專利名稱：脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)(Pulse Detonation Engine簡(jiǎn)稱PDE)是未來(lái)航空航天領(lǐng)域一種 新型的動(dòng)力裝置，具有現(xiàn)代航空航天動(dòng)力裝置無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。其由進(jìn)氣道、閥門、爆震管、 尾噴管、點(diǎn)火系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。與常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)或沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有循環(huán)效率高、 適用飛行馬赫數(shù)寬(Ma = 0 5)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、比推和比沖高、耗油率低、機(jī)動(dòng)性能好 等突出優(yōu)勢(shì)，可用于導(dǎo)彈、靶機(jī)、無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)等。對(duì)PDE的研究已走過(guò)半個(gè)世紀(jì)，很多國(guó)家都制定了詳細(xì)的研究和發(fā)展計(jì)劃，投入 巨資研發(fā)PDE，包括美國(guó)、俄羅斯、加拿大、法國(guó)、英國(guó)、瑞典等。在液體燃料兩相PDE研究方 面，Brophy等人使用液體燃料JP-IO和氧氣能夠得到充分發(fā)展的爆震波，PDE頻率為5Hz， 采用JP-IO和空氣未能成功。PDE樣機(jī)為無(wú)閥門設(shè)計(jì)，采用預(yù)爆技術(shù)，預(yù)爆管內(nèi)為液體燃料 JP-10和氧氣，主爆震室內(nèi)的混氣為JP-10和空氣，其最大工作頻率達(dá)到30Hz。在我國(guó)，西 北工業(yè)大學(xué)和南京航空航天大學(xué)，在爆震燃燒理論、PDE關(guān)鍵技術(shù)和樣機(jī)、兩相PDE協(xié)調(diào)工 作、PDE工作過(guò)程的數(shù)值模擬等進(jìn)行了大量研究，而在以汽油為燃料，空氣為氧化劑，采用單 個(gè)電磁閥控制間歇供油時(shí)，西北工業(yè)大學(xué)成功實(shí)現(xiàn)了兩相PDE工作頻率36Hz，南京航空航 天大學(xué)實(shí)現(xiàn)了爆震管內(nèi)徑60mm、長(zhǎng)1800mm的兩相PDE協(xié)調(diào)工作，頻率25Hz。最近某院在 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)高頻供油研究中，采用一種新型電磁閥，在電磁閥開(kāi)啟后，最多只能維持電 磁閥開(kāi)啟的通油時(shí)間為5. 2毫秒，而PDE —個(gè)工作周期要求供油時(shí)間為13毫秒，這樣就必 須在上次電磁閥關(guān)閉后，馬上再次開(kāi)啟電磁閥，因而通過(guò)電磁閥供油出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，造成 供油過(guò)程中油壓波動(dòng)很大，同時(shí)對(duì)一個(gè)電磁閥開(kāi)啟兩次或三次時(shí)，使供油時(shí)間會(huì)不等于13 毫秒，很難滿足實(shí)際PDE高頻供油的需要，至今沒(méi)能解決。由于電磁閥頻響低，在頻率大于 25Hz時(shí)，電磁閥不能按設(shè)定的時(shí)序開(kāi)和關(guān)。繼續(xù)使用電磁閥控制間歇供油，很難提高PDE工 作頻率。PDE工作頻率低，是不能產(chǎn)生連續(xù)有效推力的，因此，提高工作頻率是PDE發(fā)展迫切 需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。基于目前的研究水平，在爆震理論、關(guān)鍵技術(shù)、樣機(jī)研制等研究方面存在很多困 難，研究成果沒(méi)有達(dá)到理想預(yù)期及工程應(yīng)用程度。還必須深入開(kāi)展PDE關(guān)鍵技術(shù)的機(jī)理和 應(yīng)用基礎(chǔ)研究，包括閥門、點(diǎn)火起爆、燃料供給、強(qiáng)化燃燒、尾噴管等技術(shù)。脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī) 由于間歇工作的特點(diǎn)，燃料和氧化劑的供給也應(yīng)當(dāng)滿足間歇供給，氧化劑的供給控制可通 過(guò)機(jī)械閥門和氣動(dòng)閥實(shí)現(xiàn)，而燃料的供給通常采用電磁閥控制，但對(duì)于高頻工作的PDE，往 往電磁閥的頻響跟不上，干擾PDE的正常工作，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)大都放棄了電磁閥控制間 歇供油的PDE研究，轉(zhuǎn)而主要采用自適應(yīng)控制供油方式的PDE研究。而對(duì)于自適應(yīng)控制的 供油方式，可以提高供油頻率，但由于本身缺陷，也難滿足PDE發(fā)展要求。采用自適應(yīng)控制 供油，我國(guó)南京航空航天大學(xué)實(shí)現(xiàn)了爆震管內(nèi)徑58mm、長(zhǎng)1275mm的兩相PDE協(xié)調(diào)工作，最高頻率50Hz，西北工業(yè)大學(xué)成功實(shí)現(xiàn)了兩相PDE工作頻率60Hz。PDE氣動(dòng)閥是其頭部間歇進(jìn)氣裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。氣動(dòng)閥(無(wú)閥)PDE 有兩種形式燃油和空氣全部無(wú)閥及僅空氣無(wú)閥。全無(wú)閥的PDE，燃油和空氣連續(xù)無(wú)閥地供 入爆震管，利用間歇點(diǎn)火來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率，空氣供給是由爆震管與進(jìn)口氣流總壓 壓差來(lái)控制的，燃油供給采用自適應(yīng)控制，即PDE供油是利用爆震管中的反壓，來(lái)控制各個(gè) 工作循環(huán)內(nèi)的供油，以保證PDE的協(xié)調(diào)工作，PDE在一個(gè)循環(huán)內(nèi)的工作過(guò)程如圖1所示。其 中，a為開(kāi)始供油的時(shí)間點(diǎn)，b為開(kāi)始進(jìn)氣時(shí)間點(diǎn)，c為點(diǎn)火時(shí)間點(diǎn)，d為停止進(jìn)氣時(shí)間點(diǎn)，e 為停止供油時(shí)間點(diǎn)。當(dāng)火花塞通電點(diǎn)火后，爆震管內(nèi)的火焰微團(tuán)迅速擴(kuò)展，火焰加速，燃?xì)?壓力逐漸升高，進(jìn)入爆震管內(nèi)的空氣流量逐漸減小，當(dāng)爆震管頭部壓力略高于進(jìn)口氣流壓 力時(shí)，使進(jìn)氣停止，此時(shí)空氣進(jìn)入停止燃油供給也應(yīng)當(dāng)停止，而供油壓力大于供油噴嘴處的 燃?xì)鈮毫?，因而此時(shí)燃油還在供給，這樣燃油噴射到高溫燃?xì)庵?，由于缺少氧化劑，燃油?不能燃燒的。當(dāng)噴嘴附近的燃?xì)鈮毫Ω哂诠┯蛪毫r(shí)，供油才停止，因此，供油關(guān)閉會(huì)遲于 進(jìn)氣關(guān)閉。隨著火焰的發(fā)展，爆震管內(nèi)產(chǎn)生爆震波，當(dāng)爆震波傳出爆震室，噴嘴供油位置附 近和推力壁附近膨脹波的壓力逐步下降，當(dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀诠┯蛪毫r(shí)，燃油就開(kāi)始注入，而 此時(shí)燃?xì)鈮毫Ω哂谶M(jìn)口氣流總壓，新鮮空氣還沒(méi)有進(jìn)入爆震管，從而造成在燃燒后的可燃 混氣中噴入燃油，在沒(méi)有新鮮空氣供入的條件下，提前供給的燃油。當(dāng)爆震管內(nèi)壓力低于進(jìn) 氣總壓時(shí)，才開(kāi)始進(jìn)氣。由于油壓低，目前的燃油壓力在2kg/cm2，燃油的霧化主要依靠PDE 進(jìn)口氣流的氣動(dòng)霧化作用，而當(dāng)進(jìn)口氣流靜止(爆震管內(nèi)燃?xì)鈮毫Ω哂谶M(jìn)氣總壓)或流速 很低時(shí)，燃油霧化摻混會(huì)很差，先進(jìn)的噴嘴技術(shù)無(wú)法使用，不能滿足PDE對(duì)燃油霧化蒸發(fā)和 摻混的要求。由此可知，自適應(yīng)控制會(huì)使供油相對(duì)于進(jìn)氣提前，并且供油關(guān)閉相對(duì)于停止進(jìn) 氣推遲，燃油流量無(wú)法控制，增加油耗，自適應(yīng)控制可適用于單工況、小推力PDE?？諝鉄o(wú)閥 PDE僅僅是對(duì)空氣無(wú)閥，閥門控制燃料間歇噴注，是目前吸氣式PDE主要研究方向，如美國(guó) 海軍研究生院和法國(guó)。
未來(lái)實(shí)際應(yīng)用的PDE，單管的工作頻率在50-100HZ，從而一個(gè)工作周期的時(shí)間為 10-20ms。在這樣一個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)，要完成PDE—個(gè)工作周期過(guò)程難度很大，它包括燃油 與空氣的填充過(guò)程、點(diǎn)火過(guò)程、爆震波形成和傳播過(guò)程、尾氣排出過(guò)程，其中燃油的填充過(guò) 程占一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間。電磁閥供油可以按固定的時(shí)序，開(kāi)關(guān)電磁閥，由于電磁閥 開(kāi)啟和關(guān)閉的延遲時(shí)間比較長(zhǎng)，這樣就造成一個(gè)工作周期中實(shí)際燃油供給時(shí)間不能按照理 想的燃油填充時(shí)間進(jìn)行，即電磁閥的實(shí)際通油時(shí)間短，大部分時(shí)間被電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉 延遲時(shí)間占用，從而使用單一電磁閥無(wú)法滿足PDE的高頻工作需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，基于本發(fā) 明，可以提高電磁閥主動(dòng)控制高頻供油點(diǎn)火的頻率，突破使用單一電磁閥無(wú)法提高脈沖爆 震發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率的技術(shù)界限。本發(fā)明一種脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，包括控制器、油泵、并聯(lián)的 多個(gè)電磁閥支路、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)、位于所述脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)頭部的噴嘴和火花塞、與所述 火花塞通過(guò)導(dǎo)線相連接的點(diǎn)火電源；其中所述控制器通過(guò)導(dǎo)線分別與所述油泵、所述并聯(lián) 的多個(gè)電磁閥支路和所述點(diǎn)火電源相連接；所述多個(gè)并聯(lián)的電磁閥支路的上游通過(guò)油管與所述油泵相連接，所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路的下游通過(guò)油管與所述噴嘴相連接。上述高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，優(yōu)選所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路中，每個(gè)電磁閥支路都 包括一個(gè)電磁閥。上述高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，優(yōu)選所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路為并聯(lián)的三個(gè)電磁閥支路。上述高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，優(yōu)選所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路中，每個(gè)電磁閥支路都包括多個(gè)串聯(lián)的電磁閥。上述高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，優(yōu)選所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路中的每個(gè)電磁閥支路都 包括兩個(gè)相互串聯(lián)的電磁閥。本發(fā)明的一種脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，依據(jù)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié) 調(diào)工作基本原理，克服了自適應(yīng)控制間歇供油和單一電磁閥間歇供油的缺陷，具有如下優(yōu)占.
^ \\\ ·第一.提高電磁閥主動(dòng)控制高頻供油點(diǎn)火的頻率，即爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率，突 破使用單一電磁閥無(wú)法提高脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率的技術(shù)界限；第二.提高供油系統(tǒng)的燃油壓力，可以使用先進(jìn)的燃油噴嘴，改善燃油的霧化蒸 發(fā)和摻混性能，易于形成可爆混氣，可以縮短DDT距離和時(shí)間；第三.按設(shè)定的時(shí)序高頻供油點(diǎn)火，使供油具有固定的規(guī)律，抗干擾性強(qiáng)，減少油 耗，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，避免自適應(yīng)控制供油的缺陷；第四.按本發(fā)明研制的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，擴(kuò)展PDE研究和應(yīng)用范圍，是脈沖爆震發(fā) 動(dòng)機(jī)的主要模式和今后的發(fā)展方向；綜上所述，本發(fā)明具有提高供油點(diǎn)火頻率，主動(dòng)控制燃油的間歇供給，改善燃油霧 化蒸發(fā)和摻混性能，縮短DDT距離和時(shí)間，減小油耗，增加推重比，適應(yīng)了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)展的迫切需要。


圖1為PDE在一個(gè)循環(huán)內(nèi)的工作過(guò)程示意圖；圖2為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)示意圖；圖3為高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)序示意圖；圖4為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。為了發(fā)展以電磁閥控制供油的PDE，需要進(jìn)一步提高電磁閥的頻響特性，縮短電磁 閥開(kāi)啟和關(guān)閉的延遲時(shí)間，但存在一定的技術(shù)界限，一直沒(méi)有得到解決。如果換一種思想來(lái) 研究PDE電磁閥控制的高頻間歇供油問(wèn)題，問(wèn)題就變得簡(jiǎn)單了。解決的關(guān)鍵就是將電磁閥 開(kāi)啟和關(guān)閉的部分延遲時(shí)間，放在PDE —個(gè)工作周期之外，這樣就能保證一個(gè)工作周期的 正常燃油填充時(shí)間，并盡可能減少電磁閥開(kāi)關(guān)頻率，以提高其工作的可靠性，其核心技術(shù)是 采用多路電磁閥并聯(lián)，按照一定的時(shí)序控制電磁閥的開(kāi)關(guān)。如果在高頻供油狀態(tài)下，并聯(lián)油路上的單個(gè)電磁閥來(lái)不及關(guān)閉，在每個(gè)并聯(lián)油路上，使用兩個(gè)電磁閥串聯(lián)的方式，實(shí)現(xiàn)既定的燃油供給時(shí)間。為了解決脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻間歇供油技術(shù)難題，避開(kāi)單純研究高性能電 磁閥的技術(shù)界限，利用多路電磁閥并聯(lián)，由控制器控制點(diǎn)火頻率，由各電磁閥按時(shí)序先后工 作，完成單個(gè)電磁閥無(wú)法實(shí)現(xiàn)的高頻間歇供油。通過(guò)控制多路電磁閥供油的先后順序、供油 時(shí)間及周期、點(diǎn)火與電磁閥通電時(shí)間差，能夠滿足PDE發(fā)展要求，并提高電磁閥供油的可靠 性。這樣每個(gè)電磁閥供油周期比使用單一電磁閥延長(zhǎng)幾倍，從而給每個(gè)電磁閥足夠的響應(yīng) 時(shí)間，從而滿足PDE高頻間歇供油的需要。由于采用自適應(yīng)控制供油，限制了 PDE研究方向 和技術(shù)，而采用電磁閥主動(dòng)控制高頻供油，可擴(kuò)展PDE樣機(jī)研制和應(yīng)用范圍。為發(fā)展高性能 兩相PDE，首要問(wèn)題是解決電磁閥控制高頻間歇供油這一技術(shù)瓶頸，并由自適應(yīng)控制間歇供 油為主研究PDE時(shí)期，過(guò)度到研究電磁閥高頻主動(dòng)控制供油的PDE時(shí)期，因此，提出了本發(fā) 明專利申請(qǐng)。本發(fā)明的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，使燃油由被動(dòng)控制供給變?yōu)?主動(dòng)控制供給，按設(shè)定的時(shí)序打開(kāi)和關(guān)閉電磁閥，提高燃油供給壓力和頻率，使用先進(jìn)噴 嘴，改善了燃油霧化、蒸發(fā)和摻混性能，能夠合理控制油氣比和燃油分布，減小油耗，擴(kuò)展 PDE樣機(jī)研制和應(yīng)用范圍，能夠滿足脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)高頻工作的需要。圖3為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)示意圖，其中，包括控制器1、油 泵2、電磁閥3、電磁閥4、電磁閥5、噴嘴6、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7、點(diǎn)火電源8和火花塞9組成。所述的控制器1是指控制油泵2、電磁閥3、電磁閥4、電磁閥5和點(diǎn)火電源8按時(shí) 序工作的控制裝置，其與油泵2、電磁閥3、電磁閥4、電磁閥5和點(diǎn)火電源8通過(guò)控制導(dǎo)線 連接；所述的油泵2是指為液體燃料提高壓力的動(dòng)力裝置，其與電磁閥3、電磁閥4和電磁 閥5通過(guò)油管連接；所述的電磁閥3是指安裝在油路上的電動(dòng)閥門，其與電磁閥4和電磁 閥5并聯(lián)，其通過(guò)油管與上游油泵2連通，及與下游噴嘴6連通；所述的電磁閥4是指安裝 在油路上的電動(dòng)閥門，其與電磁閥3和電磁閥5并聯(lián)，其通過(guò)油管與上游油泵2連通，及與 下游噴嘴6連通；所述的電磁閥5是指安裝在油路上的電動(dòng)閥門，其與電磁閥3和電磁閥4 并聯(lián)，其通過(guò)油管與上游油泵2連通，及與下游噴嘴6連通；所述的噴嘴6是安裝在脈沖爆 震發(fā)動(dòng)機(jī)7頭部一定位置的燃油噴嘴，其通過(guò)油管與上游的電磁閥3、電磁閥4和電磁閥5 連通；所述的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7是指使用液體燃料按一定頻率協(xié)調(diào)工作產(chǎn)生推力的動(dòng)力裝 置，其頭部安裝高頻間歇供油的噴嘴6，及高頻點(diǎn)火的火花塞9;所述的點(diǎn)火電源8是指產(chǎn)生 高壓電的設(shè)備，其通過(guò)導(dǎo)線與上游的控制器1相連，與下游的火花塞9相連；所述的火花塞 9是指能夠?qū)⒂蜌饣旌衔稂c(diǎn)燃的高能元件，固定在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7上，其通過(guò)導(dǎo)線與上游 的點(diǎn)火電源8相連。其中，控制器1安裝在合適的位置，主要控制油泵2、電磁閥3、電磁閥4、電磁閥5 和點(diǎn)火電源8 ；油泵2是為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7提供高壓燃油，其在電磁閥3、電磁閥4和電磁 閥5的上游；電磁閥3、電磁閥4和電磁閥5以并聯(lián)方式布置在燃油管路上，它們按時(shí)序先 后開(kāi)啟通油，通過(guò)噴嘴6為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7供油，在第一個(gè)周期，當(dāng)電磁閥3開(kāi)啟供油時(shí)， 電磁閥4和電磁閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，在第二個(gè)周期，當(dāng)電磁閥4開(kāi)啟供油時(shí)，電磁閥3和電 磁閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，在第三個(gè)周期，當(dāng)電磁閥5開(kāi)啟供油時(shí)，電磁閥3和電磁閥4處于關(guān) 閉狀態(tài)，在第四個(gè)周期，當(dāng)電磁閥3開(kāi)啟供油時(shí)，電磁閥4和電磁閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，以此重復(fù)上述過(guò)程，完成脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻協(xié)調(diào)工作；噴嘴6固定在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7上， 實(shí)現(xiàn)脈沖間歇供油；脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7是能夠?qū)崿F(xiàn)高頻工作的樣機(jī)，是本發(fā)明的應(yīng)用對(duì)象， 其上安裝噴嘴6和火花塞9 ；點(diǎn)火電源8通過(guò)導(dǎo)線與上游的控制器1相連，與下游的火花塞 9相連；火花塞9固定在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7上，其通過(guò)導(dǎo)線與上游的點(diǎn)火電源8相連。PDE的工作頻率由點(diǎn)火頻率控制，間歇進(jìn)氣由PDE爆震室內(nèi)的壓力控制，間歇供油 由電磁閥控制。如果PDE工作頻率為f，一個(gè)周期時(shí)間為T= Ι/f，那么電磁閥組的間歇供 油的頻率也為f。如果在油路系統(tǒng)中并聯(lián)η個(gè)電磁閥，為保證PDE間歇供油頻率f，則每個(gè) 電磁閥的工作頻率為f/n，一個(gè)工作周期的時(shí)間為n/f?？梢?jiàn)，在相同PDE工作頻率下，使用 電磁閥并聯(lián)與單一電磁閥相比，電磁閥并聯(lián)中的每個(gè)電磁閥工作周期增加n-1倍，這樣每 個(gè)電磁閥都能可靠地完成間歇供油，從而能夠開(kāi)展以電磁閥控制高頻供油的PDE研究。本 發(fā)明的技術(shù)方案一采用了 3個(gè)電磁閥并聯(lián)作為案例。比如在第一個(gè)周期，只電磁閥1供油， 完成第一次爆震燃燒過(guò)程，在第二個(gè)周期，只電磁閥2供油，完成第二次爆震燃燒過(guò)程，在 第三個(gè)周期，只電磁閥3供油，完成第三次爆震燃燒過(guò)程，在第四個(gè)周期，只電磁閥1供油， 完成第四次爆震燃燒過(guò)程，以此類推，重復(fù)上述過(guò)程，從而完成PDE連續(xù)工作過(guò)程。由于每 個(gè)電磁閥正常工作頻率為20-30HZ，從而該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)間歇供油頻率60-90HZ，即為PDE 的工作頻率?？梢?jiàn)，電磁閥并聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的高頻間歇供油。從圖3的時(shí)序分配可以看出，在PDE三個(gè)工作周期內(nèi)，火花塞點(diǎn)火三次，完成三次 間歇供油，但每個(gè)電磁閥只供油一次，大大增加了每個(gè)電磁閥一個(gè)工作周期的時(shí)間，從而保 證每個(gè)電磁閥完好的工作性能。控制器1控制脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻供油和點(diǎn)火，以實(shí)現(xiàn)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7電 磁閥控制高頻供油的協(xié)調(diào)工作，是脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的控制中心，每個(gè)周期只有一個(gè)電磁 閥開(kāi)通，并點(diǎn)火一次，點(diǎn)火頻率是脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的工作頻率，每個(gè)電磁閥的工作頻率為 爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7工作頻率的三分之一；油泵2主要是提供高壓燃油；電磁閥3、電磁閥4和電 磁閥5通過(guò)控制器1按不同的時(shí)序控制電磁閥開(kāi)關(guān)，為噴嘴6提供高頻間歇燃油供給；噴嘴 6安裝在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7上，為其提供不同周期的冷態(tài)燃油填充過(guò)程；脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7 是高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)用的主要目標(biāo)，通過(guò)控制器1控制電磁閥實(shí)現(xiàn)間歇供油和火花塞點(diǎn) 火，完成脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻工作；點(diǎn)火電源8和火花塞9通過(guò)控制器1完成脈沖爆震 發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻點(diǎn)火過(guò)程。脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)完成液體燃料脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)高頻協(xié) 調(diào)工作過(guò)程如下由控制器1啟動(dòng)油泵2，產(chǎn)生高壓燃油；設(shè)置脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)周期及頻率， 隨控制器1控制步驟打開(kāi)電磁閥3 (電磁閥4和電磁閥5關(guān)閉)，噴嘴6通過(guò)高壓燃油，噴 嘴6為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7完成填充燃料過(guò)程，隨即控制器1控制點(diǎn)火電源8放電，通過(guò)火花 塞9為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，在一定時(shí)刻，電磁閥3關(guān)閉，產(chǎn)生爆震燃燒過(guò)程，爆震波過(guò)后， 當(dāng)爆震管內(nèi)壓力下降；接下來(lái)一個(gè)周期，由隨控制器1控制步驟打開(kāi)電磁閥4(電磁閥3和 電磁閥5關(guān)閉)，噴嘴6通過(guò)高壓燃油，噴嘴6為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7完成填充燃料過(guò)程，隨即 控制器1控制點(diǎn)火電源8放電，通過(guò)火花塞9為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，在一定時(shí)刻，電磁閥 4關(guān)閉，完成爆震燃燒過(guò)程；在接下來(lái)一個(gè)周期，由隨控制器1控制步驟打開(kāi)電磁閥5 (電磁 閥3和電磁閥4關(guān)閉)，噴嘴6通過(guò)高壓燃油，噴嘴6為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7完成填充燃料過(guò) 程，隨即控制器1控制點(diǎn)火電源8放電，通過(guò)火花塞9為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，在一定時(shí)刻，電磁閥5關(guān)閉，完成爆震燃燒過(guò)程；再接下來(lái)一個(gè)工作周期重復(fù)上述過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)脈沖爆 震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻協(xié)調(diào)工作，產(chǎn)生連續(xù)有效推力。對(duì)于特定的電磁閥，只能在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟通油一次，開(kāi)啟的時(shí)間為5. 2毫秒，而要 求一個(gè)周期的燃油填充時(shí)間為13毫秒。這樣電磁閥開(kāi)啟一次只能滿足近二分之一的燃油 填充時(shí)間，為了滿足一個(gè)周期的燃油填充時(shí)間，實(shí)際需要開(kāi)啟電磁閥2-3次，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，開(kāi) 啟2次，供給的燃油壓力波動(dòng)很大，不適合PDE供油需要。那么，解決的辦法就是采用3個(gè) 電磁閥并聯(lián)在油路上，在一個(gè)工作周期內(nèi)，通過(guò)控制器，按時(shí)序先后將三個(gè)電磁閥全部開(kāi)啟 通油一次。先將第一個(gè)電磁閥開(kāi)通，在第一個(gè)電磁閥沒(méi)有關(guān)閉時(shí)，就可打開(kāi)第二個(gè)電磁閥， 在第二個(gè)電磁閥沒(méi)有關(guān)閉時(shí)，就可打開(kāi)第三個(gè)電磁閥，這樣將三個(gè)電磁閥總的供油時(shí)間加 起來(lái)可以等于13毫秒，保證供油的連續(xù)，減小供油壓力的波動(dòng)，從而理想地完成脈沖爆震 發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)周期的供油過(guò)程。圖4為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例 主要解決在一個(gè)工作周期內(nèi)，由于頻率很高，供油時(shí)間很短，如果并聯(lián)油路中的一個(gè)電磁閥 在開(kāi)啟供油后，來(lái)不及通電關(guān)閉，此時(shí)需要在每個(gè)并聯(lián)油路上使用兩個(gè)電磁閥串聯(lián)。其包括控制器1、油泵2、電磁閥3、電磁閥4、電磁閥5、電磁閥10、電磁閥11、電磁 閥12、噴嘴6、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7、點(diǎn)火電源8和火花塞9組成?？刂破?安裝在合適的位置，主要控制油泵2、電磁閥3、電磁閥4、電磁閥5、電磁 閥10、電磁閥11、電磁閥12和點(diǎn)火電源8 ；油泵2是為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7提供高壓燃油，其 在電磁閥3、電磁閥5和電磁閥11的上游；電磁閥3和電磁閥4串聯(lián)，電磁閥5和電磁閥10 串聯(lián)，電磁閥11和電磁閥12串聯(lián)，三組串聯(lián)的電磁閥再組成并聯(lián)的方式，布置在燃油管路 上，它們按時(shí)序先后開(kāi)啟通油，通過(guò)噴嘴6為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7供油，在第一個(gè)周期，當(dāng)電磁 閥4首先開(kāi)通，再打開(kāi)電磁閥3供油，其余電磁閥關(guān)閉，當(dāng)供油時(shí)間滿足后，即可關(guān)閉電磁閥 4，再關(guān)閉電磁閥3，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間打開(kāi)電磁閥4(可在下一個(gè)周期完成)；在第二個(gè)周期， 當(dāng)電磁閥10首先開(kāi)通，再打開(kāi)電磁閥5供油，其余電磁閥關(guān)閉，當(dāng)供油時(shí)間滿足后，即可關(guān) 閉電磁閥10，，再關(guān)閉電磁閥5，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間打開(kāi)電磁閥10(可在下一個(gè)周期完成)；在 第三個(gè)周期，當(dāng)電磁閥12首先開(kāi)通，再打開(kāi)電磁閥11供油，其余電磁閥關(guān)閉，當(dāng)供油時(shí)間滿 足后，即可關(guān)閉電磁閥12，再關(guān)閉電磁閥11，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間打開(kāi)電磁閥12(可在下一個(gè)周 期完成)；從第四個(gè)周期開(kāi)始，重復(fù)上述過(guò)程，完成脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻協(xié)調(diào)工作；噴嘴 6固定在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7上，實(shí)現(xiàn)脈沖間歇供油；脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7是能夠?qū)崿F(xiàn)高頻工作 的樣機(jī)，是本發(fā)明應(yīng)用的對(duì)象，其上安裝噴嘴6和火花塞9 ；點(diǎn)火電源8通過(guò)導(dǎo)線與上游的 控制器1相連，與下游的火花塞9相連；火花塞9固定在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7上，其通過(guò)導(dǎo)線 與上游的點(diǎn)火電源8相連。本發(fā)明采用控制器1控制脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻供油和點(diǎn)火，以實(shí)現(xiàn)脈沖爆震 發(fā)動(dòng)機(jī)7電磁閥控制高頻供油的協(xié)調(diào)工作，是脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的控制中心，每個(gè)周期只有 一個(gè)并聯(lián)油路上的兩個(gè)電磁閥開(kāi)通，并點(diǎn)火一次，點(diǎn)火頻率是脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的工作頻 率，每個(gè)電磁閥的工作頻率為爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7工作頻率的三分之一；油泵2主要是提供高壓燃 油；電磁閥3、電磁閥4、電磁閥5、電磁閥10、電磁閥11和電磁閥12通過(guò)控制器1按不同 的時(shí)序控制電磁閥開(kāi)關(guān)，為噴嘴6提供高頻間歇燃油供給；噴嘴6安裝在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7 上，為其提供不同周期的冷態(tài)燃油填充過(guò)程；脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7是高頻協(xié)調(diào)工作是主要目標(biāo)，通過(guò)控制器1控制電磁閥實(shí)現(xiàn)間歇供油和火花塞點(diǎn)火，完成脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻工 作；點(diǎn)火電源8和火花塞9通過(guò)控制器1完成脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻點(diǎn)火過(guò)程。本發(fā)明的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，完成液 體燃料脈沖爆震發(fā)動(dòng) 機(jī)高頻協(xié)調(diào)工作過(guò)程如下由控制器1啟動(dòng)油泵2，產(chǎn)生高壓燃油；設(shè)置脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)周 期及頻率，隨控制器1控制步驟打開(kāi)電磁閥3 (此時(shí)電磁閥4打開(kāi)，其余電磁閥關(guān)閉)，實(shí)現(xiàn) 供油過(guò)程，噴嘴6通過(guò)高壓燃油，噴嘴6為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7完成填充燃料過(guò)程，隨后電磁 閥4關(guān)閉，隨即控制器1控制點(diǎn)火電源8放電，通過(guò)火花塞9為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，產(chǎn)生 爆震燃燒過(guò)程，爆震波過(guò)后，當(dāng)爆震管內(nèi)壓力下降，此周期內(nèi)要完成電磁閥12的開(kāi)啟，電磁 閥11的關(guān)閉；接下來(lái)一個(gè)周期，由隨控制器1控制步驟打開(kāi)電磁閥5 (此時(shí)電磁閥10打開(kāi)， 其余電磁閥關(guān)閉)，實(shí)現(xiàn)供油過(guò)程，噴嘴6通過(guò)高壓燃油，噴嘴6為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7完成 填充燃料過(guò)程，隨后電磁閥10關(guān)閉，隨即控制器1控制點(diǎn)火電源8放電，通過(guò)火花塞9為脈 沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，產(chǎn)生爆震燃燒過(guò)程，爆震波過(guò)后，當(dāng)爆震管內(nèi)壓力下降，此周期內(nèi)要完 成電磁閥4的開(kāi)啟，電磁閥3的關(guān)閉；再接下來(lái)一個(gè)周期，由隨控制器1控制步驟打開(kāi)電磁 閥11 (此時(shí)電磁閥12打開(kāi)，其余電磁閥關(guān)閉)，實(shí)現(xiàn)供油過(guò)程，噴嘴6通過(guò)高壓燃油，噴嘴6 為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7完成填充燃料過(guò)程，隨后電磁閥12關(guān)閉，隨即控制器1控制點(diǎn)火電源 8放電，通過(guò)火花塞9為脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，產(chǎn)生爆震燃燒過(guò)程，爆震波過(guò)后，當(dāng)爆震管內(nèi) 壓力下降，此周期內(nèi)要完成電磁閥10的開(kāi)啟，電磁閥5的關(guān)閉；再接下來(lái)一個(gè)工作周期重復(fù) 上述過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)7的高頻協(xié)調(diào)工作，產(chǎn)生連續(xù)有效推力。從以上的兩個(gè)實(shí)施例可知，本發(fā)明通過(guò)控制器控制多個(gè)并聯(lián)電磁閥按時(shí)序先后打 開(kāi)供油，在保證每個(gè)電磁閥正常工作頻率范圍內(nèi)，滿足脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)高頻供油點(diǎn)火的需 要，實(shí)現(xiàn)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)高頻協(xié)調(diào)工作，拋棄自適應(yīng)控制供油的缺陷，擴(kuò)展了脈沖爆震發(fā)動(dòng) 機(jī)樣機(jī)研制和應(yīng)用范圍。本發(fā)明通過(guò)合理控制設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的高頻工作 和產(chǎn)生一定推力的要求。上述點(diǎn)火系統(tǒng)的適用條件為燃油流量20 100g/S，爆震管內(nèi)燃 料和混氣的填充速度為10 150m/s，爆震頻率50 100Hz，爆震波峰值壓力為25kg/s左 右，爆震波傳播速度為1500m/s左右，油耗下降，推重比提高。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì) 介紹，本文中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō) 明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù) 本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不 應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器、油泵、并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)、位于所述脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)頭部的噴嘴和火花塞、與所述火花塞通過(guò)導(dǎo)線相連接的點(diǎn)火電源；其中所述控制器通過(guò)導(dǎo)線分別與所述油泵、所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路和所述點(diǎn)火電源相連接；所述多個(gè)并聯(lián)的電磁閥支路的上游通過(guò)油管與所述油泵相連接，所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路的下游通過(guò)油管與所述噴嘴相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支 路中，每個(gè)電磁閥支路都包括一個(gè)電磁閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支 路為并聯(lián)的三個(gè)電磁閥支路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支 路中，每個(gè)電磁閥支路都包括多個(gè)串聯(lián)的電磁閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支 路中的每個(gè)電磁閥支路都包括兩個(gè)相互串聯(lián)的電磁閥。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)電磁閥高頻供油點(diǎn)火系統(tǒng)，包括控制器、油泵、并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)、位于所述脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)頭部的噴嘴和火花塞、與所述火花塞通過(guò)導(dǎo)線相連接的點(diǎn)火電源；其中所述控制器通過(guò)導(dǎo)線分別與所述油泵、所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路和所述點(diǎn)火電源相連接；所述多個(gè)并聯(lián)的電磁閥支路的上游通過(guò)油管與所述油泵相連接，所述并聯(lián)的多個(gè)電磁閥支路的下游通過(guò)油管與所述噴嘴相連接。本發(fā)明具有提高供油點(diǎn)火頻率，主動(dòng)控制燃油的間歇供給，改善燃油霧化蒸發(fā)和摻混性能，縮短DDT距離和時(shí)間，減小油耗，增加推重比，適應(yīng)了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的迫切需要。
文檔編號(hào)F02K9/58GK101825042SQ201010133848
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者鄭殿峰 申請(qǐng)人:北京大學(xué)