楊興宇

摘要：本文以汽車內(nèi)高壓油管的壓力為研究對象，建立單向閥時長控制模型和三次函數(shù)擬合模型，并給出優(yōu)化方案。運用模型求出使汽車內(nèi)高壓油管的壓力達到相對平衡時單向閥開啟時長為0.28s，凸輪角速度為0.15rad/ms。結(jié)合實際情況，得到最優(yōu)單向減壓閥控制方案為96.9ms工作一次，每次工作時間3.91ms使高壓油管內(nèi)的壓力保持平衡，提高發(fā)動機的工作效率。

關(guān)鍵詞：單向閥時長控制;三次函數(shù)擬合;優(yōu)化模型

0 ?引言

汽車的高壓油管內(nèi)燃油進出的間歇性工作過程會導(dǎo)致管內(nèi)壓力變化，使噴出的燃油量出現(xiàn)偏差，影響汽車發(fā)動機的工作效率?，F(xiàn)有一汽車的高壓油管改變單向閥開啟的時長、調(diào)整高壓管內(nèi)凸輪的角速度和增加單向減壓閥，使高壓管內(nèi)壓力穩(wěn)定在100MPa左右。如果將高壓油管內(nèi)壓力增加到150MPa，當(dāng)分別經(jīng)過約2s、5s和10s調(diào)整后均能達到穩(wěn)定。本文將針對問題給出相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，調(diào)整高壓油管內(nèi)壓力變化，提高汽車發(fā)動機的工作效率。

1 ?單向閥時長控制模型

1.1 單向閥時長控制問題分析

通過設(shè)置單向閥每次開啟的時長，使汽車內(nèi)高壓油管的壓力穩(wěn)定在100MPa左右，針對此問題建立單向閥時長控制模型。據(jù)已知燃油壓力、密度畫出圖像，擬合出函數(shù)表達式。得出當(dāng)壓力為160MPa時燃油密度，通過進出高壓油管的流量表達式，可知單位時間流入和噴出的噴油總量。為滿足管內(nèi)壓力恒定，列出進油量與噴油量的關(guān)系式，求出開啟時長。結(jié)合模型，讓管內(nèi)的壓力從100MPa增加至150MPa，經(jīng)過約2s、5s和10s的調(diào)整，使管內(nèi)壓力均能穩(wěn)定在150MPa。

1.2 模型假設(shè)

①汽車的高壓油管不發(fā)生形變。

②汽車內(nèi)高壓油管的壓力改變不影響其溫度變化。

③汽車的高壓油管在噴油和供油過程中無油量損耗。

1.3 符號說明

綜上汽車的單向閥每次開啟的時長為0.28s時，高壓管內(nèi)壓力盡可能穩(wěn)定在100MPa。每次開啟時長為0.34s時，分別經(jīng)過2s、5s、10s調(diào)整后，管內(nèi)壓力穩(wěn)定在150MPa。

2 ?三次函數(shù)擬合模型

2.1 確定凸輪角速度問題分析

汽車的高壓油管內(nèi)壓力穩(wěn)定在100MPa左右，為確定凸輪的角速度。本文建立三次函數(shù)擬合模型。求出噴油嘴一個周期內(nèi)噴出總油量[2]，由周期內(nèi)針閥升程與時間的關(guān)系，對數(shù)據(jù)進行三次函數(shù)擬合，得出圖像和回歸函數(shù)表達式。結(jié)合噴油嘴實際模型與針閥升程關(guān)系，得出不同時刻下噴油嘴的針閥與密封座橫截面的空隙面隨時間變化情況。根據(jù)周期內(nèi)油管的流量，積分算出總油量。基于問題1為穩(wěn)定管內(nèi)壓力恒定，高壓油泵的進油量與出油量相等，求出進入油管流量。進而得出總時間。凸輪在經(jīng)過轉(zhuǎn)軸驅(qū)動柱塞上下移動過程中，求解出總時間，分別代入當(dāng)壓力為0.5MPa、100MPa和160MPa時，時間變化情況。分析確定出凸輪角速度。

2.2 符號說明

h：針閥的高度;r：針閥的半徑;R：以針閥為中心到圓錐的水平距離。

2.3 模型建立及求解

隨著針閥上升，針閥底端距噴孔高度h隨時間變化而改變。進行三次函數(shù)擬合，得出回歸函數(shù)表達式：

已知汽車噴油嘴高壓油管的內(nèi)腔長度、內(nèi)直徑、供油入口的直徑、噴油器的工作次數(shù)、每次工作的時間，高壓油泵在入口處提供的壓力恒為160MPa，高壓油管內(nèi)的初始壓力為100MPa的情況下凸輪的角速度？棕=0.15rad/ms時，高壓油管內(nèi)的壓力才能穩(wěn)定在100MPa左右。

3 ?噴油管優(yōu)化模型

3.1 噴油管優(yōu)化問題分析

安裝一個單向減壓閥，使得高壓油管內(nèi)燃油的壓力減小，給出可行的控制方案，建立優(yōu)化模型。由于噴油嘴增多，噴油情況有兩種：第一，兩個噴油嘴同時噴油，頻率完全相同;第二，兩者交錯進行噴油，可視作單個頻率加倍。由于油量增倍，供油頻率需加倍，周期減半，凸輪角速度加倍，會減小噴油嘴數(shù)量改變所引起的管內(nèi)壓力變化。為有效控制管內(nèi)燃油壓力，安裝單向減壓閥，讓多余的燃油在壓力下回流到外部低壓油路中。已知噴油嘴工作和關(guān)閉的單位周期為100ms，工作周期為42s，當(dāng)噴油嘴工作兩個周期后，剩余油量會使管內(nèi)壓力增大，需開啟減壓閥，讓燃油回流到外部低壓油路中，減小管內(nèi)壓力。

3.2 噴油管優(yōu)化模型建立及求解

參考文獻：

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