变组分低热值气体燃料绿色高效燃烧用电磁直驱喷射系统补偿控制研究

In order to full use of non-conventional energy and green burn various components and low calorific value gas fuel, injection system compensation control mechanism research for green and high efficient burning various components and low calorific value gas fuel is presented in the project. Aiming to the urgent problems of the research, such as temperature rise suppression characteristics of electromagnetic linear actuator, multi-field coupling characteristics of fuel pre-injection chamber, convergence matching mechanism of various components fuel and parameters matching mechanism of high-quality thermodynamic cycle, the methods of theoretical analysis, numerical simulation and experiment are adopted. The temperature rise mechanism of electromagnetic linear actuator, mapping theory between injection system parameters and fuel component flow characteristics, the influence rules of combustion quality with coupling relationship among system parameters and parameter optimization theory of mixed gas high-quality combustion are deeply researched. In order to obtain the better research results, the models of kinetics, three-dimensional coupling, combustion analysis and emission analysis are built. And then, the combination researches of simulation and experiment will be completed. Formulate control method of electromagnetic direct-drive injection device with non-linear output compensation. Build various component flow characteristics mechanism of low calorific value gas fuel. Obtain mixed gas convergence matching method for high-quality combustion of various components fuel. And search optimal parameter matching method of high-quality thermodynamic cycle. In the last, a class of compensation control methods for electromagnetic direct-drive injection system can be formed. This fundamental research has an important signification for enriching and developing the technological advances of heavy-duty gas engine.

为充分利用低热值非常规能源、绿色燃烧变组分低热值气体燃料，本项目提出研究变组分低热值气体燃料的绿色高效燃烧用喷射系统的补偿控制机理。针对项目急需解决的电磁直线执行器温升特性、燃料预喷室多场耦合特性、变组分燃料趋同配比机制和高品质热力循环参数匹配机理等关键问题，采用理论分析、数值模拟和试验相结合的方法，深入研究电磁直线执行器的温升机理、喷射系统参数与燃料组分流量特性间的映射理论、系统控制参数间的耦合关系对燃料燃烧品质的影响规律，以及混合气高品质燃烧的参数优化理论。建立相应的动力学、三维耦合、燃烧分析和排放分析模型并结合试验研究结果，制定电磁直驱喷射装置非线性输出补偿的控制方法，建立低热值气体燃料变组分流量特性机制，获取变组分燃料高品质燃烧的混合气趋同配比方法，寻求较优的高品质热力循环参数匹配方法，最终形成一类电控喷射系统的补偿控制方法，对丰富并推动大功率气体发动机的技术进步有重要的科学意义。

为充分利用低热值非常规能源、绿色燃烧变组分低热值气体燃料，本项目提出研究变组分低热值气体燃料的绿色高效燃烧用喷射系统的补偿控制机理。针对项目急需解决的电磁直线执行器温升特性、燃料预喷室多场耦合特性、变组分燃料趋同配比机制和高品质热力循环参数匹配机理等关键问题，采用理论分析、数值模拟和试验相结合的方法，深入研究了电磁直线执行器的温升机理、喷射系统参数与燃料组分流量特性间的映射理论、系统控制参数间的耦合关系对燃料燃烧品质的影响规律，以及混合气高品质燃烧的参数优化理论。建立了相应的动力学、三维耦合、燃烧分析和排放分析模型并结合试验研究结果，制定了电磁直驱喷射装置非线性输出补偿的控制方法，建立了低热值气体燃料变组分流量特性机制，获取了变组分燃料高品质燃烧的混合气趋同配比方法，寻求较优的高品质热力循环参数匹配方法，最终形成了一类电控喷射系统的补偿控制方法，对丰富并推动大功率气体发动机的技术进步有重要的科学意义。.应用本项目成果的电控多点喷射的大功率气体燃料发动机标定转速1000r/min下的功率较原机提高了5.29%，燃气消耗率在各负荷状态下大幅降低，下降幅度可达7.5%；各缸均匀性明显改善，改善效果超过10%。该项目发表论文43篇（均标注基金号），其中SCI检索论文19篇、中文卓越期刊论文2篇；授权发明专利10件。依托该项目，获得中国发明协会发明创新奖一等奖、中国产学研合作促进会产学研合作创新成果奖二等奖、山东省机械工业科技进步一等奖等科研奖励4项；培养研究生11人（博士研究生1人），其中1人获得山东理工大学优秀硕士学位论文；依托项目研究，2人入选山东省青年科技人才托举工程，1人入选山东省泰山学者青年专家、获批山东省优秀青年基金。