一种低压气体燃料智能流量控制总成及其流量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种低压气体燃料智能流量控制总成，包括气体入口管、阀座和气体出口管，阀座上具有腔体，腔体具有进气口和出气口，腔体内安装有垫圈，垫圈的外壁和腔体的内壁贴合；进气口和气体入口管连通，出气口和气体出口管连通；阀座上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上固定有驱动齿轮，驱动齿轮和阀杆配合，驱使阀杆上下移动；阀杆位于腔体内，阀杆的下端安装有燃料阀，燃料阀的结构和垫圈的结构相适应，用于控制腔体的导通和截断；气体入口管上设置有第一温度传感器和第一压力传感器，气体出口管上设置有第二温度传感器和第二压力传感器，阀座上安装有升程位置传感器，升程位置传感器用于检测阀杆的位置。本发明专利技术能够实现对发动机燃料量的自适应控制。现对发动机燃料量的自适应控制。现对发动机燃料量的自适应控制。

【技术实现步骤摘要】
一种低压气体燃料智能流量控制总成及其流量控制方法


[0001]本专利技术涉及一种低压气体燃料智能流量控制总成及其流量控制方法，属于气体燃料发动机燃料供给系统


技术介绍

[0002]当前气体燃料发动机燃料供给系统的流量控制主要采用燃气喷嘴，喷嘴性能的好坏直接影响到发动机燃料的精确控制。目前，燃气喷嘴耐污、耐久性差一直是燃气系统一大诟病。且对喷嘴必须满足一定的喷射压力才能打开，很难适用于低压供气系统。在这种情况下，本专利技术涉及一种全新的连续气体燃料计量阀，它具有独特的结构设计，控制精度高。它不仅解决了燃气喷嘴耐污耐久性差的问题，其采用连续的流量控制，减低了压力波动。还能单一产品，覆盖各种排量的发动机燃气系统。同时，其拓展产品还能运用到矿山机械、轮机等燃气系统。
[0003]以天然气发动机为例，天然气的主要成分为甲烷，此外还含有乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体以及氮、CO2、H2S等非烃类气体，一般气藏天然气的甲烷含量在90％以上。油田伴生气中甲烷含量占65％～80％。不同地区的天然气成分差异较大，导致燃料的热值差异很大。现有的燃料控制系统主要针对当前燃料类型，根据空气量和目标空燃比计算燃料量，并通过空燃比修正的方法对燃料量进行调整，在燃料成分差异很大时，空燃比控制很难达到理想效果。实际空燃比与目标值经常会有较大偏差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种低压气体燃料智能流量控制总成，通过直流电机和位置传感器来精确控制阀杆的升程，齿轮/阀杆结构达到微米级配合间隙，能够有效的密封气体。同时，在进气端和出气端压力满足临界压力差，且输入燃料温度压力稳定的情况下，阀杆升程与流量满足线性关系。通过采集的进排气端的温度、压力、进出口压比和阀杆升程(即流通面积)，精确计算出当前流量，实现对发动机燃料量的自适应控制。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种低压气体燃料智能流量控制总成，包括气体入口管、阀座、混合器和气体出口管，阀座上具有腔体，腔体具有进气口和出气口，腔体内安装有垫圈，垫圈的外壁和腔体的内壁贴合；进气口和气体入口管连通，出气口和气体出口管连通，气体出口管和混合器进燃料进口连通；阀座上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上固定有驱动齿轮，驱动齿轮和阀杆配合，驱使阀杆上下移动；阀杆位于腔体内，阀杆的下端安装有燃料阀，燃料阀的结构和垫圈的结构相适应，用于控制腔体的导通和截断；气体入口管上设置有第一温度传感器和第一压力传感器，气体出口管上设置有第二温度传感器和第二压力传感器，阀座上安装有升程位置传感器，升程位置传感器用于检测阀杆的位置。
[0007]前述的一种低压气体燃料智能流量控制总成中，所述腔体由依次相连通的第一水平段、竖直段和第二水平段构成，第一水平段和气体入口管连通，第二水平段和气体出口管
连通；所述垫圈位于竖直段内，竖直段的阀座上设置有卡槽，所述垫圈固定在卡槽内。
[0008]前述的一种低压气体燃料智能流量控制总成中，所述混合器包括混气管，混气管内设置有文丘里管，文丘里管和外壁和混气管的内壁之间具有密封的进气腔，文丘里管的喉管部位有均匀分布的透孔，混合器的进气管和所述进气腔连通。
[0009]以上所述的一种低压气体燃料智能流量控制总成的控制方法，采用下述方法控制气体出口管的气体输出速率：
[0010]通过第一压力传感器检测气体入口管内的气压P1，通过第二压力传感器检测气体出口管内的气压P2，通过第二温度传感器检测气体出口管内的温度T0；
[0011]通过以下公式计算气体流量，
[0012][0013]其中Aeff表示气体的有效流通面积，与阀杆升程成线性关系；Mdot表示气体流量；C1表示经验参数，C2表示经验参数，C3表示经验参数；
[0014]根据Aeff确定阀杆需要处于的位置，通过控制驱动电机驱动阀杆移动至指定的位置，进而控制气体出口管的气体流量；
[0015]气体出口管(17)流出的气体通过进气管进入进气腔，然后从进气腔通过透孔进去文丘里管的喉部和空气混合后排出。
[0016]与现有技术相比，本专利技术通过直流电机和位置传感器来精确控制阀杆的升程，齿轮/阀杆结构达到微米级配合间隙，能够有效的密封气体。同时，在进气端和出气端压力满足临界压力差，且输入燃料温度压力稳定的情况下，阀杆升程与流量满足线性关系。通过采集的进排气端的温度、压力、进出口压比和阀杆升程(即流通面积)，精确计算出当前流量，实现对发动机燃料量的自适应控制。本专利具有以下优点：
[0017]1、阀杆升程与气体燃料的有效流通面积成线性关系，可通过调整尺寸按比例增加流通面积，适应不同排量的发动机；
[0018]2、气体燃料的流通面积远超喷嘴的喷孔，有利于气体杂质的排出，工艺简单，可清洗，耐污性好；
[0019]3、连续流量燃料供给方式，使用过程中气体燃料的温度压力波动小，发动机的空燃比稳定，更有利于降低污染物排放；
[0020]4、对于低压管道气不需要采用加压装置，系统结构紧凑，成本低，可靠性高。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的一种实施例的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术的一种实施例的内部结构示意图；
[0023]图3是混合器的一种实施例的结构示意图。
[0024]附图标记：1
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气体入口管，2
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第一水平段，3
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进气口，4
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垫圈，5
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腔体，6
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阀座，7
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竖直段，8
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驱动齿轮，9
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升程位置传感器，10
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驱动电机，11
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第二水平段，12
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燃料阀，13
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阀杆，14
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卡槽，15
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出气口，16
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第二压力传感器，17
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气体出口管，18
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第一压力传感器，19
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进气
管，20
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文丘里管，21
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混气管，22
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进气腔，23
‑
透孔。
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。
具体实施方式
[0026]本专利技术的实施例1：一种低压气体燃料智能流量控制总成，包括气体入口管1、阀座6、混合器和气体出口管17，阀座6上具有腔体5，腔体5具有进气口3和出气口15，腔体5内安装有垫圈4，垫圈4的外壁和腔体5的内壁贴合；进气口3和气体入口管1连通，出气口15和气体出口管17连通，气体出口管17和混合器进燃料进口连通；阀座6上安装有驱动电机10，驱动电机10的输出轴上固定有驱动齿轮8，驱动齿轮8和阀杆13配合，驱使阀杆13上下移动；阀杆13位于腔体5内，阀杆13的下端安装有燃料阀12，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压气体燃料智能流量控制总成，其特征在于，包括气体入口管(1)、阀座(6)、混合器和气体出口管(17)，阀座(6)上具有腔体(5)，腔体(5)具有进气口(3)和出气口(15)，腔体(5)内安装有垫圈(4)，垫圈(4)的外壁和腔体(5)的内壁贴合；进气口(3)和气体入口管(1)连通，出气口(15)和气体出口管(17)连通，气体出口管(17)和混合器进燃料进口连通；阀座(6)上安装有驱动电机(10)，驱动电机(10)的输出轴上固定有驱动齿轮(8)，驱动齿轮(8)和阀杆(13)配合，驱使阀杆(13)上下移动；阀杆(13)位于腔体(5)内，阀杆(13)的下端安装有燃料阀(12)，燃料阀(12)的结构和垫圈(4)的结构相适应，用于控制腔体(5)的导通和截断；气体入口管(1)上设置有第一温度传感器和第一压力传感器(18)，气体出口管(17)上设置有第二温度传感器和第二压力传感器(16)，阀座(6)上安装有升程位置传感器(9)，升程位置传感器(9)用于检测阀杆(13)的位置。2.根据权利要求1所述的一种低压气体燃料智能流量控制总成，其特征在于，所述腔体(5)由依次相连通的第一水平段(2)、竖直段(7)和第二水平段(11)构成，第一水平段(2)和气体入口管(1)连通，第二水平段(11)和气体出口管(17)连通；所述垫圈(4)位于竖直段(7)内，竖直段...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏凡淋，黄国钧，唐雪飞，杨杨，李晓伟，杜治川，
申请(专利权)人：重庆重客汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：