本技术涉及发动机气体流量控制,尤其涉及一种气体流量控制装置及发动机系统。
背景技术:
1、随着发动机排放的要求越来越严格,迫切需要对发动机的进气过程进行精确控制。气体流量控制装置与发动机的进气管连接,能够实现可控且精准稳定的发动机进气控制。
2、目前,气体流量控制装置通常设置两级调节机构,一级调节机构用于调节阀内腔体内的压力,二级调节机构控制阀芯的位移,进而控制文丘里管的喉口截面积,达到改变气体流通面积的目的,通过对腔体内压力的调节使通过文丘里管的气体达成超音速状态,通过对文丘里管的喉口截面积的控制,达成对气体流量的控制。但是一级调节机构采用一级电机执行器会增加产品成本,而且会对二级电机执行器的反馈系统磁场产生干扰,影响二级电机执行器的控制精度。现有技术中为解决上述问题,通过设置机械机构驱动的压力调节机构使腔体内的压力参数保持稳定,文丘里管出口的气体压力直接反馈作用于压力调节机构,但是文丘里管出口的气体压力在稳态工况下受常规压力波动(发动机进气管并未发生压力波动)影响会发生波动,进而也会反馈到压力调节机构的调节控制中,导致腔内气体扰动,扰动的气体会造成压力波动,需要通过电磁执行机构的阀杆位置来控制文丘里管的喉口截面积进行流量补偿,这样会影响系统的流量控制精度,也会对于控制提出更高要求。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提供一种气体流量控制装置及发动机系统,以实现拉瓦尔管的入口压力在稳态工况下稳定,在瞬态变化工况下随拉瓦尔管的出口压力变化进行调节,使得气体流量控制精度更高。
2、为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:
3、气体流量控制装置,其包括:
4、阀体,设有进气口和前腔室,所述进气口通过压力调节机构与所述前腔室连通,所述压力调节机构用于调节所述前腔室的压力;
5、拉瓦尔管,包括入口和出口,所述入口与所述前腔室连通;
6、压力解耦模块,设于所述出口与所述压力调节机构之间,能选择性地将所述出口与所述压力调节机构解耦或耦合,且当所述出口与所述压力调节机构耦合时,能控制气体的流通方向。
7、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述压力调节机构包括调压器活门、隔膜和弹簧,所述阀体内设置有调压腔,所述隔膜的两侧分别连接所述调压器活门和所述弹簧,所述隔膜将所述调压腔分隔为调压器活门腔和调压器弹簧腔,所述调压器活门腔通过所述调压器活门连通所述进气口和所述前腔室,所述调压器弹簧腔内气体压力变化能通过隔膜驱动所述调压器活门移动,调节所述进气口的开度,以调节进入所述前腔室的气体流量。
8、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述出口与所述调压器弹簧腔之间并联设置有第一气体反馈通路和第二气体反馈通路;
9、所述压力解耦模块包括第一电磁阀、第一单向阀、第二电磁阀和第二单向阀,所述第一电磁阀和所述第一单向阀设置于所述第一气体反馈通路,所述第一单向阀用于所述出口向所述调压器弹簧腔的单向导通;
10、所述第二电磁阀和所述第二单向阀设置于所述第二气体反馈通路,所述第二单向阀用于所述调压器弹簧腔向所述出口的单向导通。
11、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述阀体上还设置有气体反馈入口和气体反馈出口,所述气体反馈入口位于所述出口所在腔体,所述气体反馈出口位于所述调压器弹簧腔,所述第一气体反馈通路的一端和所述第二气体反馈通路的一端均与所述气体反馈入口连通,所述第一气体反馈通路的另一端和所述第二气体反馈通路的另一端均与所述气体反馈出口连通。
12、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均为电磁开关阀或电磁比例阀。
13、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述前腔室设有第一压力传感器,所述第一压力传感器用于检测所述前腔室的压力。
14、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述出口设有第二压力传感器,所述第二压力传感器用于检测所述出口的压力。
15、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述气体流量控制装置还包括电磁执行件和阀杆,所述阀杆穿过所述前腔室与所述拉瓦尔管连接,所述电磁执行件驱动所述阀杆移动,调节所述拉瓦尔管的喉口截面积,以控制所述出口的气体流量。
16、作为气体流量控制装置的一个可选方案,所述电磁执行件为电机。
17、发动机系统,其包括发动机进气管和如以上任一方案所述的气体流量控制装置,所述发动机进气管与所述气体流量控制装置的出口连接。
18、本实用新型的有益效果:
19、本实用新型提供的气体流量控制装置,通过在拉瓦尔管的出口和用于调节前腔室的压力的压力调节机构之间设置压力解耦模块,根据前腔室的压力和拉瓦尔管的出口的压力,计算前腔室的压力和出口的压力的比值,并判断前腔室的压力和出口的压力的比值是否在设定压力比值的范围内。根据判断结果选择性地将出口与前腔室解耦或耦合,并在出口与前腔室耦合时,控制气体的流通方向,使得前腔室的压力与出口的压力的比值在目标压力比值范围内,提高了气体流量的控制精度。
20、本实用新型提供的发动机系统,将发动机进气管与上述气体流量控制装置的出口连接,能够实现发动机进气的精准稳定控制。
1.气体流量控制装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述压力调节机构(2)包括调压器活门(21)、隔膜(22)和弹簧(23),所述阀体(1)内设置有调压腔,所述隔膜(22)的两侧分别连接所述调压器活门(21)和所述弹簧(23),所述隔膜(22)将所述调压腔分隔为调压器活门腔和调压器弹簧腔,所述调压器活门腔通过所述调压器活门(21)连通所述进气口(11)和所述前腔室(12),所述调压器弹簧腔内气体压力变化能通过所述隔膜(22)驱动所述调压器活门(21)移动,调节所述进气口(11)的开度,以调节进入所述前腔室(12)的气体流量。
3.根据权利要求2所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述出口(32)与所述调压器弹簧腔之间并联设置有第一气体反馈通路(13)和第二气体反馈通路(14);
4.根据权利要求3所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述阀体(1)上还设置有气体反馈入口(15)和气体反馈出口(16),所述气体反馈入口(15)位于所述出口(32)所在腔体,所述气体反馈出口(16)位于所述调压器弹簧腔,所述第一气体反馈通路(13)的一端和所述第二气体反馈通路(14)的一端均与所述气体反馈入口(15)连通,所述第一气体反馈通路(13)的另一端和所述第二气体反馈通路(14)的另一端均与所述气体反馈出口(16)连通。
5.根据权利要求3所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述第一电磁阀(41)和所述第二电磁阀(43)均为电磁开关阀或电磁比例阀。
6.根据权利要求1所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述前腔室(12)设有第一压力传感器,所述第一压力传感器用于检测所述前腔室(12)的压力。
7.根据权利要求1所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述出口(32)设有第二压力传感器,所述第二压力传感器用于检测所述出口(32)的压力。
8.根据权利要求1所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述气体流量控制装置还包括电磁执行件(5)和阀杆(6),所述阀杆(6)穿过所述前腔室(12)与所述拉瓦尔管(3)连接,所述电磁执行件(5)驱动所述阀杆(6)移动,调节所述拉瓦尔管(3)的喉口截面积,以控制所述出口(32)的气体流量。
9.根据权利要求8所述的气体流量控制装置,其特征在于,所述电磁执行件(5)为电机。
10.发动机系统,其特征在于,包括发动机进气管和如权利要求1-9任一项所述的气体流量控制装置,所述发动机进气管与所述气体流量控制装置的出口(32)连接。