和往年一樣，A題還是如此。。。。
A題 高壓油管的壓力控制
燃油進入和噴出高壓油管是許多燃油發動機工作的基礎，圖1給出了某高壓燃油系統的工作原理，燃油經過高壓油泵從A處進入高壓油管，再由噴口B噴出。燃油進入和噴出的間歇性工作過程會導致高壓油管內壓力的變化，使得所噴出的燃油量出現偏差，從而影響發動機的工作效率。
圖1 高壓油管示意圖
問題1. 某型號高壓油管的內腔長度爲500mm，內直徑爲10mm，供油入口A處小孔的直徑爲1.4mm，通過單向閥開關控制供油時間的長短，單向閥每打開一次後就要關閉10ms。噴油器每秒工作10次，每次工作時噴油時間爲2.4ms，噴油器工作時從噴油嘴B處向外噴油的速率如圖2所示。高壓油泵在入口A處提供的壓力恆爲160 MPa，高壓油管內的初始壓力爲100 MPa。如果要將高壓油管內的壓力儘可能穩定在100 MPa左右，如何設置單向閥每次開啓的時長？如果要將高壓油管內的壓力從100 MPa增加到150 MPa，且分別經過約2 s、5 s和10 s的調整過程後穩定在150 MPa，單向閥開啓的時長應如何調整？
圖2 噴油速率示意圖
問題2. 在實際工作過程中，高壓油管A處的燃油來自高壓油泵的柱塞腔出口，噴油由噴油嘴的針閥控制。高壓油泵柱塞的壓油過程如圖3所示，凸輪驅動柱塞上下運動，凸輪邊緣曲線與角度的關係見附件1。柱塞向上運動時壓縮柱塞腔內的燃油，當柱塞腔內的壓力大於高壓油管內的壓力時，柱塞腔與高壓油管連接的單向閥開啓，燃油進入高壓油管內。柱塞腔內直徑爲5mm，柱塞運動到上止點位置時，柱塞腔殘餘容積爲20mm3。柱塞運動到下止點時，低壓燃油會充滿柱塞腔（包括殘餘容積），低壓燃油的壓力爲0.5 MPa。噴油器噴嘴結構如圖4所示，針閥直徑爲2.5mm、密封座是半角爲9°的圓錐，最下端噴孔的直徑爲1.4mm。針閥升程爲0時，針閥關閉；針閥升程大於0時，針閥開啓，燃油向噴孔流動，通過噴孔噴出。在一個噴油週期內針閥升程與時間的關係由附件2給出。在問題1中給出的噴油器工作次數、高壓油管尺寸和初始壓力下，確定凸輪的角速度，使得高壓油管內的壓力盡量穩定在100 MPa左右。
圖3 高壓油管實際工作過程示意圖
圖4 噴油器噴嘴放大後的示意圖
問題3. 在問題2的基礎上，再增加一個噴油嘴，每個噴嘴噴油規律相同，噴油和供油策略應如何調整？爲了更有效地控制高壓油管的壓力，現計劃在D處安裝一個單向減壓閥（圖5）。單向減壓閥出口爲直徑爲1.4mm的圓，打開後高壓油管內的燃油可以在壓力下回流到外部低壓油路中，從而使得高壓油管內燃油的壓力減小。請給出高壓油泵和減壓閥的控制方案。
圖5 具有減壓閥和兩個噴油嘴時高壓油管示意圖
注1. 燃油的壓力變化量與密度變化量成正比，比例係數爲Eρ
，其中ρ
爲燃油的密度，當壓力爲100 MPa時，燃油的密度爲0.850 mg/mm3。E
爲彈性模量，其與壓力的關係見附件3。
注2. 進出高壓油管的流量爲Q=CA2ΔPρ
，其中Q
爲單位時間流過小孔的燃油量（mm3/ms），C=0.85
爲流量係數，A
爲小孔的面積（mm2），ΔP
爲小孔兩邊的壓力差（MPa），ρ
爲高壓側燃油的密度（mg/mm3）。
附件1：凸輪邊緣曲線
附件2：針閥運動曲線
附件3：彈性模量與壓力的關係
想要資源的請關注公衆號： 在一起的足球
自動獲取資源和數十種經典算法，幫助各位提升自己
