流量，要求确定凸轮的角速度使得腔内压强在一定时间后保持稳定。先分别建立高压油泵和高压油管的流量守恒方程，再建立以最小压强波动为目标函数，流量守恒为约束条件的压力控制规划模型。根据实际情况对规划模型加以简化，使用欧拉法求解约束条件，搜索得到最优的凸轮角速度。求解结果显示，凸轮角速度为 0.028rad/ms。

【关键词】高压油管;流量守恒方程;动态规划;液压控制

一、问题重述

问题概述

在实际的工作程序中，高压油管 A 处燃油的进入由高压油泵的柱塞腔控制，柱塞腔内直径为 5mm，而喷油口 B 处燃油的喷出由喷油嘴的针阀控制。最下方的凸轮驱动柱塞上下运动，凸轮边缘曲线与角度的关系由附件 1 给出。燃油的进入过程具体如下：柱塞向上运动压缩柱塞腔内的燃油，当柱塞腔内的压力大于高壓油管内的压力时，单向阀开启，燃油进入高压油管。当柱塞运动到上止点时，柱塞腔残余容积为 20mm。柱塞运动到下止点时，低压燃油会充满柱塞腔，低压燃油的压力为 0.5MPa。喷油器喷嘴结构示意图如图 1，针阀直径为 2.5mm、密封座是半角为 9° 的圆锥，最下端喷孔的直径为 1.4mm。针阀升程为 0 时，针阀关闭;针阀升程大于 0 时，针阀开启，燃油向喷孔流动，通过喷孔喷出。在一个喷油周期内，针阀升程与时间的关系由附件 2 给出。在问题 1 中给出的喷油器工作次数、高压油管尺寸和初始压力条件下，为使高压油管内的压力尽量稳定在 100MPa 左右，应如何设置凸轮的角速度大小。

5.2 预备工作

5.2.1 高压油泵几何参数确定

由题意可知，柱塞运动到最高点时，柱塞腔剩余体积 V 为 20mm。柱塞运动到最低点时，低压燃油会进入并恰能充满柱塞腔。柱塞运动到上下止点时在油泵的位置如下图所示。

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（作者单位：武汉理工大学）