卢红军 LU Hong-jun

摘要：在内燃机中高压油管的供喷平衡对于内燃机性能和效益的影響是相对较大的，本篇文章也将目光集中于内燃机高压油管的供喷平衡的动力展开了分析和探究。

Abstract： In the internal combustion engine， the high-pressure fuel pipe supply and injection balance has a relatively large impact on the performance and benefit of the internal combustion engine. This article also focuses on the analysis and exploration of the power of the high-pressure fuel pipe supply and injection balance of the internal combustion engine.

关键词：内燃机;高压油管;供喷平衡;动力分析

Key words： internal combustion engine;high-pressure fuel pipe;balance of supply and injection;dynamic analysis

中图分类号：TK421+.4                        文献标识码：A                 文章编号：1674-957X（2021）22-0052-02

0  引言

在热机工业飞速发展的今天，内燃机的应用范围和应用频率不断提高，在这样的背景下，内燃机的供喷系统控制技术也引起了相关工作人员的关注和重视，在近几年来针对于内燃机供喷系统控制技术的研究也在不断的深化和发展，而在内燃机中高压油管的工作状态将会从很大程度上影响内燃机工作效能。一旦高压油管的工作状态无法得到保障，那么高压油泵的转速控制也会受到影响，引擎的热力效率和热力稳定性将会从很大程度上受到制约，在此主要分析移动式内燃机在连续运行中的高压油管供喷平衡的动力分析，高压油管工作状态：机械凸轮的转速变化带动高压油泵中活塞的升程在一定范围内做周期性变化，高压油泵从低压区吸入油到阈值压力，然后燃油通过供油管进入高压油管，再由喷油嘴喷出，此时完成一个周期的燃油供喷过程。工质燃油在复杂的运行工况中会致使高压油管内的压力产生周期性或非周期性变化，从而会影响供喷平衡，所以高压油泵的转速控制变得至关重要，即将凸轮转速控制在合理范围内，以实现高压油管燃油的供喷平衡，从而在一定程度上保障引擎的热力效率与稳定。

1  高压油管压力控制系统分析

一般情况下高压油管的工作组件包括凸轮、高压油泵、高压油管、喷油嘴、针阀、密封座、喷口。燃油经过高压油泵，通过管道传输到达高压油管，然后由喷嘴喷出。在高压油管工作的过程当中，燃油从高压油泵流向高压油管的压力与燃油从喷油嘴喷出时压力做对比，当燃油从高压油泵流出到高压油管时的压力与燃油在喷油嘴压力相比明显较大时，单向阀会开启，这时燃油才可以进入高压油管，完成一次工作循环，但是随着工作系统的反复运行，燃油在油管当中的压力会逐渐的发生变化，这时喷油嘴喷出的燃油量也会出现改变，因为喷油嘴主要由针阀，密封座和喷孔三个结构组成。当然有的压力满足要求时针阀升起则完成喷油工作，当燃油的压力并不满足于工作需求时针阀下降，喷油嘴不喷油，这时则需要考虑凸轮对于整个工作系统所产生的影响，凸轮的转动将会直接影响高压油管的体积和压力，起到了控制燃油密度的作用，想要实现高压油管的有效运作，保障高压油管内部的压力平衡，从凸轮入手，强化凸轮的控制力度也十分关键。

2  高压油泵的结构分析

一般而言对于高压油泵进行研究之前首先需要了解高压油泵的结构和不同结构对于高压油泵的性能影响，在对高压油泵的结构进行分析是我们着重需要先分析高压油泵内部的结构参数，对于结构参数的分析常常采用Simulink、GT-fuel、AVL-hydsim、 LMS-amesim等技术，通过仿真模拟来了解各个结构对于高压油泵性能产生的影响，并做出相对应的优化设计，通过对于结构参数的分析来选择相对应的优化控制方案，但是时常会忽略连续变工的控制和研究，缺乏对变量的参考和分析，所研究的控制策略也就缺乏实践效用，为了进一步加强对于高压油泵的控制分析，不断的优化控制手段，国内外也展开了大量的研究，如德国的PID 控制算法、INCA 在线监测等方式，其中PID 控制算法应用最为广泛，应用范围相对较广，经过大量的推广和完善也逐渐的成熟，但是仍旧存在着一些缺陷，为此本篇文章在研究和测算的过程当中还应用到了Simulink 和 AMESim模拟模型，以此来推动控制策略的完善和升级。通过设计控制策略（MATLAB/simulink）和一维流体仿真（AMESim）联合仿真（Freescale CodeWarrior）联合仿真生成代码（GW2.8TC HT）的方式分析在不同情况下应当如何采取对应的控制手段。

3  油泵压力计算

在对内燃机高压油管供喷平衡的动力分析过程当中，油泵的压力计算是首要的内容，需要明确燃油压力和密度之间的变化关系，这时相关工作人员需要了解燃油物态参数和压力之间的底层逻辑，进而有效地控制压力，保证压力平衡。在确定燃油压力和弹性模量之间的关系之后可以从燃油压力和密度联系和影响展开分析和研究，为了保证可以有效地计算燃油压力与密度之间的内在关系，可以暂排除油管温度的影响。结合1stopt软件，将压力变化和密度变化确定为E/p，利用下方公式进行计算。

E=1456.16+P/0.945-0.00228P

dP/dp=F（P）/r

P=e-{0.00228P+4.265ln（P+1456.16）-31.28}

4  活塞運动升程变化

在上文中也有所提及想要实现供喷动力平衡就需要强化凸轮的控制，凸轮是活塞泵的重要动力工作组件，也是控制整个高压油管供喷平衡的一个重要的基础。在对柱塞泵的运动分析过程当中首先应当确定额值转速，在额值算数背景下凸轮开始展开复刻性转动，由凸轮带动活塞，当凸轮在转动的过程当中转过最小向径时，柱塞缸内部会流入燃油，而当凸轮转向最大向径时，柱塞缸内部的压力上升，当柱塞缸内部压力达到100mp时展开供油工作，这样就完成了一次供油操作，以此循环往复完成有效控制，在对活塞运动的生成变化进行分析和研究的过程当中，首先需要明确凸轮的边缘曲线和角度之间的内在联系，然后在确定凸轮的边缘曲线和角度之后，引用下方公式。

H=2.41*cos（0.99a+0.01934）+4.826/1000

在此之后我们展开柱塞高度和进油时间的关系分析，假设当活塞运动达到最高点时，柱塞高度为H2在这里，我们根据实践调查将柱塞的最高点也就是H2，确定数值为7.239mm，当H2的数据为7.239mm时，柱塞腔容积为20mm3，假设柱塞腔总高度为H3，在计算得出H3数据为8.24mm时，我们分析假设如果H1的数据为2.413mm。柱塞运动达到下至点，也就是最短距离，因为柱塞运动为周期运动，所以柱塞从上至点到下止点经过一周期又回到原来位置，我们分析如果柱塞高度达到x时开始出油，而从上至点到x点时油泵不出油，在柱塞运动过程当中临界点。得出数据HX为2.724984788mm。

5  喷油量计算

在对喷油量计算的过程当中，我们需要着重考虑的则是喷嘴针阀的运动，喷嘴针阀是主要控制喷油量的重要组件，也是控制压力的一个重要模块。正因为针阀运动与活塞泵的控制系统进行有效配合，才可以让高压油管内部的供压得到有效平衡，基于此我们在对针阀的升程变化进行分析的过程当中，通过分析针阀头部和密封座的相对关系来确定出油量。

6  喷油质量控制分析

经过以上的数据计算和分析，再接下来需要考量的则是喷油质量的控制条件。可以利用独立系统控制的球形针阀头部向径的变化分析喷水燃油的量级，以此来分析喷油质量。

7  分析与讨论

在本次文章的分析和研究的过程当中我们通过整合了油泵压力、高压油管压力控制系统以及喷油量活塞运动的升程变化和喷油质量控制分析等相关的内容研究得出了高压油管燃油压力的影响因素，当燃油压力接近100mp时做出的反应和调整进行了简单的分析和探究，得出了凸轮的转速以及凸轮的控制节奏和控制方案，同时对喷嘴针阀进行了分析和研究，通过对喷嘴针阀和凸轮之间的内在联系，明确了在内燃机高压油管供喷平衡动力分析的过程当中两个重要的组件及凸轮和喷油嘴针阀，相关工作人员在工作开展的过程当中应当分析凸轮的转速、凸轮的角度和针阀的控制形成有效的控制系统，保证在高压油管实际工作的过程当中燃油从高压油泵向高压油管流经的压力与喷油嘴喷出时的压力形成有效平衡保障，内燃机高压油管供喷平衡。

本篇文章主要分析了在内燃机高压油管工作开展的过程当中供油平衡的动力问题，利用凸轮和柱塞的关键影响因素，分析了在高压油泵内变化的压力转变为高压油泵内燃油密度变化，利用凸轮转动引发系统体积变化与燃油密度相联系转变为用凸轮角速度及燃油体积密度，保证质量守恒，以此实现了高压油管内压力调整，经实验数据和仿真结果拟合检验该模型计算所得的供油周期与仿真结果拟合度相对较高，能够通过供油周期的控制实现高压油管内的压力调控，因此该模型具备着较高的实践应用价值，可以为内燃机供油压力平衡提供更多的帮助和思考，相关工作人员可以在实践工作开展的过程中通过凸轮、柱塞、针阀等关键部位的优化实现宏观控制，在数据对比的过程当中可以了解到当高压油管的压力值稳定在100时，本次研究的研究方案可以落实于实践当中，在确定额定转速的情况下，利用供喷关系的稳定性，提高高压油管工作的效率和质量，保障高压油管的性能，有效发挥提高运行的效率同时也提高运行的安全性，可以应用实践。

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