CN110194047A - 用于运行由燃料运行的车辆加热器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行由燃料运行的车辆加热器的方法,所述车辆加热器具有燃烧器区域、燃料泵和燃烧用空气鼓风机,此外所述车辆加热器具有操控布置结构,在所述方法中配置于通过泵运行参数和鼓风机运行参数确定的输送运行状态和参考燃料提供关于期待的输送反压的信息,所述方法具有下面的措施:a)在燃烧运行中设定的输送运行状态中,检测输送反压;b)比较检测到的输送反压(Pe)和对于设定的输送运行状态期待的输送反压(PE);c)当检测到的输送反压(Pe)与期待的输送反压(PE)偏离时,改变泵运行参数,使得输送反压朝期待的输送压力(PE)的方向改变或/和对应于期待的输送反压(PE)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行由燃料运行的车辆加热器的方法。
背景技术
在减小原油消耗并且降低有害物质排放的努力过程中,逐步进行尝试,也使用合成制造的燃料以用于运行由燃料运行的车辆加热器。这样的合成的燃料例如是OME(氧亚甲基醚Oxymethylenether)。
在使用这样的燃料时出现的问题是,即,所述燃料具有另外的、通常比常规的燃料、例如柴油小的热值。如果使用这样的合成的燃料或将其与常规使用的燃料、例如柴油掺加,则会导致问题,即,在车辆加热器的运行中基于对于常规的燃料、例如柴油预定的运行参数,利用由燃烧用空气和燃料组成的于是产生的混合物实施的燃烧一方面会导致有害物质的过量的排放,另一方面不可以提供本来用于运行加热器期待的加热功率。该问题的基础是,对于加热器通常没有关于使用的燃料的质量的直接的信息可供使用或可被提供。也尤其是在补充装备系统中因为缺少可以设置检测排气中的CO2含量的传感器的可能性,通常不存在如下可能性,即可以通过检测排气中的CO2含量评估进行的燃烧的质量并且以此为依据进行在燃烧用空气鼓风机或燃料泵的操控中的补偿措施。
发明内容
本发明的任务是,提供一种用于运行由燃料运行的车辆加热器的方法,利用其以可靠的方式也在使用不同的质量燃料的情况下可以保证用于加热器的要求的运行需要的加热功率。
按照本发明,该任务通过一种用于运行由燃料运行的车辆加热器的方法解决,其中,所述车辆加热器具有包括燃烧室的燃烧器区域、用于输送燃料至燃烧室的燃料泵和用于输送燃烧用空气至燃烧室的燃烧用空气鼓风机,其中,为燃烧用空气鼓风机配置有压力传感器,以用于检测在燃烧用空气鼓风机下游的输送反压,此外所述车辆加热器具有操控布置结构,其用于这样操控燃料泵,使得燃料泵以泵运行参数的预定的值运行,并且用于这样操控燃烧用空气鼓风机,使得燃烧用空气鼓风机以鼓风机运行参数的预定的值运行,在所述方法中,配置于通过泵运行参数和鼓风机运行参数确定的输送运行状态和参考燃料提供关于分别期待的输送反压的信息,其中,所述方法此外具有下面的措施:
a)在燃烧运行中设定的输送运行状态中,检测输送反压,
b)比较检测到的输送反压和对于设定的输送运行状态期待的输送反压,
c)当检测到的输送反压与期待的输送反压偏离时,这样改变泵运行参数,使得输送反压朝期待的输送压力的方向改变或/和基本上对应于期待的输送反压。
利用按照本发明的方法可能的是,将在燃烧状态中出现的并且以改变的输送反压形式的可察觉的改变在要燃烧的燃料中补偿并且因此负责:也在使用不同的质量的燃料时可以保证为预定的加热运行所需要的加热功率。
燃烧用空气鼓风机可以具有可旋转的输送轮,其中,优选鼓风机运行参数对应于输送轮的转速。此外,燃料泵可以具有周期性可来回运动的泵活塞,其中,于是泵运行参数可以对应于泵活塞的运动频率。
输送运行状态可以确定为输送轮的转速和泵活塞的运动频率的比。在所述输送运行状态中,配置于预定的加热运行,期待的输送反压(PE)作为基准变量预定并且检测到的输送反压(Pe)在压力调节中作为受控变量通过作为调整变量的泵运行参数的改变朝期待的输送反压(PE)的方向改变。
在这里中要指出,依赖于可供使用的信息的处理如何进行,该比例可以确定为转速/运动频率或可以确定为运动频率/转速。
按照本发明要实施的步骤可以在输送反压的调节的范围中进行,其中,期待的输送反压作为基准变量使用并且检测到的输送反压是要向期待的输送反压方向调节的受控变量。在此控制技术上被影响的变量、亦即调整变量是转速和频率的比,其中,原则上燃烧用空气鼓风机的转速、亦即输送的空气量保持未改变,并且频率、亦即输送的燃料量在调节回路的范围中改变或适配。
备选或附加于这样的调节,可以为了补偿在输送反压的变化时在燃烧特性中反映的改变,提出,在措施c)中,依赖于检测到的输送反压和期待的输送反压之间的偏差,确定用于配置给期待的输送反压的输送运行状态的校正参量并且泵运行参数这样改变,使得获得以校正参量纠正的输送运行状态。利用这样的措施可以保证,将输送反压非常快速地引向希望的值、亦即期待的输送反压。
尤其是可以这样进行,使得确定配置给期待的输送反压的比和配置给检测到的输送反压的比之间的偏差,与设定的输送运行状态以偏差的相同程度、然而以相反的偏离方向偏离的输送运行状态作为纠正的输送运行状态确定,并且为了获得纠正的输送运行状态,在基本上未改变的鼓风机运行参数情况下配置给纠正的输送运行状态的泵运行参数用作为改变的泵运行参数。
燃烧特性的改变在本身未改变的输送运行状态情况下可以例如也通过空气压力的改变并且因此通过由鼓风机输送的氧气量的改变引起。为了可以例如将环境条件的这样的作用于燃烧特性的改变与如下状态区分,在所述状态中,燃烧特性的改变通过使用另一种燃料触发,进一步提出,车辆加热器具有用于提供排气温度信息的排气温度传感器,并且配置于参考输送运行状态确定参考排气温度和参考输送反压,并且措施c)在如下情况中实施,即,在设定的参考输送运行状态情况下,检测到的排气温度和检测到的输送反压以预先确定的方式与参考排气温度和参考输送反压偏离。
尤其是可以在此设置为,措施c)在如下情况中实施,即,检测到的排气温度处于参考排气温度之下并且检测到的输送反压处于参考输送反压之下。
本发明此外涉及一种用于运行由燃料运行的车辆加热器的设备,其中,所述车辆加热器具有包括燃烧室的燃烧器区域、用于输送燃料至燃烧室的燃料泵和用于输送燃烧用空气至燃烧室的燃烧用空气鼓风机,其中,为燃烧用空气鼓风机配置有压力传感器,以用于检测在燃烧用空气鼓风机下游的输送反压,此外所述车辆加热器具有操控布置结构,所述操控布置结构用于操控燃料泵,使得燃料泵以泵运行参数的预定的值运行,并且所述操控布置结构用于操控燃烧用空气鼓风机,使得燃烧用空气鼓风机以鼓风机运行参数的预定的值运行,其中,所述设备具有提供模块,用于配置于通过泵运行参数和鼓风机运行参数确定的输送运行状态和参考燃料提供关于分别期待的输送反压的信息,其中,所述设备此外具有下面的模块:
a)检测模块,用于在燃烧运行中设定的输送运行状态下检测输送反压,
b)比较模块,用于比较检测到的输送反压和对于设定的输送运行状态所期待的输送反压,
c)用于改变泵运行参数的改变模块,当检测到的输送反压与期待的输送反压偏离时,所述改变模块改变泵运行参数,使得输送反压朝期待的输送压力方向改变或/和基本上对应于期待的输送反压。
附图说明
接着参考附图详细说明本发明。其中:
图1示出由燃料运行的车辆加热器的原理图;
图2示出图表,其关于代表输送运行状态的转速/频率的比被记录地配置于不同的燃料种类地示出在燃烧时形成的在排气中的CO2含量以及形成的输送反压;
图3示出图表,其对于参考输送运行状态示出可期待的排气温度和可期待的输送反压。
具体实施方式
在图1中总体以10表示由燃料运行的车辆加热器。车辆加热器10具有包括在其中构成的燃烧室14的燃烧器区域12。在燃烧器区域12的底部区域上设置多孔的蒸发器介质16、例如金属无纺织物、金属编织层、泡沫陶瓷或类似物。此外可以在底部区域上设置可电激励的加热设备18,所述加热设备尤其是在燃烧运行的起动阶段中可以辅助来自多孔的蒸发器介质16的燃料的蒸发。燃烧室14基本上通过火焰隔板20限定。在焰管22中,在燃烧时生成的燃烧排气朝热交换器装置方向流入,在所述热交换器装置中,在燃烧排气中运输的热量可以传输到要加热的介质、例如空气或水上。
燃料泵24、例如构造有周期性可来回运动的泵活塞的计量泵将对于燃烧所需要的燃料从未示出的燃料存储器通过燃料管路26输送到多孔的蒸发器介质16中。液体的燃料在蒸发器介质16中通过毛细输送作用分布并且在其朝向燃烧室14的侧上朝燃烧室14蒸发。
总体地以28表示的燃烧用空气鼓风机借助被驱动以进行旋转的输送轮30将对于燃烧需要的空气输送到燃烧室14上游的总体也称为集气室的体积32中。通过在燃烧室结构组合件12的包围燃烧室14的周边壁中或/和在底部区域上设置的燃烧用空气入口管接头中设置的或其他的允许空气进入燃烧室14中的开口,由燃烧用空气鼓风机28输送的燃烧用空气流入燃烧室14中并且在那里与燃料蒸汽混合。燃烧用空气和燃料蒸汽的这样生成的混合物可以在燃烧运行的开始时通过点火机构34、例如炽热头点火。
燃料泵24、燃烧用空气鼓风机28、加热设备18和点火机构34处于总体以36表示的操控布置结构操控的下。对应于为加热器10预定的燃烧运行或要求的加热功率,操控布置结构36这样操控燃料泵24和燃烧用空气鼓风机28,使得燃烧用空气和燃料的可燃烧的混合物以希望的混合比例和需要的量在燃烧室14中被提供用于燃烧。在此,可以配置于要求的加热功率,确定输送运行状态,其中使用输送轮30的转速作为鼓风机运行参数并且使用燃料泵24的泵活塞的运动频率作为泵运行参数。尤其是这样的输送运行状态可以作为转速与运动频率的比确定。对于每个在加热运行中要求的加热功率或对应的输送运行状态可以因此将预先确定的转速和对应预先确定的运动频率预定或例如以图表或特性曲线簇的形式存储在操控布置结构36中。如果应该查询确定的加热功率,则这样操控燃料泵24和燃烧用空气鼓风机28,使得其以配置给该加热功率或对应的输送运行状态的转速或运动频率运行。在这里可以例如进行转速或运动频率的调节。通常不进行输送的空气量或输送的燃料量的直接检测。通常也没有提供关于使用何种燃料以用于燃烧的信息。
为加热器10配置有压力传感器38。所述压力传感器设置在燃烧用空气鼓风机28下游、例如在体积32中,并且因此检测输送反压,亦即如下压力,燃烧用空气鼓风机28克服所述压力进行输送。可以例如在焰管22的区域中或还进一步在下游设置的、但原则上也可以设置在燃烧室14的区域中的温度传感器40检测从燃烧室14离开的排气的温度。不仅排气温度、而且输送反压是与进行中的燃烧关联的参数。烧掉越多燃料,则在燃烧时产生的排气量越大并且燃烧用空气鼓风机28必须克服以进行输送的压力越大。烧掉越多燃料,则在燃烧时释放的能量越大并且排气温度越高。
要燃烧的燃料的质量也影响由传感器38、40检测到的参数。在燃烧高质量的燃料、例如柴油时,燃料的每烧掉的数量单位释放较大的能量,这导致对应较大的排气体积和输送反压并且也导致对应较高的排气温度。较低的质量的燃料、例如OME,在相同的被输送的燃料量情况下释放较小的能量并且与此对应导致较低的排气温度以及较低的输送反压。本发明对此进行利用,以便以接着所述的方式在燃烧运行中进行校正措施,所述校正措施确保,不同的质量的燃料的使用不会导致,未达到对于要调节出的燃烧运行所要求的加热功率,虽然配置于该加热功率预定的燃料量和燃烧用空气的对应配置的量输送到燃烧室14中。
图2借助用于参考燃料、亦即例如柴油的曲线K1示出输送运行状态和排气中的CO2含量之间的关系。输送运行状态通过由输送轮30的转速表示的鼓风机运行参数和通过燃料泵24的泵活塞的运动频率表示的泵运行参数之间的比确定。尤其是输送运行状态通过转速/频率比确定。为了实现大约9.5至9.6%的CO2含量,调节输送运行状态,在所述输送运行状态情况下转速/频率比处于大约1670。在以所述输送运行状态FE工作的假设下,在使用柴油作为燃料时可期待,在于是进行的燃烧中形成大约2135Pa的输送反压PE。要指出的是,配置于曲线K1,曲线K2代表对于相应的输送运行状态可期待的输送反压。
曲线K3对于不同的输送运行状态、亦即不同的转速/频率比表示用于替代燃料、例如OME的在排气中分别包含的CO2份额。因为该替代燃料具有比柴油显著较小的热值,相同的燃料量的燃烧、亦即以相同的转速/频率比的工作导致排气中的较小的CO2含量。为了实现相同的燃烧状态,亦即也可以释放相同的加热功率,这最终表示,CO2含量也处于相同的范围中,例如在大约9.5至9.6%,则必须在使用OME作为燃料时以混合物中的显著较高的燃料含量工作,这最终表示通过大约890的显著较小的转速/频率比代表的输送运行状态。
现在假定,车辆加热器10以未知的质量的燃料在对应于输送运行状态FE的输送运行状态中运行。如已经说明的,用于参考燃料柴油,期待的输送反压PE处于大约2135Pa。然而实际上确定,检测到的输送压力Pe只处于大约2030Pa。在未改变的鼓风机运行参数、亦即转速和未改变的泵运行参数、亦即运动频率时,可以原则上从如下事实出发,即,这样的处于期待的输送反压PE之下的检测到的输送压力Pe可回推出较小的热值的燃料的使用。
为了没有对实际上使用的燃料的质量详细的认识的情况下可以考虑,燃烧再次这样进行,使得对于确定的要调节出的运行状态产生需要的加热功率,则首先确定配置给期待的输送反压PE的输送运行状态和配置给检测到的输送反压Pe的输送运行状态之间的背离A。从调节出的输送运行状态FE出发然后由此确定纠正的输送运行状态FK,然而使得从输送运行状态FE以之前确定的偏差A沿相反的方向偏离。也就是说,在检测到输送反压PE期间,以偏差A处于设定的输送运行状态FE之上的假设的输送运行状态的存在暗示,以在先所述意义纠正的输送运行状态FK表示以在空气/燃料混合物中的以对应的程度增加的燃料份额的工作。这导致,在使用其输送运行状态-CO2-含量-关系通过曲线K4代表的燃料时,基于提高的燃料量在保留未改变的空气量时再次达到大约9.5至9.6%的CO2含量,这最终表示,加热器10可以再次以对于确定的运行状态预定的加热功率运行。在先解释的校正在此基于假设,即,不同的在图2中示出的曲线可以至少对于较小的偏差大致分别作为线性的过程解释。
利用在先所述步骤,如果使用另一种燃料作为参考燃料的话,可以按照控制的类型将输送反压非常快速地引向期待的输送反压方向。因为存在输送反压和进行的燃烧的质量和因此加热功率之间的清楚的关系,因此确保,虽然不存在关于实际上使用的燃料的直接的认识,却达到用于预定的加热运行的要求的加热功率。备选或附加地,该要求的加热功率的提供、亦即配置给该加热功率的输送反压的调节也可以在调节回路的范围中进行。用于要调节的加热功率的期待的输送反压作为理论值形成在调节回路中的基准变量,而检测到的输送反压作为实际值形成受控变量。作为调整变量影响输送的燃料的量、亦即例如频率,燃料泵的泵活塞以所述频率运动。借助这样的例如作为比例调节进行的调节可以同样地考虑,在没有对关于实际上使用的燃料的细节认识的情况下,通过将输送反压调整到期待的输送反压也可以提供要求的加热功率。输送反压的这样的调节可以例如也结合在先参考图2所述的步骤进行。在此可以首先在使用在先所述步骤情况下利用唯一的校正步骤这样改变输送运行状态,使得可以假定,这时形成的输送反压已经对应于期待的输送反压或与其非常接近。如果该校正一次实施,则这时可以在敏感的调节回路的范围中负责,基本上完全排除在检测到的输送反压、亦即受控变量和期待的输送反压、亦即基准变量之间的也许也还存在的小的偏差。
如在先陈述的,所述校正尤其是在如下情况中实施,即,识别到,配置于设定的输送运行状态检测到的输送反压不对应于对于该输送运行状态可期待的输送反压。这可以并且在各种情况下、然而不是必须强制地通过使用具有另一种质量的燃料触发。图3对于加热器10的确定的运行状态示出,其中,所述加热器以配置给该运行状态的输送运行状态这样运行,使得可期待稍微超过9.6%的CO2含量,通过压力点D和温度点T表示的用于输送反压和排气温度的可期待的值。对于该确定的运行状态或配置给其的输送运行状态,期待的输送反压处于大约2135Pa并且期待的排气温度处于大约340℃。如果从该确定的运行状态出发使用另一种燃料,亦即例如具有较高的OME含量和借此对应较小的热值的燃料,则在未改变的燃烧用空气输送量时输送反压沿曲线K5减小。基于随着燃料中的增加的OME份额减小的质量或与此对应减小的热值,燃烧导致排气中的较小的CO2含量。对应地,排气温度从温度点T出发沿曲线K6减小。这表示,当输送反压和温度从对于参考输送运行状态预定的对应于压力点T的参考输送反压和对应于温度点T的参考排气温度出发减小时,则这是对如下情况的清楚的提示,即,使用具有比参考燃料、亦即例如柴油较小的热值的燃料并且与此对应可以实施在先参考图2所述的校正。在这里可以例如不仅配置于排气温度而且配置于输送反压设置相应的阈值,超过或低于所述阈值在示出的情况中作为准则用于如下情况,即,进行输送运行状态的在图2中示出的校正。
输送反压的减少然而也可能通过减少的空气压力和因此每输送的空气量单位的较小的氧气成分指示。于是,当天气变化导致空气压力变化或车辆在不同的高度中运行时,可以例如是该情况。输送反压的在空气中氧含量的这样变化时形成的改变通过曲线K7表示。曲线K7示出,在减小的氧含量和燃烧的混合物朝含氧较多(fetter)的混合物的方向的与此相应的偏移和因此排气中的CO2含量增加时,输送反压强烈下降。然而同时温度的对于该情况通过曲线K8表示的改变小地保持。空气中的氧含量的改变因此几乎不导致排气温度的改变,或只导致排气温度的小的上升,而输送反压强烈下降。亦即如果对于在先陈述的决定作为准则预定低于用于排气温度的阈值和低于用于输送反压的阈值,则在该情况下虽然输送反压低于配置的阈值,然而在排气温度的情况下这样的低于可能不被观察到,因为排气温度几乎保持相同或轻微升高。在该情况下可以推断出,下降的输送反压不是通过燃料的组成改变引起并且在这里不是必须进行在先参考图2所述的输送运行状态的校正。可以在该情况下引入其他补偿改变的空气压力的校正措施。
原则上可能由在图3中示出的关系备选或附加于压力值和温度值的评估也考虑压力点D或温度点T的形成的偏差的相应的梯度。
Claims (9)
1.用于运行由燃料运行的车辆加热器的方法,其中,所述车辆加热器(10)具有包括燃烧室(14)的燃烧器区域(12)、用于输送燃料至燃烧室(14)的燃料泵(24)和用于输送燃烧用空气至燃烧室(14)的燃烧用空气鼓风机(28),其中,为燃烧用空气鼓风机(28)配置有压力传感器(38),以用于检测在燃烧用空气鼓风机(28)下游的输送反压,此外所述车辆加热器具有操控布置结构(36),所述操控布置结构用于操控燃料泵(24),使得燃料泵(24)以泵运行参数的预定的值运行,并且所述操控布置结构用于操控燃烧用空气鼓风机(28),使得燃烧用空气鼓风机(28)以鼓风机运行参数的预定的值运行,在所述方法中,配置于通过泵运行参数和鼓风机运行参数确定的输送运行状态和参考燃料提供关于分别期待的输送反压的信息,其中,所述方法此外具有下面的措施:
a)在燃烧运行中设定的输送运行状态中,检测输送反压,
b)比较检测到的输送反压(Pe)和对于设定的输送运行状态所期待的输送反压(PE),
c)当检测到的输送反压(Pe)与期待的输送反压(PE)偏离时,改变泵运行参数,使得输送反压朝期待的输送压力(PE)方向改变或/和基本上对应于期待的输送反压(PE)。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,燃烧用空气鼓风机(28)具有可旋转的输送轮(30),其中,鼓风机运行参数对应于输送轮(30)的转速,或/和燃料泵(24)具有可周期性来回运动的泵活塞,其中,泵运行参数对应于泵活塞的运动频率。
3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,将输送运行状态定义为输送轮(30)的转速和泵活塞的运动频率的比。
4.按照上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在措施c)中,依赖于在检测到的输送反压(Pe)和期待的输送反压(PE)之间的偏差,确定用于配置给期待的输送反压(PE)的输送运行状态(FE)的校正参数并且改变泵运行参数,使得获得以校正参数纠正的输送运行状态(FK)。
5.按照权利要求3和权利要求4所述的方法,其特征在于,确定配置给期待的输送反压(PE)的比和配置给检测到的输送反压(Pe)的比之间的偏差(A),将从设定的输送运行状态(FE)以相同的程度的偏差(A)、然而以相反的偏离方向偏离的输送运行状态确定为纠正的输送运行状态(FK),并且为了获得纠正的输送运行状态(FK),将在基本上未改变的鼓风机运行参数情况下配置给纠正的输送运行状态的泵运行参数用为改变的泵运行参数。
6.按照上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,配置于预定的加热运行,将期待的输送反压(PE)预定为基准变量并且将检测到的输送反压(Pe)在压力调节中作为受控变量通过改变作为调整变量的泵运行参数朝期待的输送反压(PE)的方向改变。
7.按照上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,车辆加热器(10)具有用于提供排气温度信息的排气温度传感器(40),并且配置于参考输送运行状态确定参考排气温度(T)和参考输送反压(D),并且措施c)在如下情况中实施,即,在设定的参考输送运行状态情况下,检测到的排气温度和检测到的输送反压以预先确定的方式与参考排气温度(T)和参考输送反压(D)偏离。
8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于,将措施c)在如下情况下实施,即,检测到的排气温度处于参考排气温度(T)之下并且检测到的输送反压处于参考输送反压(D)之下。
9.用于运行由燃料运行的车辆加热器的设备,其中,所述车辆加热器(10)具有包括燃烧室(14)的燃烧器区域(12)、用于输送燃料至燃烧室(14)的燃料泵(24)和用于输送燃烧用空气至燃烧室(14)的燃烧用空气鼓风机(28),其中,为燃烧用空气鼓风机(28)配置有压力传感器(38),以用于检测在燃烧用空气鼓风机(28)下游的输送反压,此外所述车辆加热器具有操控布置结构(36),所述操控布置结构用于操控燃料泵(24),使得燃料泵(24)以泵运行参数的预定的值运行,并且所述操控布置结构用于操控燃烧用空气鼓风机(28),使得燃烧用空气鼓风机(28)以鼓风机运行参数的预定的值运行,其中,所述设备具有提供模块,用于配置于通过泵运行参数和鼓风机运行参数确定的输送运行状态和参考燃料提供关于分别期待的输送反压的信息,其中,所述设备此外具有下面的模块:
a)检测模块,用于在燃烧运行中设定的输送运行状态下检测输送反压,
b)比较模块,用于比较检测到的输送反压(Pe)和对于设定的输送运行状态所期待的输送反压(PE),和
c)用于改变泵运行参数的改变模块,当检测到的输送反压(Pe)与期待的输送反压(PE)偏离时,所述改变模块改变泵运行参数,使得输送反压朝期待的输送压力(PE)方向改变或/和基本上对应于期待的输送反压(PE)。
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