專利名稱:電力液壓液體燃料系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及各種使用液體燃料的熱力設備的液體燃料系統(tǒng)、創(chuàng)立了電力液壓液體燃料系統(tǒng)。
液體燃料系統(tǒng)是各種使用液體燃料的熱力設備的重要組成系統(tǒng)之一。它的職能是將液體燃料定時、定量、定霧化質(zhì)量、定供應方式地輸入使用液體燃料的熱力設備的燃燒室(器)內(nèi)，使液體燃料在燃燒室(器)內(nèi)的預定區(qū)域內(nèi)，達到規(guī)定的霧化標準及混合比例，形成最佳的混合氣;從而使燃料-空氣混合氣在燃燒室(器)內(nèi)按規(guī)定的參數(shù)燃燒。使熱力設備獲得最高的熱能利用率、最佳的工作品質(zhì)和經(jīng)濟指標，適應嚴格的廢氣排放標準。
熱力設備對于它的液體燃料系統(tǒng)的液體燃料供應的要求很多，從熱力設備的工作方式上可以將液體燃料系統(tǒng)相應液體燃料的供應方式歸納成兩大類(1)間斷的“脈沖式”液體燃料供應方式，它主要應用于以柴油機為首的各種活塞和其它形式的脈動式熱力設備上。(2)連續(xù)的“穩(wěn)態(tài)式”液體燃料供應方式，它主要應用在以(航空)燃氣輪機、沖壓噴氣發(fā)動機、工業(yè)爐、氣動激光器為代表的熱力設備上。柴油機的液體燃料供應系統(tǒng)是間斷“脈沖”式液體燃料系統(tǒng)中技術指標較高的，(航空)燃氣輪機用的液體燃料系統(tǒng)是連續(xù)“穩(wěn)態(tài)”式液體燃料系統(tǒng)中技術指標較高的。下面就以這兩類機種所各自使用的液體燃料系統(tǒng)為例，做為對現(xiàn)有的液體燃料系統(tǒng)的技術加以簡單介紹及引證和做為反映該類技術的文件。
現(xiàn)行的液體燃料系統(tǒng)無論它們的供應方式上有什么不同都是由低壓配液總成和噴射總成(或各種形式的霧化器、燃燒器)加相應的輔助設備組成的。噴射總成(或霧化器、或燃燒器)是液體燃料系統(tǒng)的關鍵，也是核心;因為它直接關系到包括它自己在內(nèi)的熱力設備的各項指標的水平;噴射總成主要部件是噴射泵。燃燒器的主要部件也是噴射泵。現(xiàn)在就著重介紹它(這也是本發(fā)明的著手點)。以1986年全國的各大、中、專學校及其它技術文件如中國農(nóng)業(yè)出版社出版的全部有關內(nèi)燃機和各種論述柴油機的教科書及技術文件中介紹的柴油機燃油系統(tǒng)都是靠各種形式的柱塞精密偶件或某種機械泵來完成對燃油的高壓計量噴射的。如美國的Cummins是公認的柴油機的先驅(qū)之一，該公司發(fā)明的P-T泵是柱塞式噴射器;GMC的發(fā)明也不例外，也采用了柱塞式噴油器;歐洲之冠的西德柴油機的驕傲-Bosc泵也是采用柱塞泵;由《國際航空》公開的美國最新式的F100※P100型噴氣燃氣輪機、以及在去年召開的“燃氣輪機國際學術討論會”公開的最新技術表明燃氣輪機用的噴油泵是機械柱塞式噴射泵。今年的國防武器展覽中表明，英國的“道梯”、美國的“波音”等公司在燃氣輪機上用的都是柱塞式噴油泵。而且各公司還在不斷地提高機械泵的輸出壓力。Cummins和GMC公司的噴油器壓力已高達1000巴以上/(發(fā)動機每分鐘2000轉(zhuǎn))。Bosch泵也達到了數(shù)百巴以上。而中國的6135Q型柴油機用的噴油泵壓力值比上述公司的噴油泵的壓力值要低一些，為二佰個巴左右。美國的F100※P100型噴氣燃氣輪機燃油噴射壓力大于250巴。所以，它的燃燒室短到只有290mm，大幅度減輕了發(fā)動機總重量，提高了發(fā)動機總體綜合性能指標。總之，目前所有的噴油泵，雖然種類很多，但都是由機械物體相對運動產(chǎn)生的壓力來完成噴射的。
要想獲得好的燃燒效果，液體燃料在燃燒前就必須充分地進行霧化，與空氣充分地混合。液體燃料燃燒的首要問題就是霧化。液體燃料的霧化水平是以噴射后液體燃料液滴的平均半徑r的大小值來衡量的。由公式r= (Wσ)/(PaV2) 和V＝12.8＝PS]]>及實踐證明噴射后液滴半徑與其在空氣中的相對運動速度V成反比，V與泵壓P的平方根成正比。液體沖出噴液嘴時的雷諾R＝ (7750VD)/(ν) ，R越大對霧化越好;公式中液體的粘度ν與雷諾R成反比，與燃油飛行速度成正比。這說明要提高霧化水平，提高泵壓或大幅度降低液體燃料的粘度，或用乳化來實現(xiàn)“二次”霧化是比較現(xiàn)實的技術方案。當然，還有著其它的霧化方式，但都是靠增大液體與“空氣”相對運動速度來完成霧化的?？墒乾F(xiàn)代技術和能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，提出了新的問題(1)液體燃料粘度增大了。如重油、乳化燃料、水煤漿等。在它們中間有的液體燃料的運動粘度達到1000厘泊左右。而且有的燃料中50%以上是5～300μ的煤粒。(2)柴、汽油機的強化。且轉(zhuǎn)速日趨提高，霧化時間變短，燃氣輪機等熱力設備都要更高的霧化水平。因此要求高的噴射頻率和壓力;(3)由于噴射式供“油”的好處-即節(jié)能。汽油機也要實現(xiàn)噴射式供油。但希望不使液體燃料系統(tǒng)象現(xiàn)有柴油機那樣復雜、難于控制;希望能象控制火花塞那樣控制噴射器。美國等還在研究最佳運行理論-讓發(fā)動機的某些氣缸在某工況下停下來，另一些則在最佳負荷下工作，以達到節(jié)能的目地的實施。(4)減少或從根本上消除與燃燒無關的或有礙及損害燃燒的-由人為地混入燃料中的添加劑(如乳化劑、凈化劑、水等)在燃燒前或燃燒中進入燃燒室。(5)希望用單噴嘴完成適應各種新燃燒方式的“分層”噴射、“多次”噴射，以及為了不影響燃燒又達到凈化、抗腐的目地，單噴嘴最好在噴射燃料后，再在適當?shù)臅r候由該噴嘴噴入有利凈化、抗腐蝕等作用的化學劑。(6)需要噴射水煤漿一類的、以硬顆粒為主的和較高粘度構(gòu)成的特殊液體燃料的噴射系統(tǒng)。(7)需要適應最嚴格的廢氣標準、要求嚴格的計量。(8)大幅度提高熱力設備的工作和操縱品質(zhì)。
通常由燃油泵、高壓油管和噴油器組成的燃油系統(tǒng)，是熱力設備最重要的部件?？紤]到燃油系統(tǒng)在混合氣形成過程中起著重要作用，因而對它提出嚴格的要求。
它必須(1)每循環(huán)供給定量的燃油;(2)在給定的時間并按一定的規(guī)律供油;(3)使燃油霧化成微粒，微粒大小要使油粒在燃燒室容積內(nèi)的分布最合理地利用工作空氣;(4)保證燃油系統(tǒng)所有泵組(供油點)同樣的工作。實現(xiàn)上述要求的困難在于(1)供油持續(xù)時間很短(在低速柴油機中為0.01秒，在高速小功率柴油機中為0.0005秒);(2)每循環(huán)供油量也很少。在大功率柴油機中，在額定工況下噴入幾克燃油，在高速小功率柴油機中，噴入百分之幾克燃油(對于燃氣輪機等熱力設備則需要供應量的巨大變化比，并保持霧化水平)。(3)噴油壓力和速度以及燃油噴入其中的介質(zhì)的壓力溫度急劇地變化著;(4)對使用所設計的燃油系統(tǒng)的熱力機來說，相應其結(jié)構(gòu)特點和運轉(zhuǎn)條件的規(guī)律尚不清。因為這時還不知道在供油、混合氣形成和燃燒之間的量和質(zhì)的相互關系。目前還只能是十分近似地估算出供應(液體燃料)規(guī)律和為某臺熱力設備設計的液體燃料系統(tǒng)的某些特點。
對于供油、混合氣形成和燃燒過程之間的相互關系了解不夠，是因為在燃燒室中燃油準備發(fā)火時所發(fā)生物理現(xiàn)象和化學反應很復雜。此外，研究上述過程的大量著作未得到綜合。這種綜合是困難的。因為在大多數(shù)情況下，對混合氣形成和燃燒過程的研究，是在不研究燃油系統(tǒng)下作出的，而燃油系統(tǒng)的工作則主要是在試驗臺上研究的。
目前，沒有一種理論計算方法能以足夠的精度并考慮到柴油機噴油過程和工作過程進行的特點，選擇出噴油和燃油系統(tǒng)的適當特性參數(shù)。因此，這些參數(shù)主要是通過燃油系統(tǒng)和熱力設備的共同調(diào)配來選擇。與此同時，由于必須進行大量的實驗工作并為此消耗大量時間和物資的困難，因此，各國都特別致力于尋求在理論或隨機優(yōu)選實驗等方法上解決上述問題的出路。解決這個問題，要求詳盡地研究熱力設備燃燒室中液體燃料的霧化過程的理論、計算方法，及液體燃料射流束在變化的壓力氣體(高溫高壓)介質(zhì)中擴展的理論;或采用微電子自動控制系統(tǒng)對液體燃料系統(tǒng)及與之配套的熱力設備進行“追蹤”式匹配控制，使熱力設備及其配套設備在任何工況下都工作在最佳的匹配狀態(tài)，同時使各項指標都接近或達到理論指標。
當前，熱力設備方面出現(xiàn)了燃料經(jīng)濟性和排氣凈化兩個矛盾的課題。而且，對于由熱力設備和其它設備一起組成系統(tǒng)的安全性的要求也越來越高(如汽車、艦船、飛機、工業(yè)爐、熱電系統(tǒng)、熱動力系統(tǒng)等等)。為了解決這些問題，僅采用凸輪等機械是不合適的，熱力設備及熱力設備的配套設備的統(tǒng)一控制的電子化已經(jīng)變得越來越必要。而在熱力設備電子化中起主導作用的各種微型計算機、邏輯電路、傳感器和執(zhí)行機構(gòu)都已十分成熟，而且價格也很低、性能卻比機械控制高得幾乎使二者不能相比。
有關世界正在遂步時興的熱力設備“電控供調(diào)”的優(yōu)點和內(nèi)容，請見日本58-10786、58-1043649、58-47150、58-62357及世界各國在液體燃料系統(tǒng)和熱力設備方面的專利。還有一些專利如美國的US-4，227，505號專利是一種從優(yōu)選定多點工作的內(nèi)燃機中做功的燃燒室的數(shù)目的系統(tǒng)，據(jù)說中國也有類似的專利，這些專利帶來了經(jīng)濟上的優(yōu)點，且也使得配套傳動機構(gòu)和設備變得復雜。在改進舊設備時工作量和成本都很高，對于有些熱力設備來說，甚至不能接受。對新的在設計項目來說，也有實施和成本上的問題。從中華人民共和國第85200213、85200214、85200338專利可以看出工業(yè)爐等熱力設備的節(jié)能工作巨大的前景。
傳統(tǒng)的液體燃料系統(tǒng)是由液體燃料箱、機械式輸液泵、濾清器、液路閥門、機械式液體燃料霧化泵和霧化器、液體計量、液體分配器件、輔助設備、低壓和高壓輸液管、驅(qū)動設備。
隨著液體燃料系統(tǒng)對應用于服務及配套的熱力設備的不同，可能不具備上述元件中的某些元件，而且其中的一些元件則可能是組合或集成成若干個總成，有些還需要加免若干輔助設備的;輔助設備包括乳化器、液路加熱器、點火系統(tǒng)、程控閥門、蓄壓器、霧化用蒸氣源、壓縮空氣等。液體燃料系統(tǒng)根據(jù)實際需要有選擇地列用或排除全部或部分輔助設備。為工業(yè)爐、蒸氣鍋爐、燃氣輪機等熱力設備服務的液體燃料系統(tǒng)還應配用調(diào)風器、燃燒器等設備;液體計量部件、霧化泵、霧化器通常是集成的。機械泵式霧化技術指標已經(jīng)接近了頂點，而且難于適應現(xiàn)代技術的進步和經(jīng)濟指標的要求(如前面所述的實質(zhì)性問題);現(xiàn)有的泵式霧化器的液體燃料系統(tǒng)的傳動也有很大的實質(zhì)性問題要改進。
傳統(tǒng)的液體燃料系統(tǒng)按熱力設備的燃燒方式和工作方式的不同大至可分成二大類(一)為象柴油機、汽油機、以及各種活塞機和以脈沖方式工作的熱力設備服務的-間斷“脈沖”式液體燃料系統(tǒng);它有幾種形式(1)“多點”和“單點”供應式;(2)單種和多種液體供應式(一維和多維);(3)帶點火電熱系統(tǒng)和不帶點火電熱系統(tǒng)的。(二)為燃氣輪機、蒸氣機、工業(yè)爐等以連續(xù)燃燒方式工作的熱力設備服務的-“穩(wěn)態(tài)”式液體燃料系統(tǒng);它分為幾種形式(1)“多點”供應式和“單點”供應式。(2)單種液體和多種液體供應式(一維和多維)，(3)帶點火(電熱)系統(tǒng)和不帶點火(電熱)系統(tǒng)的。(4)只帶調(diào)風器和調(diào)風器加燃燒器(室)的。
本發(fā)明的目地在于創(chuàng)立一種具有強大噴射壓力的液體燃料系統(tǒng)，即電力液壓液體燃料系統(tǒng)。以適應高、低粘度的、或以顆粒為主的液體燃料、及漿狀燃料、及使用液體燃料的“舊”的和“新”的熱力設備對于液體燃料系統(tǒng)提出的新的要求;使液體燃料系統(tǒng)具有高度精確的自控能力、復雜、多變的噴射能力、控制、維修方便的操縱品質(zhì)、廣泛的匹配和適應能力、高超的系統(tǒng)效益、促使合理的燃燒方式在熱力設備上實現(xiàn)，成為具有“柔性”工作能力的液體燃料系統(tǒng)。使熱力設備具有多種燃料的性能。
概括地說，本發(fā)明是把電力液壓效應這一物理現(xiàn)象(即在液體中實施功率放電時產(chǎn)生的高壓、高溫、超聲沖擊波、液體高速流、真空空穴等現(xiàn)象)作為一種能應用于液體燃料系統(tǒng)的全新的技術解決方案。依靠電力液壓效應將液體燃料噴入熱力設備的燃燒室或燃燒器，以代替以往的機械泵式噴射式靠高速氣體沖擊燃油雙流式噴射或超聲波振蕩噴射的技術方案。開拓了電力液壓液體燃料系統(tǒng)。
電力液壓效應是這樣發(fā)生的。在液體中放置可以相互放電的電極n個，將電極分為陽極和陰極兩組，旨在陽極和陰極上建立足以擊穿這兩組電極之間的液體的電壓(可以是交流的，也可以是直流的)，瞬間(10-8秒)部分液體被“擊穿”了，產(chǎn)生了高壓(數(shù)十萬個大氣壓)、高溫(數(shù)萬K)，形成了超聲沖擊波、液體高速流(數(shù)千米/秒)、真空空穴等物理現(xiàn)象。利用這些現(xiàn)象就能完成對液體燃料的噴射的任務。只要將陽、陰極(包括線路)和被噴射的液體封在一個帶有控制液體流向的組合閥的耐壓容器(可帶有計量作用)中，即可完成對液體燃料的實用性噴射合理的控制輸入電能的總功率就可以控制液體在放電時的最大壓力，控制輸入電的功率波形就可以得到需要的噴射速率，控制輸入電的頻率和輸入時間就可得到需要的噴射頻次和噴射正時;利用液體中放電原理來直接噴射液體燃料反應速度高、變化大、適應性好，可以使終保持高壓噴射和霧化的水平，并且由于其它效應的共同作用使液體燃料霧化得更好。(象這樣的放電可達數(shù)十萬次/秒)。
在液體燃料中進行放電是比較容易的，見圖(1)是一個放電實驗圖，它是由〔1〕容器、〔2〕溶液、〔3〕放電電極、〔4〕放電開關、〔5〕蓄能電容、〔6〕整流硅堆D、〔7〕變壓器、〔8〕電源構(gòu)成。這套實驗裝置可以出在各種液體燃料中放電是簡單可行的(當然系統(tǒng)的驅(qū)動、控制還須在后面著重介紹)，利用上述裝置本人得出在水中400V左右的電壓就可以放電;90%的汽油水乳劑可被800V左右的電壓擊穿;加入數(shù)萬分之一的抗靜電劑ASAз的高阻抗無鉛汽油可在一萬伏左右的電壓時被擊穿;柴油、重柴油、重油、懸浮燃料、油、水煤漿、石油等液體燃料由于內(nèi)部雜質(zhì)較多，所以一般都可以被一萬伏左右的電壓擊穿，從而實現(xiàn)電力液壓效應，對于高阻液體燃料均可采用雙極性活化抗靜電劑的方法實現(xiàn)降低放電閾值的目地。將這個原理加以實用化設計就能得出新的成果-電力液壓液體燃料系統(tǒng)。由放電公式A＝ 1/2 CU2，и＝ (A)/(t) 、I＝ (Q)/(t) 等可得出控制放電功率和放電總能量及放電電路路內(nèi)電流的幾個要素;放電電壓U、一次放電的電量、電路總電阻(根據(jù)需要是可以變化的);如將電源部分的上述指標有效地控制起來，那么利用電力液壓效應工作的霧化器就能很好地工作了。而且它沒有機械動力和傳動部分來為霧化服務，完全可以由“電”來掌握所有的功能。
液體燃料的霧化和混合從實質(zhì)上講，那就是讓液體燃料利用與介質(zhì)(通常為空氣)之間的大速差效應和物質(zhì)之間的相互摩擦、振蕩，來完成對集團的液體燃料表面張力和分子團之間互相的各種團聚能力實施最有效的破壞，使之能夠象“氣體”一樣地與空氣相互混合;不僅要使液體燃料霧化，而且還要使之能夠達到需要的霧化水平和相互的區(qū)域混合比例;現(xiàn)在有利用第三介質(zhì)高壓氣體(壓縮空氣)對液體進行沖擊的霧化方法和利用“二次”霧化等方法實施霧化的方案。其主題與前面所述的霧化方案在原理上相同;這種霧化原理由實踐證明出在噴射條件一定的時候(噴射壓力除外)，噴射壓力越大，液體燃料的霧化水平越高，就能在最短的時間內(nèi)獲得最佳的混合區(qū)域比例，足夠的噴射壓力才有足夠的液體燃料的貫穿深度和相應的混合氣分布區(qū)域。從而減少燃燒室(器)內(nèi)的氣體能壓損失。本發(fā)明對液體燃料的霧化方法采用的就是超高壓噴射式霧化的方案。即讓液體燃料以高壓從噴嘴中高速噴出(數(shù)百米/秒以上)，在空氣(壓縮空氣)中以相對高速噴出，使之與氣體介質(zhì)巨烈摩擦，在高速沖擊中離散依其動能達到各個指定區(qū)域，霧化混合從而達到穩(wěn)定的最好水平;本發(fā)明保持高標準的主要的措施是(1)利用電力液壓效應大幅度提高噴射壓力，穩(wěn)定噴射壓力，使霧化水平不隨與液體燃料系統(tǒng)相配套的熱力設備的工況的變化及被噴射的液體燃料隨機量而變化。(2)有隨機變化的噴射區(qū)域變化的能力，即始終維持最佳的、與需要相符的混合域。(3)利用電力液壓效應(液體放電)的反應速度高，工作頻率變化大、以及最大工作頻率為現(xiàn)有機械高壓脈沖噴射的幾十倍至數(shù)千倍的有利條件，使之能在性能上適應正在發(fā)展的各種熱力設備對于液體燃料系統(tǒng)的新的要求;并且能夠使之在舊的熱力設備上進行液體燃料系統(tǒng)的替換，以此來改造現(xiàn)有設備。
由前面對液體放電的簡單描述和現(xiàn)有實用電技術表明，對電壓、電流、放電時間的控制對于現(xiàn)在的技術來說已經(jīng)是很容易的事了。而且大部分電器原件已經(jīng)十分成熟。所以本發(fā)明的高指標是能夠?qū)崿F(xiàn)的我們來看一下現(xiàn)有技術之一的柱塞泵式噴油器。它是由凸輪驅(qū)動柱塞、柱塞壓動液體燃料，使液體燃料經(jīng)小孔噴出，根據(jù)液壓中節(jié)流孔和定壓閥可建立壓差的原理，形成噴射壓力。如果凸輪轉(zhuǎn)速不變(其它條件也不變)時霧化水平也不變。但是如果凸輪轉(zhuǎn)速變高或變低，而噴射孔一般不作變化，那么噴射壓力也隨之變高或變低(如用量極大的柴油機和航空燃氣輪機等)。如果凸輪因需要而不得不隨工況的變化而改變轉(zhuǎn)速，那么自然液體燃料的霧化水平也就要變化了，對此要進行實質(zhì)性改進是困難的，實施也不容易。何況人們對于柱塞泵式噴油器在發(fā)動機、起動和低、中速運轉(zhuǎn)時的霧化水平并不滿意，現(xiàn)在企圖讓活塞式發(fā)動機使用粘度大于20厘泊的液體燃料，燃氣輪機、工業(yè)爐、蒸汽機等使用粘度大于20～1500厘泊左右的液體燃料(經(jīng)處理后)問題是很多的?，F(xiàn)有的柱塞泵式噴油器已不再大幅度提高霧化水平，變化范圍，噴射壓力和噴射頻率(反應速度)了，也就是說不易使用高粘度液體燃料。(眾所周知柱塞泵所能形成的最大壓力值，在各種機械泵中是最高的)所以需要建立或利用新的產(chǎn)生壓力的原理，發(fā)展出新式的高壓壓力霧化裝置。(還有其它的霧化方法，大多數(shù)采用各種方法實現(xiàn)“大速差”。但也都因現(xiàn)有的霧化能力遠遠不夠，而必須做出巨大的創(chuàng)新工作。由1985年國際燃氣輪機學術討論會可以看出，“霧化”問題那么關鍵，現(xiàn)有技術與實際需要有多么大的差距，那一個個高難待定的噴射方案，結(jié)構(gòu)復雜的液體燃料噴嘴和液體燃料系統(tǒng)。都說明具有優(yōu)良的“霧化”水平的液體燃料系統(tǒng)是多么重要，它關系著現(xiàn)行熱力設備對新能源結(jié)構(gòu)的適應能力。)本發(fā)明的實用性設計內(nèi)容見圖(2)電力液壓液體燃料系統(tǒng)是由液體燃料箱〔1〕、過濾器〔2〕、帶穩(wěn)壓器的輸液泵〔3〕、輔助設備〔12〕、組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器(可加燃燒器、點火、電熱電路系統(tǒng))〔6〕、放電開關〔7〕、微電子信息處理器〔8〕、信息變送接口〔9〕、傳感器諸元〔10〕、功率驅(qū)動電源〔11〕和若干起連接作用的配液管、信號傳輸和指令驅(qū)動用線纜組成。根據(jù)熱力設備的需要增、減某些部分;將這些部、組件進行適當組合，可得到由低壓配液總成〔01〕、一套或若干套電力液壓噴射總成〔02〕(包括點火式電力液壓噴射總成、電熱式電力液壓噴射總成)或電力液壓燃燒器〔020〕、控制指令驅(qū)動電源〔03〕，這幾個新的技術內(nèi)容。其中電力液壓噴射總成〔02〕(點火式電力液壓噴射總成、電熱式電力液壓噴射總成或電力液壓燃燒器〔020〕和控制指令驅(qū)動電源〔03〕是本發(fā)明的開拓點。它們與低壓配液總成〔01〕組成了新的事物-電力液壓液體燃料系統(tǒng)。
電力液壓液體燃料系統(tǒng)從總體的結(jié)構(gòu)和工作性能可分為三類(1)電力液壓液體燃料系統(tǒng)。(只管對液體燃料實施計量、定時噴射、霧化。)(2)帶點火(電熱)系統(tǒng)的電力液壓液體燃料系統(tǒng)(具有第(1)種電力液壓液體燃料系統(tǒng)的全部功能，另外還具有“點火”、“電熱”、或“點火”加“電熱”的功能。)(3)帶有燃燒室(器)的電力液壓噴射總成。(它是第(1)或第(2)類液體燃料系統(tǒng)加調(diào)風器和燃燒室(器)組成的。)其各項性能超過了現(xiàn)有同類系統(tǒng)的水平。
下面就分別介紹電力液壓液體燃料系統(tǒng)的主要部分的功能(1)低壓配液總成〔01〕是由液體燃料箱〔1〕、過濾器〔2〕、(可帶穩(wěn)壓器的)機械泵〔3〕、輔助設備〔12〕組成;穩(wěn)壓機械泵〔3〕在驅(qū)動設備的帶動下，將液體燃料由液體燃料箱〔1〕中提出，加壓經(jīng)精過濾器〔2〕和輔助設備(程控電磁閥)〔12〕由配液管將液體燃料送至各個電力液壓噴射總成〔02〕(或點火、或電熱式電力液壓噴射總成)或電力液壓燃燒器(過剩的液體燃料經(jīng)電力液壓噴射總成的排液管返回液體燃料箱)，對低壓泵輸出的液體燃料只作穩(wěn)壓處理和開關控制。隨著液體燃料系統(tǒng)對應用于服務及配套的熱力設備的不同，可能不具備上述元件中的某些元件，而且其中的一些元件則可能是組合或集成成若干個總成，有些還需增、減若干輔助設備的;輔助設備包括乳化器、液路加熱器、點火系統(tǒng)、程控閥門、蓄壓器、多液種調(diào)換器、霧化用蒸氣源、壓縮空氣源等。液體燃料系統(tǒng)根據(jù)實際需要有選擇地用或排除全部或部分輔助設備。為工業(yè)爐、蒸氣鍋爐、燃氣輪機等熱力設備服務的液體燃料系統(tǒng)還應配用調(diào)風器、燃燒器等設備;液體計量部件、霧化泵、霧化器通常是集成的。
(2)電力液壓噴射總成〔02〕是由組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕組成;它具有計量和噴射兩個功能。組合閥〔4〕將液體燃料導入計量放電壓力腔〔5
〕，并配合計量放電壓力腔〔5
〕對液體燃料實施計量;當計量放電壓力腔〔5
〕內(nèi)的電極〔
〕因接受“指令驅(qū)動”電脈沖而“放電”時，組合閥〔4〕已將一切與計量放電壓力腔〔5
〕相連的低壓回路封閉，讓高壓液體燃料進入噴霧器〔6〕，高壓液體燃料由噴霧器〔6〕導成需要的霧束。電力液壓噴射總成是這樣完成對計量液體燃料的噴射的當計量放電壓力腔〔5
〕內(nèi)的液體燃料達到計量標準后，組合閥〔4〕分別啟、閉了有關的閥門，計量好的液體燃料處在計量放電壓力腔〔5
〕內(nèi)的可以相互放電的電極之間，兼有驅(qū)動能力的指令式電脈沖施加在電極上，電極之間建立了能夠完成電力液壓效應的電壓，電力液壓效應產(chǎn)生-液體燃料按著組合閥〔4〕開出的通道進入噴霧器〔6〕，由噴霧器〔6〕導成需要的霧束;計量放電壓力腔〔5
〕在噴射后瞬間呈真空狀，這對于完成對液體燃料的計量噴射時的計量精度和提高噴射頻次(數(shù)萬次/秒)有很大好處。由此使得本發(fā)明在保持舊的噴射方式的前題下還具有新的“高超”的噴射方式，見圖(26)。
電力液壓噴射總成由于是非機械的“泵”式噴油器，所以它的計量方式與機械泵式噴油器不同，它是這樣完成對液體燃料的計量的(1)壓力-時間·變頻次式計量，即根據(jù)液流的流量是與液流的壓力、流過的時間及流通的截面積成正比。利用這個原理由微電子信息處理器等設備根據(jù)液體的物理特性和熱力設備的需要，控制組合閥〔4〕內(nèi)有關閥體的啟閉時間就可以得到準確的計量。利用微電子信息處理器對電力液壓噴射總成在單位時間內(nèi)(指規(guī)定的工作周期)噴射頻次的控制，并與壓力-時間計量配合完成相應的計量任務。(2)變?nèi)萘俊ぷ冾l次式計量利用改變計量放電壓力腔〔5
〕內(nèi)的有效容積完成對液體燃料的計量。由微電子信息處理器根據(jù)熱力設備的需要控制可動拱的位置來改變計量放電壓力腔〔5
〕的有效容積，完成對液體燃料的計量;利用微電子信息處理器對電力液壓噴射總成單位時間內(nèi)的噴射頻次實施控制，(工作周期內(nèi))從而完成了對液體燃料的計量任務;(3)定容量·變頻次式計量計量放電壓力腔〔5
〕的計量容積一定，由微電子信息處理器根據(jù)熱力設備的需要控制在單位時間內(nèi)電力液壓噴射總成噴射的次數(shù)，以此完成對液體燃料的計量。由于電力液壓噴射總成計量精確，所以對于一些對噴射量要求特別精確設備有極大生命力(如二元燃料系統(tǒng))。電力液壓噴射總成也可以采用柱塞滑閥計量、閥或滑閥計量、進液節(jié)流法計量、可變的柱塞行程計量、變行程的柱塞計量、復合液量計量(如改變由機械或由電磁控制的計量器的進液時間、改變蓄壓器內(nèi)的液體壓力、閥門或滑閥計量等)或綜合計量法等或用已知的各種計量法對液體實施計量。
由于電力液壓噴射總成對液體燃料的噴射延續(xù)時間在10-2～10-7秒之間隨機可調(diào)，噴射反映速度在10-6～10-8秒之間，可以由微電子信息處理器根據(jù)熱力設備的不同需要發(fā)出即時的、與理論值相近的各種指令，使電力液壓液體燃料系統(tǒng)始終處在與熱力設備相匹配的理論狀態(tài)(現(xiàn)有技術由于‘機械’與‘控制’在反應速度和控制范圍的實際差距、或因控制能力、控制范圍的關系而難以面面俱到而很難實施。);而且噴射后計量腔內(nèi)呈真空狀態(tài)，這對于提高液體燃料的“二次”進入計量放電壓力腔的填充速度、提高電力液壓噴射總成在單位時間內(nèi)按需要的完成對液體燃料的連續(xù)噴射次數(shù)是有極大好處的。噴射次數(shù)的提高(單位時間內(nèi))，對于交替噴射多種液體(單噴嘴)創(chuàng)造了條件。如在活塞發(fā)動機的噴油始時至爆發(fā)沖程結(jié)束前，向氣缸內(nèi)完成數(shù)次至數(shù)十次旨在對一種(或多種)液體燃料(輔助液體)的單獨(或交替噴射;在排氣沖程開始至結(jié)束向氣缸內(nèi)噴入凈化劑或防腐劑、水或其它化學劑，使這些物質(zhì)不在燃料燃燒做功的時候進入氣缸，使這些物質(zhì)能得到最好有效的應用，同時也提高了熱效率。這是目前單噴嘴機械式高壓噴射技術很難做到的。當電力液壓液體燃料系統(tǒng)的電力液壓噴射總成采取多點布置時(如多缸柴油機、汽油機等)，其中的部分或全部熱點根據(jù)功率須求實施自動啟閉，其中的部分燃燒室，達到最佳的工作效益。目前有關的專利很多，但實施起來卻有機械機構(gòu)復雜、價格高、系統(tǒng)可靠性變壞等問題。而本發(fā)明只需對啟閉點供給或終止供電即可，沒有因此而增加任何機械。這一切在實際中是很早就希望做到的新式噴射技術，現(xiàn)在實現(xiàn)了。
電力液壓噴射總成因為其體積小、用電驅(qū)動，所以能自然地與火花塞、電熱塞、燃燒器一起按需要相互組合設計-產(chǎn)生了新的產(chǎn)物“點火”式電力液壓噴射總成、電熱塞式電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒器?！包c火”式電力液壓噴射總成是一種由電力液壓噴射總成和點火設備集成于一體的新式設備，電力液壓噴射總成與點火設備集于一體有以下好處(1)因為現(xiàn)有的燃料噴射技術已經(jīng)充分證明了燃料噴射技術的前景，即一旦其系統(tǒng)的價格、噴射性能、驅(qū)動方式、傳動系統(tǒng)布置和對燃料的適應能力、噴射的反應速度及噴射的頻次范圍、噴射壓力的穩(wěn)定性等幾個主要問題得到基本的解決，氣化器將被加速“退役”，熱力設備的工作性能(操縱品質(zhì))和熱力設備的經(jīng)濟性將因燃料的噴射技術的應用而得到可靠的改善。因為“點火”式電力液壓噴射總成可以將液體燃料從點火電極的間隙噴過(噴霧嘴與放電間隙十分接近)，這使點火電極間隙內(nèi)可以有充足‘高濃度混合氣’，這不僅使點火變得更加可靠，而且也更容易(即使是在最大‘空燃比’的情況下);并且可以建立‘噴射’和‘點火’的共存和同步關系，而且‘混合氣’在點火電極中間降低了放電閾值(即使在最大‘空燃比’下也是如此);還可以不用傳統(tǒng)的分電器提高了點火電路系統(tǒng)的二次能量轉(zhuǎn)換效率。這種原理擴大了‘空燃比’的范圍，而且可以完全不受燃燒室種類的限制。由于液體燃料是‘向外’噴射，所以點火電極和絕緣體上不易積炭、也不怕積炭;因為它也可以利用‘分次噴射’的方式工作。因此可以使熱力設備以及與其配合的設備工作得溫和和平穩(wěn)。見圖(3)a、b和圖(4)a、b分別是‘點火’式電力液壓噴射總成的電路原理圖。圖(3)a、b是‘噴射電路與點火電路’串聯(lián)的原理圖，圖(4)a、b是‘噴射電路與點火電路’并聯(lián)的原理圖?！c火’式電力液壓噴射總成的組合閥驅(qū)動器可以兼做線路開關，代替了傳統(tǒng)的分電器;該驅(qū)動器可以與點火式電力液壓噴射總成集成于一體，也可以與點火式電力液壓噴射總成分開。利用間接傳動或利用插接式分裝結(jié)構(gòu)，“串聯(lián)”點火式電力液壓噴射總成，可以消除混合氣缺火的問題。
圖(5)a，b是電熱塞式電力液壓噴射總成的原理圖，它是電力液壓噴射總成與電熱體相互集成的產(chǎn)物，它可以預熱噴射總成和燃燒室內(nèi)的氣體，使熱力設備減少“一個”開口。
‘點火’式電力液壓噴射總成的外廊尺寸可以小于或等于現(xiàn)代的制式火花塞，即具有相同的外殼(與熱力設備結(jié)合的部分及租應的其它部分)和公共的配合尺寸;電熱塞式電力液壓噴射總成也可以制成具有與現(xiàn)在正在使用的電熱塞相同，使之能相互調(diào)換的外廊尺寸;如為新型熱力設備配套，則可以設計外廊尺寸小的、能改善噴射設備冷卻條件及熱力設備的填充條件和減小噴射總成變形的電力液壓噴射總成、點火式電力液壓噴射總成、電熱塞式電力液壓噴射總成這些設計十分適和各種點燃式熱機。
電力液壓燃燒器(室)是電力液壓噴射總成與任意形式的調(diào)風器(加燃燒室)組成的;它是為燃氣輪機、工業(yè)爐、蒸氣鍋爐等使用液體燃料的熱力設備服務的。因為電力液壓噴射總成具有對液體燃料良好的霧化能力、調(diào)節(jié)品質(zhì)、足夠大的噴射壓力及噴射容量、及噴射容量的變化量、可靠性的隨機性能、同向大速差噴射的高性能，所以由各種電力液壓噴射總成或點火式電力液壓噴射總成)組成的電力液壓燃燒器(室)具有比現(xiàn)有的燃燒器(室)優(yōu)良性能;因為電力液壓噴射總成在‘噴射量’大幅度變化時，其霧化性能可以不變，這就克服現(xiàn)有技術中‘風燃比’難于控制、大容量與低負荷的沖突，以及對于熱力設備其它許多的對燃燒不利的因素敏感等缺點;電力液壓燃燒器(室)可以根據(jù)熱力設備的需要發(fā)出長短相應的“火焰”，具有大速差同向高壓噴射在如今這個時代是非常需要的，如水煤漿、石油、重柴油等燃料的直接應用和對于燃燒器(室)內(nèi)氣流總壓的恢復(對氣流的壓力損失以不產(chǎn)生渦流為最小)。希望使得我們必須有大容量超‘高壓’的噴射設備。電力液壓噴射總成和由它組成的噴液設備就應運而生了。它們將以優(yōu)越的性能就位于液體燃料系統(tǒng);各種電力液壓噴射總成、點火式電力液壓噴射總成與電熱式電力液壓噴射總成都可以和調(diào)風器、燃燒器(室)組合成新的產(chǎn)物。見圖(6)a、b是電力液壓燃燒室(器)的原理圖。它主要應用于燃氣輪機、工業(yè)爐、工業(yè)加熱器、連續(xù)大功率氣動式激光器等熱力設備;從圖(6)a、b可以說明電力液壓燃燒器是由電力液壓噴射總成、或由點火式電力液壓噴射總成、或由電熱式電力液壓噴射總成加燃燒室(器)組成。
電力液壓噴射總成(點火式電力液壓噴射總成、電熱式電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒室(器))所用的組合閥〔4〕中的各個單元閥門按著設計需要可以部分或全部采用受控(或非受控)的閥門;如果組合閥〔4〕中配有受控的單元閥，那么組合閥〔4〕還應配有相應的驅(qū)動器，如果沒有受控的單元閥也就沒有閥門驅(qū)動器。組合閥〔4〕的功能主要是按設計需要控制進入計量放電壓力腔〔5
〕液體燃料的進入時間、流向、高壓區(qū)的有向形成引導高壓液體燃料完成噴射(對于有多種液路構(gòu)成的單電力液壓噴射總成組合閥〔4〕還兼有液種調(diào)配、液種選擇的控制功能;組合閥〔4〕可以是全部單元閥與計量放電壓力腔〔5
〕和噴霧器〔6〕集成于一體，也可以按需要分成若干個部分相互連接而成;對于需要驅(qū)動器的組合閥〔4〕，其驅(qū)動元件可以采用機械(間)直接傳動式、液壓式、電液侍服系統(tǒng)、電磁式、氣動式、氣液聯(lián)動式、電氣式。對這些驅(qū)動元件的選擇是按需要進行的;驅(qū)動元件可與電力液壓噴射總成集成于一體，也可以與其分立，采用驅(qū)動元件‘外置’、或部分外置、或全部外置的結(jié)構(gòu)形式。
電力液壓噴射總成在保證高壓噴射的前題下，可以根據(jù)需要制成小于或等于或大于現(xiàn)有同類噴射器件的外廊尺寸(等于現(xiàn)有同類器件的外廊尺寸的電力液壓噴射總成可使其能夠與現(xiàn)有器件互換，目地在于改造現(xiàn)有的熱力設備)。這就為改善噴射總成的冷卻條件及熱力設備的填充條件，減小了噴射總成的形變和熱強度，也改善了熱力設備的結(jié)構(gòu)強度和熱變形。
電力液壓噴射總成在“點火”式電力液壓噴射總成和“電熱”式電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒器可以根據(jù)熱力設備的需要采用‘單點’或‘多點’布置;“多點”布置時的每個噴射工作點可以被單獨的按工況的需要實施完全控制。
控制指令驅(qū)動電源〔03〕是由放電開關〔7〕、微電子信息處理器〔8〕、信息變送接口〔9〕、傳感器諸元〔10〕和功率驅(qū)動電源〔11〕及若干纜線組成。分布于熱力設備各個信息點的傳感器把與液體燃料的計量、噴射等有關信息經(jīng)信息變送接口〔9〕輸入微電子信息處理器〔8〕，由微電子信息處理器〔8〕“加工”并發(fā)出電力液壓噴射總成所需要的各種指令，這些指令被‘放大’成功率信號后，送至放電開關〔7〕(包括對有組合閥驅(qū)動器的控制開關)，放電開關〔7〕和功率驅(qū)動電源〔11〕按規(guī)定將這些指令放大成具有相應驅(qū)動能力的、兼有‘命令色彩’的電脈沖;這些電脈沖直接用于控制并驅(qū)動電力液壓噴射總成完成對液體燃料計量及噴射;對兼有點火電熱功能的電力液壓噴射總成，還有點火或電熱之功能。利用電脈沖不經(jīng)任何中間轉(zhuǎn)換直接驅(qū)動液體燃料完成高壓噴射，在液體燃料系統(tǒng)技術中還是首創(chuàng)。這種技術方案與現(xiàn)行的閥門時間控制噴射有本質(zhì)的區(qū)別，而且使電力液壓液體燃料系統(tǒng)的電力液壓噴射總成點火式電力液壓噴射總成(電熱式電力液壓噴射總成)具有比現(xiàn)有技術高的多的反應速度(10-8秒)、較高的噴射速率、相應的隨機性能，因為是用電直接驅(qū)動噴射，所以完全沒有慣性;反應速度高，多種噴射程序，沒有慣性是提高系統(tǒng)適應能力的關鍵所在。并且使得微電子控制器對其的控制更加容易(電控電的原因)，而且可以大幅度增加控制內(nèi)容和噴射功能，如增大單、多點布局的調(diào)節(jié)量，對多點布置實施部分“輪流?；稹保源藖頂U大節(jié)能范圍，使得整個系統(tǒng)具有很高的隨機匹配性，采用以電控電的控制方案，使由微電子系統(tǒng)控制的液體燃料系統(tǒng)的水平又提高了一步，使液體燃料系統(tǒng)具有隨機的‘柔性’的液體燃料系統(tǒng)，即主要做對液體燃料系統(tǒng)與熱力設備在安裝上的相互關系，而不過份地強調(diào)“性能”的處處匹配;在熱力設備定型后，利用“軟件”和強大的信息處理及記憶能力進行自動或半自動地調(diào)節(jié)液體燃料系統(tǒng)，使其始終工作在熱力設備需要的范圍，使熱力設備工作在最佳狀態(tài);這一點正好有機的解決了如前文所述燃料系統(tǒng)與熱力設備在設計時，因理論論據(jù)不足而造成“性能”上的互不匹配等問題，維修后性能不穩(wěn)定等缺點;同時如果采用功能較強的計算機系統(tǒng)做為電力液壓液體燃料系統(tǒng)的控制主機，那么本電力液壓液體燃料系統(tǒng)還具有不斷“學習”和不斷地全自動調(diào)節(jié)和主動配合工作及隨機增加控制項目能力。正因為如此，也就大幅度地減少機械原件，維修、制造和更換更減化、操作簡便;而且使液體燃料系統(tǒng)能夠應用液體粘度、燃燒品質(zhì)及綜合參數(shù)相差很大的液體燃料，微電子信息處理器可以是功能強大的電子計算機、微電子信息處理機、單片機、或其它電子程序控制或邏輯設備。這些電子控制設備在指揮電力液壓液體燃料系統(tǒng)工作的同時，如果還有“余力”的話，還可以利用其兼顧控制與電力液壓液體燃料系統(tǒng)配套的熱力設備及熱力設備配套的工作設備，使各個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地工作。(如采用80128或Z8000等高級微機系統(tǒng)，做為電力液壓液體燃料系統(tǒng)的控制主機，其強大的信息處理、存儲及控制能力除滿足熱力設備對控制全部需要的同時還有充份的能力可用于對熱、動力用戶的部分或全部控制項目的控制。)當然也可以采用比較簡單的電子控制器，如電子邏輯電路、或采用機械觸發(fā)開關、機械放電開關等放電電路控制器做為控制中心。控制指令驅(qū)動電源還能對有組合閥驅(qū)動器的各種電力液壓噴射總成的驅(qū)動器及電力液壓液體燃料系統(tǒng)內(nèi)(外)的有關電控原件(實施控制)的能力;對于需要自動調(diào)節(jié)的低壓配液總成，發(fā)出相應的控制指令。(這些指令自然也是應該具有與需要相應的驅(qū)動能力和電力傳送形式。)各類電力液壓噴射總成在控制指令驅(qū)動電源的指揮下，可以使用高壓噴射的“多熱點”或“單熱點”的熱力設備具有由現(xiàn)在的技術難以做到的燃燒方式。請見圖(26)是一份“熱點”數(shù)為六的熱力設備的“熱點”公共工作圖。它主要是以增減“熱點”的方法來適應負荷的變化;實心★為“工作”即供給燃料(輔助液體)，空心☆為“?；稹奔赐Ｖ谷剂?輔助液體)供應。A為全荷;B為停一“熱點”循環(huán)圖，它有六種工作方式，這六種工作方式可以向“循環(huán)計數(shù)器”一個脈沖、一個脈沖的循環(huán)工作，也可以在任意一種工作方式上工作n次后再復進下一種工作方式，也可以因故停在某一個工作方式上(如某“熱點”損壞)，余下還有C“停二個熱點”……等等工作方式。工作方式隨“熱點”增多而增多，總數(shù)量完全可以由數(shù)學的排列組合得出，由控制指令驅(qū)動電源控制“噴射”;這樣可以有效的維持熱力設備的“本體熱力平衡”，同時由于被停的熱點里廢氣被排凈，而工作的熱點往往又處于“最佳”工作點，所以這樣做可以提高燃燒效率，降低熱力設備的熱負荷，降低廢氣中有害氣體的含量，進一步降低燃料消耗，使熱力設備的諸熱點的“本體損耗”趨于一致，在某一熱點出現(xiàn)故障后，它可以立即退出工作，不再浪費燃料(輔助液體)，更不會使未燃的燃料混合氣進入排氣設備，只有無大重量機械部分的電力液壓壓液體燃料系統(tǒng)才能完成高速地輪流執(zhí)行復雜的高壓噴射步進程序。而且由于控制指令驅(qū)動電源對各類電力液壓噴射總成燃燒器的良好配合，使得電力液壓液體燃料系統(tǒng)可以很容易地適應各種熱力設備。
電力液壓液體燃料系統(tǒng)系統(tǒng)具有廣泛的調(diào)節(jié)范圍，所以產(chǎn)生了一些特有的能力，如在為活塞式發(fā)動機供應燃料時，可以采用正常的方式噴射燃料，即在到達“最大壓縮比”前的瞬時將液體燃料噴入燃燒室。而且還可以在“最大壓縮比”至最小壓縮比的某一壓縮比(獲得實際需要的，小于“最大壓縮比”的最佳工作壓縮比值)時，將全部(可逐次)的液體燃料噴入燃燒室，這樣可以使熱力設備始終地按著液體燃料的化學與燃燒性質(zhì)、工況的變化、實際需求工作在這三者綜合后的最佳點上，這是現(xiàn)有的液體燃料系統(tǒng)不易做到的。而本發(fā)明做到這一點則是很容易的。這種供應方式在實際中是很有作用的。如坦克的發(fā)動機在設計時一直希望它是變壓縮比發(fā)動機，但是目前采用的幾種變壓縮比方式工作的各種發(fā)動機雖然都取得很多成效(例美國的大陸公司的AVI-1790汽油機由汽化器式變?yōu)閲娚涫焦┯?，比油耗?45克/馬力小時降至205克/馬力小時;增大了壓縮比噴油壓力由802千克/平方厘米提至875千克/平方厘米。發(fā)動機功率由750馬力升至950馬力，再采用了變壓縮比等技術后發(fā)動機功率升至1200馬力以上，油耗降至172克/馬力小時，怠速時是158克/馬力小時)。但是也帶來了問題，主要是因為發(fā)動機變得復雜、維修困難、技術要求高，而運用本發(fā)明則沒有這樣多的問題，只須將程序輸入給控制系統(tǒng)，那么發(fā)動機的工作壓縮比就可以在小于或等于該發(fā)動機的最大壓縮比的任意值上工作。并不因此增加任何隨機調(diào)整的機構(gòu)。如果中國全國的汽油機都達到172克/馬力小時的標準，全國每年將節(jié)約百萬噸汽油，而且還可以大幅度提高這些發(fā)動機的工作品質(zhì);對于柴油機來說那就更高了，可節(jié)約更多的輕柴油。如英國的L60坦克柴油機工作水平很高，它使用了兩套噴油器/缸。而本發(fā)明用一套噴油器就能頂替數(shù)個傳統(tǒng)的噴油器電力液壓液體燃料系統(tǒng)應用于相應的熱力設備是很容易實施的，如在點燃式熱機上安裝由點火式電力液壓噴射總成組成的電力液壓液體燃料系統(tǒng)，可提高熱機的熱效率;在現(xiàn)行的點燃式熱機上進行改造是很容易的。只需將火花塞換成點火式電力液壓噴射總成(僅幾個人民幣)。在置機處空位布下纜線，裝上控制指令驅(qū)動電源(一個小恒溫盒，幾十至數(shù)百人民幣)，安裝上幾枚小傳感器，其大規(guī)模的舊機改造就結(jié)束。在柴油機、燃氣輪機、工業(yè)爐上的改造也基本同上;對于在設計項目來說就更容易了。
至此，從一種技術方案的角度介紹了電力液壓液體燃料的組成;從工作總成的角度說明了電力液壓噴射總成、“點火”和“電熱”式電力液壓噴射總成，以及各類電力液壓噴射總成加連續(xù)式氣動燃燒室組成的電力液壓燃燒器、控制指令驅(qū)動電源、低壓配液總成工作原理和實施方案;提出了電力液壓效應在液體燃料系統(tǒng)中首次應用的可能和必要性。闡述了由各類電力液壓噴射總成和控制指令驅(qū)動電源的創(chuàng)造性，以及電力液壓液體燃料系統(tǒng)因優(yōu)越的性能而所具有的廣泛的應用領域。電力液壓液體燃料系統(tǒng)與現(xiàn)有的液體燃料系統(tǒng)相比，其優(yōu)點在于(1)電力液壓效應發(fā)生時，產(chǎn)生的諸物理效應都是對液體燃料的霧化、混合、燃燒有利的。(2)將噴射壓力的實用值的范圍擴大了(達到了從幾個巴到數(shù)萬個巴以上)。(3)噴射壓力穩(wěn)定、霧化水平高。(4)噴射反應速度與電子控制設備趨于一致(10-8秒)，獲得良好的匹配效果。(5)具有足夠的噴射方式、噴射程序、自控性大、調(diào)節(jié)方便、適應能力強。(6)噴液速率在10-1～10-7無級可調(diào)。(7)能噴射各種液體燃料和化學劑。(8)噴射特性好。(9)維修方便系統(tǒng)壽命長。(10)系統(tǒng)制造簡單、價格低。(11)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性好。(12)具有‘柔性工作’能力。(13)含有命令色彩的驅(qū)動電脈沖可不經(jīng)任何中間轉(zhuǎn)換地，直接用于驅(qū)動計量液體實施高壓噴射，能量轉(zhuǎn)換率高、可控項目多。(14)匹配性、操縱性、適應性好。(15)可噴射水(油)煤漿、懸浮燃料等高粘度燃料。(16)與火花塞或電熱塞集成提高點火率。(17)能噴射潤滑能力強或無潤滑能力的液體。(18)對于“多熱點”布置的電力液壓設備可以實施部分停止部分開足的方式。(19)對舊設備改造極其容易，收效大。(20)電力液壓液體燃料系統(tǒng)可以使熱力設備成為能夠使用多種液體燃料的熱力設備;使現(xiàn)行的活塞熱機變?yōu)樽儔嚎s比發(fā)動機。
電力液壓液體燃料系統(tǒng)和各類電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒器的最佳實施例(包括指令驅(qū)動電源)1.壓力-時間·變頻次式電力液壓噴射總成(一維式)，實用新型裝配圖，見圖(7)它是由〔1〕噴霧器、〔2〕放電電極兼耐壓計量腔、〔3〕放電電極、〔4〕導液槽、〔5〕定位銷、〔6〕高強度絕緣組合閥體、〔7〕電力液壓噴射總成殼體兼導電體、〔8〕過剩液體內(nèi)循環(huán)出口、〔9〕絕緣組合閥閥心、〔10〕緩沖絕緣墊、〔11〕定位“O”型圈、〔12〕過剩液體出口、〔13〕組合閥驅(qū)動電磁線圈、〔14〕組合閥驅(qū)動啣鐵、〔15〕組合閥釘動電磁線圈、〔16〕高強度絕緣體、〔18〕電磁驅(qū)動器動力線接口、〔17〕高壓接線柱、〔19〕導心兼閥心驅(qū)動連桿、〔20〕高強度絕緣體、〔21〕液價燃料入口、〔22〕單向閥、〔23〕液體內(nèi)循環(huán)入口、〔24〕緩沖單向閥等構(gòu)成。它是這樣工作的見圖(7)(A)當電力液壓噴射總成處“靜”段時，絕緣組合閥閥心〔9〕與放電電極〔3〕按微電子信息處理器的控制信號在由〔13〕、〔14〕、〔15〕組成的電磁驅(qū)動器驅(qū)動下使由放電電極兼耐壓計量腔〔2〕和放電電極〔3〕組成的計量放電壓力腔處于關閉狀態(tài)，放電電極〔3〕將計量杯充滿以抵制燃氣反攻計量腔，與絕緣組合閥閥心〔9〕一起封閉了用于計量供液回路;并將輸入的液體燃料在完成“內(nèi)循環(huán)”后，導出電力液壓噴射總成。液體燃料在“內(nèi)循環(huán)”時給電力液壓噴射總成降溫。見圖(7)〔B〕當電力液壓噴射總成處于“計量”和“噴射”時，絕緣組合閥閥心〔9〕和放電電極〔3〕被由〔13〕、〔14〕、〔15〕組成的電磁驅(qū)動器驅(qū)動至計量和噴射位置，液體燃料經(jīng)單向閥〔22〕、〔24〕被導入放電電極兼耐壓計量腔〔2〕，按流體流量的時間-壓力效應，完成對液體的計量;隨后用于噴射驅(qū)動的電脈沖施加在電極〔2〕和〔3〕上，計量放電壓力腔內(nèi)電力液壓效應發(fā)生，單向閥〔22〕、〔24〕受反應封閉，計量液體燃料在高壓下進入噴霧器〔6〕。并由噴霧器〔6〕導成規(guī)定的霧束;計量放電壓力腔此時呈真空，如果需要立即實施再噴射，那么〔9〕和〔3〕不動即可，噴霧器〔6〕按需要可設有抵制燃氣的單向閥。由上述內(nèi)容可以看出本發(fā)明是否具有如說明書中所述的優(yōu)點和與CUMMIиS P-T噴油器的不同。本電力液壓噴射總成在液壓液量足夠的前題下對“供液”的低壓配液總成不在有要求。因為本電力液壓噴射總成對液體燃料的計量是“隨機”的，而且可以由壓力-時間和變頻次噴射兩種方式分別或同時地對液體燃料實施計量。因此，有很大的計量范圍，具有極大的適應性。圖(8)是(多維式)壓力-時間·變頻次式電力液壓噴射總成。它是由兩條液路向計量放電壓力腔供液的。它與圖(7)介紹的電力液壓噴射總成的不同之處在于多了由〔25〕進液口，〔26〕內(nèi)導液管，〔27〕單向閥組成的第二液路。兩條“液路”可以分路供應兩種液體燃料。也可以是一種液體燃料與另一種液體燃料(或化學劑或水)給電力液壓噴射總成，完成對這些液體的單噴、混噴、逐次噴射;還可以進行乳化噴射。
2.變?nèi)莘e·變頻次式電力液壓噴射總成(一維式)實用新型裝配圖。圖(9)是由〔1〕噴霧器、〔2〕放電電極兼單向閥、〔3〕供液單向閥、〔4〕放電電極兼可動拱、〔5〕緩沖墊、〔6〕滾珠凸輪式(螺紋式)直線推動器、〔7〕“液控”進液單向閥、〔8〕過濾器、〔9〕進液嘴、〔10〕絕緣體、〔11〕放電接線柱、〔12〕出液嘴、〔13〕絕緣體、〔14〕“液控”出液單向閥、〔15〕滾珠凸輪驅(qū)動齒條、〔16〕引燃電極接線柱、〔17〕引燃電極、〔18〕出液口、〔19〕殼體兼導電體等組成。由微電子信息處理器發(fā)出計量指令?？蓜庸啊?〕相應地改變計量放電壓力腔的有效體積，加上對噴射頻次的控制來完成對液體燃料的計量。它也具有多維式電力液壓噴射總成。圖(7)、圖(8)和圖(9)E所介紹的電力液壓噴射總成的組合閥驅(qū)動器也可以是電磁式的、或為電控液壓式的、或電控氣壓式的、或電控液壓式的、也可以是機械式的。
3.如將圖(7)、圖(8)、圖(9)E所介紹的電力液壓噴射總成的放電電極相對固定、可動拱在一個位置上，即得到定容積·變頻次式電力液壓噴射總成，由微電子信息處理器控制電力液壓噴射總成放電噴射頻次，來完成對液體燃料的計量。圖(9)中F、G是二種定容積·變頻次式電力液壓噴射總成的外觀圖;圖(10)是另一種定容積·變頻次式電力液壓噴射總成的裝配圖，它是與圖(7)、圖(8)介紹的電力液壓噴射總成的不同在于〔1〕噴霧器兼放電電極、〔2〕放電電極、〔3〕計量腔供液控制閥、〔4〕冷卻回路、〔5〕絕緣體、〔6〕殼體兼導電體、〔7〕內(nèi)循環(huán)出液口、〔8〕絕緣體、〔9〕控制閥、〔10〕穩(wěn)焰器、〔11〕緩沖器、〔12〕絕緣體、〔13〕A液路入口、〔14〕“O”型圈、〔15〕B出液口、〔16〕驅(qū)動電磁線圈、〔17〕驅(qū)動啣鐵、〔18〕驅(qū)動電磁線圈、〔19〕絕緣體、〔20〕驅(qū)動電磁鐵接線柱、〔21〕緩沖器、〔23〕連桿、〔24〕絕緣體、〔25〕B入液口、〔26〕單向閥、〔27〕B內(nèi)循環(huán)配液口、〔28〕緩沖單向閥、〔29〕A液路單向閥、〔30〕點火電極;當電力液壓噴射總成工作時，驅(qū)動器將組合閥內(nèi)有關的閥門打開或關閉，讓液體燃料進入計量腔，微電子信息處理器控制的控制指令驅(qū)動電源發(fā)出與需要相應的噴射指令，從而完成對液體燃料計量噴射。
電力液壓噴射總成所用的驅(qū)動組合閥的驅(qū)動器，可以是電磁式的、液壓式的、氣壓式的、液-氣式的、機械式的、電動機式的電力液壓侍服驅(qū)動器等各種驅(qū)動器。
電力液壓噴射總成所用的絕緣材料可以是高強度的陶瓷或玻璃、微晶玻璃、有機材料、高分子復合材料等耐得一定溫度變化、溫度指標和機械沖擊的材料;或液浸絕緣體、或氣浸絕緣體、或液-氣浸絕緣體。
電力液壓噴射總成所用的放電電極和內(nèi)部的接觸材料和殼體材料是由耐高溫、高壓、抗腐蝕和氧氣、電流損失小的鎳基合金，如混有錳及少量鉻、銅的鎳基合金，或由鉑、銥合金，或在鎳、錳合金中加少量的金鈀，或采取電鍍的方式在價格較低的金屬上鍍上一層貴金屬，或采用半導體做電極;如陶瓷中加入少量的金屬氧化物?；蛴上⊥猎刂瞥傻哪透邷?、高壓的合金。如圖(1)在與計量放電壓力腔〔5
〕良好配合及不影響壽命的前題下，電極〔
〕表面可制成大曲率的凸凹或粗糙形狀，以降低放電閾值;圖(11)是半導體放電電路圖。
對高阻抗液體燃料(或化學劑)中加入適量的抗靜電劑(雙極性液體)，能降低放電閾值，提高了液體燃料的存儲安定性。如果有條件的話，還可用傳感器(如電測)原件測出被噴射液體的電特性參數(shù)，由控制指令驅(qū)動電源對放電電壓、電功率、電動波形實施控制，以求獲得最佳噴射效果。
圖(12)是電力液壓燃燒器(航空發(fā)動機燃燒室)，電力液壓噴射總成〔A〕代替了以往的噴油器，解決了大速差同向噴射的難題，并縮短了燃燒室長度，提高了比容積強度，簡化了噴嘴的結(jié)構(gòu)，該電力液壓燃燒器可以使用水(油)煤漿作燃料;該電力液壓燃燒器使用了三個高壓電力液壓噴射總成。
圖(13)是二元電力液壓燃燒室(器)，它是由〔A〕一種多元計量放電壓力腔的連續(xù)噴射式電力液壓噴射總成，〔1〕別列克形殼式薄膜式霧化器，〔2〕低壓液體燃料Ⅰ入口、〔3〕低壓循環(huán)液體燃料Ⅰ出口、〔4〕液(氣)體燃料Ⅱ(或化學劑、或水)入口、〔5〕液體燃料Ⅱ(或化學劑、或水)循環(huán)出口、〔6〕燃燒室(器)外殼、〔7〕氣膜冷卻式火焰筒、〔8〕總成連接支架、〔9〕冷卻氣持壓封擋、〔10〕點火器等組成。為了保證燃料的大容量、高調(diào)節(jié)比噴射，本二元電力液壓燃燒室(器)采用了具有多個計量放電壓力腔的連續(xù)噴射式電力液壓噴射總成，即一個電力液壓噴射總成具有多個計量放電壓力腔;見其電、液路原理圖(13)a，這是一個由兩個計量放電壓力腔共集于一體的實例。當計量放電壓力腔〔4〕放電噴射時，組合閥〔6〕將其高壓液體導成霧化器〔7〕，同時調(diào)配液體燃料進入計量放電壓力腔〔5〕，對液體燃料實施計量。當計量放電壓力腔〔5〕噴射時，計量放電壓力腔〔4〕重復上述計量放電壓力腔〔5〕的動作;如此周而復始的交替工作，提高了噴射的頻次和燃燒的穩(wěn)定程度，改善了“空燃比”的調(diào)節(jié)量;如果燃燒器使用液、氣兩種燃料，還需在電力液壓燃燒器中布置氣體噴射器，或重用液、氣噴射總成。如果電力液壓燃燒器〔A〕不具有點火功能，則電力液壓燃燒器中還需配備內(nèi)部點火器，或保留一個供點火器進入的點火孔(口);為了使本電力液壓燃燒器具有優(yōu)良的燃氣混合水平，采用了別列克優(yōu)選流體外型的霧化器，它使液體燃料的霧化與混合在不和霧化器“摩擦”的機械沖擊下進行，氣體與高速飛行的液體燃料在“無”其它因素干擾下，經(jīng)別列克液體外型的整流和引導下良好的混合。這對于“混合”氣體在燃燒室(器)內(nèi)霧化和分部具有很大的好處。并對于特高粘度的液體燃料或漿狀燃料的充分霧化是很有益的;水(油)煤漿是中國“六五”攻關項目，目前已獲成功，但是使用這類燃料的燃燒器還在探索中。本發(fā)明的電力液壓燃燒室(器)，由于能夠良好地以可靠的(穩(wěn)定的)高壓來完成對液體燃料的同向大速差噴射，所以免去了很多輔助設備，簡化了燃料噴嘴的結(jié)構(gòu)，為這類高粘度液體燃料的應用開創(chuàng)了一條新路。而且對燃燒室內(nèi)的空氣可不必要的“強旋”，減少了氣壓損失，便于總壓的恢復。目前為了提高單位面積下液體燃料的“能量”，在常規(guī)的液體燃料中加入一定量的固體粉末燃料;(如在航空煤油中加入鋁、鎂等金屬的粉末，制成懸浮燃料。)這種液體燃料給機械泵式噴射造成了新的困難;而實驗證明在和含有金屬粉末的液體燃料中實施放電，產(chǎn)生電力液壓效應更加容易和強烈。因為這些金屬很容易在液體中形成放電通路。
點火式電力液壓噴射總成見圖(14)和(15)，它是一種“點火”與“噴射”電路串聯(lián)式的點火式電力液壓噴射總成的實用新型圖。它是由〔1〕噴嘴兼點火電極、〔2〕殼裙兼點火電極、〔3〕高壓液路、〔4〕密封O型圈、〔5〕單向閥組、〔6〕計量放電壓力腔(計量杯兼放電電極)、〔7〕配液閥心兼放電電極、〔8〕液體循環(huán)口、〔9〕閥心驅(qū)動杠桿兼配電器、〔10〕電磁鐵線圈動力接線柱、〔11〕動力電磁線圈、〔12〕高壓驅(qū)動接線柱、〔13〕啣鐵、〔14〕卡箍式密封油管連接磁鐵定位器、〔0〕絕緣材料、〔15〕殼?？梢砸姷命c火式電力液壓噴射總成是火花和液體燃料噴射設備的組合，即火花塞與電力液壓噴射總成的一體化，火花塞可以和任何種類的電力液壓噴射總成組合。它是這樣工作的由配液閥心兼放電電極〔7〕向上運動使液體流入計量放電壓力腔〔6〕內(nèi)，配液閥心兼放電電極〔7〕向下運動完成對液體的計量;同時閥心兼配電器〔9〕將“指令驅(qū)動”電路接通;“指令驅(qū)動”電源發(fā)出指令驅(qū)動電脈沖，在計量放電壓力腔〔6〕中產(chǎn)生電力液壓效應，計量液體通過單向閥組〔5〕入高壓液路，由噴嘴兼點火電極〔1〕噴出。因為液體噴射的路徑可以經(jīng)過點火電極的間隙，使放電間隙內(nèi)充滿了高濃度的混合氣，破壞了電極間介電質(zhì)的絕緣能力，降低了放電閾值(即使在最大空燃比下也是如此);使熱機可以得到最大的“空燃比”的最大變化范圍，并可以建立了“點火”和“噴射”的共存的關系;本“點火”式電力液壓噴射總成的點火和噴射是很容易達到同步的，且可以不使用傳統(tǒng)的分電器，大大提高了電路的“二次”效率(傳統(tǒng)的分電器消損“二次”能量的40%左右);它使“分層”燃燒的極限值進一步提高，因為即使達到了熱機維持工作的最大“空燃比”時，在本點火式電力液壓噴射總成的點火間隙內(nèi)依然有充足‘過?！娜剂匣旌蠚?(在分層燃燒中理論值最高的、空燃比最大的德士古分層燃燒由于不能使混合氣大部分由放電間隙通過，所以在理論值上低于本發(fā)明。且現(xiàn)在的靠火花塞點火的噴射式供油法容易使火花塞積炭)所以即使在最大“空燃比”時，‘點火’式電力液壓噴射總成依然可以按需要將液體燃料分次噴入燃燒室，同時點燃被噴射的液體燃料，將計量液體燃料逐次噴入燃燒室(在一個工作周期內(nèi))可以使熱機的工作平穩(wěn)溫和。本“點火”式電力液壓噴射總成完全可以做到使燃料混合氣束流經(jīng)過點火放電間隙，但又不污染放電電極和絕緣體，而且‘點火’式電力液壓噴射總成對于‘積炭’所引起的后果并不十分敏感，而且其的放電材料可采用導體或半導體。
圖(16)a、b、(17)a、b是四種點火電路與噴射電路分立的‘點火’式電力液壓噴射總成和它的電路原理圖。其主要的性能與圖(14)所介紹的‘點火’式電力液壓噴射總成一致。
圖(18)是一種將‘噴嘴’安置在殼體上的‘點火’式電力液壓噴射總成的實施例。它最大的優(yōu)點是降低了噴液控制閥的工作溫度，使閥體動作更加可靠，其它的主要性能與前面所述的各種‘點火’式電力液壓噴射總成一致，有利于‘縮入式’布置采用。
‘點火’式電力液壓噴射總成因為能具有與現(xiàn)代流行的火花塞完全一致的、并能夠相互調(diào)換公共配合標準;而且具有優(yōu)良的霧化性和最高的發(fā)火率，并以低于同功能器件的成本和簡單可靠的工作原理的身份出現(xiàn)。所以其不僅對新型的熱力設備、就是現(xiàn)有的使用液體燃料的熱力設備從提高熱力設備的工作性能，以及從節(jié)能的方面上出發(fā)，其優(yōu)點也是足夠大的，而且點火式電力液壓噴射總成還十分適應“轉(zhuǎn)子機”的工作要求。
圖(19)是電熱式電力液壓噴射總成的實施圖。它是由電熱體〔1〕加電力液壓噴射總成〔2〕組成的;這樣做并沒有加大電熱塞的配合尺寸，反而減少了一個在燃燒室上開口的可能。這一點與‘點火’式電力液壓噴射總成一致。電熱體的熱量不僅使燃燒室內(nèi)的空氣溫度升高、而且還可以溫暖電力液壓噴射總成，使電力液壓噴射總成的各個部件工作可靠，液路通達。其電熱電路與噴射電路是分置的。
‘點火’式電力液壓噴射總成的‘點火’和‘噴射’電路有并聯(lián)式的，見圖(4)a、b、(5)a、b所示。還有串聯(lián)式的，見圖(16)a、b、(17)所示。由于電路的各種特性極其相似，所以‘點火’與‘噴射’的同步是沒有理論上的差距的。所以實施也不困難。
關于電力液壓液體燃料系統(tǒng)與液體燃料的相互關系在常溫、常壓條件下呈液體的液體燃料、化學劑、水等都可以被電力液壓液體燃料系統(tǒng)所輸送、計量、噴射;因燃料本質(zhì)而缺乏潤滑能力，不適于用機械進行高壓噴射的液體燃料，如汽油、酒精、化學劑等(目前僅有幾種采用幾個巴的低壓噴射實例);目前還嫌燃料系統(tǒng)的噴射壓力不穩(wěn)、或嫌噴射壓力不足的液體燃料有柴油、煤油、重油、懸浮燃料、石油等?，F(xiàn)在因燃料的物理性質(zhì)而不能使用機械方式進行高壓噴射的液體燃料有水煤漿、重懸浮燃料等。從前面的介紹可以得出這樣的結(jié)論即電力液壓液體燃料系統(tǒng)是能夠噴射如前面所述的各種液體燃料、化學劑、水和各種懸浮燃料以及各種漿狀體燃料。
在各種液體燃料中有些液體燃料絕緣‘能電’很強，這樣會使放電噴射的電力液壓效應的閾值升高，為了降低放電閾值，可在這些液體燃料中加入一定量的即‘親水’又‘親油’的雙極性分子液體(即將高阻液體燃料中加入抗靜電劑，使液體燃料呈低阻狀態(tài)。);這樣不僅降低了放電閾值，而且也提高了液體燃料的安定性;如在汽油、柴油、煤油一類輕質(zhì)液體燃料中加入數(shù)萬至數(shù)十萬分之一的ASA3抗靜電劑，就足以使這些液體燃料達到數(shù)百至數(shù)千個導電單位，大幅度降低了放電閾值，同時也提高了高阻液體燃料的儲存安定性;對于酒精、懸浮燃料、石油、水(油)煤漿等含雜質(zhì)較多的液體燃料，可以根據(jù)其導電特性和被擊穿特性等酌情處理，對于輔助液體和化學劑及水等，也可以對電特性相差較大的液體與以一定電調(diào)整。此外，對于不便于低壓輸送、阻礙電力液壓噴射總成及液路中各個閥門正常工作的液體燃料，可在這些液體燃料中加入稀施劑(或輕質(zhì)燃料油)，但是不得惡化液體燃料的相對燃燒品質(zhì)，也可以采用對液體燃料加熱、或?qū)θ剂嫌瓦M行一定程度的乳化處理、或采用‘重’、‘輕’燃料相互按規(guī)律替換，也可以適當?shù)膶⑸鲜鲋T方案中的二種或二種以上的方案組合使用。
圖(27)是電力液壓噴射總成的幾種噴射波形圖。圖中的實線代表“主燃料”，虛線代表輔助燃料或輔助液體，由于電力液壓噴射總成和控制指令驅(qū)動電源的特性所決定，噴射波形很多，不一一例舉了。
低壓配液總成實施例低壓配液總成是由液體儲存箱〔1〕、過濾器〔2〕、機械泵〔3〕、輔助設備〔12〕組成的供液回路，它是為電力液壓噴射總成〔02〕供應液體燃料的設備，它是根據(jù)需要可以向單點(或多點)布置的各種電力液壓噴射總成(或點火式電力液壓噴射總成、電熱式電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒器)供應所需的液體燃料(或其它液體);由這個組成可以看出低壓配液總成是很簡單的，其機械泵只是一般的齒輪式(柱塞式、或葉片式、或螺桿式)泵，泵的輸出可作一定“穩(wěn)壓”，“穩(wěn)壓”也只是對液體燃料在液路中的“脈動”加以適當?shù)摹跋?根據(jù)擬定使用的液體燃料的粘度和其它物理性質(zhì)來選擇輸液泵的類型。
低壓配液總成的結(jié)構(gòu)較現(xiàn)有技術是簡單的，這完全是因為電力液壓噴射總成與控制指令驅(qū)動電源相互之間的“有機”配合，大大降低了對機械系統(tǒng)功能上的要求，簡化了它的結(jié)構(gòu)。
低壓配液總成分為“一維”式和“多維”式。(1)根據(jù)“一維”電力液壓噴射總成的要求，配用“一維”式低壓配液總成-只有一套供液回路。(或由多套機械泵、過濾器和液體儲存箱供應各種液體，這些液體在輔助設備中混合或乳化后，輸送給電力液壓噴射總成。(2)根據(jù)“多維”式電力液壓噴射總成的要求，配用由多套供液回路組成的“多維”式低壓配液總成分路向“多維”電力液壓噴射總成供應多種液體。這些液體也可以適當?shù)挠奢o助設備“混合”或“乳化”后再供應給電力液壓噴射總成。見圖(20)的(A)和(B)。
輔助設備是根據(jù)需要配用的設備。輔助設備〔12〕是指系統(tǒng)需要用乳化的液體燃料時，在低壓配液總成中，還應配有乳化器，向電力液壓噴射總成〔02〕輸出乳化液;或?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)所使用的凝點高的液體燃料給予加溫、保溫的設備，以及在起動和停車時，用高級的液體燃料替換劣質(zhì)液體燃料，使之充滿各個輸液管“防止輸液管“凍結(jié)”的“換液”設備;在配液管入口處裝有“程控”閥門。電磁閥，蓄壓(能)器、驅(qū)動器、點火電熱電路。
圖(20)C是一種電磁諧振電磁鐵〔1〕、脈沖接線柱〔2〕、殼體〔3〕、振蕩簧片〔4〕、支架〔5〕組成，它能將多種液體適當?shù)幕旌虾腿榛?也可以用壓電陶瓷作機械波振蕩。)控制指令驅(qū)動電源實施例圖(21)A、(21)B、(21)C、(21)D、(21)E、(21)F是放電開關CT或K、功率驅(qū)動電源和放電壓力腔〔5
〕及等效電路圖。CT是半導體開關器件。如單或雙可控硅;單或雙可斷可控硅，三極管;K是靜電放電開關，由可控的高壓靜電發(fā)生器和擊穿電極組成。適當選用電路電阻R根據(jù)需要加裝儲放能電容C、電感L。
圖(22)G是微電子信息處理器實施例這是一種微型計算機式信息處理器，它“不斷”地“巡邏”分布于各處的傳感器，找到得出與熱力設備所需要的即時燃料的計量和噴射正時等與燃燒有關的信息和數(shù)據(jù)，發(fā)出相應的計量和噴射指令;以控制圖(21)A、或(21)B、或(21)C、或(21)D、或(21)E、或(21)F介紹的及下面將要介紹的各種電路;并可以為點火或電熱電路及電力液壓液體燃料系統(tǒng)的各種電控原件發(fā)需要的指令，如果微電子信息處理器‘功能過?！?，還可以兼指揮其它配套設備或部件;該指令信息處理器的功能可決定電力液壓液體燃料系統(tǒng)的工作效果及熱力設備的特性、經(jīng)濟效果;還可改善動、熱力(動)用戶的動、熱力性能，整體的動、熱力水平及起動性能(可以根據(jù)具體情況編造起動程序)，減少污染，提高設備的可靠性。微電子信息處理器最好是采用功能強大的微電子計算機系統(tǒng)(如本發(fā)明用的MCS-48、MCS-51、MCS-96等單片計算機系統(tǒng))或?qū)Ｓ秒娮佑嬎銠C，也可以采用電子程序電路(如EPROM、RAM、PROM式的程序電路)，或采用簡單的集成電路，或其組合電路。這些電路是數(shù)字式的或模擬式工作制式。高能放電開關可以由大功率可控硅(或可斷可控硅)、或大功率半導體開關(組合或分立原件)、也可以使用可控式靜電觸發(fā)放電開關、或機械接觸式放電開關。
圖(23)是由MCS-51系列單片微型機構(gòu)成的信號采集指令、指令加工、發(fā)送的原理框圖。它對特定設備和設備系統(tǒng)的記憶和控制水平達到并超過了人的實際所能。它的價格不過百十元;對它的“培訓”費不過幾分錢，“培訓”時間才幾十秒鐘。還能時刻巡檢設備，使其工作在接近理論值的最佳點。而且它還能不斷地“學習”，如果使用MCS-96系列或更高級的微型機系統(tǒng)，那么本控制指令驅(qū)動電源無論是其所控制的項目，還是控制的效果都將獲得可靠的改進(當然也可以使用多片機系統(tǒng)或?qū)Ｓ霉潭K)。
放電電路根據(jù)電路的工作原理的不同，還應有目地的選配參數(shù)相應的電阻、電容、高壓整流原件、閘流控制原件、變壓器件和纜線、及電感等。
組合閥和程控閥的驅(qū)動器可選用電磁式驅(qū)動器、氣動式驅(qū)動器、氣液式驅(qū)動器、機械式傳動式驅(qū)動器、電液侍服式驅(qū)動器。這些驅(qū)動原件可以根據(jù)需要應能做直線運動、園周運動、或直線加園周運動的方式來驅(qū)動組合閥。組合閥驅(qū)動器可以與電力液壓噴射總成集裝于一體，也可以與電力液壓噴射總成部分或全部分置。這些驅(qū)動器的功能必須能夠使其接受并執(zhí)行由控制器發(fā)給它的控制指令。驅(qū)動器還可以用復合式驅(qū)動器。如電氣式驅(qū)動器、電液式驅(qū)動器等。
圖(25)是多維式電力液壓液體燃料系統(tǒng)的外觀圖。圖(24)是一維式電力液壓液體燃料系統(tǒng)的外觀圖。圖(20)的A和B分別是圖(24)和圖(25)的原理圖。同時最好將進入計量放電壓力腔內(nèi)的液體燃料(輔助液體)的電導率輸給控制指令驅(qū)動電源的指令加工系統(tǒng)。如筆者就將被噴射的液體燃料的電導率的值作為主要信息之一，用傳感器檢測出來送給做為控制中心的MCS-51微處理機，使其在噴射電壓、電路阻、放電功率、噴射式樣及時間等參數(shù)上作出相應安排，用時也為使用多種燃料創(chuàng)造好的條件(當然液體的電導率也可以人工處理)。
至此，已表明并介紹了電力液壓液體燃料系統(tǒng)和各類(各式)電力液壓噴射總成(電力液壓燃燒器)?！昂唵巍钡牡蛪号湟嚎偝桑刂浦噶铗?qū)動電源的發(fā)明原理及實用的各種實施例，著重闡明了各種電力液壓噴射總成點火和電熱式電力液壓噴射總成，以及由上述各種種類的電力液壓噴射總成加燃燒室(器)組成的電力液壓燃燒室(器)的工作原理和實用設計，并對控制指令驅(qū)動電源控制和工作的范圍作了細致的描述。這些都說明了電力液壓液體燃料系統(tǒng)和各類電力液壓噴射總成(電力液壓燃燒器)滿足并能夠在使用液體燃料的柴油機、汽油機、自由和半自由活塞機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機、燃氣輪機、蒸油機的鍋爐、氣動式激光器、“二元”液體燃料火炮、燃氣發(fā)生器、發(fā)煙器等熱力設備的技術要求，并與這些設備配套。不僅如此，將整個電力液壓液體燃料系統(tǒng)某些部分做些改變，重新修定技術指標就可以得出軍事上用的反紅外線、反電磁波、反光學偵察及探測的各種煙幕噴射系統(tǒng)(與由電力液壓燃燒器組成的電力液壓液體燃料系統(tǒng)的成份相似。)和軍用一、二元毒劑噴灑系統(tǒng)、以及戰(zhàn)時洗消系統(tǒng)。
權利要求
1.一類為使用液體燃料的熱力設備供應計量液體燃料(輔助液體)，并且能對噴射點實施優(yōu)化的全權控制的、以在液體燃料中實施受控放電獲得的受控電力液壓效應，來完成對計量的液體燃料(輔助液體)的高壓計量噴射的液體燃料系統(tǒng)-即電力液壓液體燃料系統(tǒng)。其特征在于A、電力液壓液體燃料系統(tǒng)是由下列元件組成的液體燃料箱[1]、過濾器[2]、輸液泵[3]、組合閥(按需要加配閥門驅(qū)動器)[4]、計量放電壓力腔[5
]、噴霧器[6]、放電開關[7]、微電子信息處理器(或其它形式的信息處理器)[8]、信息變送接口[9]、傳感器諸元[10]、功率驅(qū)動電源[11]、輸液管、放電回路調(diào)配電阻、電纜線和可按熱力設備本身的實際需要及因電力液壓液體燃料系統(tǒng)的工作形式需要可酌情加免的輔助設備[12]；a、當電力液壓液體燃料系統(tǒng)為連續(xù)的穩(wěn)態(tài)式燃燒的熱力設備配套時，還應配有氣動力燃燒室(器)或調(diào)風器；b、輔助設備[12]主要是低壓輔助液體供應總成、蓄壓器、穩(wěn)壓器、程控電路開關、液路開關、程控閥門、電能蓄能器、乳化器、混合器、驅(qū)動器、點火電路、電熱電路元器件調(diào)溫裝置、液體燃料極化器(靜電施加器)、電子系統(tǒng)恒溫器、燃料箱和液路調(diào)溫組件(可根據(jù)需要部分或全部選用，也可根據(jù)需要一個都不用)；c、當電力液壓液體燃料系統(tǒng)負有點火、電熱或兼負兩種功能時，還應配有相應的點火器或電熱體或點火兼電熱的組合體及相應的電回路系統(tǒng)。B電力液壓液體燃料系統(tǒng)是由低壓配液總成(可含輔助設備[12])、電力液壓噴射總成[02]、或點火式電力液壓噴射總成[02]、或電熱式電力液壓噴射總成[02]、或電力液壓燃燒室(器)[020]和控制指令驅(qū)動電源[03]組成的。根據(jù)熱力設備的不同需要和工作形式選配相應的噴射總成或燃燒器；C電力液壓液體燃料系統(tǒng)有單供應點和多供應點兩類。D電力液壓液燃料系統(tǒng)的高壓計量噴射靠的是受控電脈沖在計量液體中放電時，產(chǎn)生的受控電力液壓效應。
2.一種應用于電力液壓液體燃料系統(tǒng)的、利用在計量的液體燃料(輔助液體)中直接實施受控放電產(chǎn)生的受控電力液壓效應來完成對計量的液體(輔助液體)實施受控的高壓計量噴射的總成部件-電力液壓噴射總成〔02〕，其特征在于a、它是由組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕和各類接口部件組成的;b、受控的電能不經(jīng)任何轉(zhuǎn)換地直接施于計量完畢的液體燃料(輔助液體)，以產(chǎn)生用于高壓噴射用的電力液壓效應c、可以根據(jù)需要將組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕集成于一個殼體，或酌情分立并由高、低壓管連接;d、它可分為單液路電力液壓噴射總成和多液路電力液壓噴射總成兩類。如果組合閥〔4〕需要由驅(qū)動器配合工作，那么組合閥〔4〕應包括驅(qū)動器，驅(qū)動器可以與組合閥〔4〕集成于一體，也可以分立布置。
3.一種應用于具有點火功能的電力液壓液體燃料系統(tǒng)的、利用在計量的液體燃料(輔助液體)中直接實施受控放電產(chǎn)生的受控電力液壓效應來完成對計量的液體燃料(輔助液體)實施受控的高壓計量噴射，并將混合的燃料-氧化劑利用電火花點燃的總成部件-點火式電力液壓噴射總成〔02〕。其特征在于a、它是由組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕、點火器〔
〕和各種接口組成的;b、點火放電電路部分與高壓噴射電力液壓放電電路部分可以串聯(lián)，也可以采用并聯(lián)的方式;c、受控的電能不經(jīng)任何轉(zhuǎn)換直接施于計量完畢的液體燃料(輔助液體);以產(chǎn)生用于高壓噴射的電力液壓效應;d、可以根據(jù)需要將組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕、點火器〔〕集成于一個殼體，或酌情分立由高、低壓管線路連接;e、它有單液路點火式電力液壓噴射總成和多液路點火式電力液壓噴射總成兩類;f、如果組合閥〔4〕需要驅(qū)動器配合工作，那么組合閥〔4〕應包括驅(qū)動器，驅(qū)動器可以與組合閥〔4〕集成于一體，也可以分立布置。
4.一種應用于具有電熱(點火)功能的電力液壓液體燃料系統(tǒng)的，利用在計量的液體燃料(輔助液體)中直接實施受控放電產(chǎn)生的受控電力液壓效應來完成對計量的液體燃料(輔助液體)實施受控的高壓計量噴射，并給燃燒室內(nèi)的空氣(氧化劑)加溫或點火的總成部件-電熱式電力液壓噴射總成〔02〕。其特征在于a、它是由組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕、電熱體〔10〕和各類接口部件組成的;b、受控的電能不經(jīng)任何轉(zhuǎn)換地直接施于計量完畢的液體燃料(輔助液體)，以產(chǎn)生用于高壓噴射的電力液壓效應;c、可以根據(jù)需要將組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕、電熱體〔10〕集成于一個殼體、或酌情分立，由高、低壓管線連接;d、它有單液路電熱式電力液壓噴射總成和多液路電熱式電力液壓噴射總成兩類;e、如果組合閥〔4〕需要由驅(qū)動器配合工作，那么組合閥〔4〕應包括驅(qū)動器，驅(qū)動器可以與組合閥〔4〕集成于一體，也可以分立布置。
5.一種應用于電力液壓液體燃料系統(tǒng)的、利用在計量的液體燃料(輔助液體)中直接實施受控放電產(chǎn)生的受控電力液壓效應來完成對計量的液體燃料(輔助液體)實施受控的高壓計量噴射，并將混合的燃料-氧化劑在氣動力燃燒室內(nèi)完成部分或全部燃燒的總成部件-電力液壓燃燒器(室)〔020〕，其特征在于a、它是由組合閥〔4〕、計量放電壓力腔〔5
〕、噴霧器〔6〕(可酌情加裝霧化器)、調(diào)風器、燃燒室(氣動力)和點火器(或點火口)及各類接口組成的;或是在權利要求
2.3.4.所述的電力液壓噴射總成、點火式電力液壓噴射總成、電熱式電力液壓噴射總成〔02〕的三個總成部件之中選用一種、或同時配用其中的二個、或同時使用三種種類的高壓噴射總成加調(diào)風器和氣動力燃燒室組成;b、它有單液路電力液壓燃燒器和多液路電力液壓燃燒器兩種類型;c、如果組合閥〔4〕需要由驅(qū)動器配合工作，那么組合閥〔4〕應包括驅(qū)動器，驅(qū)動器與組合閥集成于一體，也可以分立布置。
6.根據(jù)權利要求
1.2.3.4.5.所述的應用于電力液壓液體燃料系統(tǒng)的和利用電力液壓效應來完成對計量液體燃料(輔助液體)噴射的電力液壓噴射總成、‘點火’式電力液壓噴射總成、‘電熱’式電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒器的電力液壓效應發(fā)生器-計量放電壓力腔〔5
〕。其特征在于它是在一個具有耐壓能力的、并可以利用自身的可變的或固定的容積對被噴射的液體燃料(輔助液體)實施計量，或利用自身可變的或固定的容積在與其它的器件配合下對液體燃料(輔助液體)實施計量的腔體〔5〕內(nèi)布置上可以實施相互放電的旨在用于在計量的液體燃料(輔助液體)中產(chǎn)生電力液壓效應的電極的器件;該器件上有供液體燃料(輔助液體)出入的液路口。它是由具有計量和耐壓能力的計量耐壓腔體〔5〕和放電電極祖成的，計量腔〔5〕與放電電極可以彼此獨立，也可以在不影響放電的前題下適當?shù)夭糠?、或全部混成其放電電極可以是應標的導體、半導體。
7.一種應用于電力液壓液體燃料系統(tǒng)的，以能夠向電力液壓發(fā)生器、電力液壓噴射總成、點火式電力液壓噴射總成、電熱式電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒器提供用于產(chǎn)生受控電力液壓效應的受控的驅(qū)動電脈沖(包括向本系統(tǒng)或配套系統(tǒng)提供電控元件、電驅(qū)動元件所需的受控電脈沖)為主要工作目的，可以對‘單點’布置或‘多點’布置的電力液壓噴射總成以及各個工況監(jiān)測點、工作點實施監(jiān)控;它所發(fā)出的用于電力液壓噴射發(fā)生的電脈沖不經(jīng)任何中間轉(zhuǎn)換，直接施于計量完畢的液體燃料(輔助液體);對噴射點可以實現(xiàn)群控、或全權單獨的控制的受控驅(qū)動電源總成-控制指令驅(qū)動電源〔03〕。其特征在于它是由放電開關〔7〕、微電子信息處理器(或其它形式的信息處理器)〔8〕、信息變送接口〔9〕、傳感器諸元〔10〕、功率驅(qū)動電源〔11〕及放電回路調(diào)配器件、電纜線組成。
專利摘要
本發(fā)明涉及一類為使用液體燃料的熱力設備配供應液體燃料的液體燃料系統(tǒng)、噴射液體燃料的各種噴射總成、控制和驅(qū)動噴射的電驅(qū)動器。即電力液壓液體燃料系統(tǒng)、電力液壓噴射總成、點火式電力液壓噴射總成、電熱式電力液壓噴射總成、電力液壓燃燒器和控制指令驅(qū)動電源。它與現(xiàn)行的液體燃料系統(tǒng)相比，具有噴射壓力高、穩(wěn)、0～3萬巴、噴射頻次高0～10
文檔編號F02M47/00GK87100598SQ87100598
公開日1988年6月1日 申請日期1987年2月11日
發(fā)明者安燕生, 孫建敏 申請人:安燕生, 孫建敏導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan