电控旋转EGR控制阀开发及控制系统研究

摘要

EGR(废气再循环)系统是目前公认的降低柴油机NOx(氮氧化物)排放的有效措施。EGR阀是EGR系统的关键部件,其性能好坏对降低柴油机NOx的排放方面有着重要的影响。
　　 本文以电控旋转EGR阀及电控系统为研究对象,借助CAD设计方法、simulink仿真技术、PID和PWM控制理论和实验技术,结合电子技术和微机技术,着重研究了电控旋转EGR阀的结构和性能、理论模型和稳、动态特性、控制策略、电控系统,解决了电控旋转EGR阀结构、仿真和控制方面的关键技术,形成了EGR阀产品和控制系统。
　　 样品的流量、升程、电气特性等方面的试验和EGR系统台架试验结果表明:设计的阀具有优良的性能,电控系统运行稳定,NOx控制效果明显。
　　 研究成果有助于我国自主开发EGR系统,提高EGR技术水平,取得主要成果如下:
　　 1)利用三维CAD技术对其驱动电磁铁、回位弹簧、换向机构、气门组件、阀体及总体进行了结构设计；利用运动换向机构将旋转运动转换为直线运动,防止废气污染物对阀片的粘滞,提高了阀的可靠性及响应速度。
　　 2)建立了该EGR阀的数学模型和simulink仿真模型。提出了将难以具体量化的轴旋转摩擦阻力矩(包括轴承)、气门杆上升过程阻力矩、横轴运动产生阻力矩、废气冲击阻力矩、铁芯涡流和磁滞等力矩等合成表示为开度和角速度的线性函数,并成功模拟出函数系数值。仿真计算结果表明该阀具有良好的稳态和动态特性。
　　 3)研制了EGR阀的独立控制系统,实现EGR开度位置的闭环控制,进一步提高了EGR率的控制精度。