摘要： 　　在車用柴油動力裝置中，VE型分配噴油泵應用越來越廣泛，在發動機工作過程中，回油螺釘與系統溫度、泵腔壓力等很多因素都有關系，本文論述了優化回油螺釘流量孔對于控制VE泵回油溫度及泵腔內壓力的必要性，并利用流體力學原理和相關程序來優化回油螺釘的孔徑，本文的結論對于提高安裝有VE泵的發動機的性能具有幫助。 關鍵詞： VE型分配噴油泵 回油螺釘的孔徑 溫度和泵腔壓力 程序 Abstract: This article is focused on the research and improvement in overflow restriction . VE distribute fuel injection pump has be apply very extensive in the auto diesel engine. When the engine is working , The overflow restriction has close relationship with system temperature 、pump pressure etc. The article just analyze the effect of return fuel temperature in the VE pump and the necessity of controlling the temperature.The optimization of it using of hydromechanical theory and some program can improve the characteristic of the auto diesel engine. Key words: VE distribute fuel injection pump；return fuel bolt aperture；pump pressure；program 0 引言 　　小型、高速、多缸柴油機作為車用動力裝置，近年來得到了迅速發展，使得VE型分配泵得到了優先的采用。在對安裝有VE泵的柴油機進行性能試驗時，必須要使油泵溫度控制在一定的范圍內。其原因體現在以下幾個方面: (1) VE泵完全用柴油潤滑。若柴油溫度過低，則粘性增大，使各個運動零部件消耗的功率增加；溫度過高，則會產生潤滑不足，影響可靠性； (2) VE泵油腔壓力較高，而柴油溫度對密封元件及密封性有直接的影響； (3) 柴油溫度影響到噴油過程、霧化性等方面，從而影響柴油機性能； (4) VE泵設計回油量隨轉速上升而增加(見圖1)。 其原因是把柴油作為一種冷卻介質，使各零件的工作溫度不致太高，保證正常的配合間隙，根據試驗 （n：轉速、Q：回油油量），上式由圖示曲線擬合得出。基于以上原因，在油泵試驗時必須考慮回油溫度。而回油溫度很大程度上取決于回油量的大小。 一 回油螺釘的數學模型 　　柴油從回油孔流出時，根據流動的特性，在回油孔口外面發生收縮，形成一個收縮斷面S-S，在斷面處的流動可認為是緩變流動。 　　在實際的電控分配泵開發過程中，如右圖2所示回油螺釘的回油孔直徑小于0.1H，螺釘壁厚2mm 因此在優化計算時看作薄壁小孔。 　　建立如圖3所示的數學模型 　　以通過孔口中心的水平面為基準面，對斷面1-1和S-S列伯諾里方程 　　柴油的密度和運動粘度隨環境溫度變化較大，考慮數學模型的簡化，因此假設孔口的各系數為定值如下： 　　根據試驗和對發動機在實際工況下的測量我們可以得出在不同轉速下的回油流量的理論值，當油泵轉速n為250r/min時，回油流量Q為l0L/h，n為1000r/min時，Q為18. 2L/h ，n為2000r/min時，Q為23. 3L/h，n為2500r/min時，Q為24. 1L/h。由此可見，在不同的油泵轉速下，VE泵需要不同的冷卻流量。隨著發動機轉速的提高，各零件的運動摩擦加劇，油泵溫度也越高，因而需要有更大的回油流量來帶走油泵產生的熱量。 從圖4可以查出在一定溫度和轉速下柴油冷卻必須帶走的熱量W=900kJ/h (考慮大氣溫度為30℃)。 　　下面我們來分析△p這個參數, △p主要與小孔內外的壓力差（p-p_s）有關,而p在油泵工作過程中就等于泵腔內的壓力，這個壓力和調壓閥的彈簧剛度有一定的線性關系，同時要從油泵柱塞的供油速度特性和整個油泵的密封性能兩方面來考慮：壓力過大,油泵的密封性差，各個零部件以及總成的可靠性下降；壓力太小柱塞的供油特性會在高轉速時出現下降趨勢。 　　因此泵腔內 壓力p的選擇必須合適。p_s可以認同為小孔外的壓力，由于燃油從回油螺釘的回油孔出來后直接流回油箱，因而可以認為它等于1atm。根據匹配過程中選用的調壓閥彈簧的剛度k（這個剛度可根據具體的柴油機要求通過試驗手段得到）可以得出泵腔內壓力 0.2＜ ≤0.9Mpa （4） P=0.2+0.4*10^-3n (5) 　　（0.2由調壓閥彈簧的預緊力決定，0.4*10^-3是調壓閥彈簧的剛度，兩者都是設計參數）僅僅考慮上述兩個因素還不能確定，因為在實際工作過程中，溫度和壓力的變化對柴油密度有著很大的影響： 　　式中C1表示柴油在15℃、1atm下的柴油密度，C2、C3、C4、和C5是柴油在不同溫度和壓力下的系數，并且存在關系： 在實際工作中VE型分配泵的回油溫度控制在55℃以下。 歸納以上的分析，我們可以寫出下列一系列的相關方程： 再由回油量經驗方程(1)和(5)我們又能得出： 綜合以上各式并化簡,可得出: 優化的對象為截面積A_x,選定的變量為x₁: 泵腔內 壓力p，x₂: 回油量Q； 二 程序優化 　　在以上理論推導給出了邊界條件后，由程序來完成對流量孔的優化： #include "math.h" void mopb(int n,int nc,int ne,float *x0,float *varlb0,float *varub0); void fnt(float *x,float *f,float *g); void dgrad(float *x,float **dg); void main(void) { int n,nc,ne; float x0[3],varlb0[3],varub0[3]; n=2; nc=2; ne= 0; x0[0]=0.5; x0[1]=0.015; varlb0[0]=0.2; varlb0[1]=0.01; varub0[0]=0.9; varub0[1]=0.022; mopb(n,nc,ne,x0,varlb0,varub0); } void fnt(float *x,float *f,float *g) { *f=104.4*x[1]/sqrt(x[0]-0.1); g[0]=10-(0.53-0.00045*log(x[0]+17.5))/x[1]; g[1]=0.001875*pow((x[0]-0.2),2)-88125*(x[0]-0.2)-6.75+x[1]; } /********************************************************/ /* Name : dgrad */ /* Function : User provide gradient */ /********************************************************/ void dgrad(x,dg) float *x, **dg; { dg[0][0] = -52.2*x[1]/sqrt(pow((x[0]-0.1),3)); dg[0][1] = 104.4/sqrt(x[0]-0.1); dg[1][0] = 0.00045/x[1]/(x[0]+17.5); dg[1][1] = (0.53-0.00045*log(x[0]+17.5))/x[1]/x[1]; dg[2][0] = 0.00375*(x[0]-0.2)-88125; dg[2][1] = 1; 　　對采用VE泵的柴油機進行性能試驗時，控制VE泵回油溫度是必要的。通過理論推導后，由程序得出小孔最小截面積為1.167mm2,即最小半徑為0.6mm，這與我們在實際使用中的經驗值基本吻合。回油螺釘流量孔的優化，對于控制系統各組成部分的良好匹配、提高回油溫度控制精度、提高發動機性能具有幫助。 參考文獻 [1] 趙士林.九十年代內燃機[M].上海:上海交通大學出版社,1992 [2] 列洪林.中國內燃機[M].北京:機械工業出版社,1992 [3]《內燃機臺架試驗辦法》GB1105•2—87 [4] 菲尼莫（美）.流體力學及其工程應用[M].北京:清華大學出版社,2003