本發明專利技術公開了一種氣體流量控制方法及發動機系統，涉及發動機進氣流量控制技術領域。該氣體流量控制方法通過獲取拉瓦爾管的前腔室的壓力和出口的壓力，計算前腔室的壓力與出口的壓力的比值，判斷前腔室的壓力與出口的壓力的比值是否在目標壓力比值范圍內，若是，則通過壓力解耦模塊將出口與用于調節前腔室的壓力的壓力調節機構解耦。若否，則通過壓力解耦模塊將出口與壓力調節機構耦合，并控制氣體的流通方向，以使前腔室的壓力與出口的壓力的比值達到目標壓力比值范圍內，進而使得拉瓦爾管的氣體達到超音速狀態，保證前腔室的壓力穩定或隨發動機進氣管壓力波動進行調節，使得氣體流量控制精度更高。
2、目前，流量閥通常設置兩級調節機構，一級調節機構用于調節閥內腔體內的壓力，二級調節機構控制閥芯的位移，進而控制文丘里管的喉口截面積，達到改變氣體流通面積的目的，通過對腔體內壓力的調節使通過文丘里管的氣體達成超音速狀態，通過對文丘里管喉口截面積的控制，達成對氣體流量的控制。但是一級調節機構采用一級電機執行器會增加產品成本，而且會對二級電機執行器的反饋系統磁場產生干擾，影響二級電機執行器的控制精度。現有技術中為解決上述問題，通過設置機械機構驅動的壓力調節機構使腔體內的壓力參數保持穩定，文丘里管出口的氣體壓力直接反饋作用于壓力調節機構，但是文丘里管出口的氣體壓力在穩態工況下受常規壓力波動(發動機進氣管并未發生壓力波動)影響會發生波動，進而也會反饋到壓力調節機構的調節控制中，導致腔內氣體擾動，擾動的氣體會造成壓力波動，需要通過電磁執行機構的閥桿位置來控制文丘里管喉口處截面積進行流量補償，這樣會影響系統的流量控制精度，也會對于控制提出更高要求。
1、本專利技術的目的在于提供一種氣體流量控制方法及發動機系統，以實現拉瓦爾管的入口壓力在穩態工況下穩定，在瞬態變化工況下隨拉瓦爾管的出口壓力變化進行調節，使得氣體流量控制精度更高。
>2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：3、氣體流量控制方法，用于控制發動機的進氣流量，所述發動機的進氣管與流量閥連接，所述流量閥包括閥體、拉瓦爾管和壓力解耦模塊，所述閥體的進氣口通過壓力調節機構與前腔室連通，所述拉瓦爾管的入口與所述前腔室連通，所述拉瓦爾管的出口與所述發動機的進氣管連通，所述壓力解耦模塊設于所述出口和所述壓力調節機構之間，所述氣體流量控制方法包括以下步驟：
4、獲取所述前腔室的壓力和所述出口的壓力，并計算所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值；
5、判斷所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值是否在目標壓力比值范圍內；
6、若是，則通過所述壓力解耦模塊將所述出口與所述壓力調節機構解耦；若否，則通過所述壓力解耦模塊將所述出口與所述壓力調節機構耦合，并控制氣體的流通方向，以使所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值達到所述目標壓力比值范圍內。
7、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，所述壓力解耦模塊包括第一電磁閥、第一單向閥、第二電磁閥和第二單向閥，所述出口與所述壓力調節機構之間并聯設置有第一氣體反饋通路和第二氣體反饋通路，所述第一電磁閥和所述第一單向閥設置于所述第一氣體反饋通路，所述第二電磁閥和所述第二單向閥設置于所述第二氣體反饋通路；
8、控制所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均關閉，能將所述出口與所述壓力調節機構解耦；控制所述第一電磁閥和所述第二電磁閥其中一個打開，能將所述出口與所述壓力調節機構耦合。
9、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，所述目標壓力比值范圍在設定壓力最高限值和設定壓力最低限值之間，根據所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值和所述設定壓力最高限值或所述設定壓力最低限值的關系控制氣體的流通方向。
10、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，若所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值大于所述設定壓力最高限值，則通過所述壓力解耦模塊將所述出口與所述壓力調節機構耦合，并控制氣體自所述壓力調節機構流向所述出口。
11、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，所述壓力調節機構包括通過隔膜分隔的調壓器活門腔和調壓器彈簧腔，所述調壓器活門腔內設置有控制所述進氣口開度的調壓器活門；
12、當所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值大于所述設定壓力最高限值時，控制所述第二電磁閥打開，所述調壓器彈簧腔通過所述第二氣體反饋通路與所述出口連通，在所述出口的氣體壓力的作用下，所述調壓器彈簧腔內的氣體通過所述第二單向閥流向所述出口，所述調壓器彈簧腔的壓力減小，所述隔膜帶動所述調壓器活門向靠近所述調壓器彈簧腔的方向移動，所述進氣口的開度減小，進而所述前腔室的壓力減小，直至所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值達到目標壓力比值范圍內，控制所述第二電磁閥關閉。
13、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，若所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值小于所述設定壓力最低限值，則通過所述壓力解耦模塊將所述出口與所述前腔室耦合，并控制氣體自所述出口流向所述壓力調節機構。
14、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，當所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值小于所述設定壓力最低限值時，控制所述第一電磁閥打開，所述出口的氣體通過所述第一單向閥流向所述調壓器彈簧腔，通過所述隔膜壓縮所述調壓器活門腔，所述隔膜帶動所述調壓器活門向遠離所述調壓器彈簧腔的方向移動，所述進氣口的開度增大，進而所述前腔室的壓力增大，直至所述前腔室的壓力與所述出口的壓力的比值達到目標壓力比值范圍內，控制所述第一電磁閥關閉。
15、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，所述前腔室的壓力通過第一壓力傳感器獲取，所述出口的壓力通過第二壓力傳感器獲取或通過所述發動機的進氣管的壓力減去壓力損耗獲取。
16、作為氣體流量控制方法的一個可選方案，通過調節所述出口的氣體流量調節所述出口的壓力，所述出口的氣體流量通過調節所述拉瓦爾管的喉口截面積調節。
17、發動機系統，其包括發動機的進氣管和流量閥，所述流量閥采用如以上任一方案所述的氣體流量控制方法控制發動機的進氣流量。
18、本專利技術的有益效果：
19、本專利技術提供的氣體流量控制方法，通過獲取拉瓦爾管的前腔室的壓力和出口的壓力，計算前腔室的壓力與出口的壓力的比值，判斷前腔室的壓力與出口的壓力的比值是否在目標壓力比值范圍內，若是，說明此時前腔室的壓力能夠使拉瓦爾管的氣體達到超音速狀態，需使前腔室的壓力保持穩定，為避免前腔室的壓力受出口的常規壓力波動的影響，通過壓力解耦模塊將出口與用于調節前腔室的壓力的壓力調節機構解耦。若否，說明此時為瞬態變化工況，需要前腔室的壓力隨出口壓力變化進行調節，以使拉瓦爾管的氣體達到超音速狀態，通過壓力解耦模塊將出口與壓力調節機構耦合，并控制氣體的流通方向，以使前腔室的壓力與出口的壓力的比值達到目標壓力比值范圍內，進而使得拉瓦爾管的氣體達到超音速狀態。本專利技術提供的氣體流量控制方法，能夠根據前腔室的壓力與出口的壓力的比值是否達到目標壓力范圍內，通過壓力解耦模塊將出口與壓力調節機構解耦或耦合，保證前腔室的壓力穩定或隨發動機進氣管壓力波動進行調節，使得氣體流量控制精度更高。
20、本專利技術提供的發動機系統，將發動機進氣管與流量閥的出口連接，采用上述氣體流量控制方法控制進入發動機的氣體流量，能夠實現發動機進氣的精準穩定控制。
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【技術保護點】
1.氣體流量控制方法，用于控制發動機的進氣流量，所述發動機的進氣管與流量閥連接，其特征在于，所述流量閥包括閥體(1)、拉瓦爾管(3)和壓力解耦模塊(4)，所述閥體(1)的進氣口(11)通過壓力調節機構(2)與前腔室(12)連通，所述拉瓦爾管(3)的入口(31)與所述前腔室(12)連通，所述拉瓦爾管(3)的出口(32)與所述發動機的進氣管連通，所述壓力解耦模塊(4)設于所述出口(32)和所述壓力調節機構(2)之間；所述氣體流量控制方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的氣體流量控制方法，其特征在于，所述壓力解耦模塊(4)包括第一電磁閥(41)、第一單向閥(42)、第二電磁閥(43)和第二單向閥(44)，所述出口(32)與所述壓力調節機構(2)之間并聯設置有第一氣體反饋通路(13)和第二氣體反饋通路(14)，所述第一電磁閥(41)和所述第一單向閥(42)設置于所述第一氣體反饋通路(13)，所述第二電磁閥(43)和所述第二單向閥(44)設置于所述第二氣體反饋通路(14)；
3.根據權利要求2所述的氣體流量控制方法，其特征在于，所述目標壓力比值范圍在設定壓力最高限值和設定壓力最低限值之間，根據所述前腔室(12)的壓力與所述出口(32)的壓力的比值和所述設定壓力最高限值或所述設定壓力最低限值的關系控制氣體的流通方向。
4.根據權利要求3所述的氣體流量控制方法，其特征在于，若所述前腔室(12)的壓力與所述出口(32)的壓力的比值大于所述設定壓力最高限值，則通過所述壓力解耦模塊(4)將所述出口(32)與所述壓力調節機構(2)耦合，并控制氣體自所述壓力調節機構(2)流向所述出口(32)。
5.根據權利要求4所述的氣體流量控制方法，其特征在于，所述壓力調節機構(2)包括通過隔膜(22)分隔的調壓器活門腔和調壓器彈簧腔，所述調壓器活門腔內設置有控制所述進氣口(11)開度的調壓器活門(21)；
6.根據權利要求5所述的氣體流量控制方法，其特征在于，若所述前腔室(12)的壓力與所述出口(32)的壓力的比值小于所述設定壓力最低限值，則通過所述壓力解耦模塊(4)將所述出口(32)與所述前腔室(12)耦合，并控制氣體自所述出口(32)流向所述壓力調節機構(2)。
7.根據權利要求6所述的氣體流量控制方法，其特征在于，當所述前腔室(12)的壓力與所述出口(32)的壓力的比值小于所述設定壓力最低限值時，控制所述第一電磁閥(41)打開，所述出口(32)的氣體通過所述第一單向閥(42)流向所述調壓器彈簧腔，通過所述隔膜(22)壓縮所述調壓器活門腔，所述隔膜(22)帶動所述調壓器活門(21)向遠離所述調壓器彈簧腔的方向移動，所述進氣口(11)的開度增大，進而所述前腔室(12)的壓力增大，直至所述前腔室(12)的壓力與所述出口(32)的壓力的比值達到目標壓力比值范圍內，控制所述第一電磁閥(41)關閉。
8.根據權利要求1所述的氣體流量控制方法，其特征在于，所述前腔室(12)的壓力通過第一壓力傳感器獲取，所述出口(32)的壓力通過第二壓力傳感器獲取或通過所述發動機的進氣管的壓力減去壓力損耗獲取。
9.根據權利要求1所述的氣體流量控制方法，其特征在于，通過調節所述出口(32)的氣體流量調節所述出口(32)的壓力，所述出口(32)的氣體流量通過調節所述拉瓦爾管(3)的喉口截面積調節。
10.發動機系統，其特征在于，包括發動機的進氣管和流量閥，所述流量閥采用如權利要求1-9任一項所述的氣體流量控制方法控制發動機的進氣流量。
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【技術特征摘要】
1.氣體流量控制方法，用于控制發動機的進氣流量，所述發動機的進氣管與流量閥連接，其特征在于，所述流量閥包括閥體(1)、拉瓦爾管(3)和壓力解耦模塊(4)，所述閥體(1)的進氣口(11)通過壓力調節機構(2)與前腔室(12)連通，所述拉瓦爾管(3)的入口(31)與所述前腔室(12)連通，所述拉瓦爾管(3)的出口(32)與所述發動機的進氣管連通，所述壓力解耦模塊(4)設于所述出口(32)和所述壓力調節機構(2)之間；所述氣體流量控制方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的氣體流量控制方法，其特征在于，所述壓力解耦模塊(4)包括第一電磁閥(41)、第一單向閥(42)、第二電磁閥(43)和第二單向閥(44)，所述出口(32)與所述壓力調節機構(2)之間并聯設置有第一氣體反饋通路(13)和第二氣體反饋通路(14)，所述第一電磁閥(41)和所述第一單向閥(42)設置于所述第一氣體反饋通路(13)，所述第二電磁閥(43)和所述第二單向閥(44)設置于所述第二氣體反饋通路(14)；
3.根據權利要求2所述的氣體流量控制方法，其特征在于，所述目標壓力比值范圍在設定壓力最高限值和設定壓力最低限值之間，根據所述前腔室(12)的壓力與所述出口(32)的壓力的比值和所述設定壓力最高限值或所述設定壓力最低限值的關系控制氣體的流通方向。
4.根據權利要求3所述的氣體流量控制方法，其特征在于，若所述前腔室(12)的壓力與所述出口(32)的壓力的比值大于所述設定壓力最高限值，則通過所述壓力解耦模塊(4)將所述出口(32)與所述壓力調節機構(2)耦合，并控制氣體自所述壓力調節機構(2)流向所述出口(32)。
5.根據權利要求4所述的氣體流量控制方法，其特征在于，所述壓力調節機構(...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曲明帥，張霞，張勇，袁東東，萬欣，
申請(專利權)人：濰柴動力股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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