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近年来,我国愈加重视新能源的开发和节能减排技术,这对燃气机技术水平的提高也提出了新的要求。目前国内燃气发电机组所用的燃气供给系统多为单点喷射或混合器,也有单位尝试过采用时间控制式多点喷射技术,但是存在缸内混合气不均匀的现象。课题组前期提出了压力控制式多点喷射技术,但是由于没有合适的压力调节阀,而难以实际应用。本文开发了一种燃气发动机动圈式燃气压力调节阀,可实现气轨压力的迅速、精准调节。
本课题围绕燃气发动机动圈式燃气压力调节阀的开发,完成了以下几项工作:
依据压力控制式多点喷射系统的需求,分析了气动调节阀、液动调节阀和电磁驱动调节阀等各种驱动方式,以及先导阀和直动阀的控制特点。提出了动圈式电磁驱动的直动阀的设计思路,通过对阀门驱动机构的耦合方程分析,确定了阀门的设计方案。
进行了阀门机械结构的设计,阀门将密封和流通面积调节功能分开设计,提高了阀门可控性。完成了阀门各部件的加工,采用了Halbach的磁体排列方式,优化了永磁体磁场的结构。
开发了用于阀门驱动的控制系统,根据动圈式燃气压力控制阀的控制特性,提出了基于DMC控制算法调整轨压和基于PID控制算法稳定轨压的控制策略;并基于Simulink仿真工具分别建立了基于两种控制算法的阀门动子机构控制模型并进行了响应特性仿真。仿真结果表明,基于DMC控制算法可提高调节速度,从而可实现更迅速的压力调节。基于仿真结果开发了应用于阀门驱动的控制软件。
在模拟试验台上,对比了先导式膜片压力控制阀和动圈式燃气压力调节阀的压力调节效果,并优化了控制策略;实验结果验证了动圈式调节阀和控制系统的有效性。该调节阀的开发,为今后压力控制式多点喷射系统的进一步研究奠定了基础。
本课题围绕燃气发动机动圈式燃气压力调节阀的开发,完成了以下几项工作:
依据压力控制式多点喷射系统的需求,分析了气动调节阀、液动调节阀和电磁驱动调节阀等各种驱动方式,以及先导阀和直动阀的控制特点。提出了动圈式电磁驱动的直动阀的设计思路,通过对阀门驱动机构的耦合方程分析,确定了阀门的设计方案。
进行了阀门机械结构的设计,阀门将密封和流通面积调节功能分开设计,提高了阀门可控性。完成了阀门各部件的加工,采用了Halbach的磁体排列方式,优化了永磁体磁场的结构。
开发了用于阀门驱动的控制系统,根据动圈式燃气压力控制阀的控制特性,提出了基于DMC控制算法调整轨压和基于PID控制算法稳定轨压的控制策略;并基于Simulink仿真工具分别建立了基于两种控制算法的阀门动子机构控制模型并进行了响应特性仿真。仿真结果表明,基于DMC控制算法可提高调节速度,从而可实现更迅速的压力调节。基于仿真结果开发了应用于阀门驱动的控制软件。
在模拟试验台上,对比了先导式膜片压力控制阀和动圈式燃气压力调节阀的压力调节效果,并优化了控制策略;实验结果验证了动圈式调节阀和控制系统的有效性。该调节阀的开发,为今后压力控制式多点喷射系统的进一步研究奠定了基础。