[发明专利]气液流量数字微分控制系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及流量控制技术领域，特别涉及一种气液流量数字微分控制系统；可用于内燃机燃料（气体、液体）、热处理炉燃料、燃气（燃油）锅炉燃料、化工（气体、液体）配料的流量控制。

【背景技术】

目前内燃机绝大多数都是往复活塞式内燃机，往复活塞式内燃机最大功率与其排量大小直接相关。在往复式内燃机中，进液（气）量与活塞行程的上、下极限点的位置、活塞直径和活塞的行程等有关，而实际上活塞行程的上、下止点位置、活塞直径均是不能改变的，曲柄连杆机构是刚性的也不可调整的，因此这类往复活塞式传动机构的排气量都是固定的、不可变化的。但在内燃机设计过程中，一般都是按照最大的负载质量、最高允许的车速、最短时间的加速性能和最大的爬坡角度等极限指标来配置内燃机的功率。在此情况下，内燃机的最大功率虽然满足了机动车在上述极限负荷情况下的行驶要求,而实际上机动车在使用过程中，相当多的情形下并非都处于这种极限状态下,例如在市区内中低速行驶的机动车、空载或少载的行驶机动车等等。机动车在这种低负荷状态下行驶所需要的功率就比所配置的车用内燃机最大功率小的多，这就迫使内燃机只能在低转速、低负荷状态下工作。往复活塞式内燃机在低负荷和低转速工作状态所消耗的燃料和排气污染，要远远高于转速较高时和负荷较大的经济运行区域，这种内燃机的特性也是造成机动车用内燃机热效率低、污染严重的重要原因。因此，根据机动车实际使用过程中负荷的大小变化，适时调整内燃机的进液（气）量，从而调整内燃机的最大功率，使内燃机始终工作在相适应的功率范围和较低的油耗区域，才能从根本上消除内燃机在低负荷状态下燃油消耗高、污染严重的性能缺陷。

另外热处理炉、燃料燃气（燃油）、锅炉燃料、化工（气体、液体）配料流量液均是在最大功率下配置的，随着处理量和温度变化，其输入液（气）量也要适时调节，否则会造成燃烧不充分，效率下降等。

在传统的情况下，调节进液（气）量通常使用步进电机来改变阀门的开度，进而调节内燃机和燃气锅炉等的进液（气）量。步进电机调节，实际上是通过步进电机的运动来控制阀芯的旋转角度来实现的，而此种控制方法会形成两种致命的缺点，其一是阀芯旋转的角度无法精确控制；其二是调节过程中不能做到一步调节到位，要旋转到某一确定位置角度时，必须要经过相邻的角度才能到达，这就使内燃机和燃气锅炉不能始终工作在相适应的功率范围和较低的油耗区域。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种气液流量数字微分控制系统，使得在内燃机和燃气锅炉进液量调节过程中既能一次到位，而且能够做到精确调节。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气液流量数字微分控制系统，包括安装在被控制设备上的若干调节阀，所述若干调节阀由按照通流面积的大小依次编号的1号、2号…n号调节阀组成，各调节阀的通流面积分别为S₁，S₂，…S_n，其中n为阀号，所有调节阀的通流总面积为2^j-1，其中j为阀的总数；每个调节阀的面积从大到小排列或从小到大排列时，阀的面积组合成为一个等比数列，每个调节阀的面积从大到小排列时的公比为1/2，每个调节阀的面积从小到大排列时的公比为2。

本发明进一步的改进在于：S₁，S₂，…S_n为按照面积从大到小排列时，S_n=2S_n+1，n=1,2,…j，最后一个n号调节阀的通流面积为1个面积单位，即S_n=1。

本发明进一步的改进在于：S₁，S₂，…S_n为按照面积从小到大排列时，1号调节阀的通流面积为1个面积单位，即S₁=1，S_n=1/2S_n+1，n=1,2,…j。

本发明进一步的改进在于：1号、2号…n号调节阀分别对应二进制码的控制信号的每一位，每个调节阀打开状态为“1”，关闭状态为“0”；将1号、2号…n号调节阀的开启面积转换为二进制数，如果存在小数，则将小数四舍五入取整，二进制数的位数应与调节阀的个数相等，如果不等，从二进制的首位开始补“0”，直到位数相等为止。

本发明进一步的改进在于：各调节阀的开启状态使用二进制数的“0”和“1”表达，“0”表示关闭状态，“1”表示开启状态。

本发明进一步的改进在于：最小一个调节阀的开启面积为1个面积单位。