一种斯特林热机工况控制器
所属技术领域
本发明涉及一种工况控制器，具体为一种斯特林热机工况控制器。
背景技术
至此，斯特林可逆热机结构及设计理论已经很成熟，要使其投入实际应用，控制系统至关重要！2010年4月9日，发明人受邀在四川省德阳市第二届学术大会上作了《车用斯特林发动机控制系统》的学术交流，提出了斯特林可逆热机作汽车发动机的起动制动及工况控制问题解决方案。并以四工作腔斯特林热机为例进行阐述。起动制动及工况控制系统由高压工质罐、起动制动控制器、工质均衡器室、减速阀、加速阀、减压阀一、减压阀二、回压阀、低压工质罐、工质增压泵等10个部件组成，由起动制动控制信号、转子相位信号、工况控制信号等3个信号源控制，完成起动、加速、减速、停机等4种操作。各部件的连接关系如图1所示。方框代表部件或信号，箭头方向代表工质流动方向或信号传递方向。其中的工质均衡器室是工况控制的核心部件，其内工质的压力值控制燃油、空气供给量；其内工质的压力值的波动控制工质进出工作腔的量，也就控制输出功的增减，实质上就是控制工况。所以工质均衡器室也就是工况控制器。
工况控制器是一个将斯特林可逆热机工质均衡器集中在一个密闭容器内，通过控制密闭容器内工质的压力，控制工质量和燃油空气供给量，从而控制工况的装置。
发明内容
本发明的目的是设计一种作为斯特林热机控制系统核心部件的工况控制器。
为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括一个带有多个单向阀、安全阀的工况控制器芯和一个工况控制器壳。工况控制器芯内，呈中心对称分布多条相同的工质流动通道。一条工质流动通道有三个连接口，分别位于工况控制器芯的两端和侧面。一端和侧面的连接口连接安全阀或单向阀，一条工质流动通道连接一个安全阀、一个单向阀，另一个连接口在垂直于对称中心线的工况控制器芯底板上。工况控制器壳开口端与工况控制器芯底板相交，形成一个包容所有安全阀和单向阀的密闭空间。工况控制器壳上有一个压力传感器插孔、两个工质进出连接口。
所述工况控制器芯底板上的连接口与工作腔一一对应连通。
所述工况控制器壳上的两个连接口，一个与加速阀连接，另一个与减速阀连接，压力传感器插孔内的压力传感器与燃油空气供应控制器连接。
所述工况控制器的单向阀的工质流向是从密闭空间流入工况控制器芯的工质流动通道，实现加速。
所述工况控制器的安全阀的工质流向是从工况控制器芯的工质流动通道流入密闭空间，实现减速。
本发明的优点在于： 一是将多个工质均衡器集中在工况控制器芯上，置于一个很小的密闭空间内，通流容积极小，能够灵敏控制。二是工况控制器接在回热器温度接近常温一端，不在二级密封腔内，工况控制器具有原二级密封腔的控制功能，二级密封腔只具有密封功能，不用平衡发挥两种功能的矛盾，控制和密封效果更好。三是制造成本大幅降低。
附图说明
为便于理解，就以四工作腔斯特林热机工况控制器为例阐述。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
图1是四工作腔斯特林热机控制系统图；
图2是本发明结构示意图；
图3是本发明装配示意图。
图1表明了工况控制器在整个控制系统中的功能和作用。
图2是四工作腔斯特林热机工况控制器，工况控制器芯内，呈中心对称分布四条相同的工质流动通道，安全阀安装在一端，单向阀安装在侧面；压力传感器插孔、两个工质进出连接口都布置在工况控制器壳封闭端。安全阀由锥形阀芯、弹簧、安全阀筒体组成；单向阀由球形阀芯、单向阀筒体组成。
图3描述了四工作腔斯特林热机工况控制器装配关系，由上至下分别是工况控制器壳、安全阀筒体、弹簧、锥形阀芯、工况控制器芯及球形阀芯、单向阀筒体。
具体实施方式
按图1 所示的工况控制器（工质均衡器室）与其他部件的连接关系，将工况控制器接入控制系统。具体为：工况控制器芯底板上的四个连接口与斯特林热机的四个工作腔分别连通，接口选在回热器低温端与冷却器的连接管上；工况控制器壳上的一个连接口连接加速阀，另一个连接口连接减速阀，压力传感器插孔插入连接燃油空气供量的控制器。加速阀和减速阀都是电磁阀。
本发明的工作过程是：1、加速阀开、减速阀关，工况控制器密闭空间压力升高，压力高于工质流动通道内的压力，单向阀自动开启，工质进入工质流动通道，增加工作腔内工质。同时压力传感器也发出增大燃油空气供量信号。热机输出功率增大。2、减速阀开、加速阀关，工况控制器密闭空间压力降低，工质流动通道与密闭空间的压差作用于锥形阀芯的力大于弹簧预紧力，安全阀自动开启，工质进入密闭空间，减少工作腔内工质。同时压力传感器也发出减少燃油空气供量信号。热机输出功率减小。3、减速阀关、加速阀关，工况控制器密闭空间压力恒定，压力传感器也发出恒定燃油空气供量的信号，热机输出功率恒定。4、减速阀、加速阀不能同时开。
转子相位信号 起动制动控制器 起动制动控制信号 减速阀 工质均衡器室 低压工质罐 工质增压泵 工况控制信号 燃油量 空气量 高压工质罐 减压阀 二 加速阀 减压阀 一 二级密封腔 回压阀
图 1
图 2
图 3