氣體間歇噴射量測量裝置及氣體間歇噴射量測量系統的制作方法

本發明涉及氣體噴嘴的流量測量領域，具體而言，涉及氣體間歇噴射量測量裝置及氣體間歇噴射量測量系統。

背景技術：

目前，氣體噴嘴的流量測量僅有排水法，通過將封閉空間中的水排出，通過測量排出水的體積或質量，間接的測量噴射出的氣體質量。排水法存在以下的問題：1、采用間接測量方法，會引入較大誤差；2、由于封閉空間有限，噴射次數受到嚴重限制，多次測量不可能；3、也不能對由于噴射次數增多，噴嘴組件磨損導致的流量誤差進行精確的測量。這種磨損，也造成噴嘴隨使用時間的增長，無法有效的引入修正，導致燃燒后排放超標。

而采用質量流量計直接測量，會引入更大誤差，主要原因，在于目前的質量流量計是為連續流體設計的，其響應時間遠大于間歇氣體流量變化時間，造成其不能測量間歇式噴嘴噴射的氣體流量。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供氣體間歇噴射量測量裝置，以實現對間歇式噴嘴氣體流量進行精確測量。

本發明的另一個目的在于提供氣體間歇噴射量測量系統，也能夠實現對間歇式噴嘴噴射氣體流量的精確測量。

本發明是這樣實現的：

本發明提供的氣體間歇噴射量測量裝置，包括安裝架、底座、間歇式氣體噴嘴、第一緩沖罐和第二緩沖罐，安裝架設置于底座，底座的底部設置有滑輪，第一緩沖罐和第二緩沖罐分別設置于安裝架，第一緩沖罐設置有第一進氣口和第一出氣口，第二緩沖罐設置有第二進氣口和第二出氣口，間歇式氣體噴嘴通過進氣管道與第一進氣口連通，第一出氣口和第二進氣口之間通過連通管道連通，連通管道設置有第一節流閥，第二出氣口設置有出氣管道，出氣管道依次設置有第二節流閥和質量流量計，第二節流閥設置于第二出氣口和質量流量計之間；第一進氣口設置有過濾網，第一緩沖罐設置有第一氣壓計，第二緩沖罐設置有第二氣壓計。

氣體燃料的噴射量在發動機的匹配標定中具有重要意義，發動機的標定很大程度上就是為了確定合適的燃料噴射量。迄今為止，國內還沒有一款成熟的測量氣體燃料噴嘴流量的裝置。在噴嘴流量的測量過程中噴嘴進口和出口的壓力差會對噴氣流量造成很大影響。測量時需要采用多次噴射取平均值的方法，但在這個過程中，由于噴嘴的頻繁開啟和關閉，氣體的噴射不是連續的，現有常采用排水法進行測量。

排水法存在以下的問題：

1、采用間接測量方法，會引入較大誤差；

2、由于封閉空間有限，噴射次數受到嚴重限制，多次測量不可能；

3、也不能對由于噴射次數增多，噴嘴組件磨損導致的流量誤差進行精確的測量。這種磨損，也造成噴嘴隨使用時間的增長，無法有效的引入修正，導致燃燒后排放超標。

而直接采用質量流量計直接測量，會引入更大誤差，主要原因，在于目前的質量流量計是為連續流體設計的，其響應時間遠大于間歇氣體流量變化時間，造成其不能測量間歇式噴嘴噴射的氣體流量。

本發明采用兩級緩沖，兩級節流，初始狀態時，第一節流閥和第二節流閥均關閉，噴嘴氣體經進氣管道進入第一緩沖罐進行緩沖，通過調節第一節流閥，可以控制第一緩沖罐的氣壓，打開第一節流閥，氣體經連通管道進入第二緩沖罐，第二緩沖罐進行再次緩沖并累積，打開第二節流閥，累積在第二緩沖罐中的氣體可以連續不斷地經出氣管道流出，質量流量計對連續不斷流出的氣體可以進行精確測量。從而實現對間歇式噴嘴噴射出的氣體流量的精確測量。

綜上所述，本發明將噴嘴噴出的間歇氣體流量進行累積平均，通過連續流體質量流量計直接進行高精度測量。本發明，還可以根據間歇噴射的測量控制特點，通過調節節流閥適應不同情況，達到精確測量目的。本發明還可以通過調整第一節流閥，控制第一緩沖罐的氣壓，達到改變噴射背壓，測量不同噴射背壓對噴射過程的影響；也可測量噴嘴流量特性曲線；還可測量噴嘴磨損量與噴射控制參數之間的關系等，為噴嘴提供準確流量修正。

設置底座和安裝架，便于移動第一緩沖罐和第二緩沖罐，以移動至不同的環境下進行實驗，操作和搬運更加方便。

設置第一氣壓計，一方面，第一氣壓計的數值從側面反應了第一緩沖罐中積聚的噴射氣體體積，當第一氣壓計的數值達到預設值時，則應該打開第一節流閥，第一緩沖罐中的氣體排入第二緩沖罐，避免第一緩沖罐中的氣體壓力過大，發生第一緩沖罐爆炸的危險，同時，可以根據第一氣壓計的數值控制第一節流閥的開啟和關閉，更加易于控制；另一個方面，通過第一氣壓計顯示的第一緩沖罐內的氣壓調節控制第一節流閥。氣壓計的測量值也是間歇式氣體噴嘴的噴射背壓，可以通過改變噴射背壓，測量不同背壓對噴射過程影響。設置第二氣壓計，由于質量流量計只有在氣體連續通過的情況下才能保證測量數值的精確度，而第二氣壓計能夠反應第二緩沖罐中積聚的氣體的體積，當第二氣壓計測量的數值達到預設值時，才打開第二節流閥，此時，因為第二緩沖罐中有足夠的氣體，能夠保證連續地通過質量流量計，進而能夠保證質量流量計測量值的準確性。綜上所述，第一氣壓計和第二氣壓計是保證質量流量計的測量值的準確性的重要部件。更安全，更精確。

同時，由于間歇式氣體噴嘴噴射氣體進入第一緩沖罐會產生較大的沖力，沖擊力會造成第一緩沖罐的第一進氣口處出現磨損，長時間使用的情況下，在第一進氣口會積聚一些雜質，而間歇式氣體噴嘴噴射的過程中就會把雜質一起帶入第一緩沖罐以及后續的裝置。設置過濾網，能夠將間歇式氣體噴噴射帶入的雜質阻隔在外，保證后續測量的順利進行。

進一步地，連通管道包括緩沖管道，第二節流閥設置于緩沖管道。

進一步地，緩沖管道呈“U”字形，緩沖管道的兩端分別與所述連通管道連通。

進一步地，進氣管道為高壓穩定氣源輸入管道。

進一步地，氣源輸入管道設置有氣體噴射器，氣體噴射器設置有間歇式氣體噴嘴。

進一步地，氣源輸入管道彎折呈“L”字形，氣源輸入管道與第一進氣口連通。

進一步地，第一進氣口設置于第一緩沖罐的底部，第二出氣口設置于第二緩沖罐的頂端。

進一步地，第一緩沖罐和第二緩沖罐分別為穩壓罐。

進一步地，第一緩沖罐的內部設置有由橡膠制成的軟質內罐，軟質內罐與第一緩沖罐之間設置有間隙。

一種氣體間歇噴射量測量系統，包括高壓穩定氣體輸入裝置氣體間歇噴射量測量裝置，高壓穩定氣體輸入裝置與間歇式氣體噴嘴連通。

本發明的有益效果：本技術方案提供的氣體間歇噴射量測量裝置通過將間歇噴射的氣體累積然后連續通過質量流量計，通過質量流量計實現對間歇式噴嘴噴射氣體流量進行精確測量。

本技術方案提供的氣體間歇噴射量測量系統能夠實現對氣體間歇式噴嘴噴射流量的精確測量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的氣體間歇噴射量測量裝置中的第一緩沖罐的第一種結構的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的氣體間歇噴射量測量裝置中的第一緩沖罐的第二種結構的結構示意圖

圖3為本發明實施例提供的氣體間歇噴射量測量裝置中的第二緩沖罐的結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的氣體間歇噴射量測量裝置中的連接通道的結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的氣體間歇噴射量測量裝置中的整體結構示意圖；

圖6為氣體間歇噴射質量流量與質量流量計處所測氣體質量流量之間的曲線圖。

圖標：100-間歇式氣體噴嘴；101-第一緩沖罐；102-第二緩沖罐；103-進氣管道；104-連通管道；105-第一節流閥；106-出氣管道；107-第二節流閥；108-質量流量計；109-緩沖管道；200-第一氣壓計；201第二氣壓計；202軟質內罐。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

具體實施方式，參照圖1至圖5。

本實施例提供的氣體間歇噴射量測量裝置，包括間歇式氣體噴嘴100、第一緩沖罐101和第二緩沖罐102，如圖1所示，第一緩沖罐101設置有第一進氣口和第一出氣口，如圖3所示，第二緩沖罐102設置有第二進氣口和第二出氣口，如圖1所示，間歇式氣體噴嘴100通過進氣管道103與第一進氣口連通，如圖5所示，第一出氣口和第二進氣口之間通過連通管道104連通，如圖4所示，連通管道104設置有第一節流閥105，第二出氣口設置有出氣管道106，出氣管道106依次設置有第二節流閥107和質量流量計108，第二節流閥107設置于第二出氣口和質量流量計108之間。

氣體燃料的噴射量在發動機的匹配標定中具有重要意義，發動機的標定很大程度上就是為了確定合適的燃料噴射量。迄今為止，國內還沒有一款成熟的測量氣體燃料噴嘴流量的裝置。在噴嘴流量的測量過程中噴嘴進口和出口的壓力差會對噴氣流量造成很大影響。測量時需要采用多次噴射取平均值的方法，但在這個過程中，由于噴嘴的頻繁開啟和關閉，氣體的噴射不是連續的，現有常采用排水法進行測量。

排水法存在以下的問題：

1、采用間接測量方法，會引入較大誤差；

2、由于封閉空間有限，噴射次數受到嚴重限制，多次測量不可能；

3、也不能對由于噴射次數增多，噴嘴組件磨損導致的流量誤差進行精確的測量。這種磨損，也造成噴嘴隨使用時間的增長，無法有效的引入修正，導致燃燒后排放超標。而直接采用質量流量計108直接測量，會引入更大誤差，主要原因，在于目前的質量流量計108是為連續流體設計的，其響應時間遠大于間歇氣體流量變化時間，造成其不能測量間歇式噴嘴噴射的氣體流量。

本發明采用兩級緩沖，兩級節流，初始狀態時，第一節流閥105和第二節流閥107均關閉，噴嘴氣體經進氣管道103進入第一緩沖罐101進行緩沖，通過調節第一節流閥105，可以控制第一緩沖罐101的氣壓，打開第一節流閥105，氣體經連通管道104進入第二緩沖罐102，第二緩沖罐102進行再次緩沖并累積，打開第二節流閥107，累積在第二緩沖罐102中的氣體可以連續不斷地經出氣管道106流出，質量流量計108對連續不斷流出的氣體可以進行精確測量。從而實現對間歇式噴嘴噴射出的氣體流量的精確測量。

如圖6所示，圖中的橫坐標為時間，縱坐標為氣體質量流量，圖6中的“矩形框”代表的是氣體間歇噴射質量流量隨時間的變化量，本實施例中主要是指間歇式氣體噴嘴100噴射出的氣體流量，圖6中的曲線代表的是質量流量計處所測氣體質量流量隨著時間的變化量，質量流量計測得的氣體質量流量是對氣體間歇噴射質量流量進行累積平均后所測得的均值。綜上所述，本發明將噴嘴噴出的間歇氣體流量進行累積平均，通過連續流體質量流量計108直接進行高精度測量。本發明，還可以根據間歇噴射的測量控制特點，通過調節節流閥適應不同情況，達到精確測量目的。本發明還可以通過調整第一節流閥105，控制第一緩沖罐101的氣壓，達到改變噴射背壓，測量不同噴射背壓對噴射過程的影響；也可測量噴嘴流量特性曲線；還可測量噴嘴磨損量與噴射控制參數之間的關系等，為噴嘴提供準確流量修正。

設置底座和安裝架，便于移動第一緩沖罐101和第二緩沖罐102，以移動至不同的環境下進行實驗，操作和搬運更加方便。

設置第一氣壓計200，一方面，第一氣壓計200的數值從側面反應了第一緩沖罐101中積聚的噴射氣體體積，當第一氣壓計200的數值達到預設值時，則應該打開第一節流閥105，第一緩沖罐101中的氣體排入第二緩沖罐102，避免第一緩沖罐101中的氣體壓力過大，發生第一緩沖罐101爆炸的危險，同時，可以根據第一氣壓計200的數值控制第一節流閥105的開啟和關閉，更加易于控制；另一個方面，通過第一氣壓計200顯示的第一緩沖罐101內的氣壓調節控制第一節流閥105。氣壓計的測量值也是間歇式氣體噴嘴100的噴射背壓，可以通過改變噴射背壓，測量不同背壓對噴射過程影響。設置第二氣壓計201，由于質量流量計108只有在氣體連續通過的情況下才能保證測量數值的精確度，而第二氣壓計201能夠反應第二緩沖罐102中積聚的氣體的體積，當第二氣壓計201測量的數值達到預設值時，才打開第二節流閥107，此時，因為第二緩沖罐102中有足夠的氣體，能夠保證連續地通過質量流量計108，進而能夠保證質量流量計108測量值的準確性。綜上所述，第一氣壓計200和第二氣壓計201是保證質量流量計108的測量值的準確性的重要部件。更安全，更精確。

同時，由于間歇式氣體噴嘴100噴射氣體進入第一緩沖罐101會產生較大的沖力，沖擊力會造成第一緩沖罐101的第一進氣口處出現磨損，長時間使用的情況下，在第一進氣口會積聚一些雜質，而間歇式氣體噴嘴100噴射的過程中就會把雜質一起帶入第一緩沖罐101以及后續的裝置。設置過濾網，能夠將間歇式氣體噴噴射帶入的雜質阻隔在外，保證后續測量的順利進行。

連通管道104包括緩沖管道109，第二節流閥107設置于緩沖管道109。

由于間歇式氣體噴嘴100不連續地往第一緩沖罐101內噴射氣體，不連續噴射出的氣體和第一緩沖罐101內的已有氣體共同作用，會在第一出氣口處形成脈沖波，設置緩沖管道109，能夠緩解脈沖波對第一緩沖罐101的沖擊作用，起到緩沖的作用。當打開第一節流閥105和第二節流閥107時，緩沖管道109能夠緩解該脈沖波對進入第二緩沖罐102內的氣體的沖擊作用，進而保證氣體連續流經質量流量計108進行測量。

本實施例中，緩沖管道109呈“U”字形，緩沖管道109的兩端分別與所述連通管道104連通。緩沖管道109的主要作用在于緩解脈沖波，緩沖管道109可以采用各種迂回形狀，比如，半圓弧形，“U”字形，也可以由多條彎折管路形成。

如圖2所示，第一緩沖罐101的內部設置有由橡膠制成的軟質內罐202，軟質內罐202與第一緩沖罐101之間設置有間隙。由于間歇式氣體噴嘴100不連續地往第一緩沖罐101內噴射氣體，不連續噴射出的氣體和第一緩沖罐101內的已有氣體共同作用，會在第一出氣口處形成脈沖波。設置軟質內罐202，經間歇式氣體噴嘴100噴入第一緩沖罐101內的氣體沖擊到軟質內罐202的時候，軟質內罐202能夠對噴射氣體起到緩沖的作用，進而使該噴射氣體與第一緩沖罐101內原有氣體的沖擊作用減弱，進而能夠減弱第一出氣口處的脈沖波反應，進而保證氣體連續流經質量流量計108進行測量。

進氣管道103為高壓穩定氣源輸入管道。采用穩壓氣源，主要是為了減少噴嘴進氣口和出氣口的壓力差，保證最終流量測量值的準確性。

如圖1所示，氣源輸入管道設置有氣體噴射器，氣體噴射器設置有間歇式氣體噴嘴100。本實施例中采用氣體噴射器。

氣源輸入管道彎折呈“L”字形，氣源輸入管道與第一進氣口連通。氣源輸入管道采用“L”型，噴射氣體在進入第一緩沖罐101之前先經氣源輸入管道，氣源輸入管道的迂回形狀能夠實現噴射氣體的第一次緩沖。

如圖1和圖3所示，第一進氣口設置于第一緩沖罐101的底部，第二出氣口設置于第二緩沖罐102的頂端。氣體密度小于空氣，噴射氣體經第一進氣口進入，經第二出氣口流出，符合氣體的流動走向，能夠減小氣體對第一緩沖罐101和第二緩沖罐102罐壁的沖擊作用。

第一緩沖罐101和第二緩沖罐102分別為穩壓罐。第一緩沖罐101和第二緩沖罐102可以采用一般的儲存罐，也可以采用穩壓罐。

一種氣體間歇噴射量測量系統，包括高壓穩定氣體輸入裝置氣體間歇噴射量測量裝置，高壓穩定氣體輸入裝置與間歇式氣體噴嘴100連通。

高壓穩定氣體輸入裝置輸入高壓穩定氣體，再經過間歇式氣體噴嘴100噴射入進氣管道103內，最后經質量流量計108流出，能夠實現對間歇式噴嘴噴射氣體流量的精確測量。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。