乙醇汽油数字式比例流量控制阀的设计和控制策略

　　0　引言

　　随着世界经济的快速发展,石油资源的日益紧张,乙醇汽油逐渐成为汽车燃料的主导。但是,乙醇汽油在使用过程中,逐渐暴露出一些问题,在解决这些问题时,一 种随车调和乙醇石油的方法可以作为众多解决方案之一。这种随车调和需要两个独立的供油管路供给汽油和乙醇,经过比例流量控制阀调和出最优比例的乙醇汽油, 供给发动机燃烧,使发动机的动力性、经济性和排放性更加优化。本文涉及的就是这种数字式比例流量控制阀的设计和控制策略。

　　1　数字式比例流量控制阀结构和工作原理

　　1.1　数字式比例流量控制阀的结构

　　数字式比例流量控制阀的结构见图1,主要由步进电机、机械式转换机构、比例阀3部分组成。

　　1.2　数字式比例流量控制阀的工作原理

　　步进电机7作为驱动源,通过机械式转换机构5将旋转角度转变为轴向位移,推动阀芯3移动,阀芯的两端开有轴向的双三角槽节流口。阀芯移动时,一端的节流口 逐渐地增大或减小,另一端就相应地减小或增大,这样,阀芯两端节流口的流量比例就逐渐增大或者减小。该阀可以实现燃料中乙醇含量在0～100%之间的调 节。

　　图1中,两种燃料的流入口为P1、P2,流出口为P3。

　　2　阀的设计

　　2.1　节流口形式的选择

　　不同节流口的流量特性可用下面的公式表示:

　　q=K·A·Δpm。…………………………(1)

　　式中:A——孔口或缝隙的过流面积;

　　Δp——孔口或缝隙的前后压差;

　　K——节流系数,由节流口几何形状及流体性质等因素决定;

　　m——由节流口形状和结构决定的指数,一般0.5≤m≤1。

　　由式(1)可知,对于一个节流口来说,当压差Δp一定时,改变节流口的过流面积就可以改变节流口的过流量。节流口是流量控制阀的关键,节流口的形式和其具体尺寸在很大程度上决定了流量控制阀的性能和效果。

　　该数字式比例流量控制阀采用轴向双三角槽式节流口,这种节流口水力半径较大,小流量时稳定性较好,节流口不易堵塞,可实现微量控制,而且对称的三角槽布置可平衡液压径向力。

　　双三角槽式节流口的过流面积计算公式为:

　　A=n·x²·sin²α·tanφ。…………………(2)

　　式中:n——三角槽式阀口的个数;

　　x——三角槽式阀口的开启量;

　　α——三角槽轴向角;