阅读说明：本技术 燃气喷嘴的流量标定方法及装置 (Gas nozzle flow calibration method and device ) 是由 李旺 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种燃气喷嘴的流量标定方法及装置。流量标定方法包括：获取燃气喷嘴在全工况下的喷嘴出口压力的数据；获取燃气喷嘴的最低燃气压力值；在所述数据中筛选喷嘴出口压力与所述最低燃气压力值的比值大于预设值的数据A；计算超低压工况下的喷嘴入口压力范围；整理出所述数据A、所述喷嘴入口压力范围之间的关系,作为标定依据；控制与燃气喷嘴的出口相连接的第一调压单元,使燃气喷嘴的出口压力等于所述数据A；控制与燃气喷嘴的入口相连接的第二调压单元,使燃气喷嘴的入口压力等于所述喷嘴入口压力范围内的压力值；在出口压力为所述数据A、入口压力为所述压力值的不同组合下,获取对应组合的燃气流量数据,作为燃气流量的标定结果。(The invention relates to a flow calibration method and a flow calibration device for a gas nozzle. The flow calibration method comprises the following steps: acquiring nozzle outlet pressure data of a gas nozzle under all working conditions; acquiring the lowest gas pressure value of the gas nozzle; screening data A of which the ratio of the nozzle outlet pressure to the lowest gas pressure value is greater than a preset value from the data; calculating the pressure range of the nozzle inlet under the ultra-low pressure working condition; the relation between the data A and the pressure range of the nozzle inlet is arranged and used as a calibration basis; controlling a first pressure regulating unit connected with an outlet of the gas nozzle to enable the outlet pressure of the gas nozzle to be equal to the data A; controlling a second pressure regulating unit connected with an inlet of the gas nozzle to enable the inlet pressure of the gas nozzle to be equal to a pressure value within the inlet pressure range of the nozzle; and acquiring gas flow data of corresponding combination as a calibration result of the gas flow under different combinations of the data A of the outlet pressure and the pressure value of the inlet pressure.)

燃气喷嘴的流量标定方法及装置

技术领域

本发明属于燃气发动机技术领域，具体涉及一种燃气喷嘴的流量标定方法及装置。

背景技术

目前天然气发动机使用燃气喷嘴计量燃气。燃气喷嘴的流量计量方式为：使燃气喷嘴的出口处的压力和入口处的压力比小于临界值（通常为0.54），在压力比小于临界值的情况下，燃气喷嘴最小截面处天然气的流速为当地声速。此时天然气的流量不随燃气喷嘴的出口压力变化而变化，此时只需要检测进入燃气喷嘴的温度压力，通过流量计算公式，控制喷嘴的开启时间与关闭时间的占比来完成燃气的流量计量与控制。

但是在实际使用过程中，往往存在燃气喷嘴出口压力与入口压力比大于0.54的情况（燃气喷嘴的出口压力与入口压力的比大于等于0.54时的工况称为超低压工况），如LNG新鲜加气时，天然气汽化不充分导致燃气压力低，又如发动机突加负荷时燃气需求量突然变大，天然气压力调节装置响应慢导致喷嘴入口处燃气压力降低。当燃气流速低于音速后，燃气流量不仅仅于燃气喷嘴的入口压力相关，还与燃气喷嘴的出口压力相关，此时根据原有的天然气的流量计算公式计算，燃气流量会出现偏差，导致空燃比控制不精确。

发明内容

本发明的目的是至少解决燃气喷嘴中的流速低于音速时，原有的天然气的流量计量方式不准确的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种燃气喷嘴的流量标定方法，所述流量标定方法包括：

获取燃气喷嘴在全工况下的喷嘴出口压力的数据；

获取燃气喷嘴的最低燃气压力值；

在所述数据中筛选喷嘴出口压力与所述最低燃气压力值的比值大于预设值的数据A；

计算超低压工况下的喷嘴入口压力范围；

整理出所述数据A、所述喷嘴入口压力范围之间的关系，作为标定依据；

控制与燃气喷嘴的出口相连接的第一调压单元，使燃气喷嘴的出口压力依次等于所述数据A中的各数据；

控制与燃气喷嘴的入口相连接的第二调压单元，使燃气喷嘴的入口压力依次等于所述喷嘴入口压力范围内的各压力值；

在出口压力为所述数据A中的各数据、入口压力为所述各压力值的不同组合下，获取对应组合的燃气流量数据，作为燃气流量的标定结果。

根据本发明实施例的燃气喷嘴的流量标定方法，首先筛选出超低压工况下的燃气喷嘴压力的数据A，以及超低压工况下的燃气入口压力范围，然后以将数据A和超低压工况下的燃气入口压力范围内的压力值进行多种组合，并测量相应组合下的通过燃气喷嘴的燃气流量的数据，由此，实现了对燃气喷嘴在超低压工况下的燃气流量的标定。利用上述标定结果，可以提高发动机空燃比的控制精度。

在本发明的一些实施例中，所述获取燃气喷嘴在全工况下的喷嘴出口压力的数据的步骤包括：

进行发动机的台架实验，在不同的转速下，测量燃气喷嘴的出口压力，并记录相应的测量数据。

在本发明的一些实施例中，所述获取燃气喷嘴的最低燃气压力值的步骤包括：

根据整车的路谱采集数据，确定燃气喷嘴的最低燃气压力值。

在本发明的一些实施例中，所述计算超低压工况下的喷嘴入口压力范围的步骤包括：

用数据A除以所述预设值，得到相应的商值；

最低燃气压力值和所述商值所确定的区间即为超低压工况下的喷嘴入口压力范围。

本发明的第二方面提出了一种燃气喷嘴的流量标定装置，所述流量标定装置用于实施上述任一实施例中的流量标定方法，所述流量标定装置包括：

燃气喷嘴；

燃气流量计，所述燃气流量计与所述燃气喷嘴的入口连接；

第一调压单元，所述第一调压单元设置在所述燃气喷嘴的出口处；

第二调压单元，所述第二调压单元设置在所述燃气喷嘴与所述燃气流量计之间；

控制单元，所述控制单元与所述第一调压单元、第二调压单元电连接。

在本发明的一些实施例中，所述流量标定装置还包括：第一燃气压力传感器，所述第一燃气压力传感器安装于第一调压单元与所述燃气喷嘴之间，所述第一燃气压力传感器与所述控制单元电连接。

在本发明的一些实施例中，所述第一调压单元为节流阀。

在本发明的一些实施例中，所述流量标定装置还包括：第二燃气压力传感器，所述第二燃气压力传感器安装于第二调压单元与所述燃气喷嘴之间，所述第二燃气压力传感器与所述控制单元电连接。

在本发明的一些实施例中，所述第二调压单元为燃气调压器。

在本发明的一些实施例中，所述流量标定装置还包括供气单元，所述供气单元包括：液化天然气气瓶；汽化器，所述汽化器的进口与所述液化天然气气瓶的出口连接，所述汽化器的出口通过所述燃气流量计与所述燃气喷嘴的入口连接。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例的燃气喷嘴的流量标定方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的燃气喷嘴的流量标定装置的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向（旋转90度或者在其它方向）并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1所示，本发明第一方面的实施例提出了一种燃气喷嘴的流量标定方法，其包括：

S101：获取燃气喷嘴在全工况下的喷嘴出口压力的数据；

S102：获取燃气喷嘴的最低燃气压力值；

S103：在所述数据中筛选喷嘴出口压力与所述最低燃气压力值的比值大于预设值的数据A；

S104：计算超低压工况下的喷嘴入口压力范围；

S105：整理出所述数据A、所述喷嘴入口压力范围之间的关系，作为标定依据；

S106：控制与燃气喷嘴的出口相连接的第一调压单元，使燃气喷嘴的出口压力依次等于所述数据A中的各数据；

S107：控制与燃气喷嘴的入口相连接的第二调压单元，使燃气喷嘴的入口压力依次等于所述喷嘴入口压力范围内的各压力值；

S108：在出口压力为所述数据A中的各数据、入口压力为所述各压力值的不同组合下，获取对应组合的燃气流量数据，作为燃气流量的标定结果。

根据本发明实施例的燃气喷嘴的流量标定方法，首先筛选出超低压工况下的燃气喷嘴压力的数据A，以及超低压工况下的燃气入口压力范围，然后以将数据A和超低压工况下的燃气入口压力范围内的压力值进行多种组合，并测量相应组合下的通过燃气喷嘴的燃气流量的数据，由此，实现了对燃气喷嘴在超低压工况下的燃气流量的标定。利用上述标定结果，可以提高发动机空燃比的控制精度。

具体地，ECU可以通过对燃气喷嘴的出口压力的监控，对其所处的工况进行判断，当判断燃气喷嘴内部的燃气流动速度为音速时，燃气流量特性只与燃气喷嘴入口压力、温度相关，根据燃气需求流量、燃气声速喷射特性计算喷嘴的加电时间。当判断燃气喷嘴内部燃气流动速度小于音速时（即处于超低压工况下），燃气流量特性与喷嘴入口压力、温度、出口压力相关，根据流量需求、燃气亚声速流量特性（即所标定的流量特性）计算喷嘴加电时间。

在本发明的一些实施例中，所述获取燃气喷嘴在全工况下的喷嘴出口压力的数据的步骤包括：

进行发动机的台架实验，在不同的转速下，测量燃气喷嘴的出口压力，并记录相应的测量数据。

在本实施例中，通过发动机的台架实验，可以获得燃气喷嘴全工况下的喷嘴出口压力的数据。

在本发明的一些实施例中，所述获取燃气喷嘴的最低燃气压力值的步骤包括：

根据整车的路谱采集数据，确定燃气喷嘴的最低燃气压力值。

在本发明的一些实施例中，所述计算超低压工况下的喷嘴入口压力范围的步骤包括：

用数据A除以所述预设值，得到相应的商值；

最低燃气压力值和所述商值所确定的区间即为超低压工况下的喷嘴入口压力范围。

如图2所示，本发明第二方面的实施例提出了一种燃气喷嘴的流量标定装置，流量标定装置用于实施上述任一实施例中的流量标定方法。具体地，流量标定装置包括燃气喷嘴1、燃气流量计2、第一调压单元3、第二调压单元4和控制单元5。具体地，燃气流量计2与燃气喷嘴1的入口连接，第一调压单元3设置在燃气喷嘴1的出口处，第二调压单元4设置在燃气喷嘴1与燃气流量计2之间，控制单元5与第一调压单元3、第二调压单元4电连接。

根据本发明实施例的燃气喷嘴的流量标定装置，控制单元通过第一调压单元可以使燃气喷嘴的出口压力等于所述数据A，控制单元通过控制第二调压单元可以使燃气喷嘴的入口压力等于所述喷嘴入口压力范围内的压力值，并且可以通过燃气流量计2获得燃气喷嘴在不同出口压力和入口压力组合下的燃气流量数据，由此完成燃气喷嘴在超低压工况下的燃气流量的标定。

在本发明的一些实施例中，流量标定装置还包括第一燃气压力传感器6，第一燃气压力传感器6安装于第一调压单元3与燃气喷嘴1之间，第一燃气压力传感器6与控制单元5电连接，第一燃气压力传感器6能够对第一调压单元3调压后的出口压力值进行测量，并将测量结果反馈给控制单元5，从而实现对出口压力的闭环控制。

在本发明的一些实施例中，第一调压单元3为节流阀。

在本发明的一些实施例中，流量标定装置还包括第二燃气压力传感器7，第二燃气压力传感器7安装于第二调压单元4与燃气喷嘴1之间，第二燃气压力传感器7与控制单元5电连接，第二燃气压力传感器7能够对第二调压单元4调压后的入口压力值进行测量，并将测量结果反馈给控制单元5，从而实现对入口压力的闭环控制。

在本发明的一些实施例中，第二调压单元4为燃气调压器。

在本发明的一些实施例中，流量标定装置还包括供气单元，供气单元包括液化天然气气瓶8和汽化器9，汽化器9的进口与液化天然气气瓶8的出口连接，汽化器9的出口通过燃气流量计2与燃气喷嘴1的入口连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。