一种液体燃料燃烧控制系统及方法与流程

1.本专利涉及一种燃烧机，特别是一种液体燃料燃烧控制系统及方法。


背景技术：

2.液体燃料燃烧机是把液体燃料加压汽化成微小液滴后再与空气混合为弥散的汽雾态后点火燃烧的设备，包括油泵供油雾化系统、点火系统、风机送风系统、火力大小调节系统等，与常规的气体燃烧机相比，液体燃料燃烧系统因结构复杂、对汽雾要求高导致控制系统复杂，在使用中因控制系统不精确常常出现小火点火困难、雾化不充分，使燃烧不充分、关火后未燃烧的汽雾随风喷出，燃烧效率不高、浪费燃料、污染环境；特别是对于热值高的液体燃料，上述问题更加突出。


技术实现要素：

3.本专利的目的就是设计一种液体燃料燃烧控制系统及方法，实现液体燃料的低流量、高压力输出，输出后能充分雾化燃烧，减小燃料损耗，实现流量与风量的最佳匹配，以满足高热值液体燃料的燃烧要求。
4.本专利的技术方案是：一种液体燃料燃烧控制系统，其特征是：包括供油系统、送风系统、点火器和控制器；所述供油系统包含球型泵及给球型泵提供动力的电机、供油电磁阀和喷嘴，球型泵用于抽吸燃油并把燃油加压后输送到喷嘴，供油电磁阀设置在球型泵与喷嘴之间的管路上调节燃油的流量，喷嘴把高压力的燃油以微小的液滴喷出到燃烧室内；所述送风系统包括风机和风管，风机把空气加压后通过风管后吹入燃烧室内，把喷嘴喷出的微小液滴弥散雾化；点火器把燃烧室内的汽雾点燃；在燃烧室内设置有温度传感器，用于检测燃烧室温度；电机、点火器、风机、温度传感器、供油电磁阀与控制器电连接；在控制器内设置有点火控制程序、关火控制程序、火力大小调节程序软件；
5.进一步的，还包括一控制面板，在控制面板上设置有控制旋钮、显示屏和报警器，控制旋钮、显示屏、报警器与控制器电连接；控制旋钮用于点火、关火、手动调节火力大小，显示屏用于显示火力大小、故障报警代码、工作指示，报警器用于故障时发出声光报警；
6.进一步的，所述点火控制程序用于开机时控制风机启动、球型泵启动、供油电磁阀开启，并把燃烧室内的油雾点燃，对点火是否成功进行检测，点火故障时报警，点火成功后自动调节火力到最小；
7.进一步的，所述关火控制程序用于关机时控制供油电磁阀关闭、球型泵及风机停止，过程中对是否关火成功进行检测；
8.进一步的，所述火力大小调节程序用于对进入燃烧室的汽雾流量和送风流量调节，控制器通过控制供油系统球型泵的电机转速以及安装在供油管路上的供油电磁阀的开启来调节进入燃烧室的油雾量，通过调节风机的转速来调节进入燃烧室的风量大小，根据供油量和风量的最佳配比关系，同步调节供油量及风量大小；
9.进一步的，在所述控制器内还设置有移锅调火控制程序，用于移锅时自动调节火
力大小；在炉台上设置有炉台传感器，炉台传感器与控制器电连接，控制器通过炉台传感器的信息自动启动移锅调火程序控制移锅过程中的火力大小；
10.一种液体燃料燃烧机控制方法，采用如权利要求1所述的控制系统，
11.所述点火控制程序依次执行以下步骤：1)根据点火按键时长确定是否点火；如时长达到要求则执行下一步，否则返回开火并需要重新按键；2)按设定的启动点火转速启动风机；3)点火器点火电极启动；4)供油电磁阀打开；5)按设定的启动点火电机转速和输出压力启动球型泵；6)检测燃烧室温度，判断是否点火成功；7)如果点火成功后，指示灯亮，转入火力大小调节模块：在设定的时间内手动调节火力大小；如果在设定的时间内未手动操作调节，则自动调节到最小火力燃烧状态；显示屏显示火力大小；如果点火不成功，报警器报警，关闭点火程序，需要重新启动点火程序；
12.所述关火控制程序软件依次执行以下步骤：1)根据关火按键时长确定是否关火，如果时长达到设定值，则执行下一步，否则返回关火并需要重新按键；2)关闭球型泵；检测球型泵转速和输出压力，输出压力和电机转速同时满足设定条件后进入下一步；否则返回重新关闭；3)关闭供油电磁阀；检测电磁阀电流判断是否关闭成功，电流值达到关闭时设定值后进入下一步；否则返回重新关闭；4)延迟关闭风机；风机先以设定风量即最大风量运行设定设定时长后再关闭风机；检测延迟运行的时长和判断检测风机电机的电流同时满足设定值后，风机关闭成功进入下一步；否则风机继续运行到设定时长后关闭；5)检测燃烧室温度，温度达到关火设定值后进入下一步；否则返回上一步；6)关火完成。
13.所述火力大小调节程序软件依次执行以下步骤：
14.调小火步骤：1)左旋调火旋钮；2)同步调节球型泵及风机电机转速，左旋过程中球型泵电机转速和风机转速逐渐变小；3)检测风机电机电流减小到设定值、检测球型泵压力和球型泵电机转速减小到设定值后调整完成，火力变小；
15.调大火步骤：1)右旋调火旋钮；2)同步调节球型泵及风机电机转速，右旋过程中球型泵电机转速和风机转速逐渐变大；3)检测风机电机电流值增加到设定值，检测球型泵输出压力和球型泵电机转速增加到设定值后调整完成，火力变大；
16.所述移锅调火程序软件依次执行以下步骤：
17.1)在正常使用过程中读取火力大小值并记录；2)判断灶具边缘是否接近炉台传感器；3)如果判断结果为接近炉台传感器，转入火力大小调节程序，自动调整火力为最小值；如果判断结果为未接近炉台传感器，则暂不作调节，返回上一步；4)判断灶具边缘是否接近炉台传感器；5)如果判断结果为接近炉台传感器，转入火力大小调节程序，自动调整火力到第1步记录的火力大小；如果判断结果为未接近炉台传感器，则暂不作调节，返回上一步。
18.本专利的优点是：
19.1)球型泵压力高，雾化效果好，实现液体燃料输出的压力、流量的最佳匹配，燃油燃烧充分，燃烧效率高，燃烧过程中不会产生异味，节能环保；
20.2)球型泵体积小，易于微型化，可以实现高压、小流量工作，可满足对热值需求微小的慢火加热，小火点火方便，扩充了液体燃烧机的热力调节范围；
21.3)在喷嘴前设置有供油电磁阀，通过控制器控制，关火时通过程序可以逐渐调小火力后再彻底关闭供热电磁阀切断气雾源，消除了关火时由于气雾燃烧不充分造成的气雾喷射现象，节约燃料，消除了环境污染；
22.4)控制器内设置有球型泵转速和风机转速同步控制模块，通过控制器的控制旋转就可以按事先设置的风油比同时调整供油量和风量，实现油量和风量的最佳匹配，达到最佳的燃烧效果；
23.5)燃烧机的噪音主要来自油泵的噪音，而球型泵本身噪音低，所以燃烧机噪音低；
24.6)设置报警器和显示屏，当点火不成功、关火后燃油未关闭或者燃烧异常(如风机运转故障、供油故障等)时，报警器发出声光报警，报警代码在显示屏显示，提高了燃烧机的安全性能；
25.7)设置移锅调火程序，在需要瞬时或短时小火的情况下，只需要传感器感知锅的位置，就可以自动调小火力，炒菜时方便厨师操作，操作过程更舒适，提高了烹饪质量，节约了燃料。
附图说明
26.图1：燃烧机在灶台上安装立体结构示意图；
27.图2：燃烧机在灶台上安装结构侧向视图；
28.图3：燃烧机结构主视图；
29.图4：燃烧机立体结构示意图；
30.图5：图3中m-m剖视图；
31.图6：球型泵、控制器和风机连接结构主视图；
32.图7：球型泵、控制器和风机连接结构俯视图；
33.图8：点火程序逻辑图；
34.图9：关火程序逻辑图；
35.图10：火力大小调节程序逻辑图；
36.图11：移锅调火程序逻辑图；
37.图中：1-支架；101-炉台；102-安装板；2-燃烧室；201-陇火圈；202-分火齿；203-底座；204-外风道；205-炉膛；206-温度传感器；207-风筒；208-内风道；209-风管接口；3-控制器；4-控制面板；401-控制旋钮；402-显示屏；403-报警器；5-球型泵；501-电机；502-吸油管；503-排油管；504-供油电磁阀；505-压力传感器；6-点火器；601-点火电极；7-电源；8-风机；801-风管；9-喷嘴；10-炉台传感器。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施方式对本专利进行详细说明。
39.如图1、图2所示为本专利所述的燃烧机用于家用灶的情况，燃烧机的燃烧室2通过底座203固定在作为炉台支架1的台面上，在燃烧室2的外周还设置有炉台101，炉台101用于放置锅或者其他锅炉厨具，在炉台101上还设置有排气孔，用于把燃烧产生的废气排出，在炉台的边缘设置有炉台传感器10。厨师炒菜时为了方便放调料、调整火候等需要，需要瞬时小伙，往往厨师会把锅抬起或者已到炉旁，避免大伙持续，浪费燃料和提高爆炒质量，提高口感，所以在炉台101的边缘设置一炉台传感器10，移锅时火力根据炉台传感器10的信号自动变小，恢复时再次用过锅底触碰炉台传感器10，火力恢复。炉台传感器10可以为接触开关，也可以是红外感应开关。如为接触开关时，当锅从炉台101上移走时用锅底触碰下炉台
传感器10，火力自动变小，再次触碰则火力自动恢复变小之前的火力大小。
40.球形泵是近年来新发明的全新原理结构变容式机构，其优点是体积小、压力高，如图6、图7所示，本专利中使用球型泵5作为抽吸液体燃料用泵，给液体燃料加压后通过喷嘴9喷出雾化，在燃烧室2燃烧。球型泵5、球型泵电机501、风机8、控制器3、点火器6的基体、控制面板4、电源7固定安装在安装板102上，安装板102安装在支架1上；点火器6的点火器电极601通过导线与点火器6的基体连接；球型泵5的主轴与球型泵电机501的电机轴通过联轴器连接，球型泵电机501给球型泵5提供动力；球型泵5通过其吸油管502从油箱内抽吸液体燃料，球型泵5的排油管503与喷嘴9连接；在球型泵5的排油管503上设置有压力传感器505和供油电磁阀504，该供油电磁阀504串接在球型泵5的排油管503上喷嘴9的前端；电源7分别为风机8、球型泵电机501、控制器3、点火器6、供油电磁阀504供电；控制器3分别与点火器6、风机8、球型泵电机501、压力传感器505、供油电磁阀504电连接，用于控制点火器6点火、球型泵5的及风机8运行；压力传感器505用于检测球型泵5的输出燃油压力；供油电磁阀504用于控制进入喷嘴9的液体燃料的管路通断和调整进入喷嘴9的液体燃料流量的大小。
41.如图3-图5所示，所述燃烧室2包括杯形的底座203、陇火圈201、分火齿202、环形的风筒207和杯形的炉膛205，在底座203下部圆柱侧壁上设置有风管接口209，在炉膛205的底部中央设置有中心孔，在炉膛205的侧壁上圆周上和风筒207的侧壁圆周面上分别设置有多个进风口；风筒207圆周侧壁上的多个进风口位于圆柱的下部(靠近底座203的底部的一端圆周部位)，环形的风筒207置于底座203腔体的底部，炉膛205置于底座203腔体内环形风筒207的上端，分火齿202置于炉膛205的上端开口部，陇火圈201置于分火齿202的外圆周上；在炉膛205的外侧壁、风筒207的圆柱侧壁与底座203内侧壁之间形成环形的外风道204，风管接口209与外风道204连通，在风筒207的内侧壁与炉膛205下端面、底座203上端面之间形成内风道208；风机8的出风口通过风管801与底座203上的风管接口209连接，排油管503端部的喷嘴9、点火电极601穿过底座203的底部置于内风道208内，喷嘴9和点火电极601的端部置于炉膛205底部的中心孔处；所述风机8通过风管801与燃烧室2的外风道204连通，风机8通过风管801分别向外风道204和内风道208吹入高压空气；进入内风道208的空气朝上吹通过炉膛205底部的中心孔进入炉膛205，把喷嘴9喷出燃料液体吹入炉膛205内并吹散成气雾，外风道204通过风筒207圆柱侧壁上的进风口与内风道208连通，通过炉膛205圆柱侧壁上的进风口与炉膛205的燃烧腔体连通，从炉膛205圆柱侧壁的多个进风口进入的空气把燃料气雾进一步吹散弥散，从喷嘴9喷出的燃料汽雾在炉膛205内与风机8出风口吹出的空气混合后，经点火电极601放电点火后在燃烧室2内燃烧。
42.所述控制器3设置有球型泵转速和风机风量同步控制模块，通过调整风机8的转速调整球型泵5的液体流量和压力，同时根据风量与液体流量的最佳匹配关系同步自动调整风量大小。
43.所述电源7为24伏直流蓄电池，也可以是外接220v的电源转换模块，通过电源转换模块把220v市电转换为24v直流电源；方便不同的使用场景。
44.燃烧机还包括检测装置，检测用于检测点火是否成功、火焰的大小，以及用于检测燃烧状态，检测装置包括温度传感器206，如图5所示，温度传感器206置于燃烧室2的炉膛205下部内，温度传感器206与控制器3电连接；检测装置还可以包括一火焰监视器，更直观的检测器火焰的明火大小和状态，火焰监视器的探头置于炉膛205外，通过导线与控制器3
电连接。
45.控制面板4通过安装板102安装在支架1上，在控制面板4上设置有控制旋钮401，控制旋钮401为复合旋钮，下压为点火，左右旋为火力大小调节，下压状态时作为点火按钮，控制旋钮401用于控制开火、关火以及调整火力大小，控制旋钮401与控制器3电连接；所述控制面板4上还设置有报警器403、显示屏402，显示屏402用于显示炉膛内温度、球型泵5的排油压力、报警代码、火力大小；报警器403、显示屏402与控制器3电连接。
46.在控制器3内设置有点火程序、关火程序、火力大小调节程序和移锅调火程序软件。
47.如图8所示，点火时，执行以下操作点火步骤：1)手动操作控制面板4上的控制旋钮401，下压控制旋钮401起动点火，根据点火按键时长确定是否点火；一般设置为2秒到3秒，如时长达到要求则执行下一步，否则返回开火需要重新下压点火按键；2)按设定的启动点火转速启动风机8；检测风机电机的电流值判断风机8是否启动完成，如检测电流值没有达到设定的电流值则返回重新启动风机8，电流值达到则进入下一步；3)点火器6的点火电极601启动；检测点火器6的电流值判断是否完成点火，如检测的电流值没有达到设定的电流值，则返回重新启动点火器6点火；电流值达到则进入下一步；4)供油电磁阀504打开；检测流经供油电磁阀504的电流值判断供油电磁阀504是否打开，如检测的电流值没有达到设定的电流值，则返回重新启动供油电磁阀504；电流值达到则进入下一步；5)按设定的电机启动点火转速和输出压力启动球型泵5；检测球型泵电机501的转速是否达到启动点火转速，事先设定球型泵启动点火时的启动点火转速，同时通过压力传感器505检测球型泵5的输出压力；通过检测球型泵5的电机501的转速是否达到设定的启动点火转速，以及球型泵5的输出压力是否达到设定的启动点火压力共同来判断球型泵5是否点火启动成功；压力和转速同时满足则球型泵5启动成功进入下一步；否则返回重新启动；
48.6)控制器3读取温度传感器206的温度值，温度升高到设定值则为点火成功，否则点火不成功，检测燃烧室温度，判断是否点火成功；7)如果点火成功后，控制面上的指示灯亮，同时转入火力大小调节程序：在设定的时间内手动调节火力大小；设定时间可为2秒到3秒，如果在设定的时间内未手动操作调节，则自动调节到最小火力燃烧状态；显示屏402显示火力大小值；如果点火不成功，报警器403报警，关闭点火程序，需要重新启动点火程序。
49.如图9所示，关火时执行以下关火步骤：1)手动操作控制面板4上的控制旋钮401，下压控制旋钮401作为关火按键，下压的深度比开火按钮下压深度大，根据关火按键时长确定是否关火；一般设置为1秒到2秒根据关火按键时长确定是否关火，如果时长达到设定值，则执行下一步，否则返回关火并需要重新下压关火按键；2)关闭球型泵5；检测球型泵5转速和输出压力，输出压力和球型泵电机501的转速同时满足设定条件后进入下一步；关火状态球型泵5的输出压力和转速一般设定为0，否则返回重新关闭；3)关闭供油电磁阀504；检测电磁阀电流值判断是否关闭成功，电流值达到关闭时设定值后进入下一步；否则返回重新关闭；4)延迟关闭风机8；风机8先以设定风量即最大风量运行设定设定时长后再关闭风机8；检测延迟运行的时长和判断检测风机电机的电流同时满足设定值后，风机8关闭成功进入下一步；否则风机8继续运行到设定时长后关闭；5)检测燃烧室2温度，温度达到关火设定值后进入下一步；否则返回上一步；6)关火完成。
50.如图10所示，调节火力大小时执行以下步骤：
51.调小火步骤：1)手动操作控制按钮401，左旋时作为火力变小的调火按钮，左旋调火旋钮火力不断变小；2)同步调节球型泵5及风机8的电机转速，左旋过程中球型泵电机501转速和风机8电机的转速逐渐变小；3)检测风机8的电机电流减小到设定值、检测球型泵5压力和球型泵电机501转速减小到设定值后调整完成，火力变小；
52.调大火步骤：1)手动操作控制按钮401，右旋时作为火力变大的调火按钮，右旋调火旋钮火力不断变大；；2)同步调节球型泵5及风机8的电机转速，右旋过程中球型泵电机501转速和风机8转速逐渐变大；3)检测风机8的电机电流增加到设定值、检测球型泵5的压力和球型泵电机501转速增加到设定值后调整完成，火力变大。
53.如图11所示，炒菜过程中，特别是饭店、食堂等专业厨师操作时，对炒菜的火候非常看重，如放调料、快速翻炒、瞬时降火等情况下，需要暂短调小火时，厨师往往要把锅抬起或者移开，但由于时间短，所以不用关火。此时就需要启动移锅调火程序，降低火力，利于厨师操作和节约能源。
54.移锅调火程序执行以下步骤：1)在正常使用过程中控制器3读取火力大小值并记录；2)判断灶具边缘是否接近炉台传感器10；3)如果判断结果为接近炉台传感器10，转入火力大小调节程序，自动调整火力为最小值；如果判断结果为未接近炉台传感器10，则暂不作调节，返回上一步；4)再次判断灶具边缘是否接近炉台传感器10；5)如果判断结果为接近炉台传感器10，转入火力大小调节程序，自动调整火力到第1步记录的火力大小；如果判断结果为未接近炉台传感器，则暂不作调节，返回上一步。