[發明專利]氣液流量數字微分控制系統

有效

• 申請號: 201210385174.5
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102890513A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 曹兵
• 申請（專利權）人: 曹兵
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

【技術領域】

本發明涉及流量控制技術領域，特別涉及一種氣液流量數字微分控制系統；可用于內燃機燃料（氣體、液體）、熱處理爐燃料、燃氣（燃油）鍋爐燃料、化工（氣體、液體）配料的流量控制。

【背景技術】

目前內燃機絕大多數都是往復活塞式內燃機，往復活塞式內燃機最大功率與其排量大小直接相關。在往復式內燃機中，進液（氣）量與活塞行程的上、下極限點的位置、活塞直徑和活塞的行程等有關，而實際上活塞行程的上、下止點位置、活塞直徑均是不能改變的，曲柄連桿機構是剛性的也不可調整的，因此這類往復活塞式傳動機構的排氣量都是固定的、不可變化的。但在內燃機設計過程中，一般都是按照最大的負載質量、最高允許的車速、最短時間的加速性能和最大的爬坡角度等極限指標來配置內燃機的功率。在此情況下，內燃機的最大功率雖然滿足了機動車在上述極限負荷情況下的行駛要求,而實際上機動車在使用過程中，相當多的情形下并非都處于這種極限狀態下,例如在市區內中低速行駛的機動車、空載或少載的行駛機動車等等。機動車在這種低負荷狀態下行駛所需要的功率就比所配置的車用內燃機最大功率小的多，這就迫使內燃機只能在低轉速、低負荷狀態下工作。往復活塞式內燃機在低負荷和低轉速工作狀態所消耗的燃料和排氣污染，要遠遠高于轉速較高時和負荷較大的經濟運行區域，這種內燃機的特性也是造成機動車用內燃機熱效率低、污染嚴重的重要原因。因此，根據機動車實際使用過程中負荷的大小變化，適時調整內燃機的進液（氣）量，從而調整內燃機的最大功率，使內燃機始終工作在相適應的功率范圍和較低的油耗區域，才能從根本上消除內燃機在低負荷狀態下燃油消耗高、污染嚴重的性能缺陷。

另外熱處理爐、燃料燃氣（燃油）、鍋爐燃料、化工（氣體、液體）配料流量液均是在最大功率下配置的，隨著處理量和溫度變化，其輸入液（氣）量也要適時調節，否則會造成燃燒不充分，效率下降等。

在傳統的情況下，調節進液（氣）量通常使用步進電機來改變閥門的開度，進而調節內燃機和燃氣鍋爐等的進液（氣）量。步進電機調節，實際上是通過步進電機的運動來控制閥芯的旋轉角度來實現的，而此種控制方法會形成兩種致命的缺點，其一是閥芯旋轉的角度無法精確控制；其二是調節過程中不能做到一步調節到位，要旋轉到某一確定位置角度時，必須要經過相鄰的角度才能到達，這就使內燃機和燃氣鍋爐不能始終工作在相適應的功率范圍和較低的油耗區域。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種氣液流量數字微分控制系統，使得在內燃機和燃氣鍋爐進液量調節過程中既能一次到位，而且能夠做到精確調節。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種氣液流量數字微分控制系統，包括安裝在被控制設備上的若干調節閥，所述若干調節閥由按照通流面積的大小依次編號的1號、2號…n號調節閥組成，各調節閥的通流面積分別為S₁，S₂，…S_n，其中n為閥號，所有調節閥的通流總面積為2^j-1，其中j為閥的總數；每個調節閥的面積從大到小排列或從小到大排列時，閥的面積組合成為一個等比數列，每個調節閥的面積從大到小排列時的公比為1/2，每個調節閥的面積從小到大排列時的公比為2。

本發明進一步的改進在于：S₁，S₂，…S_n為按照面積從大到小排列時，S_n=2S_n+1，n=1,2,…j，最后一個n號調節閥的通流面積為1個面積單位，即S_n=1。

本發明進一步的改進在于：S₁，S₂，…S_n為按照面積從小到大排列時，1號調節閥的通流面積為1個面積單位，即S₁=1，S_n=1/2S_n+1，n=1,2,…j。

本發明進一步的改進在于：1號、2號…n號調節閥分別對應二進制碼的控制信號的每一位，每個調節閥打開狀態為“1”，關閉狀態為“0”；將1號、2號…n號調節閥的開啟面積轉換為二進制數，如果存在小數，則將小數四舍五入取整，二進制數的位數應與調節閥的個數相等，如果不等，從二進制的首位開始補“0”，直到位數相等為止。

本發明進一步的改進在于：各調節閥的開啟狀態使用二進制數的“0”和“1”表達，“0”表示關閉狀態，“1”表示開啟狀態。

本發明進一步的改進在于：最小一個調節閥的開啟面積為1個面積單位。