气体间歇喷射量测量装置及气体间歇喷射量测量系统的制作方法

本发明涉及气体喷嘴的流量测量领域，具体而言，涉及气体间歇喷射量测量装置及气体间歇喷射量测量系统。

背景技术：

目前，气体喷嘴的流量测量仅有排水法，通过将封闭空间中的水排出，通过测量排出水的体积或质量，间接的测量喷射出的气体质量。排水法存在以下的问题：1、采用间接测量方法，会引入较大误差；2、由于封闭空间有限，喷射次数受到严重限制，多次测量不可能；3、也不能对由于喷射次数增多，喷嘴组件磨损导致的流量误差进行精确的测量。这种磨损，也造成喷嘴随使用时间的增长，无法有效的引入修正，导致燃烧后排放超标。

而采用质量流量计直接测量，会引入更大误差，主要原因，在于目前的质量流量计是为连续流体设计的，其响应时间远大于间歇气体流量变化时间，造成其不能测量间歇式喷嘴喷射的气体流量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供气体间歇喷射量测量装置，以实现对间歇式喷嘴气体流量进行精确测量。

本发明的另一个目的在于提供气体间歇喷射量测量系统，也能够实现对间歇式喷嘴喷射气体流量的精确测量。

本发明是这样实现的：

本发明提供的气体间歇喷射量测量装置，包括安装架、底座、间歇式气体喷嘴、第一缓冲罐和第二缓冲罐，安装架设置于底座，底座的底部设置有滑轮，第一缓冲罐和第二缓冲罐分别设置于安装架，第一缓冲罐设置有第一进气口和第一出气口，第二缓冲罐设置有第二进气口和第二出气口，间歇式气体喷嘴通过进气管道与第一进气口连通，第一出气口和第二进气口之间通过连通管道连通，连通管道设置有第一节流阀，第二出气口设置有出气管道，出气管道依次设置有第二节流阀和质量流量计，第二节流阀设置于第二出气口和质量流量计之间；第一进气口设置有过滤网，第一缓冲罐设置有第一气压计，第二缓冲罐设置有第二气压计。

气体燃料的喷射量在发动机的匹配标定中具有重要意义，发动机的标定很大程度上就是为了确定合适的燃料喷射量。迄今为止，国内还没有一款成熟的测量气体燃料喷嘴流量的装置。在喷嘴流量的测量过程中喷嘴进口和出口的压力差会对喷气流量造成很大影响。测量时需要采用多次喷射取平均值的方法，但在这个过程中，由于喷嘴的频繁开启和关闭，气体的喷射不是连续的，现有常采用排水法进行测量。

排水法存在以下的问题：

1、采用间接测量方法，会引入较大误差；

2、由于封闭空间有限，喷射次数受到严重限制，多次测量不可能；

3、也不能对由于喷射次数增多，喷嘴组件磨损导致的流量误差进行精确的测量。这种磨损，也造成喷嘴随使用时间的增长，无法有效的引入修正，导致燃烧后排放超标。

而直接采用质量流量计直接测量，会引入更大误差，主要原因，在于目前的质量流量计是为连续流体设计的，其响应时间远大于间歇气体流量变化时间，造成其不能测量间歇式喷嘴喷射的气体流量。

本发明采用两级缓冲，两级节流，初始状态时，第一节流阀和第二节流阀均关闭，喷嘴气体经进气管道进入第一缓冲罐进行缓冲，通过调节第一节流阀，可以控制第一缓冲罐的气压，打开第一节流阀，气体经连通管道进入第二缓冲罐，第二缓冲罐进行再次缓冲并累积，打开第二节流阀，累积在第二缓冲罐中的气体可以连续不断地经出气管道流出，质量流量计对连续不断流出的气体可以进行精确测量。从而实现对间歇式喷嘴喷射出的气体流量的精确测量。

综上所述，本发明将喷嘴喷出的间歇气体流量进行累积平均，通过连续流体质量流量计直接进行高精度测量。本发明，还可以根据间歇喷射的测量控制特点，通过调节节流阀适应不同情况，达到精确测量目的。本发明还可以通过调整第一节流阀，控制第一缓冲罐的气压，达到改变喷射背压，测量不同喷射背压对喷射过程的影响；也可测量喷嘴流量特性曲线；还可测量喷嘴磨损量与喷射控制参数之间的关系等，为喷嘴提供准确流量修正。

设置底座和安装架，便于移动第一缓冲罐和第二缓冲罐，以移动至不同的环境下进行实验，操作和搬运更加方便。

设置第一气压计，一方面，第一气压计的数值从侧面反应了第一缓冲罐中积聚的喷射气体体积，当第一气压计的数值达到预设值时，则应该打开第一节流阀，第一缓冲罐中的气体排入第二缓冲罐，避免第一缓冲罐中的气体压力过大，发生第一缓冲罐爆炸的危险，同时，可以根据第一气压计的数值控制第一节流阀的开启和关闭，更加易于控制；另一个方面，通过第一气压计显示的第一缓冲罐内的气压调节控制第一节流阀。气压计的测量值也是间歇式气体喷嘴的喷射背压，可以通过改变喷射背压，测量不同背压对喷射过程影响。设置第二气压计，由于质量流量计只有在气体连续通过的情况下才能保证测量数值的精确度，而第二气压计能够反应第二缓冲罐中积聚的气体的体积，当第二气压计测量的数值达到预设值时，才打开第二节流阀，此时，因为第二缓冲罐中有足够的气体，能够保证连续地通过质量流量计，进而能够保证质量流量计测量值的准确性。综上所述，第一气压计和第二气压计是保证质量流量计的测量值的准确性的重要部件。更安全，更精确。

同时，由于间歇式气体喷嘴喷射气体进入第一缓冲罐会产生较大的冲力，冲击力会造成第一缓冲罐的第一进气口处出现磨损，长时间使用的情况下，在第一进气口会积聚一些杂质，而间歇式气体喷嘴喷射的过程中就会把杂质一起带入第一缓冲罐以及后续的装置。设置过滤网，能够将间歇式气体喷喷射带入的杂质阻隔在外，保证后续测量的顺利进行。

进一步地，连通管道包括缓冲管道，第二节流阀设置于缓冲管道。

进一步地，缓冲管道呈“U”字形，缓冲管道的两端分别与所述连通管道连通。

进一步地，进气管道为高压稳定气源输入管道。

进一步地，气源输入管道设置有气体喷射器，气体喷射器设置有间歇式气体喷嘴。

进一步地，气源输入管道弯折呈“L”字形，气源输入管道与第一进气口连通。

进一步地，第一进气口设置于第一缓冲罐的底部，第二出气口设置于第二缓冲罐的顶端。

进一步地，第一缓冲罐和第二缓冲罐分别为稳压罐。

进一步地，第一缓冲罐的内部设置有由橡胶制成的软质内罐，软质内罐与第一缓冲罐之间设置有间隙。

一种气体间歇喷射量测量系统，包括高压稳定气体输入装置气体间歇喷射量测量装置，高压稳定气体输入装置与间歇式气体喷嘴连通。

本发明的有益效果：本技术方案提供的气体间歇喷射量测量装置通过将间歇喷射的气体累积然后连续通过质量流量计，通过质量流量计实现对间歇式喷嘴喷射气体流量进行精确测量。

本技术方案提供的气体间歇喷射量测量系统能够实现对气体间歇式喷嘴喷射流量的精确测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的气体间歇喷射量测量装置中的第一缓冲罐的第一种结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的气体间歇喷射量测量装置中的第一缓冲罐的第二种结构的结构示意图

图3为本发明实施例提供的气体间歇喷射量测量装置中的第二缓冲罐的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的气体间歇喷射量测量装置中的连接通道的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的气体间歇喷射量测量装置中的整体结构示意图；

图6为气体间歇喷射质量流量与质量流量计处所测气体质量流量之间的曲线图。

图标：100-间歇式气体喷嘴；101-第一缓冲罐；102-第二缓冲罐；103-进气管道；104-连通管道；105-第一节流阀；106-出气管道；107-第二节流阀；108-质量流量计；109-缓冲管道；200-第一气压计；201第二气压计；202软质内罐。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施方式，参照图1至图5。

本实施例提供的气体间歇喷射量测量装置，包括间歇式气体喷嘴100、第一缓冲罐101和第二缓冲罐102，如图1所示，第一缓冲罐101设置有第一进气口和第一出气口，如图3所示，第二缓冲罐102设置有第二进气口和第二出气口，如图1所示，间歇式气体喷嘴100通过进气管道103与第一进气口连通，如图5所示，第一出气口和第二进气口之间通过连通管道104连通，如图4所示，连通管道104设置有第一节流阀105，第二出气口设置有出气管道106，出气管道106依次设置有第二节流阀107和质量流量计108，第二节流阀107设置于第二出气口和质量流量计108之间。

气体燃料的喷射量在发动机的匹配标定中具有重要意义，发动机的标定很大程度上就是为了确定合适的燃料喷射量。迄今为止，国内还没有一款成熟的测量气体燃料喷嘴流量的装置。在喷嘴流量的测量过程中喷嘴进口和出口的压力差会对喷气流量造成很大影响。测量时需要采用多次喷射取平均值的方法，但在这个过程中，由于喷嘴的频繁开启和关闭，气体的喷射不是连续的，现有常采用排水法进行测量。

排水法存在以下的问题：

1、采用间接测量方法，会引入较大误差；

2、由于封闭空间有限，喷射次数受到严重限制，多次测量不可能；

3、也不能对由于喷射次数增多，喷嘴组件磨损导致的流量误差进行精确的测量。这种磨损，也造成喷嘴随使用时间的增长，无法有效的引入修正，导致燃烧后排放超标。而直接采用质量流量计108直接测量，会引入更大误差，主要原因，在于目前的质量流量计108是为连续流体设计的，其响应时间远大于间歇气体流量变化时间，造成其不能测量间歇式喷嘴喷射的气体流量。

本发明采用两级缓冲，两级节流，初始状态时，第一节流阀105和第二节流阀107均关闭，喷嘴气体经进气管道103进入第一缓冲罐101进行缓冲，通过调节第一节流阀105，可以控制第一缓冲罐101的气压，打开第一节流阀105，气体经连通管道104进入第二缓冲罐102，第二缓冲罐102进行再次缓冲并累积，打开第二节流阀107，累积在第二缓冲罐102中的气体可以连续不断地经出气管道106流出，质量流量计108对连续不断流出的气体可以进行精确测量。从而实现对间歇式喷嘴喷射出的气体流量的精确测量。

如图6所示，图中的横坐标为时间，纵坐标为气体质量流量，图6中的“矩形框”代表的是气体间歇喷射质量流量随时间的变化量，本实施例中主要是指间歇式气体喷嘴100喷射出的气体流量，图6中的曲线代表的是质量流量计处所测气体质量流量随着时间的变化量，质量流量计测得的气体质量流量是对气体间歇喷射质量流量进行累积平均后所测得的均值。综上所述，本发明将喷嘴喷出的间歇气体流量进行累积平均，通过连续流体质量流量计108直接进行高精度测量。本发明，还可以根据间歇喷射的测量控制特点，通过调节节流阀适应不同情况，达到精确测量目的。本发明还可以通过调整第一节流阀105，控制第一缓冲罐101的气压，达到改变喷射背压，测量不同喷射背压对喷射过程的影响；也可测量喷嘴流量特性曲线；还可测量喷嘴磨损量与喷射控制参数之间的关系等，为喷嘴提供准确流量修正。

设置底座和安装架，便于移动第一缓冲罐101和第二缓冲罐102，以移动至不同的环境下进行实验，操作和搬运更加方便。

设置第一气压计200，一方面，第一气压计200的数值从侧面反应了第一缓冲罐101中积聚的喷射气体体积，当第一气压计200的数值达到预设值时，则应该打开第一节流阀105，第一缓冲罐101中的气体排入第二缓冲罐102，避免第一缓冲罐101中的气体压力过大，发生第一缓冲罐101爆炸的危险，同时，可以根据第一气压计200的数值控制第一节流阀105的开启和关闭，更加易于控制；另一个方面，通过第一气压计200显示的第一缓冲罐101内的气压调节控制第一节流阀105。气压计的测量值也是间歇式气体喷嘴100的喷射背压，可以通过改变喷射背压，测量不同背压对喷射过程影响。设置第二气压计201，由于质量流量计108只有在气体连续通过的情况下才能保证测量数值的精确度，而第二气压计201能够反应第二缓冲罐102中积聚的气体的体积，当第二气压计201测量的数值达到预设值时，才打开第二节流阀107，此时，因为第二缓冲罐102中有足够的气体，能够保证连续地通过质量流量计108，进而能够保证质量流量计108测量值的准确性。综上所述，第一气压计200和第二气压计201是保证质量流量计108的测量值的准确性的重要部件。更安全，更精确。

同时，由于间歇式气体喷嘴100喷射气体进入第一缓冲罐101会产生较大的冲力，冲击力会造成第一缓冲罐101的第一进气口处出现磨损，长时间使用的情况下，在第一进气口会积聚一些杂质，而间歇式气体喷嘴100喷射的过程中就会把杂质一起带入第一缓冲罐101以及后续的装置。设置过滤网，能够将间歇式气体喷喷射带入的杂质阻隔在外，保证后续测量的顺利进行。

连通管道104包括缓冲管道109，第二节流阀107设置于缓冲管道109。

由于间歇式气体喷嘴100不连续地往第一缓冲罐101内喷射气体，不连续喷射出的气体和第一缓冲罐101内的已有气体共同作用，会在第一出气口处形成脉冲波，设置缓冲管道109，能够缓解脉冲波对第一缓冲罐101的冲击作用，起到缓冲的作用。当打开第一节流阀105和第二节流阀107时，缓冲管道109能够缓解该脉冲波对进入第二缓冲罐102内的气体的冲击作用，进而保证气体连续流经质量流量计108进行测量。

本实施例中，缓冲管道109呈“U”字形，缓冲管道109的两端分别与所述连通管道104连通。缓冲管道109的主要作用在于缓解脉冲波，缓冲管道109可以采用各种迂回形状，比如，半圆弧形，“U”字形，也可以由多条弯折管路形成。

如图2所示，第一缓冲罐101的内部设置有由橡胶制成的软质内罐202，软质内罐202与第一缓冲罐101之间设置有间隙。由于间歇式气体喷嘴100不连续地往第一缓冲罐101内喷射气体，不连续喷射出的气体和第一缓冲罐101内的已有气体共同作用，会在第一出气口处形成脉冲波。设置软质内罐202，经间歇式气体喷嘴100喷入第一缓冲罐101内的气体冲击到软质内罐202的时候，软质内罐202能够对喷射气体起到缓冲的作用，进而使该喷射气体与第一缓冲罐101内原有气体的冲击作用减弱，进而能够减弱第一出气口处的脉冲波反应，进而保证气体连续流经质量流量计108进行测量。

进气管道103为高压稳定气源输入管道。采用稳压气源，主要是为了减少喷嘴进气口和出气口的压力差，保证最终流量测量值的准确性。

如图1所示，气源输入管道设置有气体喷射器，气体喷射器设置有间歇式气体喷嘴100。本实施例中采用气体喷射器。

气源输入管道弯折呈“L”字形，气源输入管道与第一进气口连通。气源输入管道采用“L”型，喷射气体在进入第一缓冲罐101之前先经气源输入管道，气源输入管道的迂回形状能够实现喷射气体的第一次缓冲。

如图1和图3所示，第一进气口设置于第一缓冲罐101的底部，第二出气口设置于第二缓冲罐102的顶端。气体密度小于空气，喷射气体经第一进气口进入，经第二出气口流出，符合气体的流动走向，能够减小气体对第一缓冲罐101和第二缓冲罐102罐壁的冲击作用。

第一缓冲罐101和第二缓冲罐102分别为稳压罐。第一缓冲罐101和第二缓冲罐102可以采用一般的储存罐，也可以采用稳压罐。

一种气体间歇喷射量测量系统，包括高压稳定气体输入装置气体间歇喷射量测量装置，高压稳定气体输入装置与间歇式气体喷嘴100连通。

高压稳定气体输入装置输入高压稳定气体，再经过间歇式气体喷嘴100喷射入进气管道103内，最后经质量流量计108流出，能够实现对间歇式喷嘴喷射气体流量的精确测量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。